一種測定超快速冷卻條件下鋼板對流換熱係數的裝置的製作方法
2023-06-19 18:00:26
專利名稱：一種測定超快速冷卻條件下鋼板對流換熱係數的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於軋鋼技術領域，涉及測定鋼板對流換熱係數的裝置，具體是一 種測定超快速冷卻條件下鋼板對流換熱係數的裝置。
背景技術：
對流換熱係數是衡量冷卻介質冷卻能力的重要參數，也是研究鋼板傳熱特性、 計算溫度場和設計冷卻裝置必不可少的參數之一，它與材料物性、冷卻介質和冷卻方式 等因素密切相關。正確的求導出鋼的對流換熱係數對有效的控制鋼加熱及軋制使其達到 所需內部組織有著至關重要的作用。超快速冷卻是近年發展起來的一種新型的冷卻技術，通過調整噴嘴的噴射角度 和噴射速度，從而實現冷卻水的核沸騰，使其具有佔地少、冷卻強度大的特點，對於 3-80mm厚的鋼板，冷卻速度可達30-600°C/s。對於這種超快速冷卻技術條件下正確求 解對流換熱係數要求更高。目前有關求解對流換熱係數的方法有特定模型法、試湊法和實驗法。近年來， 關於換熱係數的研究取得了一定的成果，一些相關的專利也有這方面的公開。例如馬 磊等公開了一種「空氣對流換熱係數測試儀」的專利，公開號CN1719239A，提供了 一種能用於測定不同風速、不同空氣介質溫度下材料表面對流換熱係數的儀器。程明等公開了 「高溫固體界面動態接觸換熱係數的測量方法和測量裝置」的專 利，公開號CN101661009A，張立文等公開了 「一種測量固體界面接觸換熱係數的裝 置」的專利，授權公告號CN2932379Y。前者特別適合於金屬、陶瓷及複合材料在高 溫下的固體界面動態接觸換熱係數的測定，後者適合於金屬塑性加工過程中金屬固體界 面的換熱係數測定。北京航空航天大學的徐國強公開了 「一種對流換熱係數的測試方法及其對流換 熱係數傳感器」的專利，公開號CN1588023A。提供了一種能夠直接測量對流換熱表 面對流換熱係數的傳感器，在測量時，將傳感器安裝於被測物體表面。由於鋼板在冷卻過程中沿著輥道方向運動，且其表面要受到冷卻介質的不斷衝 擊。特別是在超快速冷卻條件下，集管噴射方向與鋼板的前進方向呈一定的角度噴射， 且其噴射壓力和冷卻水的流量大，從而實現冷卻水的核沸騰，要實現測定這種冷卻條件 下鋼板的換熱係數，採用上述的方法則無法反映其真實的換熱係數變化。關於測定氣體和固體對流換熱係數的研究較多，而對超快速冷卻條件下鋼板對 流換熱係數的測量和測量裝置則未見報導。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種以超快速冷卻條件下用熱電偶實測鋼板溫度場 並利用溫度場反算法計算鋼板換熱係數的裝置。本實用新型的主要技術方案為
3[0011]在待測鋼板的側面，沿寬度方向鑽有孔，帶有外接導線的鎧裝熱電偶安插在所 鑽孔內，用固定裝置固定，外接導線與測溫儀連接。本實用新型的具體結構有，所述的孔數量為5-20個，沿板厚度中心向邊部均勻 布置，孔的深度為鋼板寬度的二分之一。本實用新型的具體結構有，所述的孔內壁與固定裝置對應帶有螺紋。本實用新型提出的超快速冷卻條件下用熱電偶實測鋼板溫度場並利用溫度場反 算法計算鋼板換熱係數的裝置，具有以下優點設備簡單，操作容易；採用在鋼板上鑽 孔，可以靈活測定鋼板不同位置的溫度變化；採用帶有外接導線的熱電偶，使操作臺與 超快速冷卻段的距離可以靈活控制；採用固定裝置來固定熱電偶，解決了熱電偶不容易 在鋼板心部焊接的問題；熱電偶隨爐加熱，解決了先加熱後接偶帶來的不確定變化，使 操作的可控性增強。
圖1本實用新型的結構示意圖；圖2為圖1的側視圖；圖3 500 X 160 X 20mm鋼板的換熱係數隨溫度的變化曲線；圖4 500X160X50mm鋼板的換熱係數隨溫度的變化曲線；圖5 500X160X80mm鋼板的換熱係數隨溫度的變化曲線。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施例進行詳細說明。如圖1、2所示，在待測鋼板的側面，沿寬度方向鑽有5-20孔，從板的中心向 一側均勻布置，孔的深度為鋼板寬度的二分之一，孔內帶有外接導線的鎧裝熱電偶用固 定裝置固定後安插在所鑽的孔中，孔內壁與固定裝置對應帶有螺紋，使用時兩者配合， 外接導線與測溫儀連接。將鋼板放入加熱爐中加熱到所需溫度，熱電偶隨爐加熱；將 加熱完成的鋼板取出，並迅速將熱電偶的接頭與測溫儀連接，開始對其溫度變化進行記 錄；將鋼板待溫至開冷溫度，然後將鋼板置於超快速冷卻設備下進行冷卻，並用測溫儀 記錄其沿厚度方向不同位置的溫度變化；得到鋼板厚度方向的溫度場分布；利用測得的 數據，採用溫度場反算法，求得在超快速冷卻條件下鋼板的換熱係數。
,dt計算所依據的公式為①qn = α (t-too)，②t = .其中qn為熱流密度W/
m2； α為換熱係數W/(m2 · °C ) ； λ為導熱係數W/(m · °C ) ； t為鋼板溫度。C ； L 為冷卻水溫度。C ； η為溫度梯度方向。實施例1 在500 X 160 X 20mm的鋼板的側面，二分之一長度處沿厚度方向鑽5個孔，孔的 深度為80mm，將帶有外接導線的熱電偶固定在小孔內，將帶有熱電偶的鋼板放入加熱爐 中加熱至1000°C，然後將鋼板取出，並迅速將熱電偶與測溫儀連接，記錄其溫度變化， 至900°C後使鋼板通過超快速冷卻段，並實時記錄在冷卻段內鋼板的溫度變化，根據測得 的鋼板的溫度變化，利用溫度場反算法計算得出在超快速冷卻條件下鋼板的對流換熱係數，計算結果如圖3所示。實施例2 在500X 160X 50mm的鋼板的側面，二分之一長度處沿厚度方向鑽13個孔，孔 的深度為80mm，將帶有外接導線的熱電偶固定在小孔內，將帶有熱電偶的鋼板放入加 熱爐中加熱至1000°C，然後將鋼板取出，並迅速將熱電偶與測溫儀連接，記錄其溫度變 化，至900°C後使鋼板通過超快速冷卻段，並實時記錄在冷卻段內鋼板的溫度變化，根據 測得的鋼板的溫度變化，利用溫度場反算法計算得出在超快速冷卻條件下鋼板的對流換 熱係數，計算結果如圖4所示。實施例3 在500X 160X80mm的鋼板的側面，二分之一長度處沿厚度方向鑽20個孔，孔 的深度為80mm，將帶有外接導線的熱電偶固定在小孔內，將帶有熱電偶的鋼板放入加 熱爐中加熱至1000°C，然後將鋼板取出，並迅速將熱電偶與測溫儀連接，記錄其溫度變 化，至900°C後使鋼板通過超快速冷卻段，並實時記錄在冷卻段內鋼板的溫度變化，根據 測得的鋼板的溫度變化，利用溫度場反算法計算得出在超快速冷卻條件下鋼板的對流換 熱係數，計算結果如圖5所示。
權利要求1.一種測定超快速冷卻條件下鋼板對流換熱係數的裝置，其特徵在於，在待測鋼板 的側面，沿寬度方向鑽有孔，帶有外接導線的鎧裝熱電偶安插在所鑽的孔內，用固定裝 置固定，外接導線與測溫儀連接。
2.根據權利要求1所述的一種測定超快速冷卻條件下鋼板對流換熱係數的裝置，其特 徵在於，所述的孔數量為5-20個，從板的中心向一側均勻布置，孔的深度為鋼板寬度的 二分之一。
3.根據權利要求1所述的一種測定超快速冷卻條件下鋼板對流換熱係數的裝置，其特 徵在於，所述的孔內壁與固定裝置對應帶有螺紋。
專利摘要本實用新型提供一種測定超快速冷卻條件下鋼板對流換熱係數的裝置，它的特點在於，在待測鋼板的側面，沿寬度方向鑽有孔，帶有外接導線的鎧裝熱電偶安插在所鑽的孔內，用固定裝置固定，外接導線與測溫儀連接。本實用新型具有以下優點設備簡單，操作容易；採用在鋼板上鑽孔，可以靈活測定鋼板不同位置的溫度變化；採用帶有外接導線的熱電偶，使操作臺與超快速冷卻段的距離可以靈活控制；採用固定裝置來固定熱電偶，解決了熱電偶不容易在鋼板心部焊接的問題；熱電偶隨爐加熱，解決了先加熱後接偶帶來的不確定變化，使操作的可控性增強。
文檔編號B21B38/00GK201799458SQ20102052205
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月7日 優先權日2010年9月7日
發明者姚聖傑, 李廣龍, 李文斌, 王輝, 郭曉波, 鍾莉莉 申請人:鞍鋼股份有限公司