[發明專利]一種金屬快速凝固熱流測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 201610049659.5
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105699412B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 王萬林;周樂君;朱晨陽
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N25/02
• 分類號: G01N25/02;G01K17/00;G01K7/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

1.一種金屬快速凝固熱流測試裝置，其特征在于：包括液滴發射系統、數據采集系統和氣氛控制系統；

所述液滴發射系統包括一采用電加熱的石英管(41)，所述石英管(41)底部開設有一直徑小于0.5mm的小孔，所述小孔的上部石英管繞裝有感應線圈(42)；所述石英管(41)內腔與一氣壓組件(43)連通，用于向石英管內腔加壓；

所述數據采集系統包括位于石英管底部的基座(21)，所述基座(21)內部設有熱電偶(23)和冷卻組件；

所述液滴發射系統和數據采集系統均設置在氣氛控制系統的氣氛保護室(31)內，所述氣氛保護室(31)上分別設有進氣管(33)和出氣管(34)，所述氣氛保護室(31)頂部為可打開的保護性氣罩(35)，所述保護性氣罩(35)通過轉架(12)密封蓋合在氣氛保護室(31)上，所述石英管(41)豎直連接在保護性氣罩(35)上。

2.根據權利要求1所述的一種金屬快速凝固熱流測試裝置，所述氣壓組件(43)為一連接氣泵的氣囊，所述氣囊通過管道與石英管(41)內腔連通。

3.根據權利要求1所述的一種金屬快速凝固熱流測試裝置，所述基座(21)為銅質平臺，內部設有冷卻水循環管道(22)，所述熱電偶(23)埋覆在基座平臺里面，并與NI溫度采集模塊連接。

4.根據權利要求1所述的一種金屬快速凝固熱流測試裝置，所述氣氛保護室(31)上設有觀察窗(32)。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的一種金屬快速凝固熱流測試裝置，所述石英管(41)上部還設有檢測實時溫度的高溫計(44)。

6.一種權利要求1-5中任一項的金屬快速凝固熱流測試裝置的測試方法，其特征在于包括如下步驟：

第一步、裝樣，將2-5g鋼樣放入石英管底部；

第二步、抽真空，將氣氛保護室密封，然后將內部抽真空至真空度10^-15-10^-25Pa，并充入惰性保護氣體，最終使氣氛保護室內壓力達到一個大氣壓；

第三步、熔化金屬，通過感應線圈對石英管底部的鋼樣進行加熱至目標熔化溫度；

第四步、脈沖噴射，打開數據采集系統的冷卻水管路，并控制冷卻水循環流量為2.5-15L/min，通過氣壓組件向石英管內部通入脈沖惰性氣體，通過氣壓控制熔化的鋼水液滴從石英管噴射到基座上；

第五步、數據采集，在第四步開始前即通過熱電偶以0-200Hz的頻率開始數據采集，一直到鋼水液滴完成冷卻凝固；

第六步、數據處理，將采集得到的溫度信號計算出液滴凝固過程中熱流的變化情況。

7.根據權利要求6所述的一種金屬快速凝固熱流測試裝置的測試方法，在測試過程中，通過高溫計對石英管內的溫度進行實時監測，保證液滴射出前實時溫度不低于目標熔化溫度。

8.根據權利要求6所述的一種金屬快速凝固熱流測試裝置的測試方法，所述鋼樣放置3-4g，氣氛保護室內的真空度為10^-20-10^-25Pa，冷卻水循環流量為5-10L/min，數據采集頻率為50-150Hz。