【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉材料結晶領域。更具體地說，本專利技術涉及一種可旋轉的材料結晶過程實驗裝置及實驗方法。
技術介紹
1、金屬材料在結構材料中占主導地位，是國民經濟建設中的重要組成部分。隨著資源、能源和環境意識的提升，為了生產高品質金屬材料，人們對金屬材料生產過程工藝參數控制提出了更高的要求，其中連續鑄造工藝是生產金屬材料，特別是鋼鐵材料的主要途徑。細化材料結晶組織是提高產品品質最有效的方法，但是金屬材料的生產環境屬于高溫、多變且不透明的特殊環境，目前人們沒有行之有效的方法在生產過程中對材料結晶組織進行調控。除了要考慮生產過程中的一般參數，如生產時旋轉速度、生產斷面、生產速度、生產設備長度及弧度、冷卻水量外，其他生產輔助技術等工藝參數都需要控制在合理范圍內。雖然這些參數的調整對最終產品質量起到關鍵作用，但是在不同旋轉角度金屬結晶過程及生產參數的調整對材料結晶組織到底有多大的影響，人們無從知曉，故這些參數的組合應用是難點，也是制造高品質金屬產品的關鍵，如果能夠通過模擬方式對多參數條件下材料結晶組織進行可旋轉模擬還原，無疑對生產高質量金屬產品及相關科學研究提供了有力支撐。
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術提供一種可旋轉的材料結晶過程實驗裝置及實驗方法，對不同參數條件下材料結晶組織進行模擬還原。
2、為了實現根據本專利技術的這些目的和其它優點，提供了一種可旋轉的材料結晶過程實驗裝置，包括：
3、模擬控制器，其內部中空兩端開口，所述模擬控制器的兩端分別連接有水冷機構
4、中心測溫儀，其測量端伸入所述模擬控制器內；
5、感應器，其套設在所述模擬控制器外；
6、多電源發生器，其與所述感應器電連接，以控制所述感應器產生感應加熱磁場、ems磁場或pmo磁場；
7、控制機構，其分別與所述水冷機構、所述旋轉驅動機構、所述中心測溫儀和所述多電源發生器電連接。
8、進一步的，所述的一種可旋轉的材料結晶過程實驗裝置中，所述多電源發生器包括：
9、感應加熱模塊、ems模塊和pmo模塊，其均與所述控制器和所述感應器電連接。
10、本專利技術還提供一種模擬材料結晶組織的方法，其采用上述模擬材料結晶組織的可旋轉裝置，包括以下步驟：
11、s1、將樣品放入所述模擬控制器中，并在所述模擬控制器和所述感應器之間填充絕熱棉，所述旋轉驅動機構驅動所述模擬控制器旋轉至豎直，此時樣品與所述水冷機構之間的距離不小于0.1m；
12、s2、根據需模擬的現場連鑄設備的實際強冷水量和實際弱冷水量，計算所述水冷機構的模擬等效強冷水量和模擬等效弱冷水量；
13、s3、所述多電源發生器控制所述感應器產生感應加熱磁場，對所述模擬控制器內的樣品進行加熱，并通過所述中心測溫儀獲取所述模擬控制器內樣品的中心溫度；
14、s4、當樣品的中心溫度超過其液相線溫度時，所述多電源發生器控制所述感應器停止產生感應加熱磁場，所述旋轉驅動機構驅動所述模擬控制器旋轉至熔化后的樣品與所述水冷機構接觸后停止工作，此時所述水冷機構以模擬等效強冷水量運行，所述多電源發生器控制所述感應器產生ems磁場和pmo磁場；
15、s5、根據現場連鑄設備的實際生產速度和電磁攪拌裝置的高度，計算所述水冷機構的水量切換時間，所述水冷機構以模擬等效強冷水量運行達到水量切換時間后，所述水冷機構切換至模擬等效弱冷水量運行；
16、s6、當樣品的中心溫度超過其固相線溫度時，所述水冷機構停止工作。
17、進一步的，所述的一種模擬材料結晶組織的方法中，s2中：
18、模擬等效強冷水量的計算方法如下：
19、ψ＝aл
20、其中，ψ為模擬等效強冷水量；л為現場連鑄設備的實際強冷水量；a為等效強冷水量系數，其取值范圍為1354-1987；
21、模擬等效弱冷水量的計算方法如下：
22、
23、其中，k為模擬等效弱冷水量；為現場連鑄設備的實際弱冷水量；b為等效弱冷水量系數，其取值范圍為346-512。
24、進一步的，所述的一種模擬材料結晶組織的方法中，s3中所述中心測溫儀獲取測溫的間隔時間為0.1s-2min。
25、進一步的，所述的一種模擬材料結晶組織的方法中，s4中所述模擬控制器旋轉時的角速度的計算方法如下：
26、fr＝α/{(al/prs)×60}
27、其中，fr為所述模擬控制器旋轉時的角速度，°/s；α為所述模擬控制器旋轉的角度，α≤90°；al為現場連鑄設備的弧形段長度；prs為現場連鑄設備的實際生產速度；
28、所述模擬控制器由豎直旋轉至水平所需時間的計算方法如下：
29、
30、其中，為所述模擬控制器由豎直旋轉至水平所需時間。
31、進一步的，所述的一種模擬材料結晶組織的方法中，s5中所述水冷機構的水量切換時間的計算方法如下：
32、t＝60×prs/θ
33、其中，t為所述水冷機構的水量切換時間，s；θ為現場連鑄設備中1#m-ems裝置的高度。
34、進一步的，所述的一種模擬材料結晶組織的方法中，s4中所述旋轉驅動機構停止工作后，所述模擬模擬控制器首先控制所述感應器產生1#ems磁場，再控制所述感應器產生2#ems磁場，以所述旋轉驅動機構停止工作為開始：
35、所述1#ems磁場開始時間的計算方法如下：
36、m-pot＝(mul/prs)×60
37、其中，m-pot為所述1#ems磁場開啟時間，s；mul為現場連鑄設備中m-ems裝置的上口至鋼液面的距離；
38、所述1#ems磁場結束時間的計算方法如下：
39、m-pft＝{(mh+mul)/prs}×60
40、其中，m-pft為所述1#ems磁場結束時間，s；mh為現場連鑄設備中m-ems裝置的高度；
41、所述2#ems磁場開始時間的計算方法如下：
42、f-pot＝(ful/prs)×60
43、其中，f-pot為所述2#ems磁場開啟時間，s；ful為現場連鑄設備中f-ems裝置的上口至鋼液面的距離；
44、f-pft＝{(fh+ful)/prs}×60
45、其中，f-pft為所述2#ems磁場關閉時間，s；fh為現場連鑄設備中f-ems裝置的末端高度。
46、進一步的，所述的一種模擬材料結晶組織的方法中，s4中所述旋轉驅動機構停止工作后，以所述旋轉驅動機構停止工作為開始，所述pmo磁場的開啟時間為：
47、p-pot＝(pul/prs)×60
48、其中，p-pot為所述pmo磁場開啟時間，s；p本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種可旋轉的材料結晶過程實驗裝置，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種可旋轉的材料結晶過程實驗裝置，其特征在于，所述多電源發生器包括：
3.一種模擬材料結晶過程的方法，其采用如權利要求1所述的一種可旋轉的材料結晶過程實驗裝置，其特征在于，包括以下步驟：
4.如權利要求3所述的一種模擬材料結晶組織的方法，其特征在于，S2中：
5.如權利要求3所述的一種模擬材料結晶組織的方法，其特征在于，S3中所述中心測溫儀獲取測溫的間隔時間為0.1s-2min。
6.如權利要求3所述的一種模擬材料結晶組織的方法，其特征在于，S4中所述模擬模擬控制器旋轉時的角速度的計算方法如下：
7.如權利要求3所述的一種模擬材料結晶組織的方法，其特征在于，S5中所述水冷機構的水量切換時間的計算方法如下：
8.如權利要求3所述的一種模擬材料結晶組織的方法，其特征在于，S4中所述旋轉驅動機構停止工作后，所述模擬模擬控制器首先控制所述感應器產生1#EMS磁場，再控制所述感應器產生2#EMS磁場，以所述旋轉驅動機構停止工作為
9.如權利要求3所述的一種模擬材料結晶組織的方法，其特征在于，S4中所述旋轉驅動機構停止工作后，以所述旋轉驅動機構停止工作為開始，所述PMO磁場的開啟時間為：
...【技術特征摘要】
1.一種可旋轉的材料結晶過程實驗裝置，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種可旋轉的材料結晶過程實驗裝置，其特征在于，所述多電源發生器包括：
3.一種模擬材料結晶過程的方法，其采用如權利要求1所述的一種可旋轉的材料結晶過程實驗裝置，其特征在于，包括以下步驟：
4.如權利要求3所述的一種模擬材料結晶組織的方法，其特征在于，s2中：
5.如權利要求3所述的一種模擬材料結晶組織的方法，其特征在于，s3中所述中心測溫儀獲取測溫的間隔時間為0.1s-2min。
6.如權利要求3所述的一種模擬材料結晶組織的方法，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉海寧，徐智帥，陳湘茹，李莉娟，仲紅剛，翟啟杰，
申請(專利權)人：上海大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。