專利名稱：一種接觸式石墨測溫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及非晶帶材制造過程中的溫度檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種石墨測
ilm^^ ο
背景技術(shù)非經(jīng)帶材的制造過程中，結(jié)晶器表面的溫度高低和溫度分布，直接影響到非晶帶材質(zhì)量，如帶材的脆性，帶材的應(yīng)力分布，帶材的應(yīng)力釋放等等。所以掌握銅輥表面的溫度分布，對于批量生產(chǎn)高品質(zhì)的非晶帶材意義重大。但是，結(jié)晶器工作時(shí)處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)， 溫度測量甚為不便。使用紅外測溫，銅輥在不同的溫度下發(fā)射率不一樣，有偏差。使用預(yù)埋熱電偶的方式，會(huì)破壞銅輥的質(zhì)心位置，降低銅輥使用壽命，同時(shí)把熱電偶埋在銅輥上，溫度的讀取還有困難。鑒于上述技術(shù)問題，迫切需要出現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測溫準(zhǔn)確的，測溫過程無損銅輥的一種接觸式石墨測溫器。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測溫準(zhǔn)確的，測溫過程無損銅輥的一種接觸式石墨測溫器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種接觸式石墨測溫器，包括防風(fēng)護(hù)殼，其中，所述防風(fēng)護(hù)殼的內(nèi)部進(jìn)一步設(shè)置有接觸芯，所述接觸芯自下而上依次設(shè)置有測溫?zé)犭娕己投ń鉄犭娕?，所述防風(fēng)護(hù)殼為頂面開口的、內(nèi)部中空的立方體，所述防風(fēng)護(hù)殼與所述接觸芯的底面設(shè)置有弧形槽，所述測溫?zé)犭娕?，所述定解熱電偶與所述接觸芯之間插合連接。所述接觸芯上進(jìn)一步設(shè)置有位置調(diào)節(jié)器與溫度計(jì)算器，所述位置調(diào)節(jié)器用于使接觸芯和防風(fēng)護(hù)殼以恒定的壓力與銅輥接觸，并使測溫?zé)犭娕肌⒍ń鉄犭娕寂c銅輥之間的相對距離保持穩(wěn)定；所述溫度計(jì)算器用于分析計(jì)算測溫?zé)犭娕?、定解熱電偶的溫度?shù)據(jù)。所述接觸芯的高度大于20mm，所述測溫?zé)犭娕寂c所述防風(fēng)護(hù)殼的底部距離為 1mm，所述定解熱電偶與所述測溫?zé)犭娕贾g的距離為1mm。所述防風(fēng)護(hù)殼，所述接觸芯為石墨制品。所述防風(fēng)護(hù)殼與所述接觸芯底面的弧形槽，用于使防風(fēng)護(hù)殼和接觸芯能夠與銅輥表面緊密貼合在一起。本實(shí)用新型采用接觸式測溫，本專利不是使熱電偶埋在銅輥上，而是將熱電偶埋在石墨制成的接觸芯上，接觸芯外部包覆有防風(fēng)護(hù)殼，讓石墨以一定的壓力(一般很小)貼在銅輥上滑動(dòng)，石墨在空間的位置不隨銅輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。防風(fēng)護(hù)殼用以屏蔽高速氣流的影響。結(jié)晶器高速旋轉(zhuǎn)，會(huì)在銅輥表面會(huì)形成一層與輥面線速度一致的空氣層流，該層流由于氣體流速很大，會(huì)對置于其中的物體產(chǎn)生很明顯的對流換熱效果。接觸芯是本專利的核心，用以采集銅輥表面溫度，其上埋有測溫?zé)犭娕己投ń鉄犭娕?。之所以要用兩組熱電偶， 是因?yàn)闇y溫?zé)犭娕疾慌c銅輥直接接觸，單靠一組熱電偶不能確定銅輥表面溫度。位置調(diào)節(jié)器它有兩個(gè)作用，一是保證測溫器以恒定的壓力與銅輥接觸，二是保證熱電偶與銅輥的相
3對距離保持穩(wěn)定。溫度計(jì)算器用以計(jì)算銅輥測溫點(diǎn)的溫度，因?yàn)闊犭娕极@得溫度不是銅輥表面處的溫度，同時(shí)，接觸芯與銅輥的滑動(dòng)摩擦產(chǎn)熱也需要計(jì)及，故而需要一定的轉(zhuǎn)換計(jì)算才能獲得銅輥表面的溫度。本專利使用時(shí)，其下端要求貼在銅輥表面，并保持不動(dòng)，所以防風(fēng)護(hù)殼和接觸芯的下端必須加工成弧形，以保證與銅輥的緊密接觸。測溫的目的就是掌握結(jié)晶器表面的溫度值。直接采用熱電偶接觸結(jié)晶器表面，會(huì)導(dǎo)致熱電偶的快速磨損和結(jié)晶器表面的劃傷，這樣做既測不準(zhǔn)溫度，又影響了帶材的質(zhì)量。采用石墨作為接觸介質(zhì)，石墨的摩擦系數(shù)小，能夠防止測溫機(jī)構(gòu)快速磨損和結(jié)晶器表面劃傷；石墨的導(dǎo)熱系數(shù)大，能夠減少由于空氣對流換熱造成的誤差。所以，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測溫準(zhǔn)確的，測溫過程無損銅輥。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型安裝在銅輥上的工作狀態(tài)示意圖。圖3為本實(shí)用新型的接觸芯的主視圖。圖4為本實(shí)用新型的接觸芯的俯視圖。附圖標(biāo)識1、防風(fēng)護(hù)殼 2、接觸芯 3、位置調(diào)節(jié)器4、溫度計(jì)算器5、定解熱電偶6、測溫?zé)犭娕?、石墨測溫器8、銅輥
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)行說明。如圖1-圖4所示，圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型安裝在銅輥上的工作狀態(tài)示意圖。圖3為本實(shí)用新型的接觸芯的主視圖。圖4為本實(shí)用新型的接觸芯的俯視圖。本實(shí)用新型包括防風(fēng)護(hù)殼1，其中，防風(fēng)護(hù)殼1的內(nèi)部進(jìn)一步設(shè)置有接觸芯2， 接觸芯2自下而上依次設(shè)置有測溫?zé)犭娕?和定解熱電偶5，防風(fēng)護(hù)殼1為頂面開口的、內(nèi)部中空的立方體，防風(fēng)護(hù)殼1與接觸芯2的底面設(shè)置有弧形槽，測溫?zé)犭娕?，定解熱電偶5 與接觸芯2之間插合連接。接觸芯2上進(jìn)一步設(shè)置有位置調(diào)節(jié)器3與溫度計(jì)算器4，位置調(diào)節(jié)器3用于使接觸芯2和防風(fēng)護(hù)殼1以恒定的壓力與銅輥接觸，并使測溫?zé)犭娕?、定解熱電偶5與銅輥8之間的相對距離保持穩(wěn)定；溫度計(jì)算器4用于分析計(jì)算測溫?zé)犭娕?、定解熱電偶5的溫度數(shù)據(jù)。接觸芯2的高度大于20mm，測溫?zé)犭娕?與防風(fēng)護(hù)殼1的底部距離為1mm，定解熱電偶5與測溫?zé)犭娕?之間的距離為1mm。防風(fēng)護(hù)殼1，接觸芯2為石墨制品。防風(fēng)護(hù)殼1與接觸芯2底面的弧形槽，用于使防風(fēng)護(hù)殼1和接觸芯2能夠與銅輥8表面緊密貼合在一起。圖2中的石墨測溫器7，即本專利。本專利中溫度的表示本專利與結(jié)晶器直接接觸，兩者的滑動(dòng)摩擦?xí)a(chǎn)生一定的熱量，生熱功率為φ = f ν = μ Nv (1)式中，f表示滑動(dòng)摩擦力，ν表示測溫機(jī)構(gòu)和結(jié)晶器的相對會(huì)動(dòng)速度(典型值為 25m/s), μ表示本專利和結(jié)晶器的的摩擦系數(shù)，N為本專利給結(jié)晶器的正壓力，一般要求不大于1牛。導(dǎo)熱方程如下
dtd ,.dt.d H dt、d ,,dt、辦Pc^- =+ ^Γ^-^τ) ++ φ
στ οχ dx dy dy dz dz(2)式中，ρ為石墨體密度，c為石墨定壓比熱容，t為攝氏溫度，τ為時(shí)間，λ為石墨導(dǎo)熱系數(shù)，Φ是生熱速率。測溫時(shí)為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，從而有
ΓΠ ηpc~ = 0
δτ石墨的導(dǎo)熱系數(shù)很大，相對而言，空氣的自然對流換熱可以忽略，所以3維導(dǎo)熱問題可以轉(zhuǎn)化成1維導(dǎo)熱問題，從而有
γ η 孜 η——=0
dx
dt Λ— = 0
Sy
「 1 溈 dt——二一 9x dx所以(1)式可以化為
..dt^ ± n—(/I—)+ ￠ = 0、 dx dx (3 )常物性，從而有
Γ O、 d2t—{λ—) = λ—^ αχ αχ dx所以(2)式又可化為
d2t Φ—γ=-—,、 dx λ (4)解方程得
Φ 2t = - —X +C1X+ C2
( 5 )兩個(gè)熱電偶的測量值，剛好就是方程(5)的定解條件。所以定解條件如下x = 0. 001, t = tl ；χ = 0. 002，t = t2。最終解得
… ，、0.003ΦC1 二 1OOOO2 — ,1) +
λλ- 16;c2 =(2 ,-t^-^-xlQ-6
22 義(7)結(jié)晶器表面的溫度就是X = 0時(shí)的t值，即
5[0049]t = c2 =(2m)」xl0-6
？L單位為。C。本實(shí)用新型采用接觸式測溫，本專利不是使熱電偶埋在銅輥上，而是將熱電偶埋在石墨制成的接觸芯上，接觸芯外部包覆有防風(fēng)護(hù)殼，讓石墨以一定的壓力(一般很小)貼在銅輥上滑動(dòng)，石墨在空間的位置不隨銅輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。防風(fēng)護(hù)殼用以屏蔽高速氣流的影響。結(jié)晶器高速旋轉(zhuǎn)，會(huì)在銅輥表面會(huì)形成一層與輥面線速度一致的空氣層流，該層流由于氣體流速很大，會(huì)對置于其中的物體產(chǎn)生很明顯的對流換熱效果。接觸芯是本專利的核心，用以采集銅輥表面溫度，其上埋有測溫?zé)犭娕?，和定解熱電偶。之所以要用兩組熱電偶， 是因?yàn)闇y溫?zé)犭娕疾慌c銅輥直接接觸，單靠一組熱電偶不能確定銅輥表面溫度。位置調(diào)節(jié)器它有兩個(gè)作用，一是保證測溫器以恒定的壓力與銅輥接觸，二是保證熱電偶與銅輥的相對距離保持穩(wěn)定。溫度計(jì)算器用以計(jì)算銅輥測溫點(diǎn)的溫度，因?yàn)闊犭娕极@得溫度不是銅輥表面處的溫度，同時(shí)，接觸芯與銅輥的滑動(dòng)摩擦產(chǎn)熱也需要計(jì)及，故而需要一定的轉(zhuǎn)換計(jì)算才能獲得銅輥表面的溫度。本專利使用時(shí)，其下端要求貼在銅輥表面，并保持不動(dòng)，所以防風(fēng)護(hù)殼和接觸芯的下端必須加工成弧形，以保證與銅輥的緊密接觸。測溫的目的就是掌握結(jié)晶器表面的溫度值。直接采用熱電偶接觸結(jié)晶器表面，會(huì)導(dǎo)致熱電偶的快速磨損和結(jié)晶器表面的劃傷，這樣做既測不準(zhǔn)溫度，又影響了帶材的質(zhì)量。采用石墨作為接觸介質(zhì)，石墨的摩擦系數(shù)小，能夠防止測溫機(jī)構(gòu)快速磨損和結(jié)晶器表面劃傷；石墨的導(dǎo)熱系數(shù)大，能夠減少由于空氣對流換熱造成的誤差。所以，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測溫準(zhǔn)確的，測溫過程無損銅輥。
權(quán)利要求1.一種接觸式石墨測溫器，包括防風(fēng)護(hù)殼，其特征在于，所述防風(fēng)護(hù)殼的內(nèi)部進(jìn)一步設(shè)置有接觸芯，所述接觸芯自下而上依次設(shè)置有測溫?zé)犭娕己投ń鉄犭娕?，所述防風(fēng)護(hù)殼為頂面開口的、內(nèi)部中空的立方體，所述防風(fēng)護(hù)殼與所述接觸芯的底面設(shè)置有弧形槽，所述測溫?zé)犭娕?，所述定解熱電偶與所述接觸芯之間插合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述接觸式石墨測溫器，其特征在于，所述接觸芯上進(jìn)一步設(shè)置有位置調(diào)節(jié)器與溫度計(jì)算器，所述位置調(diào)節(jié)器用于使接觸芯和防風(fēng)護(hù)殼以恒定的壓力與銅輥接觸，并使測溫?zé)犭娕?、定解熱電偶與銅輥之間的相對距離保持穩(wěn)定；所述溫度計(jì)算器用于分析計(jì)算測溫?zé)犭娕?、定解熱電偶的溫度?shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述接觸式石墨測溫器，其特征在于，所述接觸芯的高度大于20mm， 所述測溫?zé)犭娕寂c所述防風(fēng)護(hù)殼的底部距離為1mm，所述定解熱電偶與所述測溫?zé)犭娕贾g的距離為1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述接觸式石墨測溫器，其特征在于，所述防風(fēng)護(hù)殼，所述接觸芯為石墨制品。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種接觸式石墨測溫器，包括防風(fēng)護(hù)殼，其中，防風(fēng)護(hù)殼的內(nèi)部進(jìn)一步設(shè)置有接觸芯，接觸芯自下而上依次設(shè)置有測溫?zé)犭娕己投ń鉄犭娕迹里L(fēng)護(hù)殼為頂面開口的、內(nèi)部中空的立方體，防風(fēng)護(hù)殼與接觸芯的底面設(shè)置有弧形槽，測溫?zé)犭娕?，定解熱電偶與接觸芯之間插合連接。接觸芯上進(jìn)一步設(shè)置有位置調(diào)節(jié)器與溫度計(jì)算器，接觸芯的高度大于20mm，測溫?zé)犭娕寂c防風(fēng)護(hù)殼的底部距離為1mm，定解熱電偶與測溫?zé)犭娕贾g的距離為1mm。防風(fēng)護(hù)殼，接觸芯為石墨制品。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測溫準(zhǔn)確的，測溫過程無損銅輥，本專利在空間的位置不隨銅輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號G01K7/02GK202221343SQ20112029474
公開日2012年5月16日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者龐靖, 李曉雨, 郭福 申請人:青島云路新能源科技有限公司