[发明专利]连铸二冷喷嘴热态性能测试系统

说明书

技术领域

本发明属于炼钢连铸生产仿真技术领域，具体涉及一种连铸二冷喷嘴热态性能测试系统，用于准确的测定连铸二冷过程的喷嘴热态性能。

背景技术

连铸过程实际是一个凝固传热的过程，作为连铸坯凝固的关键环节，在连铸坯传热，结晶器传热和二冷区传热等方面都展开了许多细致深入的工作。定量研究不同工艺条件下的凝固过程，以及多方面考察各种因素对连铸过程的影响，在优化连铸工艺、提高铸坯质量和连铸机的设计方面也得到了较好的应用。

在连铸坯的冷却凝固过程中，二冷区的冷却凝固是铸坯凝固的中心环节，在铸机设备和操作工艺一定的情况下，二次冷却对铸坯质量起决定作用。连铸坯内部裂纹、表面裂纹、鼓肚、菱变(脱方)、中心偏析等缺陷的形成与二次冷却有紧密的联系。

在连铸二冷区内，通过喷嘴冷却，加速铸坯的凝固，可以控制铸坯表面温度分布，防止出坯产生质量缺陷。因此，连铸二冷喷嘴冷却特性的优劣，与连铸生产效率、铸坯质量密切相关。在二冷区内各种传热方式中，通过喷嘴喷淋水与铸坯表面的传热是主要的，亦是可控的。准确测定喷嘴喷水冷却传热系数对合理制定二次冷却区喷水策略非常重要，对连铸生产和铸坯质量有着重要意义。

目前国内的喷嘴热态性能测试主要是将钢样加热到一定温度后，使用单个喷嘴将冷却水喷射到钢样的表面，记录钢样温度变化。由于是对单喷嘴进行测试，而且试样尺寸小，无法真实有效模拟连铸过程中的传热情况，测试结果准确性差，不能对连铸二次冷却制度的制定提供有效参考。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提出一种连铸二冷喷嘴热态性能测试系统，用于准确的测定连铸二冷喷嘴热态性能，指导连铸实际生产。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种连铸二冷喷嘴热态性能测试系统，其特征是：至少包括金属试样加热装置、实验台架和相应的信号采集分析系统；所述的加热装置为长方体工作台，上端面为能够将置于其上的金属试样加热到指定温度且温度分布均匀，保证传热为一维方向的加热台面；所述的实验台架底部为长方体工作台，长方体工作台上设置喷嘴支架，喷嘴固定在喷嘴支架上，并能通过喷嘴支架上的喷嘴移动机构进行移动；喷嘴悬空位于金属试样上方，并垂直于实验台架工作台的上端面设置；所述的信号采集分析单元至少包含温度传感器、数据采集单元、数据分析单元，所述的温度传感器置入金属试样内，并通过导线顺次连接到数据采集单元和数据分析单元。

所述的实验台架中，底部长方体工作台上端面的一个长边内侧设置与上端面垂直的喷嘴支架，喷嘴支架上分别设置喷嘴横向移动机构和喷嘴纵向移动机构，喷嘴通过喷嘴夹持装置固定在喷嘴支架的架体上，并能通过喷嘴横向移动机构和喷嘴纵向移动机构进行高度和水平方向位置调整。

所述的喷嘴支架上设置多个喷嘴，喷嘴的个数根据实验要求确定。

所述的喷嘴支架上还设置喷嘴间距调节装置。

所述的温度传感器采用多副热电偶，所述热电偶分别置入金属试样内的多个测试点中；多副热电偶分别通过导线连接到数据采集单元；所述热电偶能通过转换和信号放大把冷却过程中的温度-时间变化数据实时采集记录下来进行传输，还可对记录数据分析和修正。

所述的温度传感器分别置入金属试样的测试点中，多个温度传感器在金属试样的一个侧面按多排均布。

所述实验台架底部长方体工作台与加热装置的长方体工作台等高并同宽。

所述的数据采集单元和数据分析单元均主要由计算机构成，能够设定采集时间，输出每个测试点的温度及温度，计算传热系数及传热系数岁时间变化曲线，回归传热系数与水流密度、金属试样表面温度，冷却水温度之间的函数关系，并进行显示。

所述的数据采集单元和数据分析单元在windowsXP平台上用C#进行开发。

使用时，通过加热装置将金属试样加热到指定温度；然后放置到实验台架上，喷嘴开始对金属试样进行喷水冷却；喷水冷却的同时信号采集分析系统用温度传感器测定金属试样内的温度，并将喷水冷却过程中温度-时间变化数据采集记录下来，然后计算传热系数并进行显示。

具体的使用步骤为：

步骤一、将金属试样放置到加热装置上加热到指定温度，使温度分布均匀，并保证传热为一维方向；