一种控制冷却表面换热系数测试专用钢板试样制造技术

一种控制冷却表面换热系数测试专用钢板试样，属于测试技术领域。由钢板试样主体、挡水板、热电偶、温度测量装置组成。钢板试样主体（１）周边加挡水板（２），防止冷却水流到热电偶附近影响测量结果的准确性。在钢板试样主体（１）的下方钻孔并埋热电偶（３），测量温度变化，热电偶（３）与温度采集装置（４）相连。通过对钢板试样内部测温点之间热传递规律的分析，建立了钢板表面的换热系数－热电偶温度数据－冷却水之间的关系，计算得到钢板表面的换热系数。适用于各种形式的上表面喷水冷却实验，可以准确测量钢板试样冷却过程中的温度变化，并可以根据测量得到的温度数据计算出钢板表面的换热系数，为研究实际中厚板的冷却过程并制定相应冷却工艺提供参考。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于测试
，特别是涉及一种控制冷却表面换热系数测试专用钢板试样，适用于喷水冷却实验中的表面换热系数测量，用以分析中厚板在热轧以后控制 冷却下的温度变化，并制定相应的控制冷却工艺。 中厚板生产中，轧后控制冷却在开发高强度级别钢种和降低合金方面的应用越来 越广泛，通过控制冷却速度和控制相变过程可达到改善钢板组织和性能的目的。在确定钢 板控制冷却工艺之前，需要掌握设备在不同参数下的冷却能力和冷却效果，从而控制钢板 微观组织的演变。新型的冷却方式如超快冷、DQ等工艺的冷却速度加大，控制难度提高，在 线测温的准确性下降，仅靠生产过程中实际钢板在线测温难度很大。 采用实验手段分析钢板的冷却过程，可以为制定冷却工艺提供参考并减少试制成 本，首先需要测定喷水冷却过程中钢板试样表面的换热系数，需要解决两个问题一是钢板 温度的准确测量，一般采用预埋热电偶测量温度，要防止冷却水流到热电偶周围引起测量 结果失准。二是如何通过测量得到的温度数据计算钢板表面的换热系数。测量只能得到试 样的过程温度数据，实际钢板的厚度是可变的，需要得到表面换热系数才能转换到实际钢 板的过程温度数据。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种控制冷却表面换热系数测试专用钢板试样，适用于各种形式的上表面喷水冷却实验，可以准确测量钢板试样冷却过程中的温度变化，并可以根据测量得到的温度数据计算出钢板表面的换热系数。 本技术由钢板试样主体、挡水板、热电偶、温度测量装置组成。 钢板试样周边加挡水板，防止上表面冷却时冷却水流到热电偶附近影响测量结果的准确性。 在钢板试样主体的下方钻孔并埋热电偶，热电偶埋在钢板试样主体厚度方向上距 上表面X/2和X一X"2的位置，测量相对应位置钢板温度的变化。&为距钢板试样表面较 近测温点的控制尺寸，X2为距钢板试样表面较远测温点的控制尺寸。 热电偶与温度采集装置相连，温度采集装置由热电偶数据采集系统、PC机及相关 软件组成，由PC机对数据进行处理得到表面换热系数。 由于钢板表面无法用热电偶测温，只能测量钢板内部温度，通过计算确定表面喷 水冷却的换热系数，如附图3计算过程分析如下。 节点P。位于钢板表面，节点PpP2为分别为两个预埋热电偶的位置。 节点P。控制积为0，因此两侧热流密度相等，即冷却水带走热流密度等于节点Pi通 过钢板表面流出的热流密度，因此存在下式1 :<formula>formula see original document page 3</formula>
技术介绍
式中h为表面换热系数，A为导热系数，&为节点P工厚度方向的控制尺寸，1 是 冷却水的温度，T。是节点P。的温度，1\是节点P工的温度。 节点PpP2的控制尺寸分别为&和；节点P工两侧的热流密度之差等于节点控制单元内部热能的减少率，即节点P2流向节点Pi的热流密度减去节点Pi流出钢板表面的热流密度等于节点Pi热能的变化率，因此节点P工能量变化存在下式2 : 入(T2—1\) / (X2/2) - A (T「T0) / (X/2) =cp AA t 2 式中X2为节点P2厚度方向的控制尺寸，T2是冷却水的温度，c是钢板的比热，P是钢板的密度，At是两次采集数据的时间差，AL是与At对应的节点P工的温度差。 联立两个式子，消去T。，得到换热系数的表达式3 :^^ + 广r》 " =-T "3t、 /arA仏 本技术的有益效果是利用本控制冷却表面换热系数测试专用钢板试样，可 以适用于各种形式的上表面喷水冷却实验，可以准确测量钢板试样冷却过程中的温度变 化，并可以根据测量得到的温度数据计算出钢板表面的换热系数，为研究实际中厚板的冷 却过程并制定相应冷却工艺提供了参考。附图说明附图1是控制冷却测试专用钢板试样的侧面视图。其中，钢板试样主体1、挡水板2、热电偶3、温度采集装置4、钢板冷却表面5。 附图2是控制冷却测试专用钢板试样的底面视图。 附图3是表面换热系数分析的示意图。其中，钢板试样主体1、钢板冷却表面5。具体实施方式下面以某控制冷却表面换热系数测试专用钢板试样为例，对本技术的具体实 施方式进行说明。 如图1所示，控制冷却表面换热系数测试专用钢板试样由钢板试样主体1、挡水板 2、热电偶3、温度采集装置4组成。 钢板试样主体1尺寸为400X300X30mm(长X宽X厚)，材料为Q345，密度P 为7400Kg/m3，比热c为670J/Kg. °C ，导热系数入为27J/m. s. °C 。 为防止冷却水流入热电偶周围，在钢板试样主体1的下方钻孔并埋热电偶3，为进 一步防止残留水进入热电偶钻孔，在钢板试样主体1周边加挡水板2，保证热电偶测量结果 的准确性。挡水板的高度为10mm，沿钢板周边布置。 热电偶3取两组，每组8个，沿钢板试样主体1宽度方向上均匀分布，分别埋在厚 度方向上距上表面5mm和15mm的位置，即X:和X2均取值10mm，测量相对应位置钢板温度 的变化。 温度采集装置4由热电偶数据采集系统、PC机和相关软件组成，采集系统能够输 入16路以上的热电偶信号即可，PC机采用VC或其它软件对采集到的热电偶温度数据进行4处理和计算。 如图3所示是表面换热系数的计算方法分析，由于钢板表面无法用热电偶测温， 只能测量钢板内部温度，通过式3计算确定表面喷水冷却的换热系数。 将密度P，比热c，导热系数A，控制尺寸&和&等数据带入式3，得到表面换热 系数h与节点Pp P2的温度数据、冷却水之间的关系式4 :_____Ar' ______ —.权利要求一种控制冷却表面换热系数测试专用钢板试样，由钢板试样主体、挡水板、热电偶、温度采集装置组成，其特征在于，钢板试样主体(1)周边加挡水板(2)，在钢板试样主体(1)的下方钻孔并埋热电偶(3)，热电偶(3)与温度采集装置(4)相连。2. 根据权利要求l所述的钢板试样，其特征在于，热电偶(3)埋在厚度方向上距钢板试 样主体(1)上表面X乂2和X,X乂2的位置，A为距钢板试样表面较近测温点的控制尺寸，^ 为距钢板试样表面较远测温点的控制尺寸。专利摘要一种控制冷却表面换热系数测试专用钢板试样，属于测试
由钢板试样主体、挡水板、热电偶、温度测量装置组成。钢板试样主体(1)周边加挡水板(2)，防止冷却水流到热电偶附近影响测量结果的准确性。在钢板试样主体(1)的下方钻孔并埋热电偶(3)，测量温度变化，热电偶(3)与温度采集装置(4)相连。通过对钢板试样内部测温点之间热传递规律的分析，建立了钢板表面的换热系数－热电偶温度数据－冷却水之间的关系，计算得到钢板表面的换热系数。适用于各种形式的上表面喷水冷却实验，可以准确测量钢板试样冷却过程中的温度变化，并可以根据测量得到的温度数据计算出钢板表面的换热系数，为研究实际中厚板的冷却过程并制定相应冷却工艺提供参考。文档编号G01N25/18GK201464402SQ20092011004公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月9日 优先权日2009年7月9日专利技术者刘春明, 姜中行, 张苏渊, 朱启建, 王凤琴, 衣鹏飞, 马长文 申请人:首钢总公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制冷却表面换热系数测试专用钢板试样，由钢板试样主体、挡水板、热电偶、温度采集装置组成，其特征在于，钢板试样主体（１）周边加挡水板（２），在钢板试样主体（１）的下方钻孔并埋热电偶（３），热电偶（３）与温度采集装置（４）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马长文，王凤琴，张苏渊，衣鹏飞，刘春明，姜中行，朱启建，
申请(专利权)人：首钢总公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]