利用吸铸研究薄带连铸凝固的物理模拟方法及装置

摘要

本发明涉及一种薄带连铸凝固过程的物理模拟方法及其实现装置，属金属凝固组织生长过程物理模拟及控制领域。本发明提出了一种薄带连铸过程凝固过程物理模拟的方法，使物理模拟试验能达到实际薄带连铸的冷却速率，模拟薄带连铸的传热过程；通过调整合金元素成分、薄带厚度来研究薄带连铸的凝固组织演变规律及凝固的基本规律，并可对比研究薄带连铸过程中轧制力对凝固的影响规律。本发明提供了一套能够实现对薄带连铸凝固过程进行物理模拟的设备。本发明设计了结构精简，规模小、灵活巧妙的物理模拟装置。本发明装置主要参数为：极限真空度6.6×10-4Pa，水冷铜坩埚半径25mm，坩埚数量4个，工作电流800-1000A，电磁搅拌0-200rpm。

主权项

一种利用吸铸研究薄带连铸凝固的物理模拟方法，该方法利用真空电弧熔炼炉和吸铸系统实现薄带凝固过程的物理模拟；熔炼室(1)及吸铸室(5)的真空度通过分子泵系统包括机械泵获得，机械泵即为前级泵；原料放入水冷铜坩埚(3)内，通过钨电极(2)非接触引弧，待原料全部熔化后，由坩埚底部施加电磁搅拌使原料成分均匀；然后将金属液吸铸至铜模具(6)内，铜模通过不同配合方式可获得三种不同厚度；在水冷坩埚底部导流管处放置一个快速热电偶(7)以采集真实的浇注温度，在铜模具内部再放置一条快速热电偶采集实际冷却曲线；温度数据通过快速热测控软件系统(8)传送到电脑(4)；该方法的特征在于：a)在满足实际薄带连铸生产冷却条件的基础上，减小装置的规模，从而节约实验成本并减少试验周期，并能巧妙地模拟薄带连铸，研究金属在亚快速凝固条件下的凝固基本规律；b)在真空电弧熔炼炉+吸铸系统中将金属液快速浇注进铜模里获得不同厚度的薄带，而这些薄带能很好的模拟实际薄带连铸中半固态型组织，研究薄带在亚快速凝固条件下的凝固基本规律；c)薄带连铸中金属凝固过程的最主要包括两个特征：一是激冷条件下的亚快速凝固，二是铜辊对钢液的挤压作用，采用纯铜模具以保证凝固速率，并可对比研究无轧制力作用下薄带的凝固规律；d)在水冷铜坩埚底部导流管末端布置快速热电偶来获得真实的浇注温度，在铜模内部布置快速热电偶，采集凝固过程中实时温度变化，以更准确的研究薄带凝固规律；e)在真空电弧熔炼炉的基础上改造，巧妙的设计铜模来获得不同厚度的薄带，以研究不同冷却条件下金属的凝固，模具通过两半模具的上下组合，可以形成三种模腔厚度获得3种不同厚度的薄带。