專利名稱：一種連鑄保護渣熔化速度的測定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煉鋼連鑄用保護渣熔化速度的測定方法，屬測定分析技術領域。
背景技術：
連鑄保護渣是煉鋼連鑄生產中重要的功能材料，對提高連鑄坯質量、確保工藝操作穩(wěn)定順行有著十分重要的作用。保護渣熔化速度是表征連鑄保護渣在結晶器內高溫行為的重要性能指標，它的快慢直接影響結晶器彎月面上方的渣層結構、鑄坯與結晶器間液膜形態(tài)和傳熱速度。生產過程中，保護渣被加入到結晶器鋼液面上，要求能夠有適宜的熔化速度以確保其在彎月面上保持一定厚度的熔渣層和粉渣層，從而起到良好的隔熱保溫，避免鋼液二次氧化，同時為滿足潤滑脫模和形成均勻的渣膜起到調節(jié)凝固坯殼均勻地向結晶器傳熱的作用，不同鋼種須不同熔速相匹配。保護渣是由多元氧化物組成，具有非晶質體的特性，無定熔性，通常把從熔化開始(軟化)到熔化終了(流態(tài)化)的溫度變化范圍稱為熔化區(qū)間，在熔化區(qū)間內試樣形成半球狀時定義為半球溫度或稱熔化溫度(俗稱熔點)，當試樣渣具有流動性時的溫度定義為流動溫度。往往半球溫度相近的保護渣其流動溫度不同，因而熔化速度的測定很難準確，也難以規(guī)范化和標準化。由此，把連鑄保護渣熔化速度定義為在單位時間、單位加熱面積內熔融(或玻璃化)了的保護渣重量稱為連鑄保護渣的熔化速度，其計算公式為
Ve = We · IO4/ (t · A) (lCT3kg/s · m2)其中，Vk :保護渣熔化速度，單位10_3kg/s · m2 Wk :熔化的保護渣重量，單位g t :1350°C下保護渣加熱時間，單位s A :保護渣加熱面積，單位cm2
目前，測定保護渣熔化速度通常有以下方法賽格錐法、圓渣柱法、坩堝法、瓷舟法、熔融滴落法、瓷舟電極法等。但無論哪種方法，在實際應用中均存在一定的局限性和不準確性。由于測定方法的不同，其測定結果也存在差別和誤差，如
圓渣柱法將保護渣與粘結劑混合后，壓制成Φ3Χ3πιπι圓柱體試樣，放入1350°C的爐內，觀察并記錄試樣熔成半球狀(或全部熔化)的時間，即可得到保護渣的熔化速度，單位為秒。這種方法雖然可以測得保護渣熔化速度的量化數據，但通過壓制制樣的方法破壞了保護渣原有的形態(tài)，保護渣通常具有粉末狀、顆粒狀、中空球狀等，形態(tài)的破壞不能真實有效反映出保護渣的熔化速度。而且，這種通過觀察渣柱變成半球狀(或全部熔化)的方法，人為因素造成的誤差會非常大，且難以避免。賽格錐法與圓渣柱法類似。瓷舟法將不同保護渣分別裝入瓷舟內，放入高溫爐內加熱一定時間后取出，觀察熔化情況。這種方法只能粗略的相對比較不同保護渣之間熔化速度的區(qū)別，只能半定量而不能準確測定。坩堝法將保護渣裝入坩堝內放入1350°C的爐內觀察其熔化狀況，記錄其完全熔化所需時間，即從試樣放入爐內到試樣最后一個暗點消失為止。此方法較好地模擬了實際生產過程中保護渣的熔化情況，但在實際操作中，判定最后一個暗點消失有一定難度。經我們實測后，取出這種狀態(tài)的保護渣冷卻后觀察，表面玻璃化的熔渣中有部分完全沒有熔化的保護渣。熔融滴落法是目前比較科學的方法，但存在測試裝置結構復雜，熔化渣易于粘附在坩堝壁上，難以完全收集測量稱重。瓷舟電極法通過對保護渣熔化過程中的電阻值的測量，得到從電極插入瓷舟起至保護渣的電阻值保持恒定為止的時間，由此測量得到的時間作為保護渣的熔化速度。而此方法測量的是兩電極間的完全熔化保護渣，同圓渣柱法一樣，與實際生產過程有一定距離。因此，開發(fā)和研究更能反映保護渣在生產過程中實際熔化狀況的熔化速度測定方法是十分必要的。

發(fā)明內容
為克服現有測定方法的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種連鑄保護渣熔化速度的測定方法，既能近似模擬結晶器鋼液面上保護渣單向受熱熔化的狀態(tài)，又能實現設備成本低廉、測量相對準確、易于操作、易于推廣的目的。本發(fā)明通過下列技術方案實現一種連鑄保護渣熔化速度的測定方法，其特征在于經過下列各步驟
1)稱量坩堝的重量，記為W1，計算坩堝內壁表面積，記為A，在坩堝中加滿待測的連鑄保護洛，刮平；
2)將步驟I)加滿連鑄保護渣的坩堝于1350±10°C溫度下加熱，直至坩堝內周邊的連鑄保護渣熔化，記下加熱時間t，取出坩堝，置于保護性氣體環(huán)境中，冷卻至常溫；
3)取出步驟2)的冷卻坩堝中的物料，篩分，篩上物放回坩堝稱重，記為W2；
4)按下列公式進行計算，即得到連鑄保護渣的熔化速度
Ve = Wr · 104 / (t · A)
其中，Vk :連鑄保護渣的熔化速度，單位10_3kg/s · m2 A :坩堝內壁的表面積，即加熱面積，單位cm2 Wr=W2-W1 :熔化的保護渣重量，單位g t :1350±10°C下連鑄保護渣的加熱時間，單位S。所述稱重時精確到0.0lg以上。所述坩堝為常規(guī)化驗用圓柱形瓷坩堝或者類圓柱形瓷坩堝。所述步驟2)的保護性氣體環(huán)境為充滿氬氣或氮氣的環(huán)境。所述步驟3)的坩堝內物料包括未熔保護渣和已經冷凝的玻璃渣。所述步驟3)的篩分是使用常規(guī)50目試驗用標準分析篩，或者50目(孔徑為0. 3mm)泰勒篩。加熱時選用常規(guī)爐渣粘度測試爐或其它相似的高溫爐；爐底放置石墨坩堝，石墨坩堝內放置一圓形輕質耐火磚托座，用于放置測試坩堝。在加熱熔化后，顆粒保護渣經篩析，其粒度分布范圍主要由0. 5 0. 3mm和0. 2 O.1mm兩部分組成。未熔結的保護渣在顯微鏡下觀察，為粒度O. 2mm及以下的保護渣顆粒，雖有部分顆粒表面碳燒損，呈玻璃球狀，但大部分顆粒還呈現原保護渣形態(tài)，珠球表面還有未燒蝕的碳存在；而大于O. 3mm的顆粒表面碳則基本燒損,呈玻璃球狀,因此,視粒度O. 3mm(O. 28mm)以上的保護渣顆粒為熔化渣(玻璃渣)。本發(fā)明具備的優(yōu)點是提供了一種科學測試連鑄用保護渣熔化速度的方法，快捷、簡便、實用性強，能模擬結晶器中保護渣單向受熱熔化的真實狀況，無需制樣和燒碳；最重要的是，本發(fā)明不需要準確判斷加入的保護渣是否完全熔化，杜絕了人為判斷的不準確性和主觀性，且熔化的保護渣的界定是準確和科學的，從而為保護渣熔化速度測定提供準確的量化指標。本發(fā)明還可以用于冶金行業(yè)其他高溫爐渣熔化速度的測定。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步描述。實施例1
取連鑄保護渣500g，化學分析含碳為5. 03%，經下列步驟測定其熔化速度
(1)稱量常規(guī)化驗用圓柱形瓷坩堝(內徑#19mm、內深18mm)的重量，記為W1==16. 567(g)，并計算坩堝內壁表面積，記為A=L 9X3. 14X1.8=10. 74 (cm2)，在坩堝中加滿待測的連鑄保護渣，刮平表面；
(2)用常規(guī)爐渣粘度測試爐，爐底放置石墨坩堝，石墨坩堝內放置一圓形輕質耐火磚托座，將步驟(I)加滿連鑄保護渣的坩堝完全置于托座上，于1350°C溫度下加熱，直至坩堝周邊的連鑄保護渣熔化，記下時間為t=480 (秒)；然后取出坩堝放入冷卻罐，通入氬氣冷卻至常溫；
(3)取出步驟(2)的冷卻坩堝的物料，該物料包括未熔的保護渣和已經冷凝的玻璃渣，用常規(guī)50目試驗用標準分 析篩進行篩分,篩上物放回坩堝稱重,記為W2=19. 421 (g)；
(4)按下列公式進行計算，即得到連鑄保護渣的熔化速度
Ve = Wr · IO4 / (t · A) (lCT3kg/s · m2)
=(19. 421-16. 567) X10000+ (480X10. 74)
=5.536 (lCT3kg/s · m2)
重復上述(I) (4)步驟二次，其結果分別為5. 463、5. 560 平均為(5. 536 + 5. 463 + 5. 560 ) + 3=5. 52 (l(T3kg/s · m2)。實施例2
采集連鑄保護渣500g，化學分析含碳為8. 68%，經下列步驟測定其熔化速度
Cl)稱量常規(guī)化驗用圓柱形瓷坩堝(內徑β 19mm、內深18mm)的重量，記為W1=IS. 076(g)，并計算坩堝內壁表面積，記為A=L 9X3. 14X1.8=10. 74 (cm2)，在坩堝中加滿待測的連鑄保護渣，刮平表面；
(2)用常規(guī)高溫爐，爐底放置石墨坩堝，石墨坩堝內放置一圓形輕質耐火磚托座，將步驟(I)加滿連鑄保護渣的坩堝完全置于托座上，于1340°C溫度下加熱，直至坩堝周邊的連鑄保護渣熔化，記下時間為t=660(秒)；然后取出坩堝放入冷卻罐，通入氮氣冷卻至常溫；
(3)取出步驟(2)的冷卻坩堝的物料，該物料包括未熔的保護渣和已經冷凝的玻璃渣，用50目泰勒篩進行篩分,篩上物放回坩堝稱重,記為W2=20. 031 (g)；(4)按下列公式進行計算，即得到連鑄保護渣的熔化速度
Ve = Wr · IO4 / (t · A) (lCT3kg/s · m2)
=(20. 031-18. 076) X10000+ (660X10. 74)
=2. 758 (l(T3kg/s · m2)
重復上述(I) (4)步驟一次，計算熔化速度為2. 784 (10_3kg/s · m2)
上述兩次熔化速度的平均值為(2. 758 + 2. 784) +2=2. 771 (10_3kg/s · m2)。實施例3
采集連鑄保護渣500g，化學分析含碳20. 02%，經下列步驟測定其熔化速度
Cl)稱量常規(guī)化驗用圓柱形瓷坩堝(內徑β 19mm、內深18mm)的重量，記為W1=H. 268(g)，并計算坩堝內壁表面積，記為A=L 9X3. 14X1.8=10. 74 (cm2)，在坩堝中加滿待測的連鑄保護渣，刮平表面；
(2)用常規(guī)爐渣粘度測試爐，爐底放置石墨坩堝，石墨坩堝內放置一圓形輕質耐火磚托座，將步驟(I)加滿連鑄保護渣的坩堝完全置于托座上，于1360°C溫度下加熱，直至坩堝周邊的連鑄保護渣熔化，記下時間為t=2700(秒)；然后取出坩堝放入冷卻罐，通入氬氣冷卻
至常溫；
(3)取出步驟(2)的冷卻坩堝的物料，該物料包括未熔的保護渣和已經冷凝的玻璃渣，用常規(guī)50目試驗用標準分析篩進行篩分,篩上物放回坩堝稱重,記為W2=19. 017 (g)； (4)按下列公式進行計算，即得到連鑄保護渣的熔化速度
Ve = Wr · IO4 / (t · A) (lCT3kg/s · m2)
=(19. 017-17. 268) X10000+ (2700X10. 74)
=0.603 (10_3kg/s · m2)
重復上述(I) (4)步驟二次，其結果分別為O. 615,0. 609。平均為(O.603 + O. 615 + O. 609) +3=0. 609 (l(T3kg/s · m2)。通過上述每組實例的三組數據可以看出，本發(fā)明的方法測定的熔化速度結果是穩(wěn)定的。
權利要求
1.一種連鑄保護渣熔化速度的測定方法，其特征在于經過下列各步驟 1)稱量坩堝的重量，記為W1，計算坩堝內壁表面積，記為A，在坩堝中加滿待測的連鑄保護洛，刮平； 2)將步驟I)加滿連鑄保護渣的坩堝于1350±10°C溫度下加熱，直至坩堝內周邊的連鑄保護渣熔化，記下加熱時間t，取出坩堝，置于保護性氣體環(huán)境中，冷卻至常溫； 3)取出步驟2)的冷卻坩堝中的物料，篩分，篩上物放回坩堝稱重，記為W2； 4)按下列公式進行計算，即得到連鑄保護渣的熔化速度Ve = Wr · IO4 / (t · A) 其中，Vk :連鑄保護渣的熔化速度，單位10_3kg/s · m2 A :坩堝內壁的表面積，即加熱面積，單位cm2 Wr=W2-W1 :熔化的保護渣重量，單位g t :1350±10°C下連鑄保護渣的加熱時間，單位S。
2.根據權利要求1所述的連鑄保護渣熔化速度的測定方法，其特征在于所述稱重時精確至IJ O. Olg以上。
3.根據權利要求1所述的連鑄保護渣熔化速度的測定方法，其特征在于所述坩堝為常規(guī)化驗用圓柱形瓷坩堝。
4.根據權利要求1所述的連鑄保護渣熔化速度的測定方法，其特征在于所述步驟2)的保護性氣體環(huán)境為充滿氬氣或氮氣的環(huán)境。
5.根據權利要求1所述的連鑄保護渣熔化速度的測定方法，其特征在于所述步驟3)的篩分是使用常規(guī)50目試驗用標準分析篩，或者50目泰勒篩進行篩分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種連鑄保護渣熔化速度的測定方法，把加滿保護渣的坩堝放入1350±10℃下，觀察保護渣熔化情況，待保護渣快要完全熔化時取出，冷卻后準確分離完全熔化的保護渣，按照公式熔化速度VR＝MR·104/(t·A)(10-3kg/s·m2)計算熔化速度。本發(fā)明快捷、簡便、實用性強，能夠近似模擬結晶器中保護渣單向受熱熔化的真實狀況，無需制樣和燒碳；不需要準確判斷加入的保護渣是否完全熔化，杜絕了人為判斷的不準確性和主觀性，且熔化保護渣的界定是準確和科學的，從而為保護渣熔化速度測定提供準確的量化指標。
文檔編號G01N5/00GK103063537SQ201310017290
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權日2013年1月17日
發(fā)明者褚立新, 曹陽, 張力, 李金柱, 張衛(wèi)強 申請人:武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司