Токосъемник для осуществления электрического контакта с жидким металлом
Изобретение относится к металлургии черных и цветных металлов и может найти применение при электрохимическом рафинировании расплавов, измерении активности компонентов металлических расплавов методом ЭДС и в других технологических процессах, требующих подведение к металлической ванне электрического тока или измерения электрических величин. Целью изобретения является повышение надежности и продолжительности работы контакта. Для этого стержень из тугоплавкого тяжелого металла помещают в чехол из огнеупорной керамики в виде пробирки с отверстием на боковой поверхности диаметром не менее 2 мм и не менее диаметра стержня, а внутренний диаметр пробирки не более чем на 3 мм превышает диаметр стержня. Отверстие на боковой поверхности чехла запрессовывают стержнем из легкоплавкого металла. При погружении токосъемника в жидкий металл легкоплавкая вставка расплавляется и жидкий металл через отверстие в боковой поверхности чехла затекает внутрь пробирки и вступает в контакт с металлом стержня. Затекший внутрь пробирки расплав растворяет тугоплавкий металл стержня, обогащается им и постепенно затвердевает, поддерживая при этом надежный и длительный электрический контакт. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к металлургии черных и цветных металлов, конкретнее к различного вида электрическим измерениям и процессам, когда возникает необходимость в осуществлении надежного долговременного электрического контакта с металлическими расплавами, в частности при измерении активности компонентов металлических расплавов методом электродвижущих сил, при электрохимическом рафинировании металлических расплавов от растворенных примесей и т. п. Целью изобретения является повышение надежности и продолжительности работы электрического контакта электрических цепей с металлическим расплавом. На чертеже представлен предлагаемый токосъемник. Предлагаемый токосъемник для осуществления электрического контакта с жидким металлом представляет собой стержень 1 из тугоплавкого (температура плавления выше температуры расплава) тяжелого (плотность жидкого металла стержня больше плотности расплава) металла, например вольфрама, молибдена. Диаметр стержня dct определяют исходя из ожидаемой величины силы электрического тока, а длина определяется удобством подключения к нему соединительных проводников. Стержень помещают в чехол из огнеупорной керамики, например из корунда, магнезии, оксида циркония, выполненный в виде пробирки 2 с отверстием 3 на ее боковой поверхности. Внутренний диаметр пробирки Dпр не более чем на 3 мм превышает диаметр стержня, а диаметр отверстия dотв не менее 2 мл и не менее диаметра стержня. Длину пробирки определяют из необходимой глубины погружения пробирки в расплав 4 и в зависимости от агрессивности газовой среды по отношению к материалу стержня. С увеличением агрессивности газовой среды длину выступающей из расплава части чехла увеличивают. В отверстие на боковой поверхности пробирки может быть запрессован стержень из легкоплавкого (температура плавления ниже температуры расплава) металла. П р и м е р. Изготавливают токосъемники, включающие вольфрамовый стержень диаметром 3 мм и защитный чехол из корунда в виде пробирок внутренним диаметром 5 мм, длиной 260 мм. На боковой поверхности пробирок на высоте 50 мм от дна прорезают отверстие диаметром 2,5 мм. Одновременно из такого же стержня изготавливают токосъемники по известному способу. Для этого на стержень надевают корундовые трубки внутренним диаметром 4 мм, длиной 230 мм. В печи сопротивления расплавляют 800 г технически чистого железа и при 1600оС в расплав погружают две пары токосъемников: одну, изготовленную по предлагаемому способу, и одну, изготовленную по известному способу. В процессе эксперимента по мостовой схеме измеряют сопротивление замкнутых между собой пар токосъемников. В начальный момент сопротивления токосъемников обоих типов было одинаковым и равным 0,083 Ом. В процессе выдержки сопротивление токосъемников в виде стержней внутри огнеупорных трубок быстро возрастало и спустя 4 мин с момента погружения контакт стержней с расплавом нарушился. После извлечения этих токосъемников установлено, что нарушение контакта произошло вследствие растворения стержней и их оплавления на высоту, примерно на 2 мм выше уровня расплава в трубке. Сопротивление токосъемников предложенного типа оставалось неизменным на уровне 0,083 Ом в течение всего эксперимента, продолжавшегося 6 ч. После окончания экспериментов установлено, что пробирка заполнена твердым ферровольфрамом, причем стержень сохранился по всей высоте почти в неизменном виде. Таким образом, предложенная конструкция токосъемника обеспечивает надежный и долговечный электрический контакт с металлическими расплавами. Она может найти применение в металлургии черных и цветных металлов при электрохимическом рафинировании расплавов, измерении активности компонентов металлических расплавов методом ЭДС и в других технологических процессах, требующих подведение к металлической ванне электрического тока или измерения электрических величин.
Формула изобретения
1. ТОКОСЪЕМНИК ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНТАКТА С ЖИДКИМ МЕТАЛЛОМ, включающий стержень из тугоплавкого тяжелого металла и защитный чехол из огнеупорной керамики, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и продолжительности работы контакта, чехол из огнеупорной керамики выполнен в виде пробирки с отверстием на боковой поверхности, причем диаметр отверстия равен или больше диаметра стержня, а наружная поверхность стержня и внутренняя поверхность пробирки образуют с внешней поверхностью стержня щелевой зазор с шириной не более 3 мм. 2. Токосъемник по п.1, отличающийся тем, что в отверстие на боковой поверхности чехла запрессован стержень из легкоплавкого металла.РИСУНКИ
Рисунок 1
