[发明专利]一种原位观察连铸保护渣相变过程热流密度的装置及方法

说明书

本发明公开了一种原位观察连铸保护渣相变过程热流密度的的装置及方法，包括：样品室，用于盛放样品；加载系统，用于从顶部对样品施加载荷；加热系统，对样品室内的样品进行加热；测温记录组件，包括从上到下间隔布置在样品室底壁内的至少三根热电偶，以及与热电偶连接的温度数据采集系统；红外测温仪，用于对样品室内的样品进行实时温度测量；所述样品室的底部设有冷却回路，所述冷却回路内通有冷却介质，计算机通过红外测温仪和温度数据采集系统采集的数据计算获得测试样品总热阻R_tot、加载系统‑样品界面热阻R_p‑s、样品‑样品室内底面界面热阻R_s‑w、测试样品不同时刻各个位置上的辐射传热热流密度q_r和传导传热热流密度q_c。

技术领域

本发明属于高温火法冶金技术领域，尤其涉及一种原位观察连铸保护渣相变过程热流密度的装置及方法。

背景技术

火法冶金生产过程，经过会出现产品或是原材料在高温条件下玻璃相向结晶相转变的结晶相变行为。当结晶相变发生后，介质的物性参数会发生变化，特别是其光学性能，会发生剧烈转变，从而导致介质的传热行为和传热性能在结晶前后发生巨大改变，这种改变会对精密加工和精细制造过中的传热控制、产品质量控制等环节产生较大影响。例如在钢铁连铸领域，连铸保护渣的结晶相变行为会直接影响钢液的初始凝固情况，而钢液的初始凝固过程最终决定着钢材的质量好坏。因此通过研究介质的传热性能和传热行为，了解其工作全程的热流密度传递情况，才能更好地控制实际生产过程中的传热行为，从最终而达到控制和提高产品质量的目的。

许多人对高温介质传热行为作了很多研究，主要分为三大类：工业现场实验研究、数学模拟研究和实验室模拟研究。工业现场实验是研究高温介质传热行为最理想的方法，能最为准确地再现目标介质的实际工作条件，但是有以下几个不足之处：高温火法实验危险性较高；实际生产设备一般比较庞大，难以精确控制实验参数以及获取实验实时数据；原料消耗量多、能耗高以及影响正常的生产流程，导致实验成本高。数学模拟研究则有着实验速度快，流程短，成本低等优点，但是其致命缺陷就是难以还原介质的实际复杂工作环境，并且数学模型是建立在一定假设的基础上，而且需要全面准确的边界条件和物性参数，但这些数据的获取比较有限，这些因素会影响模拟结果的准确性，模拟的最终结果难以全面、准确。目前实验室模拟主要是对介质相变之前或是相变之后的热量传递情况进行检测和分析，还无法做到对介质相变过程的热量传递情况做到原位观察与记录，并且在对环境条件的模拟上也有所欠缺。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种原位观察连铸保护渣相变过程热流密度的装置及方法。该方法和装置可对保护渣结晶过程的传热行为进行原位观察和记录分析，测试保护渣的实时温度数据，并求得保护渣工作全程的热流密度，为用于大规模连铸生产中的连铸保护渣相变传热过程的研究提供了便捷的途径，从而保证连铸生产过程的顺利进行。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种原位观察连铸保护渣相变过程热流密度的装置，包括：

样品室，用于盛放样品；

加载系统，用于从顶部对样品施加载荷；

加热系统，对样品室内的样品进行加热；

测温记录组件，包括从上到下间隔布置在样品室底壁内的至少三根热电偶，以及与热电偶连接的温度数据采集系统；

红外测温仪，用于对样品室内的样品进行实时温度测量；