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[0028]澳大利亚BHP 公司在文献《Experimental Studies of Interfacial HeatTransfer and Initial Solidificat1n Pertinent to Strip Casting))(ISIJ International, Vol.38(1998), N0.9，pp.959-966)中公布的可以用来研究瞬态界面热流的建议装置装置，利用计算机驱动马达将冷却基体如铜试样(模拟结晶器或结晶辊)浸入到金属熔体中，测量金属熔体和基体间的界面换热系数。该装置比较简便，实用，可以研究碳钢等在不同工艺条件对界面热流的影响，但对探头及炉内气氛控制等实验参数可控性较差，尤其是对成分要求严格的钢种如硅钢或合金钢等，随着实验时间的增加，钢种合金元素无法保持一致，该装置的实验可重复性比较差。而且在测量界面换热系数的过程中，环境气氛对换热系数的测量结果影响很大，尤其是对测量探头表面的气氛控制是实验过程中的重要参数。
[0029]而在本发明采用双层真空结构、快速更换测量探头的方法，可以保证实验全过程处于稳定的气氛下，对成分要求严格的钢种如硅钢等，可以保证在整个实验过程中的实验参数稳定可控，从而得到准确可靠的实验结果，大大提高了热流密度/界面换热系数测量的精确性。
[0030]本发明的有益效果:
[0031]I)采用真空交换方式更换测量探头，保证实验过程参数稳定可控，从而得到准确可靠的实验数据；
[0032]2)可以有效防止试验过程中炉内钢水氧化，实现对成分要求严格的钢种的换热系数测量；
[0033]3)炉内气氛可控，能够达到较低的氧分压；
[0034]4) 一次实验可以进彳丁多次更换测量探头，提尚效率；
【附图说明】
[0035]图1是本发明界面换热系数测量实验装置的结构示意图；
[0036]图2是本发明方法测得的热流密度一时间曲线；
[0037]图3是本发明方法测得的换热系数一时间曲线。
【具体实施方式】
[0038]参见图1?图3，本发明的一种测量薄带连铸界面热流\换热系数的装置，其包括，第一、第二真空室1、2，上下设置，两真空室之间贯通设计，并设可隔离成两个独立真空室的隔离板阀3 ;第二真空室2内进口处设可移动式隔热挡板4 ;快速传动机构5，设置于所述第一真空室I顶部，快速传动机构5设一可自第一真空室I伸至第二真空室2的传动杆51 ;一热流测量探头6，安装于所述快速传动机构5的传动杆51 ;熔炼坩祸7及其外的加热元件8，设置于所述第二真空室2中，对应第二真空室2进口 ；热电偶9，设置于测量探头6上，并通过数据线连接高速数据采集器10和计算机11。
[0039]优选的，所述快速传动机构5包括直线电机、高速气缸或齿轮齿条及其驱动电机。
[0040]优选的，所述加热元件8采用感应线圈、或娃钼棒或娃碳棒。
[0041]又，第一、第二真空室抽真空或充保护气体，该保护气体为氮气、氩气，或是氢气、氮氢混合气、氩氢混合气O
[0042]所述第一真空室I设供热电偶9数据线穿过的电极法兰12。
[0043]本发明测量薄带连铸界面热流\换热系数的装置的测量方法，其包括如下步骤:
[0044]I)在第二真空室将炼钢母料放入熔炼坩祸，关闭两真空室之间的隔离板阀，对第二真空室预抽真空，到达目标真空度后，通入惰性气体保护；感应加热过程中，使真空炉保持-0.1?-0.0lMPa (表压)的微负压，在钢水熔化之后，采用红外测温仪或热电偶测量钢水温度；
[0045]2)在钢水温度达到目标温度后，将待插入的热流测量探头安装在快速传动机构传动杆上，关闭第一真空室炉门并抽真空，在第一真空室真空度达到目标要求后，对第一真空室充保护气体至两真空室真空度相等或接近，完成实验前的准备工作；
[0046]3)在钢水温度达到目标值时，移开隔热挡板，打开两真空室之间的隔离板阀，同时通过快速传动机构将热流测量探头以一定速度插入到钢水中，同时用高速数据采集器和计算机记录热流测量探头6与钢水的传热情况，利用测量的温度数据来计算热流密度和界面换热系数，从而实现探头与钢水的热流密度/界面换热系数测量；
[0047]4)热流测量探头在钢水中停留一定时间后，从钢水中拔出，重新提拉至第一真空室中；关闭两真空室间的隔离板阀和隔热挡板，快速充保护气体使第一真空室达到常压后打开炉门取出热流测量探头6，完成一次实验过程；
[0048]5)重新安装热流测量探头，重复以上步骤就可以在保证实验条件完全一致的情况下进行多次重复实验。
[0049]利用本发明装置测量了低碳钢在1560°C的温度下和铜基底直接接触时的换热情况，热流密度一时间和界面换热系数一时间曲线如图2和图3所示。
【主权项】
1.一种测量薄带连铸界面热流\换热系数的装置，其特征在于，包括， 第一、第二真空室，上下设置，两真空室之间贯通设计，并设可隔离成两个独立真空室的隔离板阀；第二真空室内进口处设可移动式隔热挡板； 快速传动机构，设置于所述第一真空室顶部，快速传动机构设一可自第一真空室伸至第二真空室的传动杆； 一热流测量探头，安装于所述快速传动机构的传动杆； 熔炼坩祸及其外的加热元件，设置于所述第二真空室中，对应第二真空室进口 ； 热电偶，设置于测量探头上，并通过数据线连接高速数据采集器和计算机。2.如权利要求I所述的测量薄带连铸界面热流\换热系数的装置，其特征在于，所述快速传动机构包括直线电机、高速气缸或齿轮齿条及其驱动电机。3.如权利要求I所述的测量薄带连铸界面热流\换热系数的装置，其特征在于，所述加热元件采用感应线圈、或娃钼棒或娃碳棒。4.如权利要求I所述的测量薄带连铸界面热流\换热系数的装置，其特征在于，第一、第二真空室抽真空或充保护气体，该保护气体为氮气、氩气，或是氢气、氮氢混合气、氩氢混I=I ^ O5.如权利要求I所述的测量薄带连铸界面热流\换热系数的装置，其特征在于，所述第一真空室设供热电偶数据线穿过的电极法兰。6.如权利要求I所述的测量薄带连铸界面热流\换热系数的装置的测量方法，其特征是，包括如下步骤： 1)在第二真空室将炼钢母料放入熔炼坩祸，关闭两真空室之间的隔离板阀，对第二真空室预抽真空，到达目标真空度后，通入保护气体；利用加热元件开始加热熔炼钢水，在钢水熔化后，采用红外测温仪或热电偶测量钢水温度； 2)在钢水温度达到目标温度后，将待插入的热流测量探头安装在快速传动机构传动杆上，关闭第一真空室炉门并抽真空，在第一真空室真空度达到目标要求后，对第一真空室充保护气体至两真空室真空度相等或接近，完成实验前的准备工作； 3)在钢水温度达到目标值时，移开隔热挡板，打开两真空室之间的隔离板阀，同时通过快速传动机构将热流测量探头以一定速度插入到钢水中，同时用高速数据采集器和计算机记录热流测量探头与钢水的传热情况，利用测量的温度数据来计算热流密度和界面换热系数，从而实现探头与钢水的热流密度/界面换热系数测量； 4)热流测量探头在钢水中停留一定时间后，从钢水中拔出，重新提拉至第一真空室中；关闭两真空室间的隔离板阀和隔热挡板，快速充保护气体使第一真空室达到常压后打开炉门取出热流测量探头，完成一次实验过程； 5)重新安装热流测量探头，重复以上步骤就可以在保证实验条件完全一致的情况下进行多次重复实验。
【专利摘要】一种测量薄带连铸界面热流\换热系数的装置和测量方法，所述装置包括，第一、第二真空室，上下设置，两真空室之间贯通设计，并设隔离板阀；第二真空室内进口处设可移动式隔热挡板；快速传动机构，设置于第一真空室顶部，快速传动机构设一可自第一真空室伸至第二真空室的传动杆；一热流测量探头，安装于快速传动机构的传动杆；熔炼坩埚及其外加热元件，设置于第二真空室中，对应第二真空室进口；热电偶，设置于测量探头上，并通过数据线连接高速数据采集器和计算机。本发明能实验过程中及更换测量热流探测头时，仍然能够对各种实验参数进行精确控制，实现真实模拟薄带连铸工艺下金属液与基体的界面换热情况，确保测量计算的实验数据准确可靠。
【IPC分类】G01N25/20, B22D11/22
【公开号】CN105081256
【申请号】CN201510548228
【发明人】王成全, 王秀芳, 于艳, 张健, 叶长宏, 方园
【申请人】宝山钢铁股份有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月31日