[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201610049659.5
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105699412B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了一種金屬快速凝固熱流測試裝置及測試方法，該測試裝置包括液滴發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和氣氛控制系統(tǒng)；所述液滴發(fā)射系統(tǒng)包括一采用電加熱的石英管，所述石英管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；所述石英管內腔與一氣壓組件連通；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括位于石英管底部的基座，所述基座內部設有熱電偶和冷卻組件；所述液滴發(fā)射系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均設置在氣氛控制系統(tǒng)的氣氛保護室內。本發(fā)明測試設備簡單、操作方便、準確度高，可在實驗室規(guī)模實現(xiàn)金屬快速凝固的熱流測試，從而替代工業(yè)生產(chǎn)上的直接測試，不影響正常生產(chǎn)，同時消耗小，測試成本低。

技術領域

本發(fā)明涉及一種金屬快速凝固熱流測試裝置及測試方法，屬于金屬材料快速成型技術領域。

背景技術

在鋼鐵冶金行業(yè)中，連續(xù)鑄鋼技術是近年來鋼液澆鑄的主導方法。先進連鑄技術要求更好的鑄坯質量，同時要求更高的拉坯速度來提高生產(chǎn)效率，獲得更大的產(chǎn)量。為了實現(xiàn)產(chǎn)量的增長，高拉速下要求鑄坯以更快的冷卻速率凝固，意味著相同時間下傳導的熱流量更高。同時，凝固過程的熱流也是影響鑄坯質量的重要因素，通過控制合理的熱流，可顯著提高鑄坯質量。應此，測試金屬快速凝固行為并分析凝固過程中熱流量的影響尤為重要。

在工業(yè)生產(chǎn)中，進行快速凝固熱流測試，將會影響正常生產(chǎn)，同時限于生產(chǎn)設備過于龐大，測試成本太高。

目前，金屬快速凝固測試裝置的相關專利較少，且研究方向有限，僅有對金屬凝固過冷度的測定裝置及凝固界面動力學信息的測定裝置。

公開號為CN104089972A的專利，一種測定金屬微滴快速凝固過冷度的方法及其裝置中，首先采用脈沖微孔法制備金屬微粒子液滴；然后在下落過程中的不同位置上分別測定金屬微粒子液滴落入油中的開始時刻及平衡時刻的溫度；隨后通過熱平衡計算得到不同位置處金屬微粒子液滴的液相含量、形核溫度和過冷度。

公開號為CN248269lY的專利，金屬快速凝固過程中界面動力學信息的測量裝置中，測量裝置由脈沖激光器、透鏡組、光束均衡器、樣品、恒溫預熱裝置、數(shù)字恒流源、數(shù)字示波器、探頭濾波器組成，所述激光器由計算機控制啟動，通過透鏡組、光束均衡器將光束打在樣品的工作電阻上，恒溫預熱裝置置于樣品下樣品臺上，數(shù)字恒流源為測量電路提供恒定電流，樣品兩端電壓信號經(jīng)探頭濾波器接人數(shù)字示波器，再經(jīng)計算機處理。

以上這兩個專利雖然在各自測試方面有著優(yōu)勢，但不能對金屬快速凝固過程中的熱流量進行測試，而對于鋼鐵冶金連鑄生產(chǎn)領域而言，凝固過程熱流是影響鑄坯質量極為重要的因素。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的技術問題是：針對現(xiàn)有技術缺少能替代工業(yè)上測試快速凝固與傳熱關系的裝置和方法，提供一種新型的金屬快速凝固熱流測試裝置及測試方法，用于探究傳熱對金屬快速凝固過程的影響。

本發(fā)明采用如下技術方案實現(xiàn)：

一種金屬快速凝固熱流測試裝置，包括液滴發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和氣氛控制系統(tǒng)；

所述液滴發(fā)射系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(fā)射系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均設置在氣氛控制系統(tǒng)的氣氛保護室31內。

進一步的，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。

進一步的，所述基座21為銅質平臺，內部設有冷卻水循環(huán)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。

進一步的，所述氣氛保護室31上分別設有進氣管33和出氣管34。