Устройство для измерения теплового состояния поверхности горячего металла

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6цйаМА6

1ИИПВ-ИЖЙЧВЙИ

ЬИВЛИОТЕКА,2

ГОСУДАР CTB El+Ibl И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (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, Быстров (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1699705, заявка N. 4759532/02, кл. В 22 0 11/16, 1989, по которой 10.05.90 принято решение о выдаче авторского свидетельства. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ TEllЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ГОРЯЧЕГО МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к области тепловых измерений в металлургии, преимущественно при непрерывной разливке металла.

Цель изобретения — устранение влияния охлаждающей оборудование и металл жидкости на показания теплоприемника при

Изобретение относится к тепловым измерениям в металлургии, преимущественно при непрерывной разливке металла.

Известно устройство для измерения температуры нагретых поверхностей, со- . держащее 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 является то, что показания измерителя существенно зависят от режима работы охлаждающих устройств, прежде всего сопел охлаждения роликов. Это связано с попаданием жидкости, распыливаемой из сопел в, „Я2, 1771872 А 1 (я)з. В 22 0 11/16, G 01 К 13/06 одновременном предотвращении нарушения 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 непроницаемая перегородка из нетеплопроводного материала. На защитном кожухе установлен каплеобразной формы насадок с возможно стью его вращения относительно упомянутого кожуха. На внутренней поверхности насадка размещен слой теплоиэоляционного материала со степенью черноты я не менее 0,8. 1 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил. зону визирования измерителя и непосред- «4 ственно на тепловоспринимающую поверх- 4 ность;

Наиболее близким по технической сущ- QQ ности и достигаемому эффекту является устройство для измерения температуры } нагретых поверхностей, содержащее тепловую трубу, коаксиально размещенную в защитном кожухе, испаритель тепловой евер трубы, выполненный в виде теплоприемника с размещенной в нем, по меньшей мере, одной дифференциальной термопарой, дополнительный кожух, установленн, и коаксиально защитному кожуху. насадок, выполненный в виде усеченного i:îíócà и установленный на защитном кожухе.

Однако данное устройство не исключает попадание охлаждающей жид;ости иэ

1771872 l0

25

40

50 распыливающих сопел МНЛЗ на тепловоспринимающую поверхность, Кроме того, при установке устройства, снабженного полым насадком в виде усеченного конуса, в зоне работающих сопел охлаждения может наблюдаться нарушение потока жидкости.

Между поверхностью нагретого металла и защитным насадком происходит лучистый теплообмен, где насадок играет роль отражающего экрана. Показания термопары, расположенной в тепловоспринимающем элементе устройства зависят от изменяющейся в процессе эксплуатации степени черноты я внутренней поверхности насадка.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение точности за счет устранения влияния охлаждающей оборудование и металл жидкости на показания теплоприемника, предотвращение нарушения потока охлаждающей жидкости.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения теплового состояния поверхности горячего металла, преимущественно слитка в машине непрерывного литья заготовок, содержит тепловую трубу, коаксиально расположенную 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 с возмо>кностью его вращения относительно упомянутого кожуха, а наружная поверхность насадка выполнена каплеобразной формы.

Кроме того, на внутренней поверхности насадка размещен слой теплоиэоляционного материала со степенью черноты не менее

0,8.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием нового элемента: насадка каплеобразной формы, на внутренней поверхности последнего размещен слой теплоизоляционного материала.

На фиг, 1 изображено устройство для измерения теплового состояния горячего металла; на фиг. 2 — установка насадка с размещенным на внутренней поверхности слоем теплоизоляционного 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 для измерения теплового состояния (фиг, 1) состоит из теплоприемника 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 непроницаемая для прохода газа перегородка 6 иэ.нетеплопроводного материала.

Устройство снабжено средствами подвода газа и, по меньшей мере, одним отверстием

8, соединяющим между собой полости защитного и дополнительного кожуха. Тепловая труба фиксируется внутри защитного кожуха при помощи винтов 7, На защитном кожухе установлен насадок 9 каплеобразной формы с возможностью вращения относительно этого кожуха.

Благодаря такой форме насадка и возможности вращения обеспечивается минимальное сопротивление потоку воды.. В этом . случае не нарушается интенсивность охла>кдения золиков и уменьшается обьем воды, стекаю.щей на слиток.

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

Для того, чтобы практически исключить влияние охлаждающей жидкости на величину выходного потенциала датчика, корпус насадка выполнен из огнеупорного материала с низким коэффициентом температуропроводности. На внутренней поверхности насадка, для улучшения теплопоглощательных свойств, размещают слой теплоизоляционного материала 11 (фиг. 2) со степенью черноты не менее 0,8, например, оксид никеля при 1273-1523 К я = (0,8-0,86).

Устройство работает следующим образом.

Измеритель теплового состояния предварительно градуируется относительно температуры поверхности металла или лучистого теплового потока на стенде, либо непосредственно на измеряемом объекте, В качестве средства метрологического обеспечения используется образцовый пирометр полного излучения ТЗРА-50 или образцовые платиновые термопары, монтируемые в разогреваемом прямым пропусканием электрического тока образце, Отградуированное устройство устанавливают над обьектом измерений, размещая тепловоспринимающую поверхность теплоприемника на расстоянии (2-7)10 м от поверхности металла с соответствующей

1771872

30 корректировкой градуировочного коэф.фициента. Лучистый тепловой поток q от нагретого металла 12 поступает к тепловоспринимающей поверхности теплоприемника 1. Тепловой поток фиксируется термопарой g. Стабилизация температуры холодного спая термопары, размещенной у испарителя тепловой трубы 3 (теплоотдающей поверхности теплоприемника), обеспечивается процессом испарения жидкости-носителя в тепловой трубе. Конденсация испаряемого теплоносителя в тепловой трубе происходит за счет циркуляции 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 прямой обдув газом и передачу внешних тепловых воздействий со стороны защитного кожуха на теплоприемник. Циркуляция газа в зазоре междудополнительным кожухом 5 и защитным позволяет избежать нагрева защитного кожуха в процессе работы устройства.

При установке устройства в зоне работающих сопел охлаждения оборудования 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 нарушения потока не наблюдается, т,к. он разворачивается в направлении потока, что видно из фиг. 4, где показаны линии тока, плавно обтекающие данную конструкцию.

Благодаря воэможности вращения насадка, устройство всегда будет ориентировано по потоку независимо от того, в какое положение было установлено устройство первоначально. А т,к. массы участков I u II приблизительно одинаковы, то защитное устройство всегда будет ориентировано по потоку и находиться в горизонтальном положении.

Показания измерителя, расположенного в полом насадке, будут изменяться в процессе зксплчатации устройства. Внутренняя поверхность насадка, участвующего в лучистом теплообмене, под воздействием раскаленного металла будет окисляться, запыляться, покрываться сажей, что приведет к изменению степени черноты е, которая, как показали исследования, устанавливается через некоторое время близ35

55 кой к 0,8, и что в свою очередь, приводит к нестабильности показаний измерений.

Для исключения этой нестабильности на внутренней поверхности насадка размещают слой теплоиэаляционного материала с заданной степенью черноты. Для улучшения теплопоглощательных свойств выбирают материал со степенью черноты не менее

0,8.

Прие< 0,8. степень черноты в процессе эксплуатации меняется и устанавливается близкой к 0,8, Опытно-промышленные испытания заявляемого устройства для измерения теплового состояния поверхности горячего металла показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения заявляемое устройство имеет более стабильные градуировочные характеристики, Обеспечивается лучшая защищенность теплоприемника и тепловой трубы от воздействия окружающей агрессивной среды в горячей камере

МНЛЗ. В результате повышается точность измерения за счет устранения влияния охлаждающей оборудование и металл жидкости на показания теплоприемника, предотвращается нарушение потока охлаждающей жидкости, Применение указанного устройства в системе управления тепловым режимом разливки позволяет повысить выход годного металла. снизить количество трещин на отливаемых слитках, Формула изобретения

1. Устройство для измерения теплового состояния поверхности горячего металла, преимущественно слитка, в машине непрерывного литья 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, о т— лича ющийся тем,что, с цельюповышения точности за счет устранения влияния охлаждающей оборудование и металл жидкости на показания теплоприемника, предотвращения нарушения потока охлаждающей жидкости, насадок выполнен на защитном кожухе с воэможностью его вращения относительно защитного кожуха. а наружная поверхность насадка выполнена каплеобразной формы.

2,Устройство поп. 1, отл ича ю щеес я тем, что на внутренней поверхности насадка размещен слой теплоиэоляционного материала со степенью черноты не менее

0,8.

1771872

1771872

1771872

Составитель Е, Бы ка сова

Техред М,Моргентал Корректор И,Щулла

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 1(1

Заказ 3800 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ "ССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб... 4/5