[实用新型]一种测定超快速冷却条件下钢板对流换热系数的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于轧钢技术领域，涉及测定钢板对流换热系数的装置，具体是一种测定超快速冷却条件下钢板对流换热系数的装置。

背景技术

对流换热系数是衡量冷却介质冷却能力的重要参数，也是研究钢板传热特性、计算温度场和设计冷却装置必不可少的参数之一，它与材料物性、冷却介质和冷却方式等因素密切相关。正确的求导出钢的对流换热系数对有效的控制钢加热及轧制使其达到所需内部组织有着至关重要的作用。

超快速冷却是近年发展起来的一种新型的冷却技术，通过调整喷嘴的喷射角度和喷射速度，从而实现冷却水的核沸腾，使其具有占地少、冷却强度大的特点，对于3-80mm厚的钢板，冷却速度可达30-600℃/s。对于这种超快速冷却技术条件下正确求解对流换热系数要求更高。

目前有关求解对流换热系数的方法有特定模型法、试凑法和实验法。近年来，关于换热系数的研究取得了一定的成果，一些相关的专利也有这方面的公开。例如：马磊等公开了一种“空气对流换热系数测试仪”的专利，公开号：CN1719239A，提供了一种能用于测定不同风速、不同空气介质温度下材料表面对流换热系数的仪器。

程明等公开了“高温固体界面动态接触换热系数的测量方法和测量装置”的专利，公开号：CN101661009A，张立文等公开了“一种测量固体界面接触换热系数的装置”的专利，授权公告号：CN2932379Y。前者特别适合于金属、陶瓷及复合材料在高温下的固体界面动态接触换热系数的测定，后者适合于金属塑性加工过程中金属固体界面的换热系数测定。

北京航空航天大学的徐国强公开了“一种对流换热系数的测试方法及其对流换热系数传感器”的专利，公开号：CN1588023A。提供了一种能够直接测量对流换热表面对流换热系数的传感器，在测量时，将传感器安装于被测物体表面。

由于钢板在冷却过程中沿着辊道方向运动，且其表面要受到冷却介质的不断冲击。特别是在超快速冷却条件下，集管喷射方向与钢板的前进方向呈一定的角度喷射，且其喷射压力和冷却水的流量大，从而实现冷却水的核沸腾，要实现测定这种冷却条件下钢板的换热系数，采用上述的方法则无法反映其真实的换热系数变化。

关于测定气体和固体对流换热系数的研究较多，而对超快速冷却条件下钢板对流换热系数的测量和测量装置则未见报道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种以超快速冷却条件下用热电偶实测钢板温度场并利用温度场反算法计算钢板换热系数的装置。

本实用新型的主要技术方案为：

在待测钢板的侧面，沿宽度方向钻有孔，带有外接导线的铠装热电偶安插在所钻孔内，用固定装置固定，外接导线与测温仪连接。

本实用新型的具体结构有，所述的孔数量为5-20个，沿板厚度中心向边部均匀布置，孔的深度为钢板宽度的二分之一。

本实用新型的具体结构有，所述的孔内壁与固定装置对应带有螺纹。

本实用新型提出的超快速冷却条件下用热电偶实测钢板温度场并利用温度场反算法计算钢板换热系数的装置，具有以下优点：设备简单，操作容易；采用在钢板上钻孔，可以灵活测定钢板不同位置的温度变化；采用带有外接导线的热电偶，使操作台与超快速冷却段的距离可以灵活控制；采用固定装置来固定热电偶，解决了热电偶不容易在钢板心部焊接的问题；热电偶随炉加热，解决了先加热后接偶带来的不确定变化，使操作的可控性增强。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3500×160×20mm钢板的换热系数随温度的变化曲线；

图4500×160×50mm钢板的换热系数随温度的变化曲线；

图5500×160×80mm钢板的换热系数随温度的变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

如图1、2所示，在待测钢板的侧面，沿宽度方向钻有5-20孔，从板的中心向一侧均匀布置，孔的深度为钢板宽度的二分之一，孔内带有外接导线的铠装热电偶用固定装置固定后安插在所钻的孔中，孔内壁与固定装置对应带有螺纹，使用时两者配合，外接导线与测温仪连接。将钢板放入加热炉中加热到所需温度，热电偶随炉加热；将加热完成的钢板取出，并迅速将热电偶的接头与测温仪连接，开始对其温度变化进行记录；将钢板待温至开冷温度，然后将钢板置于超快速冷却设备下进行冷却，并用测温仪记录其沿厚度方向不同位置的温度变化；得到钢板厚度方向的温度场分布；利用测得的数据，采用温度场反算法，求得在超快速冷却条件下钢板的换热系数。