[實用新型]用于金屬及合金凝固高溫相變規(guī)律的實驗用加熱裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220131056.7
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN202501748U
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬茹;麻永林;邢淑清;白亮;王昊杰
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古科技大學(xué)
• 主分類號: F27B17/02
• 分類號: F27B17/02
• 代理公司: 包頭市專利事務(wù)所 15101
• 代理人: 莊英菊

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種用于金屬及合金凝固高溫相變規(guī)律的實驗用加熱裝置，特別涉及的是一種用于研究液態(tài)金屬和合金在凝固過程中相轉(zhuǎn)變規(guī)律的加熱裝置，屬于實驗儀器。

背景技術(shù)

圍繞凝固和提高鑄坯質(zhì)量的研究一直是材料和冶金領(lǐng)域研究工作者的熱點課題。凝固研究的一個重要方面是鋼坯在結(jié)晶器內(nèi)坯殼生長規(guī)律的研究。坯殼的不均勻生長對鑄坯表面質(zhì)量和漏鋼有重要影響，可造成連鑄坯表面的凹陷或裂紋缺陷。國內(nèi)外學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為鋼水高溫相變過程中體積收縮產(chǎn)生的氣隙是引起初生坯殼生長不均勻現(xiàn)象的主要原因。鋼水高溫相變過程的體積收縮又集中于δ→γ轉(zhuǎn)變過程的體積突變收縮，這種收縮，導(dǎo)致了鑄坯表面裂紋和皮下裂紋等的產(chǎn)生。

針對此問題國內(nèi)外冶金學(xué)者進行了很多研究，但主要從操作、工藝、化學(xué)成分的角度分析鑄坯裂紋的形成規(guī)律，提出了一些有效的措施，諸如降低拉速、采用弱冷等，而對于凝固過程中相轉(zhuǎn)變的定量化的研究較少，對于鋼液凝固收縮的定量認(rèn)識也不夠全面。對于金屬及合金高溫相轉(zhuǎn)變的定量化研究，可以作為分析連鑄過程的鑄坯收縮和氣隙產(chǎn)生等現(xiàn)象時的理論依據(jù)，對于豐富凝固理論具有重要意義。

目前實驗用普通電阻爐通過使用石墨電極和石墨發(fā)熱體僅能對坩堝內(nèi)試樣進行加熱、保溫等熱處理，存在加熱不穩(wěn)定，溫度數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型旨在提供一種加熱穩(wěn)定，溫度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，且能設(shè)置多組加熱曲線的用于金屬及合金凝固高溫相變規(guī)律的實驗用加熱裝置。

技術(shù)解決方案：

本實用新型包括：爐筒、石墨隔熱屏、碳?xì)直貙印⑹l(fā)熱體、石墨電極，石墨電極上放置石墨發(fā)熱體，石墨電極及石墨發(fā)熱體內(nèi)放置石墨升降裝置，石墨升降裝置上設(shè)有石墨平臺，石墨平臺上放置剛玉坩堝，石墨發(fā)熱體上方設(shè)有紅外測溫儀探頭，石墨發(fā)熱體與石墨隔熱屏之間上端一側(cè)設(shè)有熱電偶探頭，熱電偶探頭與溫度顯示器連接，溫度顯示器與溫度傳感器連接，溫度傳感器與PID控制器輸入端連接，PID控制器輸出端與電動執(zhí)行器連接，電動執(zhí)行器與石墨電極連接。

石墨升降結(jié)構(gòu)包括：電機、齒輪、升降桿、石墨平臺，電機與齒輪相連接，齒輪置于升降桿軸端的齒槽內(nèi)，升降桿上放置石墨平臺，電機與電源開關(guān)連接。

本實用新型可通過PID控制器設(shè)置多組加熱曲線，爐筒內(nèi)壁設(shè)有掛鉤，碳?xì)直貙討覓煸趻煦^上，爐筒與碳?xì)直貙又g設(shè)有間隙。懸掛式碳?xì)直貙拥氖褂茫沟么思訜嵫b置擁有更好的保溫效果，以滿足加熱均勻以及加熱曲線的相對穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性。

進一步：由于加熱熔煉后，直接向爐內(nèi)通入低溫冷卻氣體對高溫試樣進行快速冷卻，為了保護爐內(nèi)加熱原件，本實用新型在加熱爐底部設(shè)置石墨升降臺，通過電機控制齒輪與齒槽的嚙合位置，實現(xiàn)升降臺位置高低可調(diào)，方便后期冷卻。

本實用新型與普通加熱裝置相比，此加熱裝置體積較小，便于操作，而且坩堝尺寸很小，系列坩堝尺寸要求為d：10-30mm；h：15-50mm，要求熔液層厚度為5mm左右，試樣量在保證鋪滿坩堝底部的前提下盡量小，以同時滿足快速冷卻和測量體積變化的要求。由于試樣量小，可以實現(xiàn)快速加熱熔煉，同時，使用小尺寸的坩堝及加熱裝置，也可以提高實驗結(jié)果的精確性。而且此加熱裝置通過設(shè)定不同的加熱曲線，即通過控制加熱溫度關(guān)于加熱時間的曲線，達到分段加熱的目的，可實現(xiàn)加熱均勻。再配合使用快冷裝置，以及后期常規(guī)的組織測定，就可以在常溫下觀測到試樣的高溫組織，得到金屬及合金凝固的高溫相轉(zhuǎn)變規(guī)律。

此加熱裝置的優(yōu)點：

1、可以通過PID控制器自動設(shè)定加熱溫度，可設(shè)定不同的加熱溫度，以獲得鋼樣不同的過熱度，最高加熱溫度可以達到2000.0℃，溫度精度達0.1℃；

2、可以通過PID控制器設(shè)定多組加熱曲線，加熱曲線可分1-40步，通過加熱時間和加熱溫度的設(shè)定，得到分段加熱曲線，可實現(xiàn)加熱均勻的目的；

3、升降臺的使用，可以在后期快速冷卻時，保護高溫狀態(tài)下的加熱元件；

4、配合使用懸掛式碳?xì)直貙樱瑢崿F(xiàn)高效保溫；

5、坩堝尺寸及試樣量小，可以實現(xiàn)快速熔煉，提高實驗效率；可以實現(xiàn)快速冷卻，得到金屬的高溫凝固組織；

6、整個加熱裝置尺寸較小，加工簡單，成本較低，便于操作，可以提高實驗結(jié)果的精確度。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式：