一种加压条件下界面换热系数的测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105445322A(43)申请公布日2016.03.30(21)申请号201510869372.2(22)申请日2015.12.02(71)申请人东北大学地址110004辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人姜周华朱红春李花兵冯浩张彬彬张树才王蓬勃刘国海祝君辉李鑫旭苑胜龙(74)专利代理机构北京铭硕知识产权代理有限公司11286代理人安宇宏(51)Int.Cl.G01N25/20(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种加压条件下界面换热系数的测量方法(57)摘要本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种加压条件下界面换热系数的测量方法，包括：垂直于铸模侧壁在铸模上钻2个通孔、2个盲孔；在四个孔中分别安插外接导线的双铂铑热电偶，用刚玉的双通管和石棉细绳缠绕相结合的方式进行固定，裸露热电偶焊接测温点；在铸模中注入钢液，钢液凝固过程中，热电偶测得的数据通过温度数据采集仪输入计算机；运用Fortran语言，结合Beck非线性估算完成了后续界面换热系数计算源代码的编写；并利用ProCast对其进行校验。本发明提供的一种加压条件下界面换热系数的测量方法，可适用于高温、高压、测温环境恶劣的加压炼钢过程，简便可靠，安全准确。CN105445322ACN105445322A权利要求书1/1页1.一种加压条件下界面换热系数的测量方法，其特征在于按以下具体步骤进行：(1)在铸模外壁上钻2个垂直穿透铸模侧壁的通孔和2个垂直铸模侧壁的盲孔，盲孔深度分别为铸模内距离铸模内壁0～5mm和铸模内距离铸模内壁5～10mm，所有孔的直径为4～7mm，且分布在同一水平面上，孔的高度为浇铸时钢液高度的1/3～2/3，相邻孔的水平间距以铸模外壁上相邻孔间的边缘距离为准要大于25mm；(2)在四个孔中安插外接导线的热电偶，通过刚玉的双通管和石棉细绳缠绕相结合的方式进行固定，并裸露热电偶焊接测温点，通孔内的两个热电偶焊接测温点分别位于铸模型腔内距离铸模内壁0～8mm位置处和铸模型腔内距离铸模内壁8～15mm位置处；盲孔内的两个热电偶焊接测温点分别位于铸模内距离铸模内壁0～5mm位置处和铸模内距离铸模内壁5～10mm位置处，热电偶的外接导线同温度数据采集仪相连接，温度数据采集仪再同计算机相连接；(3)在铸模中注入钢液，钢液凝固过程中，热电偶测得的数据通过温度数据采集仪输入计算机；(4)基于“反问题”理论，运用Fortran语言，结合Beck非线性估算完成后续界面换热系数计算源代码的编写；利用ProCast对其进行校验后，将步骤(3)获得的温度场数据导入源代码中，计算出凝固过程中铸锭和铸模之间的界面换热系数。2.根据权利要求1所述的一种加压条件下界面换热系数的测量方法，其特征在于方法中步骤(2)所述的热电偶为双铂铑B型热电偶。3.根据权利要求1所述的一种加压条件下界面换热系数的测量方法，其特征在于方法中步骤(2)所述的热电偶采用刚玉的双通管和石棉细绳缠绕相结合的方式进行固定，并裸露热电偶焊接测温点。4.根据权利要求1所述的一种加压条件下界面换热系数的测量方法，其特征在于方法中步骤(3)所述的温度数据采集仪频率为50HZ以上。2CN105445322A说明书1/5页一种加压条件下界面换热系数的测量方法技术领域[0001]本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种加压条件下界面换热系数的测量方法。背景技术[0002]目前，高氮不锈钢广泛运用于造纸、海洋开采、垃圾焚烧、火力发电、石油化工等领域，并且随着各领域的快速发展，苛刻的服役环境对高氮不锈钢性能提出了更高要求。加压电渣冶炼、加压感应冶炼等加压冶炼技术是迄今为止冶炼高氮不锈钢最有效的方法之一，加压能够减小铸锭和铸型之间的气隙大小，提高界面换热系数，强化冷却效果，进而显著改善高氮不锈钢凝固缺陷、细化凝固组织等。[0003]模拟技术是现今铸造凝固过程控制、工艺设计及提高铸件产品质量和性能的一种经济、有效的手段，其中界面换热系数是数值模拟钢液凝固最关键的参数之一，其准确程度直接影响着凝固组织的计算精度。在高氮不锈钢加压凝固模拟过程中，准确获得加压和界面换热系数之间的量化关系与模拟的结果正确性直接相关。但在反应温度高、冶炼条件恶劣、压力较大的加压冶炼过程中，界面换热系数的准确测量具有较高的难度，目前相关研究鲜有报道。[0004]近年来，很多学者在换热系数的精确测量方面做了大量的研究工作，但其测量手段对加压凝固过程界面换热系数测量的适用性却一直较差。研究表明，以热电偶为主的测温元件距离凝固界面越近，响应越快，测量精度越高。程柏松提出了“一种测定钢的快速冷却过程界面换热系数的方法”，该种方法将热电偶直接焊接在工件表面上，以此保证