本发明专利技术公开了一种用于液态金属亚快速凝固的实验装置及其操作方法，其涉及冶金技术领域，实验装置包括：具有用于容纳钢液的腔体的模具，所述腔体具有进口；连接在所述模具上的采样注入件，所述采样注入件具有与所述腔体的进口连通的采样通道；具有内腔的罐体，所述内腔能够进行抽真空；连接在模具上的连接管，所述连接管与所述腔体连通，所述连接管通过开关单元与所述罐体的内腔连通。本申请能够通过结合亚快速凝固及定向凝固实验装置并进行小型化与轻便化设计，使之能够在直接对生产过程中钢液进行取样的同时进行亚快速凝固与定向凝固相关研究。固相关研究。固相关研究。
【技术实现步骤摘要】
用于液态金属亚快速凝固的实验装置及其操作方法
[0001]本专利技术涉及冶金
，特别涉及一种用于液态金属亚快速凝固的实验装置及其操作方法。
技术介绍
[0002]双辊薄带铸轧技术与传统工艺相比，在工序上缩短了初轧开坯、热连轧、切头以及相关加热等常规加工流程，利用亚快速凝固技术与热加工成形，使熔融态金属直接加工成薄带坯，实现“一火成材”，减少了金属材料工艺的加工工序，大幅度缩短工艺生产周期。与传统铸轧热轧带坯流程相比，可减少传统工艺周期的1/6，节约加热能耗1/3，降低约50％的投资成本，使劳动生产率提升至传统工艺的9倍，生产钢材的总体成本减少20％至30％，对硫化物、碳化物以及氮化物等废气排放可有效降低至10％至30％，双辊薄带铸轧工艺可对不同质量要求的钢种进行小批量化生产，铸轧合金带坯晶粒细小，组织分布更为均匀，增强材质的强度硬度，可以有效避免中心疏松。
[0003]基于双辊薄带铸轧技术本身的特性，同时基于各特殊钢种的不同要求，对钢液纯净度、夹杂物、和气体含量都有着严格的要求。在钢的冶炼过程中，为了及时掌握钢液的成分变化，必须对钢液进行取样分析。亚快速凝固是双辊薄带铸轧技术的核心特性之一，其对凝固过程、铸态组织和相应的组织遗传性都有着重要的影响。但是，传统取样多针对钢液成分、夹杂物与气体含量，对样品的凝固条件没有相关约束与测量。
技术实现思路
[0004]现有的取样器大多采用纸质壳套，若用于结晶器取样，纸套会因高温剧烈燃烧导致结晶器发生“翻钢”事故，严重恶化钢的性能；若采用玻璃管或石英管抽取钢液取样，虽然对结晶器液面波动影响较小，但由于取样器材和方法的原因，所取试样表面光洁度差，多伴随气孔和氧化层出现，取样成功率很低，并不能有效地推广使用。
[0005]现有技术中另有一些研究合金快速凝固的实验装置、真空深过冷快速凝固实验装置等等，这些实验装置基本具有使得合金熔化的熔炼装置，熔炼装置的缺陷导致无法对合金液体过热度、合金液体成分均匀度等进行调整。所得的金属亚快速凝固样品尺寸小且不均匀，无法被用作后续轧制实验。这些实验装置的取样实验流程较为复杂，无法直接对生产过程中的钢液进行取样。由于取样方式决定，所得的金属亚快速凝固样品的枝晶结构容易被完全凝固前的液体湍流破坏，可以预测会出现大量的等轴晶区和被破坏的枝晶结构。另外，现有技术中也有一些商业化的熔融金属取样器，如贺利氏电测骑士国际有限公司的用于高氧和低氧用途的熔融金属取样器、金属熔体取样装置，连铸结晶器用钢液取样器等等，由于采样装置的尺寸及设计目的的不同，如果应用在薄带铸轧工艺中，会存在以下缺陷，1、所得的金属尺寸小，无法被用作后续轧制实验；2、仅可作为成分样品，无法模拟铸轧凝固过程及工艺参数；3、取样器无法重复使用。4、无法对定向凝固、亚快速凝固等机理进行研究。5、样品尺寸无法调整。6、其中部分取样器设计所得样品的化学成分会有所改变。
[0006]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术实施例所要解决的技术问题是提供了一种用于液态金属亚快速凝固的实验装置及其操作方法，其能够通过结合亚快速凝固及定向凝固实验装置并进行小型化与轻便化设计，使之能够在直接对生产过程中钢液进行取样的同时进行亚快速凝固与定向凝固相关研究。
[0007]本专利技术实施例的具体技术方案是：
[0008]一种用于液态金属亚快速凝固的实验装置，所述用于液态金属亚快速凝固的实验装置包括：
[0009]具有用于容纳钢液的腔体的模具，所述腔体具有进口；
[0010]连接在所述模具上的采样注入件，所述采样注入件具有与所述腔体的进口连通的采样通道；
[0011]具有内腔的罐体，所述内腔能够进行抽真空；
[0012]连接在模具上的连接管，所述连接管与所述腔体连通，所述连接管通过开关单元与所述罐体的内腔连通。
[0013]优选地，所述用于液态金属亚快速凝固的实验装置还包括：
[0014]多个温度采集单元，多个所述温度采集单元的采集部分别埋设在所述模具内的不同深度处；
[0015]控制单元，所述控制单元与多个所述温度采集单元电性连接，所述控制单元根据多个所述温度采集单元采集的不同时间的温度数据计算得到钢液与模具接触面热传导速率。
[0016]优选地，多个所述温度采集单元的采集部分别距离所述钢液与模具接触面的距离呈等间距增加。
[0017]优选地，所述罐体具有与所述内腔连通的第一接口，所述第一接口用于与真空泵连接，所述第一接口内具有能使得所述内腔向所述罐体外界导通的单向机构；所述罐体还具有第二接口，所述连接管通过开关单元与所述第二接口连接。
[0018]优选地，所述腔体呈长方体状，所述腔体具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面为进口，自所述采样注入件输入的钢液由所述第一端面沿着第一方向流至所述第二端面；
[0019]所述采样注入件的采样通道的钢液流经的横截面呈与所述腔体的进口相配合的矩形；所述采样注入件的采样通道的钢液流经的横截面的面积大于所述腔体的进口的横截面的面积。
[0020]优选地，当所述罐体被抽真空后，所述罐体内腔的体积与真空度需要和所述模具的腔体的体积相配合，以使钢液能在第一预设时间内均匀的填充满所述模具的腔体，以使所述钢液在所述腔体中能够以亚快速凝固。
[0021]优选地，所述第一预设时间为0.5s。
[0022]优选地，所述采样注入件采用氮化硼陶瓷材料干法加工制作而成；所述模具采用与连铸机结晶器相同材质的铜合金制作而成。
[0023]优选地，所述连接管为两个，一个所述连接管的一端与腔体的第二端面的上端相连通，另一个所述连接管的一端与腔体的第二端面的下端相连通；
[0024]所述用于液态金属亚快速凝固的实验装置还包括：握持管，其一端与两个所述连
接管的另一端相连接，所述开关单元连接在所述握持管上，所述握持管的另一端与罐体的内腔连通。
[0025]一种采用如上述任一所述的用于液态金属亚快速凝固的实验装置的操作方法，所述操作方法包括以下步骤：
[0026]对罐体的内腔进行抽真空以使其处于真空状态；
[0027]将采样注入件插入至钢液中；
[0028]待采样通道的进口完全浸入所述钢液后，打开开关单元以使所述罐体的内腔与模具的腔体连通，从而使得钢液在第一预设时间内被吸入所述模具的腔体中并以亚快速凝固冷却形成薄带试样；
[0029]待钢液被吸入所述模具的腔体中后，从钢液中取出所述采样注入件；
[0030]拆开所述模具以获取得到所述薄带试样。
[0031]优选地，所述用于液态金属亚快速凝固的实验装置还包括：多个温度采集单元，多个所述温度采集单元的采集部分别埋设在所述模具内的不同深度处；控制单元，所述控制单元与多个所述温度采集单元电性连接，所述控制单元根据多个所述温度采集单元采集的不同时间的温度数据计算得到钢液与模具接触面热传导速率；
[0032]所述操作方法包括以下步骤：
[0033]当钢液在第一预本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于液态金属亚快速凝固的实验装置，其特征在于，所述用于液态金属亚快速凝固的实验装置包括：具有用于容纳钢液的腔体的模具，所述腔体具有进口；连接在所述模具上的采样注入件，所述采样注入件具有与所述腔体的进口连通的采样通道；具有内腔的罐体，所述内腔能够进行抽真空；连接在模具上的连接管，所述连接管与所述腔体连通，所述连接管通过开关单元与所述罐体的内腔连通。2.根据权利要求1所述的用于液态金属亚快速凝固的实验装置，其特征在于，所述用于液态金属亚快速凝固的实验装置还包括：多个温度采集单元，多个所述温度采集单元的采集部分别埋设在所述模具内的不同深度处；控制单元，所述控制单元与多个所述温度采集单元电性连接，所述控制单元根据多个所述温度采集单元采集的不同时间的温度数据计算得到钢液与模具接触面热传导速率。3.根据权利要求2所述的用于液态金属亚快速凝固的实验装置，其特征在于，多个所述温度采集单元的采集部分别距离所述钢液与模具接触面的距离呈等间距增加。4.根据权利要求1所述的用于液态金属亚快速凝固的实验装置，其特征在于，所述罐体具有与所述内腔连通的第一接口，所述第一接口用于与真空泵连接，所述第一接口内具有能使得所述内腔向所述罐体外界导通的单向机构；所述罐体还具有第二接口，所述连接管通过开关单元与所述第二接口连接。5.根据权利要求1所述的用于液态金属亚快速凝固的实验装置，其特征在于，所述腔体呈长方体状，所述腔体具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面为进口，自所述采样注入件输入的钢液由所述第一端面沿着第一方向流至所述第二端面；所述采样注入件的采样通道的钢液流经的横截面呈与所述腔体的进口相配合的矩形；所述采样注入件的采样通道的钢液流经的横截面的面积大于所述腔体的进口的横截面的面积。6.根据权利要求1所述的用于液态金属亚快速凝固的实验装置，其特征在于，当所述罐体被抽真空后，所述罐体内腔的体积与真空度需要和所述模具的腔体的体积相配合，以使钢液能在第一预设时间内均匀的填充满所述模具的腔体，以使所述钢液在所述腔体中能够以亚快速凝固...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜一舟，李龙，耿明山，王永涛，林洋，陈佳，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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