CN1657890A - 一种连铸保护渣熔化温度的测定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于金属连续铸造的技术领域,特别是提供一种测定连铸保护渣熔化温度的新技术。
背景技术
连铸保护渣是连铸生产中的重要功能材料,对提高连铸坯质量尤其是表面质量,确保工艺操作顺利进行有着十分重要的作用。
保护渣熔化温度是表征连铸保护渣在结晶器内行为的重要性能指标。熔化温度直接影响结晶器内弯月面上方的渣层传热和熔渣层的产生,这是因为它与连铸保护渣的绝热保温性能和润滑性能密切相关。保护渣是由多组元的氧化物构成,具有玻璃的物理、化学特征,严格地说它没有固定的熔点,只是从熔化开始(软化)到熔化终了(流态化)有一定的温度变化范围。习惯上技术人员和工人通常把渣质具有一定流动性时的温度定义为熔化温度,也称为熔点(TC),因而它的测定很难准确,也难以规范化和标准化。
较为常用是采以半球点法测定保护渣的熔化温度。具体的作法是将粉渣与成型粘结剂混匀,用制样器压制成Ф3mm×3mm圆柱体试样,在真空炉中按一定的升温制度升温,并用高温显微镜观察渣柱(即试样)的高温变形,同时用高温计测定试样的温度。当渣柱高温下变形后高度降为原来高度的1/2且总体呈现为半球状时,此时所测出的渣柱的温度即视为该保护渣的熔化温度,专业上俗称为半球点温度。
由于受到粉渣与成型粘结剂混合不均匀、试样柱成型压力大小等诸多因素的影响,加之测量时渣柱的变形没有严格的规律,观察时还要受到人为因素的影响,故半球点温度误差较大。而且成型粘结剂的加入也会改变粉渣的性质,这种方法所测定的半球点温度严格说来不可能代表粉渣本身真实的熔化温度。
发明内容
本发明的目的是寻找一种较为科学而不受人为因素和外界条件影响测定连铸保护渣熔化温度的新方法。发明人注意到:保护渣在常温下从电子导电率来看,它是绝缘体;在熔融状态下随着游离出来的离子增多,逐渐成为离子导电体,具有良好的离子导电性能。正是根据保护渣的这一物理、化学性能,本发明提出了一种测定连铸保护渣熔化温度的新技术。
本发明所提供的测定连铸保护渣熔化温度的方法,其特征在于用保护渣导电电压随温度变化曲线从最大值(Emax)到最小值(Emin)的中值
所对应的温度作为保护渣的熔化温度(TC),通过测量导电电压确定保护渣的熔化温度(TC)。
测量时,将保护渣粉料倒入坩埚内并将导电电极插入保护渣中,在电极之间施加一定的电压,再将保护渣加热,测量插入保护渣中电极电压随温度升高的变化曲线(E~T曲线)。开始粉渣中没有游离的离子和自由电子,且由于保护渣颗粒之间的间隙较大,即便有很少的炭也被阻隔开,故导电性很差,电压即为外加电压(Emax)。随着温度升高,当保护渣烧结成块并且开始生成液相物质,游离出一些离子,呈现出离子导电,电压开始有所变化(下降);随着液相成分的增加,电离出来的离子越来越多,电流开始增大,电压明显下降。当保护渣随着温度升高而全部熔融,此时液态保护渣成为离子电导体,电流增大最终趋于一个稳定值,此时电压将达到其最小值(Emin)。如果取电压中值
所对应的温度作为保护渣的熔化温度(TC)则它相当于半球点温度,然而本发明所确定的保护渣熔化温度要比半球点温度更为科学,其测定也更易于实施,测量方法更简便而测量精度也更高。
本发明还提供了一种用于实施上述测定保护渣熔化温度新方法的装置,它由直流电源、电阻器、保护渣电熔池、电极、导线和温度—电压测量记录仪所组成。
上述装置中的保护渣电熔池则包含有刚玉坩埚、绝热外壳、发热体、绝热盖、电极架和测量孔等部件,其中绝热外壳、绝热盖和测量孔将刚玉坩埚包容其中并形成一个黑体,这样可以造成一个绝热条件以确保测量的精度。
上述装置中的温度—电压测量记录仪至少安有连接热电偶温度计或者热电阻温度计的温度记录仪和连接到插入保护渣电熔池的电极架的电极接头上的电压表。
温度—电压测量记录仪同电熔池中电极连接的电路,视保护渣的成分和离子电导率的情况不同,可以并联一个可变电阻器。
显然,用本发明的方法和装置测定连铸保护渣的熔化温度,更为科学和精确。不需要将粉渣压制成型,因而无需添加成型粘结剂,故方法更为简便,而且可以排除外界因素和人为因素的影响,在技术上是较为先进的。
附图说明
图1连铸保护渣熔化温度的测量装置的电路示意图,(a)未并联可变电阻器;(b)并联有可变电阻器;
图2保护渣电熔池结构示意图;
图3用本发明的方法测定TC的记录曲线图,即试样的电压(mV)~温度(℃)的关系曲线图。
在图1和图2中,1直流电源、2电阻器、3保护渣电熔池、4电极、5导线、6温度—电压测量记录仪、7刚玉坩埚、8绝热外壳、9发热体、10绝热盖、11电极架、12测量孔、13可变电阻器。
具体实施方式
下面结合附图以实施例的方式对本发明的方法和装置作进一步的说明和补充。
实施例1:
直流电源1为5V稳压电源,电阻器2阻值80Ω,这样实验电流强度小,对熔渣的成分影响不大,即不会使其中易挥发组分大量蒸发。电极4采用MoSi2棒,刚玉坩埚7高56mm,容积为150毫升。在刚玉坩埚中加入约100克的保护渣粉料,厚度大约为50mm。将坩埚放入电熔池3内,盖上电极架11使电极棒插入保护渣中,电极棒下端距坩埚底部约为5mm,盖上绝热盖10将导线从测量孔12中引出连接到温度—电压测量记录仪6上。温度—电压测量记录仪采用三笔记录仪,以连续记录粉渣温度和电极间电压的变化。按图1a连接好测量电路。
通电加热电熔池,使坩埚内的粉渣的温度缓慢升高,当保护渣的温度由室温升至600℃后,记录仪上的电压便开始出现微小变化,随后电压随温度的变化的速率明显增大,到1000℃左右,电压陡然下降,从Emax一直降至Emin,超过1200℃后,电压便在Emin值限趋于平衡。这样从E~T曲线上
所对应的温度T(℃),很容易得出保护渣熔化温度TC的值。
实施例2:
按图1b实施,直流电源采用5V的开关电源1,电阻器2为80Ω,可变电阻器3为0~100Ω,接入它可起到调压和保护测量电路的作用。记录仪6为三笔记录仪,可连续记录电压~温度曲线,电极4采用MoSi2棒,刚玉坩埚7高56mm,容积为150毫升,在刚玉坩埚7内加入约100克的保护渣,厚度大约50mm左右,按图1b连接好电路,将电极架11竖立在坩埚上,使电极4插入保护渣中,电极下端距坩埚底部约5mm,通电加热电熔池3,使保护渣由室温缓慢加热至1300℃,测量时调节可变电阻器13的阻值,使Emax定为1V,通过温度—电压测量记录仪测量出电压~温度变化曲线。可以看出,电压从600℃开始出现微小变化,而到900℃后便出现大幅度下降,而到1200℃后趋于最小值,从曲线上取
便可得出保护渣的熔化温度。
采用本发明的方法和装置在现场对型号为XLZ-F2A的连铸保护渣熔化温度TC进行实时测量,电路采用实施例2的方案,电源1电压为5V,电阻器2为80Ω,可变电阻器13调至20Ω,使Emax=1000mV,测得的E~T曲线如图3所示。将用本发明的方法即表中称电导电极法测得的结果与现场半球点法测得结果进行比较,其结果如表1所示:
表1.对比实验数据
半球点法 | 未脱碳 | 1069℃ | 1068℃ | 1072℃ | 1067℃ | 1062℃ |
脱碳后 | 1073℃ | 1071℃ | 1077℃ | 1072℃ | 1070℃ | |
电导电极法 | 1036.7℃ | 1034.9℃ | 1037.4℃ | 1036.2℃ | 1035.6℃ |
通过对比可以看出:本发明的方法测得的结果其误差在±1.5℃之内,而半球点法其误差未脱碳为±5℃,脱碳后也在±3.5℃左右。故本发明的方法误差范围要小,测量精度高。此外,本方法还具有不需要制样成型,操作简便等优点,而且还更能真实地反映保护渣的理化性能。
Claims (5)
2、一种实施权利要求1所述的测定保护渣熔化温度的方法的装置,其特征在于它由直流电源(1)、电阻器(2)、保护渣电熔池(3)、电极(4)、导线(5)和温度—电压测量记录仪(6)所组成。
3、按权利要求2所述的装置,其特征在于所说的保护渣电熔池(3)系由刚玉坩埚(7)、绝热外壳(8)、发热体(9)、绝热盖(10)、电极架(1)和测量孔(12)所组成。
4、按权利要求2所述的装置,其特征在于温度—电压测量记录仪(6)至少安有连接热电偶温度计或者热电阻温度计的温度记录仪和连接到插入保护渣电熔池的电极架(11)上的电极(4)接头上的电压表。
5、按权利要求2所述的装置,其特征在于所说的温度—电压测量记录仪(6)同电极(4)连接的电路可并联一个可变电阻器(13)。
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