Устройство для определения физико-химических свойств жидких металлов

 

(72) Авторы нзобретения

В. М. Замятин, Б. А. Баум, Г. В. Тягунов, Ю. А. Базин и Я. А. Насыйров (7I ) Заявмтель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению вязкости и электросопротивления методом крутипьных колебаний тигля с расплавом при обработке раскисляюшими, микроле5 т ируюшими и модифицируюшими присадками в герметизированном объеме и моC жет быть использовано в физике, химии, металлургии при исследовании влияния специально вводах присадок на физико- „ химические свойства жидких фаз °

Известно устройство для определения физико-химических свойств жидких метал лов при высоких температурах, представ ляюшее собой высокотемпературную печь сопротивления с графитовым, молибденовым илн вольфрамовым нагревателем и установленную на ней трубу, в которой находится подвесная система с тиглем для измерения указанных свойств. Нагрев 20 печи производится в нейтральной атмосфе ре (в атмосфере гелия нли аргона) после предварительной откачки воздуха фо вакуумным и диффузионным насосами до

2 д„ея пор дка 10 4 5 10 3 m, ст.

Эта установка позволяет одновременно исследовать вязкость и электросопуотив ление расплавов до 2000 - 2200 С f 1).

Однако отсутствие свободного доступа к поверхности металла ограничивает круг решаемых проблем, которые возникают при исследовании физико-химических свойств металлических расплавов при вводе микролегируюших, модифнцируюших и раскисляюших присадок и имекяцих через. вычайно важное научное и прикладное значение.

Наиболее блюким ito технической суп ности к предлагаемому является устройство, содержащее печь с установленным на ней корпусом, в котором расположена, подвесная система с тиглем. В корпус, соосно ему, дополнительно введено подвижное кольцо, соединенное Посредством, тросика и блочной системы с приводом ,в виде штурвала, при этом в кольце на расстоянии 2 З мм от его оси верти85 4 темы выполнены из неалектропроводного огнеупорного материала.

На чертеже представлена схема устройства для определения физико-химических свойств жидких металлов.

Устройство состоит из высокотемпературной водоохлаждаемой печи 1 с молибденовым нагревателем 2. В корпусе 3 расположена подвесная система 4 с тиглем 5, которая образует загрузочный ка нал 6 и включает в себя полый молнбденовый шток 7 с шайбой 8, направляющую воронку 9, изготовленную из алюминиевого сплава, экраны 10, предохраняющие нить 11 от теплового излучения, рамку

l2 с прикрепленными к ней зеркальцем

13, цанговым зажимом 14 и .осью 15, промежуточную воронку 16 с осью 17 и цанговым зажимом 18. Нить 11 закрепляется в цанговых зажимах. К верхнему фланцу 19 приварен многоалементный дозатор 20, включающий в себя загрузочную воронку 21 с приваренными к ней двенадцатью патрубками 22, гибкие вакуумные шланги 23, зажимы 24, смотровое стекло 25 для визуального наблюдения за прохождением присадок 26 через загрузочный канал 6, сообщающийся с полостью тигля 5.

Устройство работает следующим образ ом 4

Подвесная система 4 с тиглем 5 устанавливается в корпус 3, которь1й rep» метично закрывается фланцем 19. Присадки 26 закладываются в гибкие шланги 23, после чего последние герметично пережимаются зажимами 24. Под действием силы тяжести свободные концы шлангов опускаются, как показано на чертеже.

Иэ всего герметизированного объема с помощью форвакуумного и диффузионного насос в откачивается воздух до давления 10 - 5-10 мм рт. ст. и запускается гелий до избыточного давления

40 мм рт. ст. После атих операций производится нагрев печи, расйлавление ме талла в тигле и перегрев его до требуемой темн.

Затем свободный конец шланга 23 поднимается в вертикальное положение (на чертеже обозначено штрих-пунктиром) и присадка 26 под действием силы тяжеоти падае1 вниз. Пролетев через загрузочный канал 6 подвесной системы 4, присадка попадает в расплав. При таком вводе присадок не наблюдается нежелательного раскачивания подвесной системы.

Крутнльные колебания тнгл|о с расплавом придаются с помощью электромагнитБель изобретения - обеспечение быст40 рого и поочередного ввода в тигель с расплавом необходимого количества присадок в ходе одного опыта..

Поставленная цель достигается тем, что . устройство для определения фиэикохимических свойств жидких металлов, содержащее печь с установленным на ней корпусом, расположенную в нем подвесную систему с тиглем и приспособлением для ввода присадки, снабжено многоэлементным дозатором для поочередной подачи присадок в тигель с расплавом, а подвесная система выполнена из полых элементов, образующих загрузочный канал, сообщающийся с полостью тигля.

1<роме того, с целью обеспечения измерения электросопротивления жидкого метаЛла, полые элементы подвесной сиоЭ 9608 кальяо закреплена огнеупорная трубка с присадкой.

При вращении штурвала подвижное кольцо вместе с закрепленной в нем огнеупорной трубкой с присадкой опускаеъ ся. Трубка с присадкой входит в нагреватель и попадает в тигель с расплавом.

Одновременно с подвижным кольцом опуокается подвесная система с тиглем, который устанавливается на специальную 1О подставку. После определенного времени выдержки, необходимого для расплавления присадки, штурвалом производится 3-5 кратный подъем и опускание трубки на . расстояние 15 - 20 мм с целью переме" шивания расплава. Затем подвижное кольцо возвращается вверх, поднимая подвесную систему с тиглем. В верхнем положении подвижное кольцо фиксируется, а тиглю с расплавом придаются крутильные . колебания.

Такое устройство расширяет круг решаемых задач при исследовании микролегнрования, модифицирования и раскисления расплавов, повышает эффективность дей ствия вводимой в тигель присадки I 2).

Однако известное устройство не обеопечивает возможность измерения вязкости или алектросопротивления расплава во времени непосредственно после ввода в него присадки, так как процесс опускания труб30 ки с присадкой в тигель с расплавом и последующее возвращение ее в исходное положение оказывается весьма длительным, обеспечивает возможность ввода в ходе omTB ли одной присадки, что 35 не позволяет выявлять концентрационные зависимости свойств в условиях одного эксперимента.

85 4

Формула изобретения

1. Устройство для определения физикохимических свойств жидких металлов, со держащее печь с установленным на ней корпусом, расположенную в нем подвесную систему с тиглем и приспособлением для ввода присадки, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью обеспечения быстрого и поочередного ввода в тигель с расплавом необходимого количества присадок в ходе одного опыта, оно снабжено многоалементным доватором, а подвесная система выполнена из полых элементов, об разующих загрузочный канал, сообшаю», щийся с полостью тигля.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю ш э .е с я тем, что, с целью обеспечения измерения электросопротивления жидкого металла, полые элементы подвесной системы выполнены из неалектропрсьводного огнеупорного материала.

Источники информация, принятые во внимание при экспертизе

- 1. Вертман А. А., Самарин А. М.

Свойства расплавов железа. М., "Наука"

1969, с. 58-63.

2. Авторское свидетельство СССР

М 699398, кл. &01 Й 11/16, 1979 (прототип) .

5 9605 ного статора (не показан) и фиксируются с помощью светового луча, отраженного от зеркальца 13. на полупрозрачную шкалу. После ввода первой присадки аналогично вводятся вторая, третья и т. д.

Для измерений алектросопротивления алементы подвесной системы 4, полый шток 7 с шайбой 8, направлякаая воронка 9, акраны 10, рамка 12 и ось 15 изготавливаются из двуокиси циркония, оки-16 си бериллия или корунда, предотвращающих возникновение паразитных индукпион ных токов»

Предлагаемое устройство для изучения физико-химических свойств расплавов поз-М воляет существенно расширить и углубить исследование процессов, происходящих при модифицировании, микролегировании и рао кислении. Оно характеризуется простотой и надежностью работы, значительно новы-Зф шает производительность и аффективность научных и прикладных исследований. Об ладая высокой чувствительностью при измерении концентрационных и speMeHRbIK зависимостей свойств расплавов, предла- И гаемое устройство позволяет обнаружи вать новые тонкие эффекты, связанные с изменением строения расплавов и жидких фаз.

960585

Составитель H. Крутин

Техред 3. Палий

Корректор A. Дзятко

Редактор Л. Филиппова

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7251/48 Тираж 887

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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