CN203432929U

CN203432929U - 一种高温凝固相转变规律测定实验装置

Info

Publication number: CN203432929U
Application number: CN201320554529.9U
Authority: CN
Inventors: 王昊杰; 麻永林; 邢淑清; 李爱莲; 刘炳广; 许建飞; 刘丕亮
Original assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2023-09-06

Abstract

本实用新型涉及一种高温凝固相转变规律测定实验装置，属于实验仪器。本实用新型炉体上开有安装炉体热电偶的测量孔，且炉体内壁设有绝热层，炉体内设有刚玉管，刚玉管上缠绕铂铑丝铂，铂铑丝通过导线与外置电源连接，刚玉管内放置刚玉坩埚，刚玉坩埚管口内放置试样测温热电偶探头，试样测温热电偶与控制系统连接，刚玉管管口上方设上密封炉盖，上密封炉盖上设有出气口。炉体外还设置有液氮酒精容器。本实用新型可实现金属及合金熔炼、控制加热温度、速度及冷却速度及实现快速冷却。可通过控制系统直接控制加热温度、冷却速度，操作简单方便，实验数据准确、稳定；金属及合金材料在保护气氛下进行熔炼及凝固，防氧化效果好；结构简单，安全可靠。

Description

一种高温凝固相转变规律测定实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种高温凝固相转变规律测定实验装置，属于实验仪器。

背景技术

随着材料科学的发展，材料性能的研究越来越深入，准确测得高温下材料的各种参数是至关重要的。目前在连铸和铸造实验研究的过程中，在高温下测定其各种参数是比较困难的，对设备要求也很高，所以目前测定的参数也比较零散，没有一套系统的实验装置进行试验工作，使得目前测定金属及合金材料在凝固过程中的相转变规律是不可能的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够测定金属及合金凝固时相转变组织含量及连续冷却相转变规律的一种高温凝固相转变规律测定实验装置。

技术解决方案：

本实用新型包括：炉体，炉体内设有铂铑丝加热系统，铂铑丝通过导线与外置电源连接，铂铑丝加热系统内放置刚玉坩埚，刚玉坩埚下设试样测温热电偶，测温热电偶与控制系统连接，刚玉坩埚置于支撑杆上，支撑杆固定于升降系统上，炉体外还设置有液氮酒精容器。

进一步：为了将铂铑丝固定到炉体中心部署，加热系统采用刚玉管上缠绕铂铑丝。为增强密封性在所述刚玉管管口上方设上密封炉盖。

所述刚玉坩埚底部设有放置试样测温热电偶探头的空腔或与刚玉坩埚一体设计的管口，为使热电偶能更准确的测量金属及合金的温度。

进一步：炉体上开有安装炉体热电偶的测量孔，且炉体内壁设有绝热层，可以降低热损失，提高加热效率。

进一步：炉体顶部设有上冷却壁，底部设有下冷却壁，上冷却壁和下冷却壁通过管道连接形成循环水冷却系统，管道与水箱通过水泵连接。

进一步：炉体下方设有支撑套筒，支撑套筒上设有保护进气口和冷却进气口，保护进气口通过管路与保护气Ar气瓶连接，冷却进气口通过电磁调节阀与冷却气Ar气瓶连接，电磁调节阀与控制系统连接。

所述控制系统上设有保护系统。

本实用新型的另一实施方案：包括：炉体，其特征在于，炉体内设有铂铑丝加热系统，铂铑丝通过导线与外置电源连接，铂铑丝加热系统内放置刚玉坩埚，刚玉坩埚内设有试样测温热电偶，试样测温热电偶与控制系统连接，炉体下方设有液氮酒精容器。

进一步：刚玉管管口上方设有上密封炉盖，上密封炉盖上设有保护进气口和冷却进气口，保护进气口通过管路与保护气Ar气瓶连接，冷却进气口通过电磁调节阀与冷却气Ar气瓶连接，电磁调节阀与控制系统连接。

进一步：刚玉管管口下方设有下密封炉盖，下密封炉盖上设有出气口。

进一步：炉体固定于支架上。

所述刚玉坩埚通过钼丝悬吊于炉体中心，刚玉坩埚内设有试样测温热电偶，更能体现金属及合金实时的温度。

所述液氮酒精容器置于炉体下，为使淬火时刚玉坩埚能迅速调入容器内。

本实用新型采用两种方法测定高温凝固相转变规律，加热系统与冷却气体及测温热电偶的协同工作实现材料的恒冷速、快冷速冷却；在指定的温度下通过液氮酒精淬火将高温组织保留到室温下，然后通过常规软件测定其组织含量进而得到高温凝固相转变规律。

本实用新型具有以下优点：

1)实现功能多，可实现金属及合金熔炼、控制加热温度及速度及冷却速度及实现快速冷却，冷速可以达到50℃/s。

2)通过液氮酒精淬火将高温组织保留到室温，可以得到金属及合金材料在高温凝固时各相的组织成分。

3)可通过控制系统直接控制加热温度、冷却速度，操作简单方便，实验数据准确，稳定；

4)金属及合金材料在保护气氛下进行熔炼及凝固，防氧化效果好；

5)结构简单，构简单、易于操作、安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型主要装置结构示意图；

图2为本实用新型另一实施方式主要装置结构示意图；

具体实施方式

实施例1

1-刚玉坩埚；2-试样；3-循环水冷却系统；4-液氮酒精容器；5-支撑杆；6-试样测温热电偶；7-电磁调节阀；8-保护气Ar气瓶；9-冷却气Ar气瓶；10-升降系统；11-炉体热电偶；12-铂铑丝加热系统；13-出气口；14-上密封炉盖；15-控制系统；16-保护系统；17-电脑；18-炉体；19-水泵；支撑套筒-20。

本实用新型炉体18顶部设有上冷却壁，底部设下冷却壁，上冷却壁和下冷却壁通过管道连接，管道与水箱通过水泵19连接形成循环水冷却系统3。炉体18侧壁上开有安装炉体热电偶11的测量孔，炉体18内壁设有绝热层，炉体18内设有刚玉管，刚玉管上缠绕铂铑丝铂，铂铑丝通过导线与外置电源连接，刚玉管内放置刚玉坩埚1，刚玉坩埚1置于支撑杆5上，支撑杆5固定于升降系统10上，刚玉坩埚1底部设有与刚玉坩埚一体设计的管口，刚玉坩埚1管口内放置试样测温热电偶6探头，试样测温热电偶6与控制系统15连接，刚玉管管口上方设上密封炉盖14，上密封炉盖14上设有出气口13。炉体18外还设置有液氮酒精容器4。

本实用新型控制系统15上设有保护系统16。

测定金属及合金材料高温凝固相转变规律时，进行如下步骤可实现所要求功能：，打开上密封炉盖14，升降系统10打开，支撑杆5伸出炉体18外，刚玉坩埚1放置在加热系统12中的支撑杆5上，待测试样2置于刚玉坩埚1中，打开循环水冷却系统3对炉体18及其他发热工作部件进行冷却，降下升降系统10到炉体18的中心，盖好上密封炉盖14，打开保护气Ar瓶8通气3min对炉体18进行洗气，使试样2在惰性气体Ar气保护下。打开铂铑丝加热系统12和控制系统15。设定程序使铂铑丝加热系统12按照控制系统15设定的加热曲线对试样2进行加热。待试样2熔化后，保温10min,由控制系统15设定冷却曲线。控制系统15控制电磁调节阀7的开口使冷却气氩气瓶9中的冷却气按一定的流速通入炉体18内对试样2进行冷却，铂铑丝加热系统12自适应调整加热功率与电磁调节阀7协调作用使试样2冷却速度恒定。待试样2冷却到预设的温度后，打开上密封炉盖14将试样2取出放入液氮酒精容器4中对试样2进行淬火。冷却完毕关闭电磁调节阀7和保护气Ar气瓶8。观察炉体热电偶11测定的炉体18温度，当温度降低到100℃以下后，关闭循环水冷却系统3。在实验过程中保护系统16连接控制系统15为电路保护系统，当整个装置出现问题时，保护系统16自动断电，用于保护整个设备在非正常工作状态下不至损坏。试样测温热电偶6、电磁调节阀7、铂铑丝加热系统12、炉体热电偶11、升降系统10由设备控制系统15进行参数控制并接入电脑17来连续准确记录对金属材料升温熔炼、降温冷却过程及所测定的各种数据的存储。

实施例2

1-刚玉坩埚；2-试样；3-循环水冷却系统；4-液氮酒精容器；6-试样测温热电偶；7-电磁调节阀；8-保护气Ar气瓶；9-冷却气Ar气瓶；11-炉体热电偶；12-铂铑丝加热系统；13-出气口；14-上密封炉盖；15-控制系统；16-保护系统；17-电脑；18-炉体；19-水泵；下密封炉盖-21；支架-22。

本实用新型炉体18顶部设有上冷却壁，底部设有下冷却壁，上冷却壁和下冷却壁通过管道连接，管道与水箱通过水泵19连接形成循环水冷却系统3。炉体18侧壁上开有安装炉体热电偶11的测量孔，且炉体18内壁设有绝热层，炉体18内设有刚玉管，刚玉管上缠绕铂铑丝铂，铂铑丝通过导线与外置电源连接，刚玉管内放置刚玉坩埚1，刚玉坩埚1内设有试样测温热电偶6，试样测温热电偶6与控制系统15连接，刚玉管管口上方设上密封炉盖14，上密封炉盖14上还设有保护进气口和冷却进气口。保护进气口通过管路与保护气Ar气瓶8连接，冷却进气口通过电磁调节阀7与冷却气Ar气瓶9连接，电磁调节阀7与控制系统15连接。炉体18下方设有液氮酒精储存罐4。

本实用新型控制系统15上设有保护系统16。

测定金属及合金材料高温凝固相转变规律时，进行如下步骤可实现所要求功能：打开上密封炉盖14，待测试样2置于刚玉坩埚1中，刚玉坩埚1用钼丝悬吊于炉体18中心。在打开循环水冷系统3对炉体18及其他发热工作部件进行冷却，盖好上密封炉盖14，将试样测温热电偶6深入坩埚内壁。打开保护气Ar瓶8通气3min对炉体18进行洗气，使试样2在惰性气体Ar气保护下。打开铂铑丝加热系统12和控制系统15。设定程序使铂铑丝加热系统12按照控制系统15设定的加热曲线对试样2进行加热。待试样2熔化后，保温10min,由控制系统15设定冷却曲线。打开下密封炉盖21，控制系统15控制电磁调节阀7的开口使冷却气氩气瓶9中的冷却气按一定的流速通入炉体18内对试样2进行冷却，铂铑丝加热系统12自适应调整加热功率与电磁调节阀7协调作用使试样2冷却速度恒定。待试样2冷却到预设的温度后，,悬吊刚玉坩埚1的钼丝松开，刚玉坩埚1自由落体掉入液氮酒精容器4中对试样2进行淬火。冷却完毕关闭电磁调节阀7和保护气Ar气瓶8。观察炉体热电偶11测定的炉体18温度，当温度降低到100℃以下后，关闭循环水冷却系统3。在实验过程中保护系统16连接控制系统15为电路保护系统，当整个装置出现问题时，保护系统16自动断电，用于保护整个设备在非正常工作状态下不至损坏。试样测温热电偶6、电磁调节阀7、铂铑丝加热系统12、炉体热电偶11由设备控制系统15进行参数控制并接入电脑17来连续准确记录对金属材料升温熔炼、降温冷却过程及所测定的各种数据的存储。

Claims

1.高温凝固相转变规律测定实验装置，包括：炉体（18），其特征在于，炉体（18）内设有铂铑丝加热系统（12），铂铑丝通过导线与外置电源连接，铂铑丝加热系统（12）内放置刚玉坩埚（1），刚玉坩埚（1）底部内嵌试样测温热电偶（6），试样测温热电偶（6）与控制系统（15）连接，刚玉坩埚（1）置于支撑杆（5）上，支撑杆（5）固定于升降系统（10）上，炉体（18）外还设置有液氮酒精容器（4）。

2.高温凝固相转变规律测定实验装置，包括：炉体（18），其特征在于，炉体（18）内设有铂铑丝加热系统（12），铂铑丝通过导线与外置电源连接，铂铑丝加热系统（12）内放置刚玉坩埚（1），刚玉坩埚（1）内设有试样测温热电偶（6），试样测温热电偶（6）与控制系统（15）连接，炉体（18）下方设有液氮酒精容器（4）。

3.根据权利要求1或2所述的高温凝固相转变规律测定实验装置，其特征在于，铂铑丝加热系统（12）采用刚玉管上缠绕铂铑丝。

4.根据权利要求1所述的高温凝固相转变规律测定实验装置，其特征在于，刚玉管管口上方设有上密封炉盖（14），上密封炉盖（14）上设有出气口（13）。

5.根据权利要求1所述的高温凝固相转变规律测定实验装置，其特征在于，刚玉坩埚（1）底部设有放置试样测温热电偶（6）探头的空腔或与刚玉坩埚（1）一体设计的管口。

6.根据权利要求1或2所述的高温凝固相转变规律测定实验装置，其特征在于，炉体（18）上开有安装炉体热电偶（11）的测量孔，且炉体（18）内壁设有绝热层。

7.根据权利要求1或2所述的高温凝固相转变规律测定实验装置，其特征在于，炉体（18）顶部设有上冷却壁，底部设有下冷却壁，上冷却壁和下冷却壁通过管道连接形成循环水冷却系统（3），管道与水箱通过水泵（19）连接。

8.根据权利要求1所述的高温凝固相转变规律测定实验装置，其特征在于，炉体（18）下方设有支撑套筒（20），支撑套筒（20）上设有保护进气口和冷却进气口，保护进气口通过管路与保护气Ar气瓶（8）连接，冷却进气口通过电磁调节阀(7)与冷却气Ar气瓶(9)连接，电磁调节阀(7)与控制系统(15)连接。

9.根据权利要求2所述的高温凝固相转变规律测定实验装置，其特征在于，刚玉管管口下方设有下密封炉盖（21），下密封炉盖（21）上设有出气口（13）。

10.根据权利要求2所述的高温凝固相转变规律测定实验装置，其特征在于，刚玉管管口上方设有上密封炉盖（14），上密封炉盖（14）上设有保护进气口和冷却进气口，保护进气口通过管路与保护气Ar气瓶（8）连接，冷却进气口通过电磁调节阀(7)与冷却气Ar气瓶(9)连接，电磁调节阀(7)与控制系统(15)连接。

11.根据权利要求2所述的高温凝固相转变规律测定实验装置，其特征在于，炉体（18）固定于支架（22）上。

12.根据权利要求1或2所述的高温凝固相转变规律测定实验装置，其特征在于，控制系统(15)上设有保护系统(16)。