[实用新型]一种用于脉冲电流细化金属凝固组织的温度控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于脉冲电流细化金属凝固组织的温度控制装置，属于金属凝固控制领域。

背景技术

在材料科学技术领域，金属凝固过程的控制是提高金属材料性能以及开发新型材料的重要途径。随着现代科学技术飞速发展，人们对材料性能的要求不断提高，由此，电流凝固技术逐渐成为细化和改善金属凝固组织方法的研究热点。电流凝固技术是在金属凝固过程中或液态时对其施加一定的电流，如交变电流、直流电流或脉冲电流（Electric Current Pulse，ECP）等，从而细化金属凝固组织并改善性能的方法。而电流凝固技术中，尤以脉冲电流细化金属凝固组织的方法应用最广，该技术具有无污染、效果显著、操作方便等优点，其研究工作是近年来新兴的研究方向，受到材料工作者的高度重视。

然而，在脉冲电流细化金属凝固组织过程中，对金属熔体温度的精确控制是提高金属材料质量和处理过程可控性的关键，脉冲电流细化金属凝固组织的作用机理主要有以下几个方面：电迁移效应、Joule效应、Peltier效应、起伏效应、趋肤效应、电磁力效应等。脉冲电流处理过程中的传热、传质和动量传输，影响金属的成分分布、凝固组织及其形态，进而达到细化凝固组织的目的。

金属熔体冷却过程中的温度变化直接影响金属凝固组织的细化效果，目前，实验操作过程中的测温方法主要有热电阻测温、红外热像仪测温、热电偶测温。热电阻测温虽然操作简单，但由于感温元件无法直接接触被测物体而存在较大误差，测量范围有限；红外热像仪测温虽然测温结果可靠，但操作过程复杂，费用较高，而且无法测量金属液内部的温度；普通热电偶测温虽然可靠性和重复性较好，但无法实现对温度的精确控制和自动采集。因此，只有做到对金属熔体凝固过程中温度的精确控制和测量，才能有效提高脉冲电流细化金属凝固组织的效果并对脉冲电流细化金属凝固组织的作用机理进行更深一步的分析和探究。现有相关文献表明，管式电阻炉加热下脉冲电流细化金属凝固组织过程中缺乏对金属熔体温度的精确控制和测量记录。

发明内容

为解决现有管式电阻炉加热下脉冲电流细化金属凝固组织过程中缺乏对金属熔体温度的精确控制和测量记录的问题，提供一种适用于管式炉加热下脉冲电流细化金属凝固组织过程中金属熔体温度和炉膛温度的控制装置，该装置包括测温热电偶Ⅰ1、测温热电偶Ⅱ2、测温热电偶Ⅲ3、隔热石棉4、管式电阻炉炉身Ⅰ5、陶瓷支承管6、耐热陶瓷管Ⅰ7、出气孔8、水玻璃沙Ⅰ9、电极10、补偿导线Ⅰ11、水玻璃沙Ⅱ12、耐热陶瓷管Ⅱ13、管式电阻炉炉身Ⅱ14、高压脉冲电源15、进气孔17、温度控制及数据采集装置18、补偿导线Ⅱ19、补偿导线Ⅲ20、补偿导线Ⅳ21、位移及导向装置Ⅰ22、位移及导向装置Ⅱ23、位移及导向装置Ⅲ24，测温热电偶Ⅰ1、测温热电偶Ⅱ2、测温热电偶Ⅲ3分别安装到位移及导向装置Ⅰ22、位移及导向装置Ⅱ23、位移及导向装置Ⅲ24上，位移及导向装置Ⅰ22、位移及导向装置Ⅱ23、位移及导向装置Ⅲ24分别通过补偿导线Ⅱ19、补偿导线Ⅲ20、补偿导线Ⅳ21与温度控制及数据采集装置18连接；位移及导向装置Ⅰ22、位移及导向装置Ⅱ23、位移及导向装置Ⅲ24竖直安装在隔热石棉4上，隔热石棉4位于管式电阻炉炉身Ⅰ5上端，陶瓷支承管6安放在管式电阻炉炉身Ⅰ5两侧，耐热陶瓷管Ⅰ7固定于管式电阻炉炉身Ⅰ5两侧的陶瓷支承管6上，耐热陶瓷管Ⅱ13位于耐热陶瓷管Ⅰ7的内部，电极10穿过耐热陶瓷管Ⅰ7和耐热陶瓷管Ⅱ13、通过导线Ⅰ11与高压脉冲电源15相连，耐热陶瓷管Ⅰ7和耐热陶瓷管Ⅱ13的两端分别用水玻璃沙Ⅰ9和水玻璃沙Ⅱ12密封；耐热陶瓷管Ⅰ7的两端分别设有出气孔8和进气孔17。

本实用新型所述测温热电偶Ⅰ1、测温热电偶Ⅲ3的一端与耐热陶瓷管Ⅰ7接触，测温热电偶Ⅱ2的一端插入耐热陶瓷管Ⅱ13里面的金属熔体16中。

本实用新型所述位移及导向装置Ⅰ22、位移及导向装置Ⅱ23、位移及导向装置Ⅲ24竖起来部分具有一定的伸缩性，保证了测温热电偶Ⅰ1、测温热电偶Ⅱ2、测温热电偶Ⅲ3的固定和上下移动。

所述隔热石棉4上设有十字形导轨，位移及导向装置Ⅰ22、位移及导向装置Ⅱ23、位移及导向装置Ⅲ24均可以沿着十字形导轨水平移动，从而使测温热电偶Ⅰ1、测温热电偶Ⅱ2、测温热电偶Ⅲ3也可以水平移动。