CN201828495U - 高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及熔体表面张力测试领域，尤其涉及一种悬滴法测试熔体表面张力的装置。一种高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置，包括圆环、拉杆、支架、电炉炉管和电炉，所述的电炉炉管设置在电炉内，支架设置在电炉炉管中，电炉炉管两头的开口处装有观察玻璃，所述的圆环通过拉杆悬挂在支架内。本实用新型高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置将样块放置在圆环上，形成的悬滴外形稳定，测量值准确度高、波动范围小、重现性好；可用于测量高达1750℃时的氧化性熔体的表面张力，装置结构简单，测量及残样清洗操作方便，可以有效重复利用。

Description

高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置

技术领域

本实用新型涉及熔体表面张力测试领域，尤其涉及一种悬滴法测试熔体表面张力的装置。

背景技术

高温熔体表面张力的测试难于常温液体表面张力的测试。目前测量高温熔体表面张力的方法主要有：最大气泡法、电磁悬浮法、拉筒法、滴外形法（见“高温熔体表面张力测量方法的进展”，化学通报，2004，67（11）：802-807）及双柱联称法（见“高温熔体体积质量及表面张力测试新方法”，东北大学学报（自然科学版），1996,17（5）：503-507）。其中应用范围广、准确度较高、复现性较好的是滴外形法，且该方法还具有设备简单、试样用量少、操作简便等优点。

滴外形法包括座滴法（Sessile drop method）和悬滴法（Pendant drop method）,，二者的测试原理基本相同：采集稳定熔体液滴的外形投影轮廓线，再用Young-Laplace方程对该轮廓线进行拟合，通过计算比对得出熔体的表面张力值。二者的差别在于熔体形成的方式不同。

采用座滴法时，待测试样放置在水平垫板上，升温使试样熔化为形状稳定的熔体，再摄像进行拟合计算。所用的垫板须满足以下要求：a)高温下与试样熔体不反应，保证待测试样不变质；b)试样熔体不在垫板上铺展、浸润及渗透。对于冶金炉渣等氧化性高温熔体，垫板材料很难同时满足以上两点要求。因此，座滴法的应用受到一定程度的限制。座滴法目前所采用的垫板材料主要为高纯石墨板，在保护气氛下，大多数高温熔体难与石墨发生反应且不在石墨板上铺展，基本能够满足座滴法测量熔体表面张力的要求。但当熔体中含有较多如FeO、Fe₂O₃等易被还原的组分时，石墨板易与熔体发生反应，不仅改变熔体的成分，而且反应的气体产物易使熔体的外形发生改变，在熔体表面形成突起的气泡，使拟合测量出的表面张力值产生大幅波动。

采用悬滴法时，无须使用试样垫板，试样熔化后形成悬垂熔滴，对悬滴的轮廓曲线进行拟合，计算出熔体的表面张力。对常温液体，形成悬滴比较容易，但对于高温熔体，如何形成悬滴则成为悬滴测量法的制约因素。

专利TW289661公开了一种玻璃熔体表面张力的测试方法及其悬滴形成方法，设计了一种铂铑合金（80w%铂+20w%铑）针管，针管外径6mm，内径3mm，长度22mm，管下端收缩外径至3mm、内径1.5mm。升温前，将待测试样碎块或粉末装入针管中，升温熔化后，熔体从针管下端流出形成悬滴，对悬滴进行Young-Laplace方程拟合，计算出熔体的表面张力。该专利所设计的针管形状较复杂，玻璃熔体在铂铑合金表面润湿铺展，熔体在表面张力的作用下难以顺利从针管下端流出形成悬滴，对于常温液体，为在针管下端形成悬滴，须给针管中液体一个向下的注射推力来完成，但对高温熔体，则难以实现注射推力的操作；其次，针管内部针孔细长，每次测试后，粘附在针管内壁上的残样难以顺利清除干净，为针管的重复利用带来困难，而铂铑针管的成本较高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置，将样块放置在圆环上进行试验，形成的悬滴外形稳定，测量值准确度高。

本实用新型是这样实现的：一种高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置，包括圆环、拉杆、支架、电炉炉管和电炉，所述的电炉炉管设置在电炉内，支架设置在电炉炉管中，电炉炉管两头的开口处装有观察玻璃，所述的圆环通过拉杆悬挂在支架内。

所述的观察玻璃为石英玻璃板。

所述的拉杆共有2～10根均布在圆环上。

所述的支架的底部设有底板。

所述的圆环、拉杆和支架材料为铂铑合金或铂铱合金。

本实用新型高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置将样块放置在圆环上，形成的悬滴外形稳定，测量值准确度高、波动范围小、重现性好；可用于测量高达1750℃的氧化性熔体的表面张力，装置结构简单，测量及残样清洗操作方便，可以有效重复利用。 

附图说明

图1为本实用新型高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置的结构示意图；

图2为本实用新型圆环上刚刚放置样块时的结构示意图；

图3为本实用新型圆环上的样块变成熔滴时的结构示意图；

图4为本实用新型中圆环和拉杆的俯视示意图。

图中：1圆环、2拉杆、3支架、4样块、5熔滴、6电炉炉管、7观察玻璃、8电炉。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型表述的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图1、2、3所示，一种高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置，包括圆环1、拉杆2、支架3、电炉炉管6和电炉8，所述的圆环1、拉杆2和支架3材料为铂铑合金或铂铱合金；所述的电炉炉管6设置在电炉8内，支架3设置在电炉炉管6中，电炉炉管6两头的开口处装有观察玻璃7，所述的圆环1通过拉杆2悬挂在支架3内，试验时样块4放置在圆环1上，通过电炉炉管6加热后变成熔滴5。

在本实施例中所述的观察玻璃7为石英玻璃板，试验时摄像机通过石英玻璃板拍摄到熔滴5的外形后传输到计算机中进行拟合处理。

需要特别说明的是在本实用新型中拉杆2的数量少于2根时，圆环1可能会倾斜，导致试样块4从圆环上滚落及熔滴5难以形成垂直静滴；拉杆2的数量越多，则样块4越易平稳地放置在圆环1上，但当数量超过10根时，拉杆2在靠近圆环1的地方分布紧密，试样块4熔化时易沿拉杆2向上吸附。所以在本实施例中所述的拉杆2共有2～10根均布在圆环1上。

另外为了防止熔滴5从圆环1上掉落时损坏电炉炉管6，所述的支架3的底部设有底板，这样当熔滴5从圆环1上掉落时底板可以承接熔滴5，保护电炉炉管6不被熔滴5损坏。

悬滴法测量过程为：将样块4放置到本实用新型中的圆环1上，调节圆环1水平，升温至1300℃，样块4熔化形成熔滴5，用摄像机透过观察玻璃7拍摄熔滴5的形貌，采用计算机软件按照Young-Laplace方程拟合分析熔滴5的轮廓曲线，计算出熔滴5的表面张力值。

Claims (5)

1.一种高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置，其特征是：包括圆环(1)、拉杆(2)、支架(3)、电炉炉管(6)和电炉(8)，所述的电炉炉管(6)设置在电炉(8)内，支架(3)设置在电炉炉管(6)中，电炉炉管(6)两头的开口处装有观察玻璃(7)，所述的圆环(1)通过拉杆(2)悬挂在支架(3)内。

2.如权利要求1所述的高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置，其特征是：所述的观察玻璃(7)为石英玻璃板。

3.如权利要求1或2所述的高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置，其特征是：所述的拉杆(2)共有2～10根均布在圆环(1)上。

4.如权利要求3所述的高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置，其特征是：所述的支架(3)的底部设有底板。

5.如权利要求3所述的高温熔体表面张力测试的悬滴形成装置，其特征是：所述的圆环(1)、拉杆(2)和支架(3)材料为铂铑合金或铂铱合金。

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