專(zhuān)利名稱(chēng)：一種控制冷卻表面換熱系數(shù)測(cè)試專(zhuān)用鋼板試樣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種控制冷卻表面換熱系數(shù)測(cè)試專(zhuān)用
鋼板試樣，適用于噴水冷卻實(shí)驗(yàn)中的表面換熱系數(shù)測(cè)量，用以分析中厚板在熱軋以后控制 冷卻下的溫度變化，并制定相應(yīng)的控制冷卻工藝。 中厚板生產(chǎn)中，軋后控制冷卻在開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度級(jí)別鋼種和降低合金方面的應(yīng)用越來(lái) 越廣泛，通過(guò)控制冷卻速度和控制相變過(guò)程可達(dá)到改善鋼板組織和性能的目的。在確定鋼 板控制冷卻工藝之前，需要掌握設(shè)備在不同參數(shù)下的冷卻能力和冷卻效果，從而控制鋼板 微觀組織的演變。新型的冷卻方式如超快冷、DQ等工藝的冷卻速度加大，控制難度提高，在 線測(cè)溫的準(zhǔn)確性下降，僅靠生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)際鋼板在線測(cè)溫難度很大。 采用實(shí)驗(yàn)手段分析鋼板的冷卻過(guò)程，可以為制定冷卻工藝提供參考并減少試制成 本，首先需要測(cè)定噴水冷卻過(guò)程中鋼板試樣表面的換熱系數(shù)，需要解決兩個(gè)問(wèn)題一是鋼板 溫度的準(zhǔn)確測(cè)量，一般采用預(yù)埋熱電偶測(cè)量溫度，要防止冷卻水流到熱電偶周?chē)饻y(cè)量 結(jié)果失準(zhǔn)。二是如何通過(guò)測(cè)量得到的溫度數(shù)據(jù)計(jì)算鋼板表面的換熱系數(shù)。測(cè)量只能得到試 樣的過(guò)程溫度數(shù)據(jù)，實(shí)際鋼板的厚度是可變的，需要得到表面換熱系數(shù)才能轉(zhuǎn)換到實(shí)際鋼 板的過(guò)程溫度數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種控制冷卻表面換熱系數(shù)測(cè)試專(zhuān)用鋼板試樣，適用
于各種形式的上表面噴水冷卻實(shí)驗(yàn)，可以準(zhǔn)確測(cè)量鋼板試樣冷卻過(guò)程中的溫度變化，并可
以根據(jù)測(cè)量得到的溫度數(shù)據(jù)計(jì)算出鋼板表面的換熱系數(shù)。 本實(shí)用新型由鋼板試樣主體、擋水板、熱電偶、溫度測(cè)量裝置組成。 鋼板試樣周邊加擋水板，防止上表面冷卻時(shí)冷卻水流到熱電偶附近影響測(cè)量結(jié)果
的準(zhǔn)確性。 在鋼板試樣主體的下方鉆孔并埋熱電偶，熱電偶埋在鋼板試樣主體厚度方向上距 上表面X/2和X一X"2的位置，測(cè)量相對(duì)應(yīng)位置鋼板溫度的變化。&為距鋼板試樣表面較 近測(cè)溫點(diǎn)的控制尺寸，X2為距鋼板試樣表面較遠(yuǎn)測(cè)溫點(diǎn)的控制尺寸。 熱電偶與溫度采集裝置相連，溫度采集裝置由熱電偶數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、PC機(jī)及相關(guān) 軟件組成，由PC機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到表面換熱系數(shù)。 由于鋼板表面無(wú)法用熱電偶測(cè)溫，只能測(cè)量鋼板內(nèi)部溫度，通過(guò)計(jì)算確定表面噴 水冷卻的換熱系數(shù)，如附圖3計(jì)算過(guò)程分析如下。 節(jié)點(diǎn)P。位于鋼板表面，節(jié)點(diǎn)PpP2為分別為兩個(gè)預(yù)埋熱電偶的位置。 節(jié)點(diǎn)P?？刂品e為0，因此兩側(cè)熱流密度相等，即冷卻水帶走熱流密度等于節(jié)點(diǎn)Pi通 過(guò)鋼板表面流出的熱流密度，因此存在下式1 :<formula>formula see original document page 3</formula>背景技術(shù)[0013] 式中h為表面換熱系數(shù)，A為導(dǎo)熱系數(shù)，&為節(jié)點(diǎn)P工厚度方向的控制尺寸，1 是 冷卻水的溫度，T。是節(jié)點(diǎn)P。的溫度，1\是節(jié)點(diǎn)P工的溫度。 節(jié)點(diǎn)PpP2的控制尺寸分別為&和；節(jié)點(diǎn)P工兩側(cè)的熱流密度之差等于節(jié)點(diǎn)控制
單元內(nèi)部熱能的減少率，即節(jié)點(diǎn)P2流向節(jié)點(diǎn)Pi的熱流密度減去節(jié)點(diǎn)Pi流出鋼板表面的熱
流密度等于節(jié)點(diǎn)Pi熱能的變化率，因此節(jié)點(diǎn)P工能量變化存在下式2 : 入(T2—1\) / (X2/2) - A (T「T0) / (X/2) =cp AA t 2 式中X2為節(jié)點(diǎn)P2厚度方向的控制尺寸，T2是冷卻水的溫度，c是鋼板的比熱，P
是鋼板的密度，At是兩次采集數(shù)據(jù)的時(shí)間差，AL是與At對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)P工的溫度差。 聯(lián)立兩個(gè)式子，消去T。，得到換熱系數(shù)的表達(dá)式3 :
^^ + 廣r》 " =-T "3
t、 /arA仏 本實(shí)用新型的有益效果是利用本控制冷卻表面換熱系數(shù)測(cè)試專(zhuān)用鋼板試樣，可 以適用于各種形式的上表面噴水冷卻實(shí)驗(yàn)，可以準(zhǔn)確測(cè)量鋼板試樣冷卻過(guò)程中的溫度變 化，并可以根據(jù)測(cè)量得到的溫度數(shù)據(jù)計(jì)算出鋼板表面的換熱系數(shù)，為研究實(shí)際中厚板的冷 卻過(guò)程并制定相應(yīng)冷卻工藝提供了參考。

附圖1是控制冷卻測(cè)試專(zhuān)用鋼板試樣的側(cè)面視圖。其中，鋼板試樣主體1、擋水板
2、熱電偶3、溫度采集裝置4、鋼板冷卻表面5。 附圖2是控制冷卻測(cè)試專(zhuān)用鋼板試樣的底面視圖。 附圖3是表面換熱系數(shù)分析的示意圖。其中，鋼板試樣主體1、鋼板冷卻表面5。
具體實(shí)施方式下面以某控制冷卻表面換熱系數(shù)測(cè)試專(zhuān)用鋼板試樣為例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí) 施方式進(jìn)行說(shuō)明。 如圖1所示，控制冷卻表面換熱系數(shù)測(cè)試專(zhuān)用鋼板試樣由鋼板試樣主體1、擋水板 2、熱電偶3、溫度采集裝置4組成。 鋼板試樣主體1尺寸為400X300X30mm(長(zhǎng)X寬X厚)，材料為Q345，密度P 為7400Kg/m3，比熱c為670J/Kg. °C ，導(dǎo)熱系數(shù)入為27J/m. s. °C 。 為防止冷卻水流入熱電偶周?chē)?，在鋼板試樣主體1的下方鉆孔并埋熱電偶3，為進(jìn) 一步防止殘留水進(jìn)入熱電偶鉆孔，在鋼板試樣主體1周邊加擋水板2，保證熱電偶測(cè)量結(jié)果 的準(zhǔn)確性。擋水板的高度為10mm，沿鋼板周邊布置。 熱電偶3取兩組，每組8個(gè)，沿鋼板試樣主體1寬度方向上均勻分布，分別埋在厚 度方向上距上表面5mm和15mm的位置，即X:和X2均取值10mm，測(cè)量相對(duì)應(yīng)位置鋼板溫度 的變化。 溫度采集裝置4由熱電偶數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、PC機(jī)和相關(guān)軟件組成，采集系統(tǒng)能夠輸 入16路以上的熱電偶信號(hào)即可，PC機(jī)采用VC或其它軟件對(duì)采集到的熱電偶溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行
4處理和計(jì)算。 如圖3所示是表面換熱系數(shù)的計(jì)算方法分析，由于鋼板表面無(wú)法用熱電偶測(cè)溫， 只能測(cè)量鋼板內(nèi)部溫度，通過(guò)式3計(jì)算確定表面噴水冷卻的換熱系數(shù)。 將密度P，比熱c，導(dǎo)熱系數(shù)A，控制尺寸&和&等數(shù)據(jù)帶入式3，得到表面換熱 系數(shù)h與節(jié)點(diǎn)Pp P2的溫度數(shù)據(jù)、冷卻水之間的關(guān)系式4 :
_____Ar' ______ —.
權(quán)利要求一種控制冷卻表面換熱系數(shù)測(cè)試專(zhuān)用鋼板試樣，由鋼板試樣主體、擋水板、熱電偶、溫度采集裝置組成，其特征在于，鋼板試樣主體(1)周邊加擋水板(2)，在鋼板試樣主體(1)的下方鉆孔并埋熱電偶(3)，熱電偶(3)與溫度采集裝置(4)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鋼板試樣，其特征在于，熱電偶(3)埋在厚度方向上距鋼板試 樣主體(1)上表面X乂2和X,X乂2的位置，A為距鋼板試樣表面較近測(cè)溫點(diǎn)的控制尺寸，^ 為距鋼板試樣表面較遠(yuǎn)測(cè)溫點(diǎn)的控制尺寸。
專(zhuān)利摘要一種控制冷卻表面換熱系數(shù)測(cè)試專(zhuān)用鋼板試樣，屬于測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。由鋼板試樣主體、擋水板、熱電偶、溫度測(cè)量裝置組成。鋼板試樣主體(1)周邊加擋水板(2)，防止冷卻水流到熱電偶附近影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在鋼板試樣主體(1)的下方鉆孔并埋熱電偶(3)，測(cè)量溫度變化，熱電偶(3)與溫度采集裝置(4)相連。通過(guò)對(duì)鋼板試樣內(nèi)部測(cè)溫點(diǎn)之間熱傳遞規(guī)律的分析，建立了鋼板表面的換熱系數(shù)－熱電偶溫度數(shù)據(jù)－冷卻水之間的關(guān)系，計(jì)算得到鋼板表面的換熱系數(shù)。適用于各種形式的上表面噴水冷卻實(shí)驗(yàn)，可以準(zhǔn)確測(cè)量鋼板試樣冷卻過(guò)程中的溫度變化，并可以根據(jù)測(cè)量得到的溫度數(shù)據(jù)計(jì)算出鋼板表面的換熱系數(shù)，為研究實(shí)際中厚板的冷卻過(guò)程并制定相應(yīng)冷卻工藝提供參考。
文檔編號(hào)G01N25/18GK201464402SQ20092011004
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者劉春明, 姜中行, 張?zhí)K淵, 朱啟建, 王鳳琴, 衣鵬飛, 馬長(zhǎng)文 申請(qǐng)人:首鋼總公司