钢凝固收缩率的检测设备及检测方法 (一)技术领域
本发明涉及一种测试设备及测试方法，特别涉及一种钢凝固收缩率的检测设备及检测方法。
(二)背景技术
对于钢凝固收缩率的计算通常的做法有两种：一种是热膨胀系数取常数，另一种是计算中奥氏体取2.2×10-5℃-1，而铁素体取1.55×10-5℃-1；但采用这两种方法得到的计算结果往往很难体现钢的凝固收缩的真实特性。
(三)发明内容：
本发明需要解决的技术问题是：实现得到钢的凝固收缩的真实特性。
本发明的技术方案为，一种钢的凝固收缩率检测设备，其特征是检测设备由水密器、MoSi2炉、X射线透视装置、温度控制器、热电偶、刚玉坩埚、试样、影象增强屏、高压发生器、电荷耦合装置、计算机、录象机、监视器等部件组成，试样装在刚玉坩埚内，刚玉坩埚装于MoSi2炉中，热电偶分别连接试样和位于刚玉坩埚外的温度控制器，X射线透视装置和影象增强屏分别位于MoSi2炉的两侧，高压发生器连接影象增强屏，高压发生器为影象增强屏提供工作电压；影象增强屏将接受的信号放大并输入电荷耦合装置，电荷耦合装置分别连接计算机、录象机、监视器，电荷耦合装置将接收地信号转化为试样的长度图象信号并由录象机记录存储，监视器播放图像，计算机计算出钢在凝固过程中的收缩率；检测方法的具体工艺步骤如下：
(1)、将测量用钢样加工成柱形棒体试样，装入刚玉坩埚内，然后在室温下垂直放进密闭的MoSi2电炉内，在加热升温和实验过程中刚玉坩埚通Ar保护，Ar经水密器排出；
(2)、试样加热5-6小时直至完全熔化，然后保温10-30分钟；
(3)、保温结束后，通过热电偶和温度控制器控制MoSi2电炉以0.5-2℃/min的速度降温，在降温过程中，每隔一定温度间隔测量一个试样长度数据，每个测量点保温2-5分钟，测量方法为：利用X射线透视装置观察试样，得到的透视信号投射到影象增强屏，影象增强屏将接受的信号放大并输入电荷耦合装置，电荷耦合装置将接收的信号转化为试样的长度图象信号并由录象机记录存储，监视器播放图像；
(4)、每个测量点试样的长度图像信号传递给计算机，计算机利用专门的计算处理程序计算出钢在凝固过程中的收缩率。
本发明优点在于：通过X射线透射的方法，可以准确地连续测量各种钢从液态至固态的整个凝固过程中的体积收缩率。
(四)附图说明
附图为本发明的工艺流程图：
1-水密器、2-MoSi2炉、3-X射线透视装置、4-温度控制器、5-热电偶、6-刚玉坩埚、7-试样、8-影象增强屏、9-高压发生器、10-电荷耦合装置、11-计算机、12-录象机、13-监视器。
(五)具体实施方式：
参照附图，一种钢的凝固收缩率检测设备，由水密器1、MoSi2炉2、X射线透视装置3、温度控制器4、热电偶5、刚玉坩埚6、试样7、影象增强屏8、高压发生器9、电荷耦合装置10、计算机11、录象机12、监视器13等部件组成，试样7装在刚玉坩埚6内，刚玉坩埚6装于MoSi2炉2中，热电偶5分别连接试样7和位于刚玉坩埚6外的温度控制器4，X射线透视装置3和影象增强屏8分别位于MoSi2炉2的两侧，高压发生器9连接影象增强屏8，高压发生器9为影象增强屏8提供工作电压；影象增强屏8将接受的信号放大并输入电荷耦合装置10，电荷耦合装置10分别连接计算机11、录象机12、监视器13，电荷耦合装置10将接收的信号转化为试样的长度图象信号并由录象机12记录存储，监视器13播放图像，计算机计算出钢在凝固过程中的收缩率；钢的凝固收缩率检测具体工艺步骤为：将测量用钢样加工成Φ5×56mm的柱形棒体试样7，装入Φ内径5×100mm的刚玉坩埚6内，然后在室温下垂直放进密闭的MoSi2电炉2内，为了防止试样7在加热过程中发生氧化，在加热升温和实验过程中采用Ar保护，Ar流量为2L/min；钢样在加热至5-6小时直至完全熔化，然后保温20分钟，保温结束后，将MoSi2电炉2以1℃/min的速度降温；在降温过程中，在1568℃、、1550℃、1540℃、1500℃、1480℃、1454℃、1440℃、1420℃、1400℃、1345℃、1290℃、1250℃、1200℃、1150℃、1100℃、1038℃和1000℃分别测量一个数据，并在每个测定点保温3分钟；利用X射线透视装置3观察试样并由电荷耦合装置10和录象机12录下每个测量点试样的体积变化，然后传递给计算机11并利用计算处理程序计算出钢在凝固过程中的收缩率，具体计算示例如下：
δ＝(H-H0)*S/(H0*S) (公式1)；
δ：体积收缩率；H：升温后试样长度；H0：初始试样长度，为56mm；
S：试样横截面积，S＝πD2/4；D：试样直径，为5mm。
试样升温后，当温度降低至1550℃时，测的试样长度H为58.8mm，将H带入公式1，得出δ为5％。计算结果见下表： 温度/℃ 1568 1550 1540 1500 1480 1454 1440 1420 1400 收缩率/％ 6.63 5.00 4.42 3.87 3.87 2.76 2.76 2.76 0.55 温度/℃ 1345 1290 1250 1200 1150 1100 1038 1000 收缩率/％ 1.66 0.00 0.55 0.55 0.00 0.00 0.55 0.55
本发明可以准确地连续测量各种钢从液态至固态的整个凝固过程中的体积收缩率，检测得到钢的凝固收缩的真实特性，对于准确合理地确定连铸工艺和相关设备参数以及提高铸坯质量和成材率具有重要意义。