一种连铸水试验模型及方法技术

本发明专利技术公开了一种连铸水试验模型和方法，该模型包括：所述钢包模拟箱，其进料口与盛放有磁性颗粒的料仓相连通，其进液口与介质源相连通；中间包模拟箱，其内设置有中间包模拟件，所述中间包模拟箱的进料口与所述钢包模拟箱的出料口相连通；模拟结晶器，所述模拟结晶器的进料口与所述中间包模拟箱的出料口相连通，且所述模拟结晶器的进料口与所述中间包模拟箱的出料口之间设置有控流结构；所述中间包模拟箱和所述模拟结晶器中的至少一者中具有电磁线圈，所述电磁线圈与外接电源电连接。该连铸水试验模型和方法能够用于高温钢水流场全面连续的测量的模型，以模拟仿真生产工艺，使得冶金工作者能够充分理解和掌握连铸过程中的流场规律。

A Test Model and Method for Continuous Casting Water

【技术实现步骤摘要】
一种连铸水试验模型及方法
本专利技术属于冶金
，尤其涉及一种连铸水试验模型及方法。
技术介绍
冶金连铸过程是高温液态钢液转变为固态铸坯的过程，连铸过程钢包、中间包、结晶器内钢液的流场对钢材质量和生产连续性、稳定性有至关重要的作用。而现有技术中缺少能够用于高温钢水流场全面连续的测量的模型，以模拟仿真生产工艺，无法使冶金工作者充分理解和掌握连铸过程中钢包、中间包、结晶器内钢液的流场规律。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种连铸水试验模型及方法，以便至少部分解决上述技术问题，该目的是通过以下技术方案实现。本专利技术提供了一种连铸水试验模型，包括：钢包模拟箱，所述钢包模拟箱的进料口与盛放有磁性颗粒的料仓相连通，其进液口与介质源相连通；中间包模拟箱，所述中间包模拟箱内设置有中间包模拟件，所述中间包模拟箱的进料口与所述钢包模拟箱的出料口相连通；模拟结晶器，所述模拟结晶器的进料口与所述中间包模拟箱的出料口相连通，且所述模拟结晶器的进料口与所述中间包模拟箱的出料口之间设置有控流结构；所述中间包模拟箱和所述模拟结晶器中的至少一者中具有电磁线圈，所述电磁线圈与外接电源电连接。进一步地，还包括支架，所述钢包模拟箱、中间包模拟箱和模拟结晶器由上至下依次固接于所述支架上。进一步地，还包括搅拌架和安装于所述搅拌架的搅拌体，所述搅拌架固接于所述支架，所述搅拌体伸入所述钢包模拟箱的容置空间内。进一步地，所述磁性颗粒为纳米级磁性颗粒，所述料仓内设置有称量斗，所述料仓通过下料通道与所述钢包模拟箱连通，且所述下料通道上设置有下料电振器。进一步地，所述钢包模拟箱内设置有滑板控流件。进一步地，所述中间包模拟件包括挡堰和挡墙中的至少一者。进一步地，所述控流结构为塞棒，所述塞棒内安装有吹氩气通道。进一步地，所述模拟结晶器为两个，所述中间包模拟箱具有两个出液口，两所述模拟结晶器的进液口分别与所述中间包模拟箱的出液口一一对应地相连通。进一步地，所述模拟结晶器的底部具有出水口，所述出水口处设置有流量控制阀门。本专利技术还提供一种连铸水试验方法，包括以下步骤：S1：向钢包模拟箱中注水，同时称量预设量的纳米级磁性颗粒，并加入到钢包模拟箱中，注水到达设定量后，开启搅拌体，将纳米级磁性颗粒与水混匀；S2：控制钢包模拟箱出口处的滑板控流件，将水注入中间包模拟箱中，变换中间包模拟箱内部挡堰和挡墙的位置以调整中间包模拟箱的内部形状，模拟不同中间包形状，观察纳米级磁性颗粒上浮情况，控制塞棒的棒头处、浸入式水口上部的电磁力，模拟塞棒处结瘤和上水口处结瘤，观察流场变化；S3：通过塞棒控流通过浸入式水口将水注入两个模拟结晶器中，控制浸入式水口不同部位电磁力，模型在浸入式水口不同部位结瘤，观察流场变化；S4：通过控制纳米级磁性颗粒浓度、中间包模拟箱的结构及液位、塞棒吹氩气流量、两个模拟结晶器的出水速度以模拟钢水洁净度、中间包结构及液位、塞棒氩气流量、拉速等生产参数互相耦合作用及其对流场的影响。本专利技术提供的连铸水试验模型和方法能够模拟钢水纯净度、水口堵塞等影响流场的工况，通过在原有普通水模型基础上，在塞棒棒头位置、整个浸入式水口均嵌入电磁线圈，并实现电磁力可控可微调；同时，在水中混入纳米级磁性颗粒以模拟钢液中夹杂物，通过变换纳米级磁性颗粒浓度模拟钢水洁净度，通过控制调节塞棒棒头和浸入式水口中不同位置的电磁力，使磁性颗粒在不同的位置聚集，模拟在不同位置产生夹杂物结瘤，观察流场的变换规律；并且，纳米级磁性颗粒被电磁力吸附，随着厚度层增加，纳米级磁性颗粒之间结成紧密磁性颗粒团，其阻力增大，会发生被流股冲击脱落的过程，与钢液中夹杂物结瘤过程极为相似，并且结瘤堵塞的形状是自然形成和不断变换的也更贴近实际生产过程。这样，该连铸水试验模型和方法能够用于高温钢水流场全面连续的测量的模型，以模拟仿真生产工艺，使得冶金工作者能够充分理解和掌握连铸过程中钢包、中间包、结晶器内钢液的流场规律。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明图1为本专利技术所提供的连铸水试验模型一种具体实施方式的结构示意图。附图标记说明：1-钢包模拟箱2-料仓3-中间包模拟箱4-模拟结晶器5-电磁线圈6-支架7-搅拌架8-搅拌体9-下料通道10-塞棒11-流量控制阀门具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1，图1为本专利技术所提供的连铸水试验模型一种具体实施方式的结构示意图。在一种具体实施方式中，本专利技术提供的连铸水试验模型包括钢包模拟箱1、中间包模拟箱3和模拟结晶器4；其中，钢包模拟箱1为用于模拟钢包的水箱，所述钢包模拟箱1的进料口与盛放有磁性颗粒的料仓2相连通，其进液口与介质源相连通，此时介质为水，介质源为水源，理论上，介质也可以为其他流体介质，而不局限于为水。在该钢包模拟箱1内设置有滑板控流件，以便根据需要调整水流大小和流量。中间包模拟箱3内设置有中间包模拟件，通过中间包模拟件的调整和更换，变更中间包模拟箱3所模拟的工况，从而适应各种不同的工况，其中，所述中间包模拟箱3的进料口与所述钢包模拟箱1的出料口相连通，钢包模拟箱1中的混合油磁性颗粒的水依次经过钢包模拟箱1的出料口和中间包模拟箱3的进料口进入中间包模拟箱3。上述中间包模拟件可以包括挡堰和挡墙中的至少一者，同时，挡堰和挡墙还可以设置一个或多个，在工作过程中，通过调整挡堰和/或挡墙的位置，以及挡堰和挡墙的数量，变换中间包模拟箱3的内部形状，从而实现多种中间包工况的模拟。模拟结晶器4用于模拟结晶环境，所述模拟结晶器4的进料口与所述中间包模拟箱3的出料口相连通，且所述模拟结晶器4的进料口与所述中间包模拟箱3的出料口之间设置有控流结构，该控流结构为塞棒10，所述塞棒10内安装有吹氩气通道，以调整进入模拟结晶器4的水流。所述中间包模拟箱3和所述模拟结晶器4中的至少一者中具有电磁线圈5，所述电磁线圈5与外接电源电连接，以实现电磁力可控可微调，从而更契合地模拟实际生产状态。为了提高设备的集成性，将各部分结构集成在相对集中的工作位置上，该连铸水试验模型还包括支架6，所述钢包模拟箱1、中间包模拟箱3和模拟结晶器4由上至下依次固接于所述支架6上，以便通过支架6为各箱体提供支撑。理论上，该支架6也可以用支撑桁架或支撑箱体等结构替代。在钢包模拟箱1内还可设置搅拌装置，以将水与磁性颗粒混合均匀。具体地，该连铸水试验模型还包括搅拌架7和安装于所述搅拌架7的搅拌体8，所述搅拌架7固接于所述支架6，所述搅拌体8伸入所述钢包模拟箱1的容置空间内。搅拌架7上可安装有电机，电机与搅拌体8传动连接，并驱动搅拌体8转动。具体地，上述磁性颗粒为纳米级磁性颗粒，所述料仓2内设置有称量斗，所述料仓2通过下料通道9与所述钢包模拟箱1连通，且所述下料通道9上设置有下料电振器，料仓2内的磁性颗粒经下料通道9进入钢包模拟箱1，下料电振器持续或间断开启，以避免磁性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连铸水试验模型，其特征在于，包括：钢包模拟箱(1)，所述钢包模拟箱(1)的进料口与盛放有磁性颗粒的料仓(2)相连通，其进液口与介质源相连通；中间包模拟箱(3)，所述中间包模拟箱(3)内设置有中间包模拟件，所述中间包模拟箱(3)的进料口与所述钢包模拟箱(1)的出料口相连通；模拟结晶器(4)，所述模拟结晶器(4)的进料口与所述中间包模拟箱(3)的出料口相连通，且所述模拟结晶器(4)的进料口与所述中间包模拟箱(3)的出料口之间设置有控流结构；所述中间包模拟箱(3)和所述模拟结晶器(4)中的至少一者中具有电磁线圈(5)，所述电磁线圈(5)与外接电源电连接。

【技术特征摘要】
1.一种连铸水试验模型，其特征在于，包括：钢包模拟箱(1)，所述钢包模拟箱(1)的进料口与盛放有磁性颗粒的料仓(2)相连通，其进液口与介质源相连通；中间包模拟箱(3)，所述中间包模拟箱(3)内设置有中间包模拟件，所述中间包模拟箱(3)的进料口与所述钢包模拟箱(1)的出料口相连通；模拟结晶器(4)，所述模拟结晶器(4)的进料口与所述中间包模拟箱(3)的出料口相连通，且所述模拟结晶器(4)的进料口与所述中间包模拟箱(3)的出料口之间设置有控流结构；所述中间包模拟箱(3)和所述模拟结晶器(4)中的至少一者中具有电磁线圈(5)，所述电磁线圈(5)与外接电源电连接。2.如权利要求1所述的连铸水试验模型，其特征在于，还包括支架(6)，所述钢包模拟箱(1)、中间包模拟箱(3)和模拟结晶器(4)由上至下依次固接于所述支架(6)上。3.如权利要求2所述的连铸水试验模型，其特征在于，还包括搅拌架(7)和安装于所述搅拌架(7)的搅拌体(8)，所述搅拌架(7)固接于所述支架(6)，所述搅拌体(8)伸入所述钢包模拟箱(1)的容置空间内。4.如权利要求3所述的连铸水试验模型，其特征在于，所述磁性颗粒为纳米级磁性颗粒，所述料仓(2)内设置有称量斗，所述料仓(2)通过下料通道(9)与所述钢包模拟箱(1)连通，且所述下料通道(9)上设置有下料电振器。5.如权利要求1-4任一项所述的连铸水试验模型，其特征在于，所述钢包模拟箱(1)内设置有滑板控流件。6.如权利要求1-4任一项所述的连铸水试验模型，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳宇，李志军，裴兴伟，庞炜光，毕泽阳，刘珍童，刘风刚，彭开玉，
申请(专利权)人：北京首钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11