[实用新型]一种保护渣一维传热测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种保护渣一维传热测试装置，属于冶金渣高温性能测试设备开发技术领域。

背景技术

据世界钢铁协会2013年统计，世界钢铁总产量已超过15亿吨，我国钢铁生产总量已达7亿吨，占据世界总产量45％左右。其中98％以上钢铁产品都通过连铸技术生产，结晶器保护渣作为钢铁连铸过程中广泛应用的材料，其覆盖在钢液表面可实现绝热保温、防止钢液二次氧化、吸收夹杂物的功能，而当保护渣流入结晶器和钢坯之间，并发生熔化、结晶等系列热动力学变化，起到调节润滑和控制传热的作用，其中以控制传热最为重要，对于钢液的凝固和铸坯最终质量起着决定性作用。在结晶器内部的传热，又可分为从钢坯向结晶器的横向传热，以及沿着拉坯方向的纵向传热，当中，横向传热占总传热比重的95％以上，因此，在结晶器内部的传热可近似看成是沿着初始凝固钢坯-保护渣膜-结晶器铜壁的一维单向传热。

结晶器作为铸机的“心脏”，是钢液最初凝固的地方，其内部钢液与保护渣之间的传热/传质，动态结晶/熔化/凝固等系列变化决定着铸坯的组织结构、表面质量和铸机生产效率，因此对结晶器内的传热行为以及保护渣热动力学变化的研究十分重要。然而连铸机结晶器是一个封闭的环境，其内温度超过1500℃，且处于不停变动的非稳定状态；这些复杂因素使得对结晶器内部进行实时原位观察和监控变得异常困难，因此，对结晶器内的传热行为以及保护渣热动力学变化研究一直以来是钢铁行业面临的一大难题。

目前对连铸过程传热行为以及保护渣热动力学变化的研究，国内外尚未有成熟的技术体系及装备，通常采用方法包括数值模拟和现场运行/中试实验两种手段。数值模拟作为一种初始凝固过程的便捷研究手段而被广泛应用，但由于模拟初始化过程中，其边界条件很难确定，得到的分析结果往往与现实情况存在较大差别，更多的采用现场运行/中试实验来进行。宝钢股份公司研究院将利用现有中试连铸生产线开展高温连铸过程的定性地模拟；此模拟铸机实验成本非常高，单次实验用钢量达到20吨，试验费用在20万元以上，人力、物力等维持费用耗费巨大，操作流程长，且需多方面协调配合，在经济性和可操作性上受到极大限制。开发在实验室条件下可操作性强，对工业生产具有现实指导意义的连铸传热行为的研究技术手段，对推动我国钢铁行业新工艺的发展有着积极的作用和意义，符合我国战略发展的重大需求。

发明内容

本实用新型针对现有技术不足，提供一种保护渣一维传热测试装置。

本实用新型一种保护渣一维传热测试装置；包括热流发射单元(1)、冶金渣样品(5)、1号热电偶、铜模(7)、数据采集装置(12)；所述热流发射单元(1)位于冶金渣样品(5)以及铜模(7)的上方；所述冶金渣样品(5)内设有1号热电偶；所述铜模(7)内设有2个在同一条垂直线上的热电偶；所述铜模(7)侧壁包覆有绝热材料(6)且铜模(7)的底部与冷却装置(8)连通，所述铜模(7)的顶部用于放置冶金渣样品(5)；所述数据采集装置(12)与1号热电偶以及设置在铜模(7)内的热电偶相连。

装置工作时，所述数据采集装置(12)能时刻记录1号热电偶以及设置在铜模(7)内的热电偶所测的温度数据。

所述冶金渣样品(5)中冶金渣呈玻璃态。

本实用新型一种保护渣一维传热测试装置；所述热流发射单元(1)是发射功率为连续可调的热流发射单元。

本实用新型一种保护渣一维传热测试装置；所述热流发射单元(1)由钨灯(9)、灯罩(2)、挡光板(3)、通光孔(4)组成；所述通光孔(4)设置在挡光板(3)上；所述通光孔(4)垂直投影所得图形的尺寸和形状分别与冶金渣样品(5)垂直投影于铜模(7)顶部所得图形的尺寸和形状一致。

所述钨灯(9)设在一球冠形反光灯罩2的下方，灯泡位于球冠焦点处，灯罩将钨灯泡所产生的发散光转变为向下的平行均匀光束。所述钨灯(9)发射的光束通过通光孔(4)垂直照射到冶金渣样品(5)上。

所述保护渣样品与热流发生单元间有一遮光板，遮光板上开有若干不同孔径的透光孔。钨灯(9)所提供的平行均匀光束经挡光板上透光孔后，落在铜模样品上的尺寸与待测样品的尺寸一致。

所述铜模结晶器底部与水冷装置接触，侧壁包覆有绝热材料，热流发射单元与保护渣样品与铜模之间为均匀的一维传热。

本实用新型一种保护渣一维传热测试装置；所述冶金渣样品(5)的厚度为2～5cm。