本实用新型专利技术公开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。主要包括测温热电偶、温度控制及数据采集装置、位移及导向装置。该装置的主要特征是在脉冲电流处理金属熔体时对该过程温度进行控制和测量。通过测温热电偶对金属熔体温度进行实时测量，并采用温度控制及记录装置对金属熔体的温度进行控制和采集数据。该装置在管式电阻炉加热下脉冲电流处理金属熔体的应用中优势突出，采用本装置可对金属熔体的温度进行准确测量，操作简单，误差小，并可根据采集数据分析脉冲电流对金属凝固过程的影响。本装置对脉冲电流细化金属凝固组织时金属熔体温度的精确控制和处理过程的可控性具有积极意义。
【技术实现步骤摘要】
-种用于脉冲电流细化金属凝固组织的温度控制装置
本技术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。
技术介绍
在材料科学
，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。
技术实现思路
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I 1、测温热电 偶II 2、测温热电偶III 3、隔热石棉4、管式电阻炉炉身I 5、陶瓷支承管6、耐热陶瓷管I 7、 出气孔8、水玻璃沙I 9、电极10、补偿导线I 11、水玻璃沙II 12、耐热陶瓷管II 13、管式电 阻炉炉身II 14、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II 19、 补偿导线III 20、补偿导线IV 21、位移及导向装置I 22、位移及导向装置II 23、位移及导向 装置III 24,测温热电偶I 1、测温热电偶II 2、测温热电偶III 3分别安装到位移及导向装置 I 22、位移及导向装置II 23、位移及导向装置III24上，位移及导向装置I 22、位移及导向装 置II 23、位移及导向装置III 24分别通过补偿导线II 19、补偿导线III 20、补偿导线IV 21与 温度控制及数据采集装置18连接；位移及导向装置I 22、位移及导向装置II 23、位移及导 向装置III 24坚直安装在隔热石棉4上，隔热石棉4位于管式电阻炉炉身I 5上端，陶瓷支 承管6安放在管式电阻炉炉身I 5两侧，耐热陶瓷管I 7固定于管式电阻炉炉身I 5两侧 的陶瓷支承管6上，耐热陶瓷管II 13位于耐热陶瓷管I 7的内部，电极10穿过耐热陶瓷管 I 7和耐热陶瓷管II 13、通过导线I 11与高压脉冲电源15相连，耐热陶瓷管I 7和耐热陶 瓷管II 13的两端分别用水玻璃沙I 9和水玻璃沙II 12密封；耐热陶瓷管I 7的两端分别 设有出气孔8和进气孔17。 本技术所述测温热电偶I 1、测温热电偶III 3的一端与耐热陶瓷管I 7接触， 测温热电偶II 2的一端插入耐热陶瓷管II 13里面的金属熔体16中。 本技术所述位移及导向装置I 22、位移及导向装置II 23、位移及导向装置 III 24坚起来部分具有一定的伸缩性，保证了测温热电偶I 1、测温热电偶II 2、测温热电偶 III 3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I 22、位移及导向装置II 23、 位移及导向装置III 24均可以沿着十字形导轨水平移动，从而使测温热电偶I 1、测温热电 偶II 2、测温热电偶III 3也可以水平移动。 本技术所述，测温热电偶I 1、测温热电偶II 2、测温热电偶III3为S型热电 偶，其测温范围为〇°C?1600°C，通过在管式电阻炉炉身I 5上端开槽或孔，安放位移及导 向装置I 22、位移及导向装置II 23、位移及导向装置III 24,位移及导向装置I 22、位移及导 向装置II 23、位移及导向装置III 24不影响管式电阻炉的正常工作，用来固定和支承测温热 电偶I 1、测温热电偶II 2、测温热电偶1113,并为测温热电偶I 1、测温热电偶II 2、测温热电 偶III 3的移动提供导向。将测温热电偶I 1、测温热电偶II 2、测温热电偶III 3分别安装在 位移及导向装置I 22、位移及导向装置II 23、位移及导向装置III 24上，并保证测温热电偶 I 1、测温热电偶II 2、测温热电偶III3的上下、左右移动，以便同时测量不同位置的温度，通 过多支测温热电偶，同时对炉膛及金属熔体16温度进行测量，并可将不同位置的温度进行 对比。进而准确获得炉膛和金属熔体的温度场变化，并可分析脉冲电流对金属熔体温度的 影响。通过补偿导线II 19、补偿导线III 20、补偿导线IV 21将测温热电偶I 1、测温热电偶 II 2、测温热电偶III 3与温度控制及数据采集装置18连接，记录测温热电偶I 1、测温热电 偶II 2、测温热电偶III 3测得的数据，通过数据显示，随时调整管式电阻炉加热程序，以控制 炉内温度及升温或降温速率。进而达到对温度的控制，在对金属熔体通入脉冲电流的状态 下，可利用本装置对金属熔体温度进行实时测量，可在操作过程中通入氩气进行气体保护， 避免金属熔体因高温而发生氧化。 本技术的有益效果： (1)本技术将电脉冲处理装置、管式电阻炉有机结合，操作方便，易于控制，测 温热电偶I 1、测温热电偶II 2、测温热电偶III3测量范围较大（0°C?1600°C)，测温结果可 靠，而且重复性较好； (2)本技术所述温度控制及数据采集装置18操作简单，可实现对数据的自动 采集和存储，并可根据测得的温度找出熔体温度变化趋势，合理调整脉冲参数，进而优化脉 冲工艺； (3)位移及导向装置I 22、位移及导向装置II 23、位移及导向装置III 24结构简单， 便于测温热电偶I 1、测温热电偶II 2、测温热电偶III3的安装、固定和移动，本装置在管式 电阻炉加热下脉冲电流细化金属凝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于脉冲电流细化金属凝固组织的温度控制装置，其特征在于：该装置包括测温热电偶Ⅰ（1）、测温热电偶Ⅱ（2）、测温热电偶Ⅲ（3）、隔热石棉（4）、管式电阻炉炉身Ⅰ（5）、陶瓷支承管（6）、耐热陶瓷管Ⅰ（7）、出气孔（8）、水玻璃沙Ⅰ（9）、电极（10）、补偿导线Ⅰ（11）、水玻璃沙Ⅱ（12）、耐热陶瓷管Ⅱ（13）、管式电阻炉炉身Ⅱ（14）、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Ⅱ（19）、补偿导线Ⅲ（20）、补偿导线Ⅳ（21）、位移及导向装置Ⅰ（22）、位移及导向装置Ⅱ（23）、位移及导向装置Ⅲ（24），测温热电偶Ⅰ（1）、测温热电偶Ⅱ（2）、测温热电偶Ⅲ（3）分别安装到位移及导向装置Ⅰ（22）、位移及导向装置Ⅱ（23）、位移及导向装置Ⅲ（24）上，位移及导向装置Ⅰ（22）、位移及导向装置Ⅱ（23）、位移及导向装置Ⅲ（24）分别通过补偿导线Ⅱ（19）、补偿导线Ⅲ（20）、补偿导线Ⅳ（21）与温度控制及数据采集装置（18）连接；位移及导向装置Ⅰ（22）、位移及导向装置Ⅱ（23）、位移及导向装置Ⅲ（24）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Ⅰ（5）上端，陶瓷支承管（6）安放在管式电阻炉炉身Ⅰ（5）两侧，耐热陶瓷管Ⅰ（7）固定于管式电阻炉炉身Ⅰ（5）两侧的陶瓷支承管（6）上，耐热陶瓷管Ⅱ（13）位于耐热陶瓷管Ⅰ（7）的内部，电极（10）穿过耐热陶瓷管Ⅰ（7）和耐热陶瓷管Ⅱ（13）、通过导线Ⅰ（11）与高压脉冲电源（15）相连，耐热陶瓷管Ⅰ（7）和耐热陶瓷管Ⅱ（13）的两端分别用水玻璃沙Ⅰ（9）和水玻璃沙Ⅱ（12）密封；耐热陶瓷管Ⅰ（7）的两端分别设有出气孔（8）和进气孔（17）。...
【技术特征摘要】
1. 一种用于脉冲电流细化金属凝固组织的温度控制装置，其特征在于：该装置包括 测温热电偶I (1)、测温热电偶II (2)、测温热电偶111(3)、隔热石棉（4)、管式电阻炉炉身 I (5)、陶瓷支承管（6)、耐热陶瓷管I (7)、出气孔（8)、水玻璃沙I (9)、电极（10)、补偿导 线I (11)、水玻璃沙II (12)、耐热陶瓷管II (13)、管式电阻炉炉身II (14)、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II (19)、补偿导线111(20)、补 偿导线IV(21)、位移及导向装置I (22)、位移及导向装置II (23)、位移及导向装置111(24)， 测温热电偶I (1)、测温热电偶II (2)、测温热电偶111(3)分别安装到位移及导向装置I (22) 、位移及导向装置II (23)、位移及导向装置111(24)上，位移及导向装置I (22)、位移及 导向装置II (23)、位移及导向装置111(24)分别通过补偿导线II (19)、补偿导线111(20)、补 偿导线IV(21)与温度控制及数据采集装置（18)连接；位移及导向装置I (22)、位移及导向 装置II (23)、位移及导向装置111(24)坚直安装在隔热石棉（4)上，隔热石棉（4)位于管式 电阻炉炉身I (5)上端，陶瓷支承管（6)安放在管式电阻炉炉身I (5)两侧，...
【专利技术属性】
技术研发人员：周荣锋，吕海洋，陈华，蒋业华，周荣，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南;53
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