[發明專利]一種原位觀察連鑄保護渣相變過程熱流密度的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810983441.6
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109211438B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 王萬林;張海輝;張凱旋;呂培生;余杰;路程;張磊;錢海瑞
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01K17/08
• 分類號: G01K17/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

本發明公開了一種原位觀察連鑄保護渣相變過程熱流密度的的裝置及方法，包括：樣品室，用于盛放樣品；加載系統，用于從頂部對樣品施加載荷；加熱系統，對樣品室內的樣品進行加熱；測溫記錄組件，包括從上到下間隔布置在樣品室底壁內的至少三根熱電偶，以及與熱電偶連接的溫度數據采集系統；紅外測溫儀，用于對樣品室內的樣品進行實時溫度測量；所述樣品室的底部設有冷卻回路，所述冷卻回路內通有冷卻介質，計算機通過紅外測溫儀和溫度數據采集系統采集的數據計算獲得測試樣品總熱阻R_tot、加載系統?樣品界面熱阻R_p?s、樣品?樣品室內底面界面熱阻R_s?w、測試樣品不同時刻各個位置上的輻射傳熱熱流密度q_r和傳導傳熱熱流密度q_c。

技術領域

本發明屬于高溫火法冶金技術領域，尤其涉及一種原位觀察連鑄保護渣相變過程熱流密度的裝置及方法。

背景技術

火法冶金生產過程，經過會出現產品或是原材料在高溫條件下玻璃相向結晶相轉變的結晶相變行為。當結晶相變發生后，介質的物性參數會發生變化，特別是其光學性能，會發生劇烈轉變，從而導致介質的傳熱行為和傳熱性能在結晶前后發生巨大改變，這種改變會對精密加工和精細制造過中的傳熱控制、產品質量控制等環節產生較大影響。例如在鋼鐵連鑄領域，連鑄保護渣的結晶相變行為會直接影響鋼液的初始凝固情況，而鋼液的初始凝固過程最終決定著鋼材的質量好壞。因此通過研究介質的傳熱性能和傳熱行為，了解其工作全程的熱流密度傳遞情況，才能更好地控制實際生產過程中的傳熱行為，從最終而達到控制和提高產品質量的目的。

許多人對高溫介質傳熱行為作了很多研究，主要分為三大類：工業現場實驗研究、數學模擬研究和實驗室模擬研究。工業現場實驗是研究高溫介質傳熱行為最理想的方法，能最為準確地再現目標介質的實際工作條件，但是有以下幾個不足之處：高溫火法實驗危險性較高；實際生產設備一般比較龐大，難以精確控制實驗參數以及獲取實驗實時數據；原料消耗量多、能耗高以及影響正常的生產流程，導致實驗成本高。數學模擬研究則有著實驗速度快，流程短，成本低等優點，但是其致命缺陷就是難以還原介質的實際復雜工作環境，并且數學模型是建立在一定假設的基礎上，而且需要全面準確的邊界條件和物性參數，但這些數據的獲取比較有限，這些因素會影響模擬結果的準確性，模擬的最終結果難以全面、準確。目前實驗室模擬主要是對介質相變之前或是相變之后的熱量傳遞情況進行檢測和分析，還無法做到對介質相變過程的熱量傳遞情況做到原位觀察與記錄，并且在對環境條件的模擬上也有所欠缺。

發明內容

本申請旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的目的之一在于提供一種原位觀察連鑄保護渣相變過程熱流密度的裝置及方法。該方法和裝置可對保護渣結晶過程的傳熱行為進行原位觀察和記錄分析，測試保護渣的實時溫度數據，并求得保護渣工作全程的熱流密度，為用于大規模連鑄生產中的連鑄保護渣相變傳熱過程的研究提供了便捷的途徑，從而保證連鑄生產過程的順利進行。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種原位觀察連鑄保護渣相變過程熱流密度的裝置，包括：

樣品室，用于盛放樣品；

加載系統，用于從頂部對樣品施加載荷；

加熱系統，對樣品室內的樣品進行加熱；

測溫記錄組件，包括從上到下間隔布置在樣品室底壁內的至少三根熱電偶，以及與熱電偶連接的溫度數據采集系統；

紅外測溫儀，用于對樣品室內的樣品進行實時溫度測量；