CN116399899A - 一种熔滴亚快速凝固高通量测试基底及使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种熔滴亚快速凝固高通量测试基底及使用方法，包括高通量熔滴凝固平台、温度采集装置和冷却室，冷却室的顶面设有冷却片形成高通量熔滴凝固平台，冷却室可带动高通量熔滴凝固平台绕其中心轴旋转，高通量熔滴凝固平台上、以旋转中心为对称轴均匀划分为多个测试区，所述高通量熔滴凝固平台内安装有温度采集装置，所述温度采集装置在每个测试区设置有至少一个温度监测点，本装置高通量熔滴凝固平台分为多个测试区，在不更换高通量熔滴凝固平台的前提下，通过高通量熔滴凝固平台的旋转与温度采集装置的配合，能够快速的将金属熔滴在不同测试区上进行亚快速凝固，并且取得温度数据。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料快速成型技术领域，特别是指一种熔滴亚快速凝固高通量测试基底及使用方法。
背景技术
薄带连铸技术是近终态成形技术之一，被誉为21世纪钢铁行业最具革命性的新技术，该技术将高温熔融态金属的冷却凝固过程和轧制成型过程合二为一，使液态金属注入由结晶辊组成的熔池内部后快速冷却、凝固，且在结晶辊轧制作用下形成金属薄带产品。薄带连铸技术相比于传统工艺，取消了铸坯再加热、多次轧制等一系列工序，实现“一火成材”，大幅度缩短了连铸工艺的生产周期，显著提高经济效益，减少对环境污染。在薄带连铸生产过程中，由于该技术独有的亚快速凝固、高拉速以及快速冷却等特点，在工业薄带连铸生产线使用过程中，更换生产的钢种，往往会导致生产过程中出现钢水可浇铸性差、成带困难、表面裂纹等问题，严重影响薄带质量，限制了工业薄带连铸产业线钢种类别的拓展，阻碍了薄带连铸技术的发展。在工业薄带连铸产线过程中，由于钢水量大，直接在产线上进行新钢种生产试验难度大、成本高，降低了薄带连铸技术生产新钢种的研发效率。因此，必须开发针对薄带连铸工艺中钢液亚快速凝固过程中的实验室模拟技术，从而推动薄带连铸技术发展。其中熔滴亚快速凝固测试基底是薄带连铸工艺实验室模拟设备的重要组成部件之一，其基本的原理是通过熔化后的金属液滴滴落到熔滴亚快速凝固基底上，通过在基体内部的不同深度预埋测温装置进行温度采集，在液滴亚快速凝固后，对界面热流进行测定。
现已开发多种金属快速凝固测试基底技术，如中国专利申请CN202011065400.2，专利名称为：一种金属快速凝固测试基底及其使用方法，公布了使用T形冷却杆和安装块的配合制备的金属快速凝固测试基底技术，通过T形冷却杆的旋转和安装块的移动，使得冷却片在所需使用时可快速稳定的安装至冷却室上进行使用，且不易出现损坏，使用寿命长。但由于该技术的设计中使用磁杆，可能会对金属快速凝固时温度的采集造成较大影响；同时在更换冷却片时需要人为提供推力，操作较为繁琐，且可能对冷却片形状造成改变，影响金属在冷却片上的凝固；同时由于冷却片材质设计，在金属快速凝固过程中，只能测量金属与一种材质的基底接触发生凝固的接触角、热流数据等，如需快速测量金属快速凝固在其他材质的基底的接触角、热流数据时，需要更换冷却片，效率较为低下。如中国专利申请CN201710917673.7，专利名称为：一种金属快速凝固测试基底，公布了采用冷却片与冷却室自由拆卸装配的金属快速凝固测试基底技术，其具有简单、操作方便的特点，可替代原有基底使用，在实现快速凝固的同时，能满足多种需求，而不需要经常更换基底整体，大幅度节约实验成本。特别是对于研究不同的金属材质、镀层材质、表面纹理等对快速凝固的影响中，作为一种不需要更换基底，仅需要更换冷却片的新型基底，效果巨大。但随着研究的进一步加深，发现其在短时间内测试不同镀层材质、表面纹理等，仍然需要花费一定时间进行对冷却片的更换，难以达到高通量测试的目的，还有进一步的提升空间。
发明内容
本发明解决现有技术的不足而提供一种能够大规模、快速的测试金属熔滴在基底上进行亚快速凝固后的实验数据，大幅度节约实验成本，提高实验效率的熔滴亚快速凝固高通量测试基底及使用方法。
为实现上述目的，本发明首先提出了一种熔滴亚快速凝固高通量测试基底及使用方法，包括高通量熔滴凝固平台、温度采集装置和冷却室，冷却室的顶面设有冷却片形成高通量熔滴凝固平台，冷却室可带动高通量熔滴凝固平台绕其中心轴旋转，高通量熔滴凝固平台上、以旋转中心为对称轴均匀划分为多个测试区，所述高通量熔滴凝固平台内安装有温度采集装置，所述温度采集装置在每个测试区设置有至少一个温度监测点。
采用上述结构，将本装置设置在金属熔滴装置上，使得高通量熔滴凝固平台置于金属熔滴装置的出口的正下方，控制高通量熔滴凝固平台的旋转速度与金属熔滴装置的滴液间隔相匹配，使得熔滴落在一个测试区上后，高通量熔滴凝固平台旋转到下一个测试区，熔滴再次落下，这样就可以实现高通量的熔滴凝固，同时通过温度采集装置实时采集每个测试区熔滴落在测试区上后的温度变化，这样在不更换测试基体的前提下，能够快速的测试金属熔滴在不同测试区上进行亚快速凝固后的实验数据，大幅度节约实验成本，提高实验效率。
本实施方式中，所述温度采集装置采用分布式光纤，所述分布式光纤在高通量熔滴凝固平台内平行布设两层，每层分布式光纤以其旋转中心为圆心至少布设三个同心环，每层分布式光纤的每环上、在每个测试区内设置至少一个测温点，且每个测试区上沿径向至少设置三个温度监测点，测试区上、温度监测点围合区的大小与熔滴后凝固样品面积相匹配。通过双层分布式光纤测温，能够精确测量金属液滴在凝固平台上发生亚快速凝固时发生的温度变化数据，同时由于分布式光纤从内到外以及双层分布，实现对整个凝固平台进行全覆盖，达到三维测温的效果，能够精确的对实验时温度数据的变化进行采集，提高实验精度。
本实施方式中，所述冷却室安装在基底旋转装置的旋转平台上，所述基底旋转装置可带动冷却室360度旋转。
本实施方式中，相邻径向温度监测点间距为5mm。
本实施方式中，两层分布式光纤间距5mm，上层分布式光纤与高通量熔滴凝固平台顶面的距离为2mm。
本实施方式中，所述高通量熔滴凝固平台内、以旋转中心为圆心开设有多环与分布式光纤对应的环形的光纤通道，高通量熔滴凝固平台的外侧面上设有与光纤通道连通的光纤插入孔。采用上述方式，高通量熔滴凝固平台内的分布式光纤为可拆卸式安装，这样在更换高通量熔滴凝固平台时，无需更换分布式光纤，只需将高通量熔滴凝固平台内的光纤抽出，然后通过光纤插入孔，将光纤插入更换后的高通量熔滴凝固平台内即可，这样大大降低了实验成本。
本实施方式中，所述高通量熔滴凝固平台为铜质平台，高通量熔滴凝固平台的每个测试区的表面镀层、表面粗糙度或者表面镀层纹理至少一项不同。
本实施方式中，所述表面镀层包括Ni、Cr、Ni+Cr或Co-Ni镀层，表面粗糙度包括5、7、9、11或13μm，表面镀层纹理为V型纹理、正弦纹理、喷丸纹理或梯形纹理。
本实施方式中，所述冷却室的顶部开口，高通量熔滴凝固平台可拆卸式设置在冷却室的顶面，并且通过夹紧装置将高通量熔滴凝固平台与冷却室的顶面压紧密封，所述高通量熔滴凝固平台由多块扇形的、独立的冷却板拼接而成，每块冷却板即为一个测试区，冷却板的两侧连接面上分别设置有卡槽和与卡槽大小相匹配的卡块，相邻冷却板通过卡块与卡槽相互连接，所述卡块在与卡槽接触面上安装有密封圈，相邻冷却板通过卡块与卡槽实现密封连接。采用可拆卸的高通量熔滴凝固平台，可以将冷却板根据不同表面镀层、不同表面粗糙度或者不同表面镀层纹理加工为多种型号，一方面，使得加工方便，另一方面，在使用时，只需选取不同型号冷却板，再拼装即可，而且更换冷却板也非常方便，大大提高了实验速度。
本实施方式中，所述夹紧装置为环形卡扣，环形卡扣材质与冷却板材质相同。
本发明还包括一种熔滴亚快速凝固高通量测试基底使用方法，包括如下步骤：
a、将冷却室的底部安装在基底旋转装置的旋转平台上，并且使得冷却室顶部的高通量熔滴凝固平台的其中一个测试区置于金属熔滴装置的熔滴出口的正下方；
b、调整旋转平台的旋转速度，使得旋转平台的速度与金属熔滴装置的滴液间隔相匹配，保证熔滴落在一个测试区上后，再次落下之前，高通量熔滴凝固平台刚好旋转到下一个测试区；
c、控制冷却室的进口管道循环水温度为36℃，循环水流速为2-4L/min；
d、将温度采集装置的数据传输线与外部NI温度采集模块连接；
e、同步启动旋转平台和金属熔滴装置，进行实验。
采用上述结构，本发明与现有的技术相比具有如下优点：
1）本设备能够实现高通量测试。本发明高通量熔滴凝固平台分为多个测试区，在不更换高通量熔滴凝固平台的前提下，通过高通量熔滴凝固平台的旋转与温度采集装置的配合，能够快速的将金属熔滴在不同测试区上进行亚快速凝固，并且取得温度数据。
2）本设备应用广泛、成本低。本发明高通量熔滴凝固平台的每个测试区的表面镀层、表面粗糙度或者表面镀层纹理至少一项不同，这样能满足多种测试需求，适用于绝大部分金属凝固测试实验，且在实现快速凝固的同时，而不需要经常更换基底整体，大幅度节约实验成本，提高实验效率。
3）本设备实验数据精确。本发明通过双层分布式光纤测温，能够精确测量金属液滴在凝固平台上发生亚快速凝固时发生的温度变化数据，同时由于分布式光纤从内到外以及双层分布，实现对整个凝固平台进行全覆盖，达到三维测温的效果，能够精确的对实验时温度数据的变化进行采集。
综上所述，本发明通过高通量熔滴凝固平台的旋转与温度采集装置的配合，能够快速的测试金属熔滴在不同测试区上进行亚快速凝固后的实验数据，大大降低了实验成本、操作简单方便、能快速获得精确获取的实验数据。特别是大大提高了研究不同镀层材质、不同镀层粗糙度以及不同镀层表面纹理等对金属液滴发生亚快速凝固的影响的实验效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明多块冷却板的拼装状态图。
图3为本发明冷却板的结构示意图。
图4为本发明高通量熔滴凝固平台内部光纤通道的结构示意图。
图中标号：11、高通量熔滴凝固平台；12、冷却板；13、光纤通道；14、卡槽；15、卡块、16、密封圈；17、环形卡扣；18、光纤插入孔；21、温度采集装置；22、数据传输线；31、冷却室；32、进口管道；33、出口管道；34、基体；41、基底旋转装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1：
参见图1，一种熔滴亚快速凝固高通量测试基底包括高通量熔滴凝固平台11、温度采集装置21、冷却室31和基底旋转装置41。
冷却室31安装在基底旋转装置41的旋转平台上，冷却室31的顶面设有冷却片形成高通量熔滴凝固平台11，具体而言：高通量熔滴凝固平台11可以与冷却室31固定连接形成冷却室31的顶面，也可以是可拆卸固定在冷却室31的顶面的冷却板12，冷却室31的顶部开口，冷却板12压紧在冷却室31的顶部，将冷却室顶部封口，形成冷却室31的顶面，冷却板12与冷却室31的顶部连接面之间设有密封垫圈，两种情况中，高通量熔滴凝固平台11的底面均与冷却室31内流通的冷却介质导热直接接触，本实施例中，高通量熔滴凝固平台11可拆卸固定在冷却室31的顶面，并且通过夹紧装置将高通量熔滴凝固平台11与冷却室31的顶面压紧，所述高通量熔滴凝固平台11上、以旋转中心为对称轴均匀划分为多个测试区，所述高通量熔滴凝固平台11内安装有温度采集装置21，所述温度采集装置21在每个测试区设置有至少一个温度监测点。
本实施例中，温度采集装置21采用分布式光纤测温，分布式光纤测温通过数据传输线22与外部NI温度采集模块连接，所述温度采集装置21分两层设置在高通量熔滴凝固平台11内，两层分布式光纤相互平行，且均与高通量熔滴凝固平台11平行。
本实施例中，上下两层分布式光纤之间的距离为5mm，上层分布式光纤与高通量熔滴凝固平台11顶面的距离为2mm。由于进行熔滴亚快速凝固测试时，界面热流数据是通过分布不同位置分布式光纤测得的温度值再经过综合计算出来，分布式光纤设置两层，使得两层分布式光纤可以准确测得高通量熔滴凝固平台11靠近上、下两侧的温度，这样使得综合计算的温度更加准确，而上层分布式光纤与高通量熔滴凝固平台11顶面的距离为2mm，可以防止上层分布式光纤测得的温度过高。
每层分布式光纤以其旋转中心为圆心至少布设三个同心环，本实施例中分布式光纤形成三个圆环，其中最小的环形直径为32.5mm，从中心到外围，相邻圆环间距5mm，
每层分布式光纤的每环上、在每个测试区内设置至少一个测温点，且每个测试区上沿径向至少设置三个温度监测点，在进行熔滴亚快速凝固实验时，控制熔滴滴落的位置为测试区处于中间的温度监测点，而一般熔滴后凝固样品的直径位于10mm-20mm之间，通过三个精确布设的测温点，可以精确地对整个熔滴凝固界面进行温度测定。
所述冷却室31的底部固定有基体34，所述冷却室31通过基体34卡装在基底旋转装置41的旋转平台上。在基底旋转装置41的作用下，冷却室31可绕旋转轴旋转0-360°。
冷却室31的两侧分别设有进口管道32和出口管道33与冷却室连通，所述冷却室31内部填充有冷却介质。冷却室31的形状尺寸为直径44mm、高20mm的圆柱体，左右两侧壁厚为3mm。冷却室31通过进口管道32和出口管道33进行冷却介质的循环，冷却介质采用温度为36℃的循环水，流速为2-4L/min。
使用时，将本装置设置在金属熔滴装置上，使得高通量熔滴凝固平台11置于金属熔滴装置的出口的正下方，调整基底旋转装置41的旋转速度与金属熔滴装置的滴液间隔相匹配，使得熔滴落在一个测试区上后，高通量熔滴凝固平台11旋转到下一个测试区，熔滴再次落下，这样就可以实现高通量的熔滴凝固，同时通过温度采集装置21实时采集每个测试区熔滴落在测试区上后的温度变化，这样在不更换测试基体的前提下，能够大规模、快速的测试金属熔滴在基底上进行亚快速凝固后的实验数据，大幅度节约实验成本，提高实验效率。
实施例2：
本实施例与实施例1不同之处在于，光纤为可拆卸安装在高通量熔滴凝固平台11内，如图4所示，所述高通量熔滴凝固平台11内、以旋转中心为圆心开设有多环与分布式光纤对应的环形的光纤通道13，高通量熔滴凝固平台11的外侧面上设有分别与每环光纤通道13在连通的光纤插入孔18。采用上述方式，更换高通量熔滴凝固平台时，无需更换分布式光纤，只需将高通量熔滴凝固平台内的光纤抽出，然后通过光纤插入孔18，将光纤插入更换后的高通量熔滴凝固平台11内的光纤通道13即可，这样大大降低了实验成本。
实施例3：
本实施例与实施例1不同之处在于，高通量熔滴凝固平台11为铜质平台，高通量熔滴凝固平台11的每个测试区采用不同的表面镀层或者不同的表面粗糙度或者不同的表面镀层纹理。本实施例中，表面镀层包括Ni、Cr、Ni+Cr或Co-Ni镀层，表面粗糙度包括5、7、9、11以及13μm，表面镀层纹理为V型纹理、正弦纹理、喷丸纹理以及梯形纹理。
实施例4：
本实施例与实施例2不同之处在于，高通量熔滴凝固平台11可拆卸安装在冷却室31的顶面，具体而言，如图2所示，高通量熔滴凝固平台11的每块测试区为一块独立的冷却板12构成，冷却板12拼装而成的高通量熔滴凝固平台11。如图3所示，每块冷却板12的两侧连接面上分别设置有卡槽14和与卡槽14大小相匹配的卡块15，相邻冷却板12通过卡块15与卡槽14相互连接，所述卡块15在与卡槽14接触面上安装有密封圈16，所述卡块15插装在卡槽14内后，相邻冷却板12通过卡块15与卡槽14实现密封连接；每块冷却板12内均开设有光纤通道13，冷却板12连接形成高通量熔滴凝固平台11后，冷却板12内的光纤通道13相互连通形成环形，光纤插装在光纤通道13内进行布设。如图4所示，夹紧装置采用环形卡扣17，本实施例的环形卡扣17包括对称布置在高通量熔滴凝固平台11两侧的压紧摆臂，所述压紧摆臂一端通过固定铰轴与冷却室外壁铰接，另一端设有用于压合冷却板12顶部边缘的半环形压板，多块冷却板12拼装后设置在冷却室31的顶面上，再通过环形卡扣17将冷却板12与冷却室31压紧固定在一起，本实施例中，环形卡扣17材质与冷却板12材质相同，均为铜质材料；
采用可拆卸的高通量熔滴凝固平台11，可以将冷却板根据不同表面镀层、不同表面粗糙度或者不同表面镀层纹理加工为多种型号，一方面，使得加工不同表面镀层、表面粗糙度、表面镀层纹理更加方便，另一方面，在使用时，只需选取不同型号冷却板，更换冷却板也非常方便，大大提高了实验速度。
本实施例中，高通量熔滴凝固平台11为直径为50mm的标准圆形，冷却板12为扇形，设置八块。
上述实施例在使用时：
1、先根据实验要求，加工多种不同表面镀层、表面粗糙度、表面镀层纹理的冷却板12，形成多种型号的冷却板12，然后根据实验需要，选取合适型号的冷却板12；
2、将选取的冷却板12通过环形卡扣17固定在冷却室的顶部；
3、将冷却室的底部安装在基底旋转装置的旋转平台上，并且使得冷却室顶部的高通量熔滴凝固平台的其中一个测试区置于金属熔滴装置的熔滴出口的正下方；
4、调整旋转平台的旋转速度，使得旋转平台的速度与金属熔滴装置的滴液间隔相匹配，保证熔滴落在一个测试区上后，再次落下之前，高通量熔滴凝固平台刚好旋转到下一个测试区；
5、控制冷却室的进口管道循环水温度为36℃，循环水流速为2-4L/min；
6、将温度采集装置的数据传输线与外部NI温度采集模块连接；
7、同步启动旋转平台和金属熔滴装置，进行实验。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种熔滴亚快速凝固高通量测试基底，其特征在于：包括高通量熔滴凝固平台(11)、温度采集装置(21)和冷却室(31)，冷却室(31)的顶面设有冷却片形成高通量熔滴凝固平台(11)，所述冷却室(31)可带动高通量熔滴凝固平台(11)绕其中心轴旋转，高通量熔滴凝固平台(11)上、以旋转中心为对称轴均匀划分为多个测试区，所述高通量熔滴凝固平台(11)内安装有温度采集装置(21)，所述温度采集装置(21)在每个测试区设置有至少一个温度监测点；
所述温度采集装置(21)采用分布式光纤，所述分布式光纤在高通量熔滴凝固平台(11)内平行布设两层，每层分布式光纤以其旋转中心为圆心至少布设有三个同心环，每层分布式光纤的每环上、在每个测试区内设置至少一个测温点，且每个测试区上沿径向至少设置三个温度监测点，测试区上、温度监测点围合区域的大小与熔滴后凝固样品面积相匹配。
2.根据权利要求1所述的熔滴亚快速凝固高通量测试基底，其特征在于：所述冷却室(31)安装在基底旋转装置(41)的旋转平台上，所述基底旋转装置(41)可带动冷却室(31)360度旋转。
3.根据权利要求1所述的熔滴亚快速凝固高通量测试基底，其特征在于：所述高通量熔滴凝固平台(11)内、以旋转中心为圆心开设有多环与分布式光纤对应的环形的光纤通道(13)，高通量熔滴凝固平台(11)的外侧面上设有与光纤通道(13)连通的光纤插入孔(18)。
4.根据权利要求1所述的熔滴亚快速凝固高通量测试基底，其特征在于：所述高通量熔滴凝固平台(11)的每个测试区的表面镀层、表面粗糙度或者表面镀层纹理至少一项不同。
5.根据权利要求4所述的熔滴亚快速凝固高通量测试基底，其特征在于：所述表面镀层包括Ni、Cr、Ni+Cr或Co-Ni镀层，表面粗糙度包括5、7、9、11或13μm，表面镀层纹理包括V型纹理、正弦纹理、喷丸纹理或梯形纹理。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的熔滴亚快速凝固高通量测试基底，其特征在于：所述冷却室(31)的顶部开口，高通量熔滴凝固平台(11)可拆卸式设置在冷却室(31)的顶面，并且通过夹紧装置将高通量熔滴凝固平台(11)与冷却室(31)的顶面压紧密封。
7.根据权利要求6所述的熔滴亚快速凝固高通量测试基底，其特征在于：所述高通量熔滴凝固平台(11)由多块扇形的、独立的冷却板(12)拼接而成，每块冷却板(12)即为一个测试区，冷却板(12)的两侧连接面上分别设置有卡槽(14)和与卡槽(14)大小相匹配的卡块(15)，相邻冷却板(12)通过卡块(15)与卡槽(14)相互连接，所述卡块(15)在与卡槽(14)接触面上安装有密封圈(16)，相邻冷却板(12)通过卡块(15)与卡槽(14)实现密封连接。
8.一种熔滴亚快速凝固高通量测试基底使用方法，用于权利要求7所述的熔滴亚快速凝固高通量测试基底，其特征在于：包括如下步骤：
a、将冷却室的底部安装在基底旋转装置的旋转平台上，并且使得冷却室顶部的高通量熔滴凝固平台的其中一个测试区置于金属熔滴装置的熔滴出口的正下方；
b、调整旋转平台的旋转速度，使得旋转平台的速度与金属熔滴装置的滴液间隔相匹配，保证熔滴落在一个测试区上后，再次落下之前，高通量熔滴凝固平台刚好旋转到下一个测试区；
c、控制冷却室的进口管道循环水温度为36℃，循环水流速为2-4L/min；
d、将温度采集装置的数据传输线与外部NI温度采集模块连接；
e、同步启动旋转平台和金属熔滴装置，进行实验。
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Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4907641A (en) * | 1988-12-27 | 1990-03-13 | Ribbon Technology Corporation | Rotatable crucible for rapid solidification process |
| CA2471867A1 (en) * | 1996-03-29 | 1997-09-29 | Sensor Dynamics Limited | Apparatus for the remote measurement of physical parameters |
| US20080169074A1 (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Solidification analysis method and apparatus |
| KR100865657B1 (ko) * | 2007-12-17 | 2008-10-29 | 한국과학기술연구원 | 반응고 금속 슬러리 제조용 주형, 반응고 금속 슬러리 제조장치, 반응고 금속 슬러리 제조 방법 및 반응고 금속슬러리 |
| CN101683683A (zh) * | 2008-09-27 | 2010-03-31 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种实验室制备亚快速凝固试样的方法 |
| CN105855528A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-08-17 | 上海大学 | 金属凝固试样高通量的制备装置和制备方法 |
| CN105973664A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-09-28 | 上海大学 | 凝固样品高通量制备方法 |
| CN106872512A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-20 | 中南大学 | 一种测试金属材料快速凝固行为及凝固热流的方法 |
| CN107558508A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-01-09 | 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 | 一种基于botda分布式光纤测温技术进行抗滑桩凝固阶段水化热温度监测的方法 |
| CN107671253A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-02-09 | 中南大学 | 一种金属快速凝固测试基底 |
| US20190242837A1 (en) * | 2019-03-29 | 2019-08-08 | Nanjing University | Device and method for realizing high-speed temperature drop of micro material by droplet cooling |
| CN110524785A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-03 | 杭州嘉通机械有限公司 | 一种注塑模具用多工位注塑机及其使用方法 |
| CN111855463A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-30 | 北京科技大学 | 一种复合材料耐磨性的高通量表征方法 |
| CN112485120A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-03-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种可视化蓄能压裂物理模拟试验装置及其试验方法 |
| CN112595357A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-04-02 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 三相同轴高温超导电缆热平衡监测装置及热平衡优化方法 |
| CN114019089A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-02-08 | 上海安杰环保科技股份有限公司 | 支持水中化学需氧量的自动滴定装置 |
-
2023
- 2023-06-08 CN CN202310675569.7A patent/CN116399899B/zh active Active
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4907641A (en) * | 1988-12-27 | 1990-03-13 | Ribbon Technology Corporation | Rotatable crucible for rapid solidification process |
| CA2471867A1 (en) * | 1996-03-29 | 1997-09-29 | Sensor Dynamics Limited | Apparatus for the remote measurement of physical parameters |
| US20080169074A1 (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Solidification analysis method and apparatus |
| KR100865657B1 (ko) * | 2007-12-17 | 2008-10-29 | 한국과학기술연구원 | 반응고 금속 슬러리 제조용 주형, 반응고 금속 슬러리 제조장치, 반응고 금속 슬러리 제조 방법 및 반응고 금속슬러리 |
| CN101683683A (zh) * | 2008-09-27 | 2010-03-31 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种实验室制备亚快速凝固试样的方法 |
| CN105855528A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-08-17 | 上海大学 | 金属凝固试样高通量的制备装置和制备方法 |
| CN105973664A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-09-28 | 上海大学 | 凝固样品高通量制备方法 |
| CN106872512A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-20 | 中南大学 | 一种测试金属材料快速凝固行为及凝固热流的方法 |
| CN107558508A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-01-09 | 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 | 一种基于botda分布式光纤测温技术进行抗滑桩凝固阶段水化热温度监测的方法 |
| CN107671253A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-02-09 | 中南大学 | 一种金属快速凝固测试基底 |
| US20190242837A1 (en) * | 2019-03-29 | 2019-08-08 | Nanjing University | Device and method for realizing high-speed temperature drop of micro material by droplet cooling |
| CN110524785A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-03 | 杭州嘉通机械有限公司 | 一种注塑模具用多工位注塑机及其使用方法 |
| CN111855463A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-30 | 北京科技大学 | 一种复合材料耐磨性的高通量表征方法 |
| CN112485120A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-03-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种可视化蓄能压裂物理模拟试验装置及其试验方法 |
| CN112595357A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-04-02 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 三相同轴高温超导电缆热平衡监测装置及热平衡优化方法 |
| CN114019089A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-02-08 | 上海安杰环保科技股份有限公司 | 支持水中化学需氧量的自动滴定装置 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| JIE ZENG ET AL.: "Experimental study and numerical simulation of permanent magnet stirring on solidification of IN718 superalloy under different rotation speeds", JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS, vol. 954, pages 1 - 12 * |
| WAN-BING GUAN ET AL.: "Undercooling of droplet solidification for molten pure aluminum", MATERIALS LETTERS, vol. 59, pages 1701 * |
| 周荣宝等: "高炉综合炉料熔滴性能及其预测模型", 中国冶金, pages 1 - 15 * |
| 朱晨阳等: "新型熔滴凝固技术对薄带连铸中界面传热及沉积膜的研究", 第十一届中国钢铁年会论文集, pages 1 - 5 * |
| 杨卯生等: "金属喷射成形原理及其应用", 包头钢铁学院学报, no. 02, pages 175 - 180 * |
| 黄福祥等: "薄带连铸AISI304不锈钢中铁素体行为", 北京科技大学学报, no. 06, pages 639 - 643 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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