[實用新型]一種保護渣一維傳熱測試裝置

有效

• 申請號: 201520742183.4
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN205120633U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 王萬林;黃道遠;馬范軍;周樂君;顏雄
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本實用新型涉及一種保護渣一維傳熱測試裝置，屬于冶金渣高溫性能測試設備開發技術領域。

背景技術

據世界鋼鐵協會2013年統計，世界鋼鐵總產量已超過15億噸，我國鋼鐵生產總量已達7億噸，占據世界總產量45％左右。其中98％以上鋼鐵產品都通過連鑄技術生產，結晶器保護渣作為鋼鐵連鑄過程中廣泛應用的材料，其覆蓋在鋼液表面可實現絕熱保溫、防止鋼液二次氧化、吸收夾雜物的功能，而當保護渣流入結晶器和鋼坯之間，并發生熔化、結晶等系列熱動力學變化，起到調節潤滑和控制傳熱的作用，其中以控制傳熱最為重要，對于鋼液的凝固和鑄坯最終質量起著決定性作用。在結晶器內部的傳熱，又可分為從鋼坯向結晶器的橫向傳熱，以及沿著拉坯方向的縱向傳熱，當中，橫向傳熱占總傳熱比重的95％以上，因此，在結晶器內部的傳熱可近似看成是沿著初始凝固鋼坯-保護渣膜-結晶器銅壁的一維單向傳熱。

結晶器作為鑄機的“心臟”，是鋼液最初凝固的地方，其內部鋼液與保護渣之間的傳熱/傳質，動態結晶/熔化/凝固等系列變化決定著鑄坯的組織結構、表面質量和鑄機生產效率，因此對結晶器內的傳熱行為以及保護渣熱動力學變化的研究十分重要。然而連鑄機結晶器是一個封閉的環境，其內溫度超過1500℃，且處于不停變動的非穩定狀態；這些復雜因素使得對結晶器內部進行實時原位觀察和監控變得異常困難，因此，對結晶器內的傳熱行為以及保護渣熱動力學變化研究一直以來是鋼鐵行業面臨的一大難題。

目前對連鑄過程傳熱行為以及保護渣熱動力學變化的研究，國內外尚未有成熟的技術體系及裝備，通常采用方法包括數值模擬和現場運行/中試實驗兩種手段。數值模擬作為一種初始凝固過程的便捷研究手段而被廣泛應用，但由于模擬初始化過程中，其邊界條件很難確定，得到的分析結果往往與現實情況存在較大差別，更多的采用現場運行/中試實驗來進行。寶鋼股份公司研究院將利用現有中試連鑄生產線開展高溫連鑄過程的定性地模擬；此模擬鑄機實驗成本非常高，單次實驗用鋼量達到20噸，試驗費用在20萬元以上，人力、物力等維持費用耗費巨大，操作流程長，且需多方面協調配合，在經濟性和可操作性上受到極大限制。開發在實驗室條件下可操作性強，對工業生產具有現實指導意義的連鑄傳熱行為的研究技術手段，對推動我國鋼鐵行業新工藝的發展有著積極的作用和意義，符合我國戰略發展的重大需求。

發明內容

本實用新型針對現有技術不足，提供一種保護渣一維傳熱測試裝置。

本實用新型一種保護渣一維傳熱測試裝置；包括熱流發射單元(1)、冶金渣樣品(5)、1號熱電偶、銅模(7)、數據采集裝置(12)；所述熱流發射單元(1)位于冶金渣樣品(5)以及銅模(7)的上方；所述冶金渣樣品(5)內設有1號熱電偶；所述銅模(7)內設有2個在同一條垂直線上的熱電偶；所述銅模(7)側壁包覆有絕熱材料(6)且銅模(7)的底部與冷卻裝置(8)連通，所述銅模(7)的頂部用于放置冶金渣樣品(5)；所述數據采集裝置(12)與1號熱電偶以及設置在銅模(7)內的熱電偶相連。

裝置工作時，所述數據采集裝置(12)能時刻記錄1號熱電偶以及設置在銅模(7)內的熱電偶所測的溫度數據。

所述冶金渣樣品(5)中冶金渣呈玻璃態。

本實用新型一種保護渣一維傳熱測試裝置；所述熱流發射單元(1)是發射功率為連續可調的熱流發射單元。

本實用新型一種保護渣一維傳熱測試裝置；所述熱流發射單元(1)由鎢燈(9)、燈罩(2)、擋光板(3)、通光孔(4)組成；所述通光孔(4)設置在擋光板(3)上；所述通光孔(4)垂直投影所得圖形的尺寸和形狀分別與冶金渣樣品(5)垂直投影于銅模(7)頂部所得圖形的尺寸和形狀一致。

所述鎢燈(9)設在一球冠形反光燈罩2的下方，燈泡位于球冠焦點處，燈罩將鎢燈泡所產生的發散光轉變為向下的平行均勻光束。所述鎢燈(9)發射的光束通過通光孔(4)垂直照射到冶金渣樣品(5)上。

所述保護渣樣品與熱流發生單元間有一遮光板，遮光板上開有若干不同孔徑的透光孔。鎢燈(9)所提供的平行均勻光束經擋光板上透光孔后，落在銅模樣品上的尺寸與待測樣品的尺寸一致。

所述銅模結晶器底部與水冷裝置接觸，側壁包覆有絕熱材料，熱流發射單元與保護渣樣品與銅模之間為均勻的一維傳熱。

本實用新型一種保護渣一維傳熱測試裝置；所述冶金渣樣品(5)的厚度為2～5cm。