CN111060212A - 一种钢轨心部测温方法 - Google Patents

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CN111060212A CN201911213178.3A CN201911213178A CN111060212A CN 111060212 A CN111060212 A CN 111060212A CN 201911213178 A CN201911213178 A CN 201911213178A CN 111060212 A CN111060212 A CN 111060212A
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张凤明
李智丽
付学义
何建中
杨维宇
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    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
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Abstract

本发明公开了一种钢轨心部测温方法，包括如下步骤：S1、根据所需要测量钢轨温度的位置，在钢轨横断面钻孔；S2、将测温热电偶连接到动态信号测试分析系统设备上；S3、将测温热电偶插入打孔钢轨需测温位置处；S4、运行动态信号测试分析系统软件，可测量钢轨心部加热升温及降温温度曲线。本发明的钢轨心部测温方法，可测量钢轨冷却过程中其横断面不同位置处的心部温度的变化，可绘制出钢轨心部温度场分布情况，从而研究钢轨各位置的金相组织转变、应力演变规律及力学性能变化情况。

Description

一种钢轨心部测温方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其是涉及一种钢轨心部测温方法。
背景技术
钢轨在热处理过程中，由于不同合金成分、不同轨型及不同截面位置处的热容不同，从而导致钢轨在热处理过程中容易出现组织转变的不均匀、弯曲变形程度过大、残余应力较高、性能差异等突出问题。钢轨在热处理过程中由于温度的变化，材料的内部组织和结构发生变化，其性能也发生变化，为了研究钢轨不同位置、不同成分、不同轨型和不同的冷却介质下的组织及性能变化规律，非常有必要对钢轨冷却过程中温度变化规律进行研究。
测量钢轨在冷却过程中温度场变化规律，可推断出组织比例、纵向应力场以及弯曲变形的演变规律，为钢轨轧后控冷优化工艺的制定，以及如何保证钢轨组织转变均匀、减少弯曲变形量、降低残余应力等关键问题的解决提供了十分重要的理论依据。研究结果可以为钢轨的生产工艺的制定提供指导依据，对钢轨生产具有十分重要的理论、实际意义和经济意义。
计算机仿真模拟工具已经被应用金属材料的热处理过程，但钢轨材料的可靠的数据、测试技术等数据库不够完善，钢轨测温方式温度场的建立只有热成像法和表面测温方法，仿真结果和实测结果还有一定的偏差，所以有必要进一步的准确测量钢轨心部实际温度变化情况。
目前，国内使用的钢轨测温仪主要采用热电偶测温的方法和红外线测温法。普通热电偶测温，主要使用温度贴片，测量钢轨表面温度，其热响应时间较慢，数据采集时需要3至5分钟才能实现数据的最终稳定。红外线测温法是应用最广泛的非接触式测温方法，通过探测被测对象所辐射的红外能量确定被测物的表面温度。红外测温方法往往受到测温环境的影响较大，且在低温环境中精度很差，在测量高温钢轨时波动较大，实验过程中测量钢轨实际温度时，只能测量钢轨表面温度，无法测了其内部温度变化，且红外测温误差较大，易受发射率、测量距离、烟尘、水汽和被测对象复杂表面状态或测量介质参数的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢轨心部测温方法，可测量钢轨冷却过程中，其横断面不同位置处的心部温度的变化，可绘制出钢轨心部温度场分布情况，从而研究钢轨各位置的金相组织转变、应力演变规律及力学性能变化情况。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种钢轨心部测温方法，包括如下步骤：
S1、根据所需要测量钢轨温度的位置，在钢轨横断面钻孔；
S2、将测温热电偶连接到动态信号测试分析系统设备上；
S3、将测温热电偶插入打孔钢轨需测温位置处；
S4、运行动态信号测试分析系统软件，可测量钢轨心部加热升温及降温温度曲线。
进一步的，所述步骤S1中的钻孔直径为
Figure RE-GDA0002410047020000021
进一步的，所述动态信号测试分析系统为TST5915动态信号测试分析系统。
进一步的，所述热电偶为规格型号为WRN-191热电偶。
进一步的，所述热电偶的直径为
Figure RE-GDA0002410047020000022
进一步的，所述钻孔的孔深大于10mm。
进一步的，还包括Q-FAN智能温度控制系统，用于减少周围测温环境对测量结果的影响，有效的提高了现场抗干扰能力。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明可测量钢轨冷却过程中，其横断面不同位置处的心部温度的变化，可绘制出钢轨心部温度场分布情况，从而研究钢轨各位置的组织转变及应力演变规律。本发明可直接反映被测钢轨内部实际温度，且动态、实时、可视化的测量钢轨加热冷却过程中轨头、轨腰、轨底心部的温度变化，有助于计算出不同合金成分、不同轨型的钢轨在不同冷却条件下组织转变及力学性能变化情况。
本发明测量钢轨心部温度时，反应灵敏、测温高(0-1300℃)、测温精度高(可达0.5FS％)。Q-FAN智能温度控制系统，减少周围测温环境对测量结果的影响，有效的提高了现场抗干扰能力。采用DDS高精度频率合成技术，保证了16个高精度独立通道并行同步数据采集，每通道采样频率高达128K。采用 DMA数据传输技术，保证了数据的实时传输、实时显示、实时分析、实时存盘。
对TST5915动态信号测试分析系统进行软件改进，使其可以将温度信号转化为电信号，分析系统将电信号转化为可视化图线，并可以进行大量数据分析。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为钻孔分布示意图；
图2为热电偶安装示意图。
具体实施方式
一种钢轨心部测温方法，包括如下步骤：
S1：根据所需要测量钢轨温度的位置，在钢轨横断面钻孔，孔直径：
Figure RE-GDA0002410047020000041
见图1。
S2：将测温热电偶连接到TST5915动态信号测试分析系统设备上，见图2。
S4：运行TST5915动态信号测试分析系统软件，可测量钢轨心部加热升温及降温温度曲线。
①对测试分析系统软进行参数设置，设置好测温区间、探头测温精度、温度显示精度、温度误差校正等关键参数。
②使用直径为
Figure RE-GDA0002410047020000042
规格型号为WRN-191热电偶连接到测试分析系统上，使用两种以上的测温方式对其进行温度校对，保证测量温度的准确性。
使用过程：
①将待测量温度场的钢轨横断面位置进行打孔(见图1)，孔深大于10mm，直径
Figure RE-GDA0002410047020000043
根据测量位置不同，在对应的位置钻孔。
②将规格型号为WRN-191热电偶连接到测试分析系统上，将直径为
Figure RE-GDA0002410047020000044
热电偶插入到待测温钢轨孔中(见图2)，热电偶末端用瓷套管进行密封及固定，保证测量处温度为钢轨心部实际温度。
③运行TST5915动态信号测试分析系统，进行温度变化采集及分析，记录钢轨横断面不同位置的温度变化情况，记录加热、冷却时间，从而绘出其温度场分布情况。分析计算出不同合金成分、不同轨型的钢轨在不同冷却条件下组织转变及力学性能变化情况。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种钢轨心部测温方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据所需要测量钢轨温度的位置，在钢轨横断面钻孔；
S2、将测温热电偶连接到动态信号测试分析系统设备上；
S3、将测温热电偶插入打孔钢轨需测温位置处；
S4、运行动态信号测试分析系统软件，可测量钢轨心部加热升温及降温温度曲线。
2.根据权利要求1所述的钢轨心部测温方法，其特征在于，所述步骤S1中的钻孔直径为
Figure FDA0002298720700000011
3.根据权利要求1所述的钢轨心部测温方法，其特征在于，所述动态信号测试分析系统为TST5915动态信号测试分析系统。
4.根据权利要求1所述的钢轨心部测温方法，其特征在于，所述热电偶为规格型号为WRN-191热电偶。
5.根据权利要求1或4所述的钢轨心部测温方法，其特征在于，所述热电偶的直径为
Figure FDA0002298720700000012
6.根据权利要求1所述的钢轨心部测温方法，其特征在于，所述钻孔的孔深大于10mm。
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CN1328887A (zh) * 2000-06-21 2002-01-02 中国科学院沈阳金属研究所 一种轧板内部温度在线测量方法及专用系统
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