CN208672432U - 一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，属于钢铁连铸技术领域。本实用新型包括：实验池，该实验池内依次设置有第一冷却池、溶液池和第二冷却池；第一冷却池和溶液池之间设置有第一金属板，溶液池和第二冷却池之间设置有第二金属板；第一冷却池的底部设置有进水口，第一冷却池顶部设置有出水口；供水池，该供水池的出水管通过管道与进水口相连，供水池的进水管通过管道与出水口相连；观察仪单元，该观察仪单元包括第一观察仪和第二观察仪，本实用新型通过向实验池内注入实验溶液，冷却池对实验溶液进行冷却，观察仪单元对实验池内的反应过程进行观察记录，便于进行模拟钢液凝固过程中的枝晶及偏析行为。

Description

一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置

技术领域

本实用新型涉及钢铁连铸领域，更具体地说，涉及一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置。

背景技术

目前，国内外对钢的凝固组织中枝晶及偏析的研究大多是对钢液凝固后静态组织的，较少涉及对凝固过程中结晶及偏析行为的动态研究，而且高温条件下直接观察钢液中的结晶和偏析行为，研究钢液的凝固过程，在目前的技术条件下存在着极大的困难，故开发凝固过程的冷态实验极具有重要意义。特别是，现有的实验装置难以实现不同实验条件的对比模拟实验，使得实验的对比参照性比较差。

针对钢液凝固模拟装置问题，现有技术也提出了一些解决方案，例如专利公开号：CN105014033A，公开日：2015.11.4，发明创造名称为：一种模拟连铸坯凝固组织生长过程的方法，该申请公开了一种模拟连铸坯凝固组织生长过程方法。该方法是：模拟连铸坯凝固过程的钢料在电阻炉内熔化和浇注，浇注之后的钢样长度为所模拟的连铸坯厚度的1/2；钢样一端通过循环水冷却；通过分段控温的加热炉实现调控钢样的液相温度梯度，利用直线电机驱动加热炉或钢样来调控固液界面移动速度，使之与连铸坯相一致，从而模拟连铸坯的凝固组织生长过程。钢样在真空或高纯气氛保护下熔化和凝固，可避免氧化或元素挥发。本实用新型所提供的方法，利用小尺寸钢样再现连铸坯的凝固过程，可以观察连铸坯凝固组织和缺陷的形成过程及连铸工艺参数对铸坯凝固组织的影响规律。但是，该申请方案的不足之处在于：难以实现不同实验条件的对比模拟实验，使得实验的对比参照性比较差。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中，不能对钢的凝固过程中结晶及偏析行为进行动态研究的不足，提供了一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，可以模拟钢液凝固过程，并对不同条件的对比模拟实验进行对照观察，从而为研究钢液凝固过程提供技术支持。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，包括：实验池，该实验池内依次设置有第一冷却池、溶液池和第二冷却池，其中第一冷却池和溶液池之间设置有第一金属板，溶液池和第二冷却池之间设置有第二金属板；上述的第一冷却池的底部设置有进水口，第一冷却池的顶部设置有出水口；以及供水池，该供水池的出水管通过管道与进水口相连，供水池的进水管通过管道与出水口相连；观察仪单元，该观察仪单元包括第一观察仪和第二观察仪，其中第一观察仪与第一金属板对应设置，第二观察仪与第二金属板对应设置。

优选地，第一冷却池的底部远离第一金属板的一端设置有进水口，第一冷却池的顶部靠近第二金属板的一端设置有出水口。

优选地，出水管与进水口的管道上设置有第一水泵，或/和进水管与出水口的管道上设置有第二水泵。

优选地，第一观察仪和第二观察仪分别通过万向节安装于定位座上。

优选地，溶液池的底部设置有放水口，该放水口上设置有放水阀。

优选地，供水池内设置有储冰室，储冰室内用于容纳冰块。

优选地，第一冷却池和第二冷却池的形状相同，且第一冷却池和第二冷却池的体积相同。

优选地，溶液池的侧壁和底板外部设置有保温层。

优选地，储冰室与进水管的底部对应设置。

优选地，溶液池内设置有加热器，该加热器设置于溶液池的中部。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，实验池内依次设置有第一冷却池、溶液池和第二冷却池，其中第一冷却池和溶液池之间设置有第一金属板，溶液池和第二冷却池之间设置有第二金属板；第一金属板和第二金属板作为冷却壁，便于对实验溶液进行冷却，析出的晶体可以附着在第一金属板和第二金属板靠近实验池一侧的侧壁，便于对结晶及偏析行为进行观察；而且可以通过第一冷却池和第二冷却池进行对照观察，便于对不同条件下的凝固过程进行对比研究；

(2)本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，第一冷却池的底部远离第一金属板的一端设置有进水口，第一冷却池的顶部靠近第二金属板的一端设置有出水口，可以防止冷却水内气泡并附着在第一金属板的侧壁上，从而提高对第一金属板的冷效果；

(3)本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，供水池的出水管通过管道与进水口相连，供水池的进水管通过管道与出水口相连，便于冷却水在供水池和第一冷却池之间进行循环流动，供水池内设置有储冰室，储冰室内用于容纳冰块，可以对流入供水池内的冷却水进行再次冷却；

(4)本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，观察仪单元包括第一观察仪和第二观察仪，其中第一观察仪与第一金属板对应设置，第二观察仪与第二金属板对应设置，便于第一观察仪观察并记录第一金属板侧壁上的结晶及偏析行为，同时便于第二观察仪观察并记录第二金属板侧壁上的结晶及偏析行为，并通过第一观察仪和第二观察仪对对照试验进行对比观察，实现对不同条件下的凝固过程进行对比研究；

(5)本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，出水管与进水口的管道上设置有第一水泵，或/和进水管与出水口的管道上设置有第二水泵，便于第一水泵为供水池内的冷却水提供动力流向第一冷却池内，使得冷却水对第一金属板进行循环冷却；

(6)本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，第一观察仪和第二观察仪分别通过万向节安装于定位座上，便于调节第一观察仪和第二观察仪的观察方向，可以从不同角度观察第一金属板和第二金属板侧壁上的结晶及偏析行为；

(7)本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，溶液池的底部设置有放水口，该放水口上设置有放水阀，可以使用预热溶液对溶液池内进行预热，预热结束后预热溶液从放水口流出，提高预热效率；

(8)本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，第一冷却池和第二冷却池的形状相同，且第一冷却池和第二冷却池的体积相同，确保第一冷却池和第二冷却池内的冷却水体积相同，便于对实验过程进行控制变量；

(9)本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，溶液池的侧壁和底板外部设置有保温层，使得溶液池的侧壁和底板温度保持恒温，避免实验溶液因冷却而出现动态凝固过程并析出结晶；

(10)本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，溶液池内设置有加热器，该加热器设置于溶液池的中部，使得溶液池内的实验溶液受热均匀。

附图说明

图1为本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置的整体结构示意图；

图2为实施例2的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置的结构示意图；

图3为实施例2的溶液池的俯视图；

图4为实施例4的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置的结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、实验池；101、第一冷却池；102、溶液池；1021、放水口；1022、放水阀；103、第二冷却池；1041、第一金属板；1042、第二金属板；105、进水口；106、出水口；110、加热器；120、保温层；

200、供水池；201、储冰室；202、出水管；203、进水管；

310、第一观察仪；320、第二观察仪；330、定位座；

401、第一水泵；402、第二水泵。

具体实施方式

下文对本实用新型的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本实用新型的元件和特征由附图标记标识。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴；除此之外，本实用新型的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。

实施例1

如图1所示，本实用新型的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，包括实验池100、供水池200和观察仪单元；其中实验池100内依次设置有第一冷却池101、溶液池102和第二冷却池103，其中第一冷却池101和溶液池102之间设置有第一金属板1041，溶液池102和第二冷却池103之间设置有第二金属板1042；第一金属板1041将第一冷却池101和溶液池102分隔开，且第一金属板1041的四周与实验池100的内侧密封连接，使得第一冷却池101和溶液池102之间不连通，防止第一冷却池101内的冷却水进入溶液池102内，影响实验结果的准确性；同理，第二金属板1042将第二冷却池103和溶液池102分隔开，且第二冷却池103的四周与实验池100的内侧密封连接，使得第二冷却池103和溶液池102之间不连通，防止第二冷却池103内的冷却水进入溶液池102内对实验溶液造成污染，从而影响实验结果的准确性。本实施例中的溶液池102中的实验溶液为NH₄Cl溶液，NH₄Cl溶液会在冷却的金属板上析出结晶物。

本实施例中第一冷却池101的底部设置有进水口105，第一冷却池101的顶部设置有出水口106，且第一冷却池101的底部远离第一金属板1041的一端设置有进水口105，第一冷却池101的顶部靠近第二金属板1042的一端设置有出水口106，可以防止冷却水由第一冷却池101的进水口105进入出水口106时产生气泡并附着在第一金属板1041的侧壁上，从而提高对第一金属板1041的冷却效果；供水池200的出水管202通过管道与进水口105相连，供水池200的进水管203通过管道与出水口106相连，在实验的过程中冷却水由供水池200流入第一冷却池101，在第一冷却池101内的冷却水对第一金属板1041进行冷却，而后第一冷却池101内的冷却水再经出水口106回流至供水池200内，从而实现了冷却水的循环利用，本实施例中的冷却水即为冷却水。

本实施例的出水管202与进水口105的管道上设置有第一水泵401；本实施例中供水池200内的冷却水通过第一水泵401抽送至第一冷却池101内，在第一水泵401持续抽送下第一冷却池101内充满冷却水，当冷却水充满第一冷却池101时，多余的冷却水通过出水口106经进水管203排入供水池200内，在第一水泵401的作用下冷却水在供水池200和第一冷却池101之间循环流动，对第一金属板1041进行流动冷却。同时在第二冷却池103内直接注入冷却水对第二金属板1042采用非流动方式进行冷却，便于对第一冷却池101和第二冷却池103进行对比观察，实现对不同条件下的凝固过程进行对比研究。上述的第一金属板1041和第二金属板1042为紫铜板。

当然，也可以在进水管203与出水口106的管道上设置有第二水泵402，可以通过第二水泵402的驱动，使得冷却水在供水池200和第一冷却池101之间循环流动，并对第一金属板1041进行流动冷却。供水池200的出水管202经第一水泵401与第一冷却池101的进水口105相连通，供水池200中的冷却水在第一水泵401的驱动下，被输送至第一冷却池101内，第一冷却池101顶部的出水口106通过管道与第二水泵402相连，第二水泵402的下部与进水管203相连通，第一冷却池101内的冷却水经第二水泵402被抽送至供水池200内。

本实施例的观察仪单元包括第一观察仪310和第二观察仪320，观察仪单元设置在实验池100的正上方，其中第一观察仪310与第一金属板1041对应设置，便于第一观察仪310观察第一金属板1041表面的结晶及偏析行为，第二观察仪320与第二金属板1042对应设置，便于第二观察仪320观察第二金属板1042表面的结晶及偏析行为，第一观察仪310和第二观察仪320分别通过万向节安装于定位座330上，可以调节第一观察仪310和第二观察仪320的观察角度，方便第一观察仪310和第二观察仪320对第一金属板1041和第二金属板1042侧壁上的晶及偏析行为进行多角度观察，便于对实验结果进行对比分析。

实施例2

如图2和图3所示，本实施例的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，基本内容同实施例1，不同之处在于：溶液池102的底部设置有放水口1021，该放水口1021上设置有放水阀1022(如图2所示)，进行结晶及偏析行为过程的观察前向溶液池102内加入热水进行预热，当溶液池102的侧壁温度升温至反应温度区间范围内时，打开放水阀1022将热水沿放水口1021排出，而后再向溶液池102内注入实验溶液，确保实验溶液不会因溶液池102的侧壁温度差而立即析出结晶，从而造成实验误差。溶液池102的侧壁和底板外部设置有保温层120(如图3所示)，该保温层120使用的是常规的保温材料，例如保温棉或者真空保温层，保温层120可以在反应过程中对溶液池102的侧壁和底板进行保温，避免实验溶液在溶液池102的侧壁或底板结晶析出而影响实验结果。

实施例3

本实施例的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，基本内容同实施例1，不同之处在于：供水池200内设置有储冰室201，储冰室201内用于容纳冰块，冰块可以作为冷却水的冷却源，冰块在冷却水的过程中自身融化也可转化成水，促使冷却水的冷却效果更好，同时使得冷却时间维持较长，储冰室201与进水管203的底部对应设置，当冷却水沿进水管203流入供水池200内时，冷却水可以直接流入储冰室201内并与冰块直接接触，便于冰块对流入供水池200内的冷却水进行再次冷却降温，确保冷却水的温度保持不变，进而可以对第一金属板1041进行持续的循环冷却。

实施例4

如图4所示，本实施例的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，基本内容同实施例1，不同之处在于：第一冷却池101和第二冷却池103的形状相同，且第一冷却池101和第二冷却池103的体积相同，使得在进行钢液凝固模拟过程中，保持第一冷却池101和第二冷却池103内存储的冷却水体积相同，便于对实验进行控制变量实现对比研究。

进一步地，溶液池102内设置有加热器110，该加热器110设置于溶液池102的中部，便于加热器110对溶液池102内的溶液进行均匀加热(如图4所示)。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

Claims (10)

1.一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，其特征在于，包括：

实验池(100)，该实验池(100)内依次设置有第一冷却池(101)、溶液池(102)和第二冷却池(103)，其中第一冷却池(101)和溶液池(102)之间设置有第一金属板(1041)，溶液池(102)和第二冷却池(103)之间设置有第二金属板(1042)；上述的第一冷却池(101)的底部设置有进水口(105)，第一冷却池(101)的顶部设置有出水口(106)；以及

供水池(200)，该供水池(200)的出水管(202)通过管道与进水口(105)相连，供水池(200)的进水管(203)通过管道与出水口(106)相连；

观察仪单元，该观察仪单元包括第一观察仪(310)和第二观察仪(320)，其中第一观察仪(310)与第一金属板(1041)对应设置，第二观察仪(320)与第二金属板(1042)对应设置。

2.根据权利要求1所述的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，其特征在于：第一冷却池(101)的底部远离第一金属板(1041)的一端设置有进水口(105)，第一冷却池(101)的顶部靠近第二金属板(1042)的一端设置有出水口(106)。

3.根据权利要求1所述的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，其特征在于：

出水管(202)与进水口(105)的管道上设置有第一水泵(401)，或/和

进水管(203)与出水口(106)的管道上设置有第二水泵(402)。

4.根据权利要求1所述的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，其特征在于：第一观察仪(310)和第二观察仪(320)分别通过万向节安装于定位座(330)上。

5.根据权利要求1所述的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，其特征在于：溶液池(102)的底部设置有放水口(1021)，该放水口(1021)上设置有放水阀(1022)。

6.根据权利要求1所述的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，其特征在于：供水池(200)内设置有储冰室(201)，储冰室(201)内用于容纳冰块。

7.根据权利要求1所述的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，其特征在于：第一冷却池(101)和第二冷却池(103)的形状相同，且第一冷却池(101)和第二冷却池(103)的体积相同。

8.根据权利要求1所述的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，其特征在于：溶液池(102)的侧壁和底板外部设置有保温层(120)。

9.根据权利要求6所述的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，其特征在于：储冰室(201)与进水管(203)的底部对应设置。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种冷态模拟钢液凝固过程的对照装置，其特征在于：溶液池(102)内设置有加热器(110)，该加热器(110)设置于溶液池(102)的中部。