[發(fā)明專利]用于測定水冷鑄模換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210416968.3
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN102928461A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡少武;劉瑞杰;黃灝;趙宏杰;郭繼東;王建偉;鐘德水
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶南方工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/18
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于測定水冷鑄模換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

目前，連鑄生產(chǎn)鋼坯已經(jīng)是鋼鐵工業(yè)的主流工藝，但是在特殊鋼，異形坯，超大寬厚板坯等生產(chǎn)領(lǐng)域，采用鑄模生產(chǎn)仍然占主要地位。傳統(tǒng)鑄模的降溫是靠空氣對流自然冷卻，冷卻時(shí)間長，鑄模受高溫時(shí)間長，致使對傳統(tǒng)鑄模的材質(zhì)耐熱要求高，并且體積要求大。由于長時(shí)間承受高溫，鑄模使用壽命短，成本高。而新式的水冷鑄模，其降溫是采用強(qiáng)制水冷，大大縮短了冷卻時(shí)間，鑄模所承受的溫度低，對材質(zhì)耐熱要求低，體積小，使用壽命長，成本低。但是如果水冷鑄模的冷卻速度過快，則容易使鑄錠凝固過快，產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致鑄錠裂紋和變形等鑄造缺陷，因此有效的控制鑄錠和鑄模之間的換熱過程是水冷鑄模生產(chǎn)的核心技術(shù)。鑄模內(nèi)部金屬凝固過程的非常復(fù)雜，采用直接測定其凝固過程中鑄錠和鑄模之間的換熱系數(shù)比較困難，基于簡易的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ头辞箬T錠和鑄模之間的換熱系數(shù)就顯的意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在水冷鑄模工藝過程中，能夠通過模擬鑄模冷卻過程、測定定點(diǎn)溫度，并結(jié)合測量數(shù)值反推水冷鑄模換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，且具有結(jié)構(gòu)簡單、易操作、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于測定水冷鑄模換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，包括鑄模，鑄錠，冷卻系統(tǒng)，用于對所述冷卻系統(tǒng)、所述鑄模、所述鑄錠三者不同位置的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集的溫度采集系統(tǒng)，用于對所述鑄錠進(jìn)行加熱的加熱裝置及用于對所述溫度采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的換熱系數(shù)計(jì)算模塊。所述溫度采集系統(tǒng)的輸入端分別與所述冷卻系統(tǒng)、所述鑄模、所述鑄錠連接；所述溫度采集系統(tǒng)的輸出端與所述換熱系數(shù)計(jì)算模塊連接；所述加熱裝置與所述鑄錠相接觸。

進(jìn)一步地，所述冷卻系統(tǒng)包括：冷卻水管、用于控制所述冷卻系統(tǒng)冷卻強(qiáng)度的控制裝置。所述鑄模設(shè)置在所述冷卻水管的中部，且鑄模內(nèi)腔與所述冷卻水管外壁相接觸；所述控制裝置設(shè)置在所述冷卻水管的進(jìn)水口與所述鑄模之間；所述冷卻水管的進(jìn)水口通過第一測溫元件與所述溫度采集系統(tǒng)輸入端連接；所述冷卻水管的出水口通過第二測溫元件與所述溫度采集系統(tǒng)輸入端連接；所述鑄模通過第三測溫元件與所述溫度采集系統(tǒng)輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述換熱系數(shù)計(jì)算模塊包括：數(shù)據(jù)接收單元及數(shù)據(jù)處理單元；

所述數(shù)據(jù)接收單元，接收所述溫度采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的溫度參數(shù)；所述數(shù)據(jù)處理單元，根據(jù)所述溫度參數(shù)，計(jì)算不同冷卻強(qiáng)度下所述鑄模與所述鑄錠的換熱系數(shù)。

進(jìn)一步地，所述用于控制冷卻系統(tǒng)冷卻強(qiáng)度的控制裝置是流量計(jì)。

進(jìn)一步地，所述第一測溫元件、所述第二測溫元件及所述第三測溫元件是熱電偶。

進(jìn)一步地，所述加熱裝置包括：耐火磚加熱板；所述耐火磚加熱板與所述鑄錠相接觸。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括：保溫系統(tǒng)；所述冷水系統(tǒng)、所述鑄模、所述鑄錠及所述加熱裝置四者置于所述保溫系統(tǒng)中。

進(jìn)一步地，所述保溫系統(tǒng)包括：不銹鋼容器及高溫耐火材料；所述冷水系統(tǒng)、所述鑄模、所述鑄錠及所述加熱裝置三者置于所述不銹鋼容器中，所述高溫耐火材料置于所述不銹鋼容器內(nèi)壁處用于保溫。

進(jìn)一步地，所述高溫耐火材料是耐火纖維棉。

本發(fā)明提供的一種用于測定水冷鑄模換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，通過將溫度采集系統(tǒng)的輸入端分別與冷卻系統(tǒng)、鑄模、鑄錠連接，輸出端與換熱系數(shù)計(jì)算模塊連接，將鑄模與鑄錠相互接觸，將鑄錠與加熱裝置相互接觸；同時(shí)，在冷卻系統(tǒng)中設(shè)置流量計(jì)對裝置中冷卻強(qiáng)度加以控制，并采用溫度采集系統(tǒng)對冷卻系統(tǒng)、鑄模及鑄錠不同位置的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，依據(jù)穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)進(jìn)入鑄模的熱量與冷卻水帶走的熱量相等，計(jì)算不同流速下不同位置的換熱系數(shù)。本發(fā)明不僅能夠物理模擬生產(chǎn)過程中鑄模2和鑄錠3的接觸過程，而且采用遠(yuǎn)程數(shù)字化溫度采集系統(tǒng)對鑄錠3和鑄模2不同區(qū)域的溫度進(jìn)行在線實(shí)時(shí)、定點(diǎn)采集。同時(shí)，本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，且準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于測定水冷鑄模換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置的工作流程示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于測定水冷鑄模換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置的工作原理示意圖。

其中，1-冷卻水管，2-鑄模，3-鑄錠，4-耐火磚加熱板，5-冷卻水管進(jìn)水口，6-冷卻水管出水口，7-流量計(jì)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。