RU1771872C - Устройство дл измерени теплового состо ни поверхности гор чего металла - Google Patents

Description

1

(21)4908844/02 (22)07.02.91 (46)30.10.92. Бюл. №40

(71)Вологодский политехнический институт

(72)А. Н. Шичков, Е. Н. Быкасова, С. Б. Ябко, Н. Г. Баширов и Л. Г, Быстрое

(56)Авторское свидетельство СССР Ms 1699705, за вка № 4759532/02, кл. B22D 11/16,

1989, по которой 10.05.90 прин то решение о выдаче авторского свидетельства. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ГОРЯЧЕГО МЕТАЛЛА

(57)Изобретение относитс  к области тепловых измерений в металлургии, преимущественно при непрерывной разливке металла. Цель изобретени  - устранение вли ни  охлаждающей оборудование и металл жидкости на показани  теплоприемника при

одновременном предотвращении нарушени  потока жидкости. Устройство содержит тепловую трубу, коаксиально расположенную в защитном кожухе, испаритель тепловой трубы с размещенной в нем по меньшей мере одной дифференциальной термопарой . Устройство снабжено дополнительным кожухом, установленным коаксиально защитному , и средствами-подачи газа в зазоры между тепловой трубой и защитным кожухом. В зазоре между тепловой трубой и защитным кожухом установлена непроницаема  перегородка из нетеплопроводного материала. На защитном кожухе установлеь, каплеобразной формы насадок с возможно стью его вращени  относительно упом нутого кожуха. На внутренней поверхности насадка размещен слой теплоизол ционного материала со степенью черноты в не менее 0,8. 1 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Р

С

Изобретение относитс  к тепловым измерени м в металлургии, преимущественно при непрерывной разливке металла.

Известно устройство дл  измерени  температуры нагретых поверхностей, содержащее тепловую трубу с холодильником, коаксиально расположенную в защитном кожухе, испаритель тепловой трубы, выполненный в виде тепловоспринимающего элемента , с размещенной в нем, по меньшей мере, одной дифференциальной термопарой .

Недостатком известной конструкции  вл етс  то, что показани  измерител  существенно завис т от режима работы охлаждающих устройств, прежде всего сопел охлаждени  роликов. Это св зано с попаданием жидкости, распыливаемой из сопел в

зону визировани  измерител  и непосредственно на тепловоспринимающую поверхность .

Наиболее близким по технически сущности и достигаемому эффекту  вл етс  устройство дл  измерени  температуры нагретых поверхностей, содержащее тепловую трубу, коаксиально размещенную в защитном кожухе, испаритель тепловой трубы, выполненный в виде теплоприемника с размещенной в нем, по меньшей мере, одной дифференциальной термопгрой, дополнительный кожух, установленной коаксиально защитному кожуху, насадок, выполненный в виде усеченного конуса и установленный на защитном кожухе.

Однако данное устройство не исключает попадание охлаждающей жидчости из

00 XI

ю

распиливающих сопел МНЛЗ на тепловосп- ринимающую поверхность.

Кроме того, при установке устройства, снабженного полым насадком в виде усеченного конуса, в зоне работающих сопел охлаждени  может наблюдатьс  нарушение потока жидкости.

Между поверхностью нагретого металла и защитным насадком происходит лучистый теплообмен, где насадок играет роль отражающего экрана. Показани  термопары , расположенной в тепловоспринимаю- щем элементе устройства завис т от измен ющейс  в процессе эксплуатации степени черноты Ј внутренней поверхности насадка.

Целью изобретени   вл етс  устранение указанных недостатков, а именно, повышение точности за счет устранени  вли ни  охлаждающей оборудование и металл жидкости на показани  теплоприемни- ка, предотвращение нарушени  потока охлаждающей жидкости.

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  теплового состо ни  поверхности гор чего металла, преимущественно слитка в машине непрерывного лить  заготовок, содержит тепловую трубу, коаксиально расположенную в защитном кожухе, испаритель тепловой трубы , выполненный в видетеплоприемникас, по меньшей мере, одной дифференциальной термопарой, размещенного в полом насадке , установленном на защитном кожухе с возможностью его вращени  относительно упом нутого кожуха, а наружна  поверхность насадка выполнена каплеобразной формы.

Кроме того, на внутренней поверхности насадка размещен слой теплоизол ционного материала со степенью черноты не менее 0,8.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что за вл емое устройство отличаетс  наличием нового элемента: насадка каплеобразной формы,на внутренней поверхности последнего размещен слой теплоизол ционного материала.

На фиг, 1 изображено устройство дл  измерени  теплового состо ни  гор чего металла; на фиг. 2 - установка насадка с размещенным на внутренней поверхности слоем теплоизол ционного материала; на фиг. 3 - линии тока потока охлаждающей жидкости в зоне установки устройства, снабженного насадком в форме усеченного конуса; на фиг. 4 - линии тока потока охлаждающей жидкости в зоне установки устройства , снабженного насадком каплеобразной формы.

Устройство дл  измерени  теплового состо ни  (фиг. 1) состоит из теплоприемни- ка 1 с дифференциальной термопарой 2, тепловой трубы 3, коаксиально расположенной на тепловой трубе защитного кожуха 4 и дополнительного кожуха 5. Между защитным кожухом и тепловой трубой размещена непроницаема  дл  прохода газа перегородка 6 из нетеплопроводного материала.

Устройство снабжено средствами подвода газа и, по меньшей мере, одним отверстием 8, соедин ющим между собой полости защитного и дополнительного кожуха. Теплова  труба фиксируетс  внутри защитного

кожуха при помощи винтов 7,

На защитном кожухе установлен насадок 9 каплеобразной формы с возможностью вращени  относительно этого кожуха. Благодар  такой форме насадка и возможности вращени  обеспечиваетс  минимальное сопротивление потоку воды. В этом случае не нарушаетс  интенсивность охлаждени  эоликов и уменьшаетс  объем воды, стекающей на слиток.

На защитном кожухе 4 крепитс  резьбовым соединением втулка 10, на ее торцевой поверхности выполнена канавка, по которой скользит насадок 9, что обеспечивает возможность вращени  насадка относительно защитного кожуха.

Дл  того, чтобы практически исключить вли ние охлаждающей жидкости на величину выходного потенциала датчика, корпус насадка выполнен из огнеупорного

материала с низким коэффициентом температуропроводности . На внутренней поверхности насадка, дл  улучшени  теплопоглощательных свойств, размещают слой теплоизол ционного материала 11

(фиг. 2} со степенью черноты не менее 0,8, например, оксид никел  при 1273-1523 К Ј (0,8-0,86).

Устройство работает следующим образом .

Измеритель теплового состо ни  предварительно градуируетс  относительно температуры поверхности металла или лучистого теплового потока на стенде, либо непосредственно на измер емом объекте. В

качестве средства метрологического обеспечени  используетс  образцовый пирометр полного излучени  ТЭРА-50или образцовые платиновые термопары, монтируемые в разогреваемом пр мым пропусканием электрического тока образце.

Отградуированное устройство устанавливают над объектом измерений, рйзмеща  тепловоспринимающую поверхност ь тепло- приемника на рассто нии (2-7) м от поверхности металла с соответствующей

корректировкой градуировочного коэффициента . Лучистый тепловой поток q от нагретого металла 12 поступает к тепло- воспринимающей поверхности теплопри- емника 1. Тепловой поток фиксируетс  термопарой 2. Стабилизаци  температуры холодного спа  термопары, размещенной у испарител  тепловой трубы 3 (теплоотда- ющей поверхности теплоприемника). обеспечиваетс  процессом испарени  жидкости-носител  в тепловой трубе. Конденсаци  испар емоготеплоносител  втепловой трубе происходит за счет циркул ции газа (воздуха, азота, аргона) в зазоре между тепловой трубой и защитным кожухом 4. Наличие перегородки 6 из нетеплопроводного материала, установленной в зазоре между защитным кожухом и тепловой трубой исключает пр мой обдув газом и передачу внешних тепловых воздействий со стороны защитного кожуха на теплоприем- ник. Циркул ци  газа в зазоре между дополнительным кожухом 5 и защитным позвол ет избежать нагрева защитного кожуха в процессе работы устройства.

При установке устройства в зоне работающих сопел охлаждени  оборудовани  насадок каплеобразной формы обеспечивает минимальное сопротивление потоку воды .

В устройстве, оснащенном насадком в виде усеченного конуса, может происходить нарушение потока охлаждающей жидкости (фиг. 3), При внесении устройства с насадком каплеобразной формы нарушени  пото- ка не наблюдаетс , т,к. он разворачиваетс  в направлении потока, что видно из фиг. 4, где показаны линии тока, плавно обтекающие данную конструкцию.

Благодар  возможности вращени  насадка , устройство всегда будет ориентировано по потоку независимо от того, в какое положение было установлено устройство первоначально. А т.к. массы участков I и II приблизительно одинаковы, то защитное устройство всегда будет ориентировано по потоку и находитьс  в горизонтальном положении .

Показани  измерител , расположенного в полом насадке, будут измен тьс  в процессе эксплуатации устройства. Внутренн   поверхность насадка, участвующего в лучистом теплообмене, под воздействием раскаленного металла будет окисл тьс , за- пыл тьс , покрыватьс  сажей, что приведет к изменению степени черноты е, котора , как показали исследовани , устанавливаетс  через некоторое врем  близкой к 0,8, и что в свою очередь, приводит к нестабильности показаний измерений

Дл  исключени  этой нестабильности на внутренней поверхности насадка размещают слой теплоизол ционного материала с заданной степенью черноты. Дл  улучшени  теплологлощательных свойств выбмра- ют материал со степенью черноты не менее 0,8.

Прие 0,8, степень черноты в процессе эксплуатации мен етс  и устанавливаетс  близкой к 0,8.

Опытно-промышленные испытани  за вл емого устройства дл  измерени  теплового состо ни  поверхности гор чего металла показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначени  за вл емое устройство имеет более стабильные градуировочные характеристики. Обеспечиваетс  лучша  защищенность теплоприемника и тепловой трубы от воздействи  окружающей агрессивной среды в гор чей камере МНЛЗ. В результате повышаетс  точность измерени  за счет устранени  вли ни  охлаждающей оборудование и металл жидкости на показани  теплоприемника, предотвращаетс  нарушение потока охлаждающей жидкости.

Применение указанного устройства в системе управлени  тепловым режимом разливки позвол ет повысить выход годного металла, снизить количество трещин на отливаемых слитках.

Claims (2)

1.Устройство дл  измерени  теплового состо ни  поверхности гор чего металла, преимущественно слитка, в машине непрерывного лить  заготовок, содержащее тепловую трубу, коаксиально размещенную в защитном кожухе, испаритель тепловой трубы , выполненный в виде теплоприемника с по меньшей мере одной дифференциальной термопарой, размещенного в полом насадке , установленном на защитном кожухе, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности за счет устранени  вли ни  охлаждающей оборудование и металл жидкости на показани  теплоприемника, предотвращени  нарушени  потока охлаждающей жидкости, насадок выполнен на защитном кожухе с возможностью его вращени  относительно защитного кожуха, а наружна  поверхность насадка выполнена каплеобразной формы.

2.Устройство поп. 1, отличающее- с   тем, что на внутренней поверхности насадка размещен слой теплоизол ционного материала со степенью черноты не менее 0,8,

2U5

7

ФЦ8.1

ФивЗ .ФиеЛ

Редактор

Составитель Е.Быкасова

Техред М.МоргенталКорректор И.Шулла

с4j