CN209606363U - 研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置，属于热轧板(坯)层流冷却领域。本实用新型包括气路单元、水路单元、喷嘴、矩阵式排布喷嘴调节单元和数据采集集成处理单元，喷嘴设置于矩阵式排布喷嘴调节单元上，数据采集集成处理单元采集水路单元中介质的流量、压力、温度以及板(坯)各典型位置的温度、传动速度等并集中处理。本实用新型克服了现有技术中对板(坯)的传热边界研究的不足，可实现喷嘴间距在平面x、y方向的任意调节、射流高度的台阶式调节及射流角度的扇面形调节，同时控制系统可实现喷嘴群组压力、流量以及独立压力、流量的自动调节，从而可研究接近生产工况条件下的板(坯)静态或动态传热特性。

Description

研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置

技术领域

本实用新型涉及热轧板(坯)层流冷却领域，更具体地说，涉及研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验装置。

背景技术

随着钢铁市场竞争的日趋剧烈和尺寸控制技术逐渐成熟，金属性能指标越来越成为国际钢铁行业的竞争焦点。世界钢铁产品中板材约占30％的份额，其性能改善无疑具有巨大的经济价值和重要的社会效益。而板(坯)性能取决于金属内部的微观组织，微观组织的形成与分布又与温度的分布、水平和变化梯度密切相关。传热边界特征直接决定着温度的分布规律，因此研究传热边界特征，进而控制金属内部的微观组织对板(坯)性能改善有着决定性影响。

工业生产中，为了保证板(坯)在宽度方向、长度方向的冷却均匀性，大多数都采用矩阵式排布方式，即在板(坯)上方布置2排以上，每排布置2个以上的喷嘴。这类喷嘴布置方式对传热过程的影响具有以下特点：喷嘴正下方区域称为冲击区，传热方式以强迫对流为主，冷却强度最大；而在两个相邻喷嘴中间区域为平行流区，此区域蒸汽层将钢板表面和水分开，传热严重恶化，冷却强度变小，该区域内是稳定的膜沸腾。正是由于这些特点，使得板(坯)在移动冷却过程中沿宽度方向和长度方向的传热边界体现出周期性特征。例如，在连铸工艺中的层流冷却过程，钢坯以一定的速度通过各排喷嘴，热流分布依据喷嘴的布置情况出现强、弱变化的规律性分布，此时钢坯内的温度均匀性取决于喷嘴的布置间距，而温度下降速率取决于喷嘴的喷速、高度、角度等。

到目前为止，国内外大部分文献对钢坯冷却过程的研究主要使用的是数值模拟方法，利用经验公式或者采取区域简化、均匀化处理的方式获得传热边界，然后进行传热研究。也有部分文献对钢坯冷却过程进行试验研究，但在研究过程中由于实验条件限制，仅台阶式改变了部分参数，分析了他们对传热过程的影响，但并没有考虑传热边界所具有的周期性特征，也没有阐述这种周期性特征对板坯温度场的影响。

特别值得提出的是，目前有研究者研究周期性换热系数并设计了测定换热系数的装置，主要研究的是间歇式冷区过程中钢坯传热系数周期性的变化，即让被冷却工件一次通过排布好的的冷却喷嘴，当离开喷嘴喷射范围传向下一个喷嘴时处于非冷却或者回热状态。现有技术中已有相关专利公开，如公开号：CN103792256A，公开日：2014年5月14日，发明创造名称：一种测定周期性换热系数的实验装置，该申请案研究的是：由于冲击射流的流场结构特点，在喷嘴的正下方和相邻喷嘴之间的区域会出现周期性的传热边界特征，即同一时刻下周期性传热边界特征；但该申请案对于周期式传热边界的研究还并不全面，无法完成喷嘴间距在平面x、y方向的任意调节，喷水量、喷射速度的群组式调节，以及板坯的运行速度的连续性调节，从而不能完成板(坯)冷却的均匀性研究以及冷却装置的结构优化研究。此外，其被冷却的工件为圆形，冲击区的换热特性可以研究，但是无法完成平面板(坯)中被冷却水淹没的平流区的特性，不能体现工业生产的传热过程实质。因此，其仍有很大程度上的优化空间。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中对板(坯)的传热边界研究的不足，提供了一种研究接近生产工况条件下的板(坯)静态或动态传热特性的实验装置。本实用新型要解决的技术问题包括：(1)影响传热特性的结构参数的调节，主要为矩阵排布的喷嘴在x，y方向的间距、在z方向的高度、喷射角度、喷嘴口径和类型等调节；(2)影响传热特性的运行参数的调节，主要为板(坯)典型位置温度、冷却介质温度的检测，以及单个喷嘴或群组喷嘴的流量、压力检测和调节；(3)实现全过程、多类型数据的采集、处理、潮流演示等功能。通这些技术问题的解决，可以实现板(坯)的初始条件、边界条件与板(坯)内部温度场随时间变化的相互耦合规律的研究，从而为生产工况条件下强化冷却装置结构的优化提供了支撑。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验装置，包括气路单元、水路单元、喷嘴、矩阵式排布喷嘴调节单元和温度采集单元，水路单元与喷嘴相连并用于向喷嘴提供喷射水，气路单元与水路单元相连并用于向水路单元提供气体压力，从而调整喷嘴的喷射速度，喷嘴设置于矩阵式排布喷嘴调节单元上，矩阵式排布喷嘴调节单元用于调节喷嘴的射流高度、射流角度及喷嘴分别在x、y方向之间的间距，温度采集单元用于采集钢坯温度信息并处理。

更进一步地，水路单元包括通过管路相连的储水箱和大水箱，大水箱上连接有多个分流水箱，每个分流水箱下方设置有软管，软管的端部设置有喷嘴。

更进一步地，储水箱和大水箱之间的连接管路上设置有水泵、水流量控制阀和流量计，大水箱顶部还设置有温度计、压力表和安全阀门，大水箱通过连接管与分流水箱相连，连接管上设置有流量计。

更进一步地，气路单元包括储气罐和空气压缩机，储气罐的出气端与大水箱相连，且相连的管路上设置有气体稳压阀和压力表。

更进一步地，温度采集单元包括热电偶、数据采集仪和处理终端，热电偶测温端埋置在移动的钢坯内，且热电偶通过补偿导线与数据采集仪相连，数据采集仪与处理终端相连，并将温度数据传输给处理终端进行处理。

更进一步地，矩阵式排布喷嘴调节单元包括横梁支架、横梁和喷嘴调节架，沿钢坯移动方向的两端分别设置有横梁支架，两端的横梁支架之间连接有横梁，横梁可以沿横梁支架的高度方向上下移动，横梁上沿长度方向间隔设置有多个喷嘴调节架，喷嘴调节架可以沿横梁的长度和高度方向移动，喷嘴设置于喷嘴调节架上。

更进一步地，喷嘴调节架包括顶架和位于顶架两端向下延伸的侧架，侧架与横梁相连，喷嘴则设置于顶架上。

更进一步地，横梁支架上沿高度方向间隔开设有多个固定孔，横梁通过螺纹紧固与横梁支架连接，横梁上沿长度方向间隔开设有多个固定孔，喷嘴调节架的侧架上沿高度方向间隔开设有多个固定孔，喷嘴调节架通过螺纹紧固与横梁连接，喷嘴调节架的顶架上间隔开设有多个用于放置喷嘴的放置孔。

更进一步地，还包括依次设置的加热单元、出炉单元和传动单元，钢坯经加热单元加热后由出炉单元传送至传动单元，传动单元设置于喷嘴下方并驱动钢坯不断移动。

更进一步地，出炉单元和传动单元之间设置有连接钢板，连接钢板一端与加热单元的加热炉炉口底部连接，另一端与传动单元前端连接，且连接钢板沿远离加热炉方向高度逐渐降低。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验装置，该装置具备群组喷嘴三维度、多角度共同作用下的传热测试功能。可实现压力、流量单组或多组式调节，从而可研究接近生产工况条件下的板(坯)静态或动态传热特性。

(2)本实用新型的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验装置，本装置可进行加热炉温度、板(坯)内部典型位置温度以及冷却介质温度、压力、流量等参数的检测、采集、集成分析，可研究板(坯)的初始条件、边界条件与板(坯)内部温度场随时间变化的相互耦合规律，其特点是能观察到瞬时波动特性，从而能研究传热的过渡过程规律。

附图说明

图1为本实用新型的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验装置的结构示意图；

图2为本实用新型中水路单元的结构示意图；

图3为本实用新型中单组水路单元的结构示意图；

图4为本实用新型中矩阵式排布喷嘴调节单元的三视结构示意图，

其中(a)为主视示意图，(b)为侧视示意图，(c)为俯视示意图；

图5为本实用新型中喷嘴调节架的结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、储水箱；110、水泵；120、水流量控制阀；130、流量计；

200、储气罐；210、空气压缩机；220、气体稳压阀；230、压力表；

300、大水箱；310、温度计；320、压力表；330、安全阀门；340、流量计；350、分流水箱；360、软管；370、喷嘴；380、连接管；

400、加热单元；410、出炉单元；500、传动单元；600、钢坯；

710、喷嘴调节架；720、横梁；730、横梁支架；800、处理终端；810、数据采集仪。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

实施例1

为了解决钢板内外温度不均匀、应力不均和钢板翘曲以及冬夏季水温等问题，本实施例提供了一种研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验装置，工业生产中，为了保证板(坯)在宽度方向、长度方向的冷却均匀性，大多数都采用矩阵式排布方式，即在板(坯) 上方布置2排以上，每排布置2个以上的喷嘴。这类喷嘴布置方式对传热过程的影响具有以下特点：喷嘴正下方区域称为冲击区，传热方式以强迫对流为主，冷却强度最大；而在两个相邻喷嘴中间区域为平行流区，此区域蒸汽层将钢板表面和水分开，传热严重恶化，冷却强度变小，该区域内是稳定的膜沸腾。正是由于这些特点，使得板(坯)在移动冷却过程中沿宽度方向和长度方向的传热边界体现出周期性特征。钢坯周期式传热边界研究对钢坯热处理和性能影响重大，而本实施例的实验装置用于测定钢坯冷却表面位置的温度、热流密度和换热系数等周期性边界条件，进而研究钢坯周期式边界的传热规律，对提高钢坯的产量与质量有重大意义。通过改变射流高度和射流速度等参数来改变周期性边界条件的振幅，改变喷嘴间距、排距及钢坯传动速度等参数来改变周期性边界条件的周期，从而可以通过该实验装置改变周期和振幅，研究不同周期和振幅条件下的钢坯周期式传热边界条件对传热规律的影响。

如图1-图5所示，本实施例的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验装置，包括气路单元、水路单元、喷嘴370、矩阵式排布喷嘴调节单元和温度采集单元，其中水路单元与喷嘴370相连并用于向喷嘴370提供喷射水，气路单元与水路单元相连并用于向水路单元提供气体压力，从而调整喷嘴370的喷射速度，喷嘴370设置于矩阵式排布喷嘴调节单元上，矩阵式排布喷嘴调节单元用于调节喷嘴370的射流高度、射流角度及喷嘴370分别在 x、y方向(即长度、宽度方向)之间的间距，温度采集单元用于采集钢坯600温度信息并处理。

具体如图1所示，本实施例中水路单元包括通过管路相连的储水箱100和大水箱300，储水箱100和大水箱300之间的连接管路上设置有水泵110、水流量控制阀120和流量计130，通过调节水流量控制阀120可以控制不同的水压从而控制喷嘴370的喷射速度，流量计130 则可以实时监控水分流量，大水箱300顶部还设置有温度计310、压力表320和安全阀门330，大水箱300上连接有多个分流水箱350，具体通过连接管380与分流水箱350相连，连接管 380上设置有流量计340；每个分流水箱350下方设置有软管360，软管360的端部设置有喷嘴370，分流水箱350下端出口也设有控制阀，控制阀下端和喷嘴370之间装有转子流量计。气路单元则包括储气罐200和空气压缩机210，储气罐200和空气压缩机210相连，且储气罐200的出气端与大水箱300相连，且与大水箱300相连的管路上设置有气体稳压阀220和压力表230。气路单元用于给大水箱300提供一定的气体压力，使水路单元的水能够以一定的速度喷射。

本实施例中温度采集单元包括热电偶、数据采集仪810和处理终端800，热电偶测温端埋置在移动的钢坯600内，且热电偶通过补偿导线与数据采集仪810相连，数据采集仪810 与处理终端800相连，并将温度数据传输给处理终端800进行处理。具体地，热电偶可以采用压片法进行埋设，即在钢坯600上均匀加工通孔(如φ2mm)、沉孔(如φ5mm)和盖片(如φ5mm)，热电偶外部套设有玻璃纤维套管和绝缘保护陶瓷套管，将热电偶焊接在盖片底部，再将盖片焊接在沉孔中。热电偶一端通过较长的补偿导线连接数据采集仪810和处理终端800，可以保证钢坯600在移动过程中而处理终端800(如电脑计算机)静止不动。本实施例中热电偶的埋置方式能保证热电偶节点与被测对象紧密接触，不易脱落，减少测量误差，采用补充导线，能够使数据采集仪810和处理终端800在静止状态下实时监控钢坯600换热表面温度，可靠性更高，结果更加精确。本实施例中温度采集单元是数据采集集成处理单元的一部分，数据采集集成处理单元采集水路单元中介质的流量、压力、温度以及板(坯)各典型位置的温度、传动速度等并集中处理，可实现全过程、多类型数据的采集、处理、潮流演示等功能。

本实施例中还包括依次设置的加热单元400、出炉单元410和传动单元500，加热单元 400位于传动单元500前方，出炉单元410位于加热单元400和传动单元500之间，喷嘴370及喷嘴调节单元设置在传动单元500正上方，水路单元和温度采集单元位于传动单元500的一侧，传动单元500用于使钢坯600以一定的速度向前移动，并可以调节传动速度；钢坯600经加热单元400加热后由出炉单元410传送至传动单元500，传动单元500设置于喷嘴370 下方并驱动钢坯600不断移动。本实施例中加热单元400采用硅碳棒电加热炉，炉膛尺寸为400mm×300mm×300mm，额定电压为380v，额定温度为1300℃，加热单元400内设有用于放置钢坯600的支架，支架底部铺有保温棉，钢坯600放置于保温棉上，使得钢坯600下表面为绝热状态，实验计算过程大幅度简化，且保温棉能有效增大钢坯600的受力面积，克服钢坯600在高温状态下热应力的变形问题。传动单元500可采用链板传动，并设有驱动电机作为调速装置，具体地传动可由链板、链板支架和驱动电机组成，链板安装在链板支架上，驱动电机安装在链板支架一端的一侧，链板一端装有齿轮，驱动电机输出端一端装有齿轮，链板与驱动电机通过齿轮啮合完成传动，驱动电机驱动链板以一定速度传动。传动单元500 亦可采用行业内其他多种传动方式如辊道传动等，在此不再赘述。本实施例中出炉单元410 包括连接钢板和旋转机构，旋转机构包括辊轴箱、辊轴和控制电机，辊轴箱位于传动单元500 前端，辊轴箱的上端装有两个互相平行和辊轴，控制电机的输出端装有电机齿轮，两个辊轴的一端均带有辊轴齿轮，电机齿轮位于两个辊轴齿轮之间且与两个辊轴齿轮均啮合，连接钢板一端和加热炉炉口底部焊接，连接钢板另一端和传动单元500前端的旋转机构焊接，且连接钢板形成沿远离加热炉方向高度逐渐降低的斜板，与水平面之间夹角为15-30°，便于将加热好的钢坯600从炉中取出并沿连接钢板的斜坡送到旋转机构上，通过旋转机构再移动至传动单元500，从而完成出炉操作，传动单元500的前端和后端均设置有旋转机构，前端能有效缓冲从斜坡滑下的钢坯600造成冲击破坏，后端用于将钢坯600传送到安全位置。

本实施例中矩阵式排布喷嘴调节单元包括横梁支架730、横梁720和喷嘴调节架710，沿钢坯600移动方向的两端分别设置有横梁支架730，即传动单元500两端的两侧位置分别设有横梁支架730，两端的横梁支架730之间分别连接有横梁720，横梁720可以沿横梁支架 730的高度方向上下移动，横梁720上沿长度方向间隔设置有多个喷嘴调节架710，喷嘴调节架710可以沿横梁720的长度和高度方向移动，喷嘴370设置于喷嘴调节架710上。具体地，喷嘴调节架710包括顶架和位于顶架两端向下延伸的侧架，侧架与横梁720相连，喷嘴370 则设置于顶架上。本实施例中横梁720上沿长度方向设置多个喷嘴调节架710，每个喷嘴调节架710的顶架上则设置多个喷嘴370，即沿钢坯600移动方向设置有多排喷嘴370，多排喷嘴370之间保持一定间距，每排的多个喷嘴370之间也保持一定间距，即大水箱300底部连通有多个分流水箱350，每个分流水箱350的两侧均设置多根软管360连接喷嘴370，同一个分流水箱350同一侧的多个喷嘴370分别对应设置在同一个喷嘴调节架710上。

本实施例中矩阵式排布喷嘴调节单元可以调节喷嘴370的高度、喷射角度、相邻喷嘴370 的间距和每排喷嘴370的排距，横梁支架730上沿高度方向间隔开设有多个固定孔，横梁720 通过螺纹紧固与横梁支架730连接，横梁720上沿长度方向间隔开设有多个固定孔，喷嘴调节架710的侧架上沿高度方向间隔开设有多个固定孔，固定孔均可采用螺纹孔，喷嘴调节架 710通过螺纹紧固与横梁720连接，喷嘴调节架710的顶架上间隔开设有多个用于放置喷嘴 370的放置孔，喷嘴370的外壁上沿周向开设有一圈固定凹槽，放置孔内侧沿周向则对应设置有固定套(如橡胶垫等)，将喷嘴370放入放置孔时，则放置孔内的固定套恰配合嵌入喷嘴 370外壁的固定凹槽内，能够保障对喷嘴370的有效固定定位，防止喷嘴370晃动偏移影响实验结果，并能使所有喷嘴370在放置孔内的放置位置保持统一。本实施例中横梁支架730 上的固定孔能够灵活调节横梁720的高度，将横梁支架730上的固定孔与横梁720上的固定孔对齐并用螺母螺栓紧固即可，横梁720上的固定孔用于改变调整不同排喷嘴370之间的排距(即为x方向)，可以通过间隔不同数量固定孔来设置喷嘴调节架710，喷嘴调节架710顶架上的放置孔用于调整同一排喷嘴370之间相邻喷嘴370之间的间距(即为y方向)，喷嘴调节架710侧架上的固定孔则能与横梁720相配合，用于调整同一排喷嘴370的高度和喷射角度，调节喷射角度时松动紧固螺母将喷嘴调节架710绕两侧的横梁720旋转一定角度，然后将对应不同的固定孔紧固即可，能够实现180°全方位调节。通过这种方式不仅结构简单，可以灵活调节喷嘴370的各种位置状态，还可以便于更换喷嘴370，实现不同冷却方式的变换：气冷却、水冷却和水雾冷却等。本实施例中喷嘴调节架710侧架上相邻两个固定孔之间的距离为50mm，顶架上相邻两个放置孔之间的距离为30mm，横梁720上相邻两个固定孔之间的距离为40mm，横梁支架730上相邻两个固定孔之间的距离为100mm。

本实施例通过简单的结构设计可以调节众多参数变量：喷嘴间距在平面x、y方向的任意调节、射流高度(z方向)的台阶式调节及射流角度的扇面形调节，同时控制系统可实现喷嘴群组压力、流量以及独立压力、流量的自动调节，数据采集集成处理系统还可实现全过程、多类型数据的采集、处理、潮流演示等功能，这些变量涉及到钢坯传热研究的所有参数变量，同时通过内部埋置的热电偶测得数值反算得到钢坯传热表面连续的温度、热流密度和换热系数，即钢坯换热表面的周期性传热边界。

实施例2

本实施例的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验方法，使用上述实施例的实验装置，按照以下步骤进行：

a、将钢坯600放入加热单元400进行均匀加热，并通入保护气氛防止其氧化；加热前在钢坯600上开设螺纹孔，并通过螺纹紧固将两根铁链固定连接在钢坯600的一侧，然后将钢坯600放在铺设有保温棉的支架上，将支架放入加热炉中进行加热，两根铁链伸出炉门外；将加热温度设定为900℃开始进行均匀加热；

b、通过喷嘴调节单元设置喷嘴370的射流高度、射流角度以及喷嘴370之间的间距，通过气路单元和水路单元调节喷嘴370的射流速度；本实施例中射流高度为700mm，射流角度为0，每排喷嘴370相邻之间间距为30mm，排与排之间间距为40mm，射流速度为6m/s；

c、钢坯600加热结束时，打开气路单元和水路单元使喷嘴370按设定的速度进行射流冲击，调节传动单元500使其按设定的速度进行传动；传动速度为0.5m/s；

d、钢坯600加热结束后，通过出炉单元410将钢坯600移动至传动单元500，传动单元 500带动钢坯600以设定速度传动，传动过程中喷嘴370进行射流冲击冷却，温度采集单元进行钢坯600实时温度的采集；具体地，打开加热炉炉门，通过钢坯600一侧固定的两根铁链，将钢坯600从炉内拉出，然后沿着倾斜的连接钢板将其拉到传动单元500前端的旋转机构上，通过旋转机构将其移动到传动单元500上，完成出炉操作；

e、当钢坯600传送到传动单元500末端，一次实验完成，记录实验数据；

f、改变喷嘴370的射流高度、射流角度、射流速度以及喷嘴370之间的间距(每排相邻之间的间距及排距)，进行重复实验，得到影响冲击沸腾换热的各个因素对钢坯表面传热边界的规律，处理分析数据，得出钢坯600表面传热边界条件在复杂强化冷却过程中的换热规律。

实施例3

本实施例的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验方法，基本同上述实施例，所不同的是，本实施例中喷嘴370的射流高度可调整为800mm、900mm、1000mm、1100mm、 1200mm。

实施例4

本实施例的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验方法，基本同上述实施例，所不同的是，本实施例中每排相邻两个喷嘴370之间的间距可调整为60mm、90mm、120mm。

实施例5

本实施例的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验方法，基本同上述实施例，所不同的是，本实施例中多排喷嘴370之间的排距可调整为40mm、80mm、120mm。

实施例6

本实施例的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验方法，基本同上述实施例，所不同的是，本实施例中传动单元500的传动速度可调整为0～1m/s。

实施例7

本实施例的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验方法，基本同上述实施例，所不同的是，本实施例中气路单元的给水压力可调整为0～0.8Mpa。

实施例8

本实施例的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验方法，基本同上述实施例，所不同的是，本实施例中喷嘴调节支架调节角度范围为0～90°。

实施例9

本实施例的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板(坯)传热的实验方法，基本同上述实施例，所不同的是，本实施例中流量调节阀120流量可调整为0～15L/min。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置，其特征在于：包括气路单元、水路单元、喷嘴(370)、矩阵式排布喷嘴调节单元和温度采集单元，水路单元与喷嘴(370)相连并用于向喷嘴(370)提供喷射水，气路单元与水路单元相连并用于向水路单元提供气体压力，从而调整喷嘴(370)的喷射速度，喷嘴(370)设置于矩阵式排布喷嘴调节单元上，矩阵式排布喷嘴调节单元用于调节喷嘴(370)的射流高度、射流角度及喷嘴(370)分别在x、y方向之间的间距，温度采集单元用于采集钢坯(600)温度信息并处理。

2.根据权利要求1所述的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置，其特征在于：水路单元包括通过管路相连的储水箱(100)和大水箱(300)，大水箱(300)上连接有多个分流水箱(350)，每个分流水箱(350)下方设置有软管(360)，软管(360)的端部设置有喷嘴(370)。

3.根据权利要求2所述的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置，其特征在于：储水箱(100)和大水箱(300)之间的连接管路上设置有水泵(110)、水流量控制阀(120)和流量计(130)，大水箱(300)顶部还设置有温度计(310)、压力表(320)和安全阀门(330)，大水箱(300)通过连接管(380)与分流水箱(350)相连，连接管(380)上设置有流量计(340)。

4.根据权利要求2所述的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置，其特征在于：气路单元包括储气罐(200)和空气压缩机(210)，储气罐(200)的出气端与大水箱(300)相连，且相连的管路上设置有气体稳压阀(220)和压力表(230)。

5.根据权利要求1所述的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置，其特征在于：温度采集单元包括热电偶、数据采集仪(810)和处理终端(800)，热电偶测温端埋置在移动的钢坯(600)内，且热电偶通过补偿导线与数据采集仪(810)相连，数据采集仪(810)与处理终端(800)相连，并将温度数据传输给处理终端(800)进行处理。

6.根据权利要求1所述的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置，其特征在于：矩阵式排布喷嘴调节单元包括横梁支架(730)、横梁(720)和喷嘴调节架(710)，沿钢坯(600)移动方向的两端分别设置有横梁支架(730)，两端的横梁支架(730)之间连接有横梁(720)，横梁(720)可以沿横梁支架(730)的高度方向上下移动，横梁(720)上沿长度方向间隔设置有多个喷嘴调节架(710)，喷嘴调节架(710)可以沿横梁(720)的长度和高度方向移动，喷嘴(370)设置于喷嘴调节架(710)上。

7.根据权利要求6所述的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置，其特征在于：喷嘴调节架(710)包括顶架和位于顶架两端向下延伸的侧架，侧架与横梁(720)相连，喷嘴(370)则设置于顶架上。

8.根据权利要求7所述的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置，其特征在于：横梁支架(730)上沿高度方向间隔开设有多个固定孔，横梁(720)通过螺纹紧固与横梁支架(730)连接，横梁(720)上沿长度方向间隔开设有多个固定孔，喷嘴调节架(710)的侧架上沿高度方向间隔开设有多个固定孔，喷嘴调节架(710)通过螺纹紧固与横梁(720)连接，喷嘴调节架(710)的顶架上间隔开设有多个用于放置喷嘴(370)的放置孔。

9.根据权利要求1-8任一项所述的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置，其特征在于：还包括依次设置的加热单元(400)、出炉单元(410)和传动单元(500)，钢坯(600)经加热单元(400)加热后由出炉单元(410)传送至传动单元(500)，传动单元(500)设置于喷嘴(370)下方并驱动钢坯(600)不断移动。

10.根据权利要求9所述的研究矩阵排布喷嘴快速冷却高温板坯传热的实验装置，其特征在于：出炉单元(410)和传动单元(500)之间设置有连接钢板，连接钢板一端与加热单元(400)的加热炉炉口底部连接，另一端与传动单元(500)前端连接，且连接钢板沿远离加热炉方向高度逐渐降低。