RU2366925C1 - Method for non-contact measurement of metal melts viscosity and device for its realisation - Google Patents
Method for non-contact measurement of metal melts viscosity and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2366925C1 RU2366925C1 RU2008106315/28A RU2008106315A RU2366925C1 RU 2366925 C1 RU2366925 C1 RU 2366925C1 RU 2008106315/28 A RU2008106315/28 A RU 2008106315/28A RU 2008106315 A RU2008106315 A RU 2008106315A RU 2366925 C1 RU2366925 C1 RU 2366925C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crucible
- elastic thread
- magnetic element
- electromagnetic unit
- rod
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к технической физике, а именно к устройствам для определения, контроля и измерения физических параметров веществ, и предназначено для бесконтактного измерения вязкости высокотемпературных металлических расплавов, например стальных, нестационарным методом на основе затухания крутильных колебаний цилиндрического тигля с расплавом. Дополнительной сферой применения являются металлургические процессы.The present invention relates to technical physics, namely, devices for determining, controlling and measuring the physical parameters of substances, and is intended for non-contact measurement of the viscosity of high-temperature metal melts, for example steel, by a non-stationary method based on the damping of torsional vibrations of a cylindrical crucible with a melt. An additional area of application is metallurgical processes.
Измерение физико-химических параметров металлических жидкостей, расплавов и шлаков, в частности определение вязкости высокотемпературных расплавов, в объеме нескольких см3, позволяет проводить прогностический анализ материалов и давать рекомендации для получения сплавов с заданными характеристиками на промышленных предприятиях, в частности, политермы вязкости позволяют выделять характерные критические температурные точки и гистерезисные характеристики нагрева - охлаждения. Для высокотемпературных исследований металлических расплавов с температурой плавления 1400°С и более лишь немногие способы измерения вязкости могут быть использованы на практике, в частности, нестационарный бесконтактный фотометрический способ определения кинематической вязкости путем регистрации параметров траектории отраженного от зеркала светового луча, а в конечном итоге - измерения амплитудно-временных параметров процесса свободного затухания крутильных колебаний цилиндрического тигля с расплавом, подвешенного на упругой нити, происходящего после выключения процесса закручивания этой нити на определенный угол в одном из направлений, осуществляемого посредством электромагнитного узла закручивания (см. С.И.Филиппов и др. «Физико-химические методы исследования металлургических процессов». - М.: Металлургия, 1968, с.249-251, рис.105 - аналог). Такая многократно повторенная (до нескольких сот раз) за один эксперимент процедура - закручивание в произвольном направлении, посредством электромагнитного узла, из состояния покоя тигля с расплавом, подвешенного на упругой нити, - отключение этого узла - измерение параметров свободных крутильных колебаний с затуханием - повторное закручивание - является типовым режимом измерений.Measurement of the physicochemical parameters of metallic liquids, melts and slags, in particular, the determination of the viscosity of high-temperature melts, in the amount of several cm 3 , allows for prognostic analysis of materials and recommendations for the production of alloys with desired characteristics in industrial enterprises, in particular, viscosity polytherms allow to isolate characteristic critical temperature points and hysteresis characteristics of heating - cooling. For high-temperature studies of metal melts with a melting point of 1400 ° C and more, only a few methods for measuring viscosity can be used in practice, in particular, a non-stationary non-contact photometric method for determining the kinematic viscosity by recording the parameters of the trajectory of the light beam reflected from the mirror, and ultimately, measuring amplitude-time parameters of the process of free damping of torsional vibrations of a cylindrical crucible with a melt suspended on an elastic and what happens after turning off the process of twisting this thread to a certain angle in one of the directions, carried out by means of an electromagnetic twisting unit (see S. I. Filippov et al. “Physical and chemical methods for studying metallurgical processes.” - M .: Metallurgy, 1968 , p. 249-251, fig. 105 - analogue). Such a procedure repeated many times (up to several hundred times) in one experiment — twisting in an arbitrary direction, by means of an electromagnetic unit, from the resting state of a crucible with a melt suspended on an elastic thread — turning this unit off — measuring the parameters of free torsional vibrations with damping — repeated twisting - is a typical measurement mode.
Известно также устройство для осуществления вышеуказанного способа - вискозиметр Шенка и др., основными узлами которого являются: тигель с расплавом, подвешенный на упругой стальной нити - подвесе, печь с нейтральной атмосферой и молибденовым нагревателем, зеркало, укрепленное на вращающемся узле, лампа-осветитель, расположенная на некотором расстоянии от печи, шкала в виде оптической линейки, по которой движется отраженный от зеркала световой зайчик, произвольно коммутируемый в одном из направлений закручивания исследователем, электромагнит для закручивания упругой нити (см. С.И.Филиппов и др. «Физико-химические методы исследования металлургических процессов». - М.: Металлургия, 1968, с.254-255, рис.107 - аналог).A device for implementing the above method is also known - a Shenk viscometer and others, the main nodes of which are: a crucible with a melt suspended on an elastic steel thread - a suspension, a furnace with a neutral atmosphere and a molybdenum heater, a mirror mounted on a rotating assembly, a lamp-illuminator, located at a certain distance from the furnace, a scale in the form of an optical ruler along which the light bunny reflected from the mirror moves, arbitrarily commutated in one of the directions of twisting by the researcher, is electro a magnet for twisting an elastic thread (see S. I. Filippov et al. “Physicochemical Methods of Investigation of Metallurgical Processes.” - M.: Metallurgy, 1968, p. 254-255, Fig. 107 - analogue).
Недостатками этих способа и устройства являются использование в качестве типового режима закручивания упругой нити, однополярность коммутации электромагнита во время процедуры закручивания. При этом только около 20% времени экспериментов приходится на собственно процесс свободных затухающих колебаний и измерения их параметров. В результате эксперимент длится долго, велика трудоемкость, неизбежен угар компонентов расплава, в том числе - легирующих элементов, например марганца. Отсюда возможна невысокая достоверность измерения параметров затухания крутильных колебаний и, в конечном итоге, кинематической вязкости. К тому же при некоторых экспериментах, например при температурах около 1800°С, ресурс работы молибденового нагревателя составляет всего около 20-30 мин, что снижает количество измеренных отсчетов амплитудно-временных параметров затухания до критических значений.The disadvantages of this method and device are the use as a typical mode of twisting of an elastic thread, unipolar switching of the electromagnet during the twisting procedure. Moreover, only about 20% of the experiment time falls on the actual process of free damped oscillations and measurements of their parameters. As a result, the experiment lasts a long time, laboriousness is great, the burning of melt components is inevitable, including alloying elements, such as manganese. Hence, a low reliability of the measurement of the damping parameters of torsional vibrations and, ultimately, kinematic viscosity is possible. In addition, in some experiments, for example, at temperatures of about 1800 ° C, the molybdenum heater has a service life of only about 20-30 minutes, which reduces the number of measured samples of the amplitude-time attenuation parameters to critical values.
Прототипом изобретения - способа является способ бесконтактного фотометрического измерения вязкости металлических расплавов, при котором определяют угол поворота подвески, включающей тигель с исследуемым образцом, подвешенный на закручиваемой с помощью электромагнитного узла упругой нити, посредством компьютерного управления и регистрации параметров траектории светового луча, отраженного от зеркала, и последующем измерении полученного сигнала, отражающего амплитудно-временные параметры затухания крутильных колебаний тигля с расплавом, причем перед регистрацией параметров траектории отраженного от зеркала светового луча осуществляют закручивание упругой нити в одном произвольно выбранном направлении посредством временного включения электромагнитного узла (см. Л.Д.Сон и др. «Установка для измерения вязкости, поверхностного натяжения и плотности высокотемпературных расплавов» - Труды X Российской конференции: Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов, т.2, с.47-50, Екатеринбург-Челябинск, 2001 г.)The prototype of the invention - the method is a method of non-contact photometric measurement of the viscosity of metal melts, which determines the angle of rotation of the suspension, including the crucible with the test sample, suspended on a elastic thread twisted by means of an electromagnetic unit, by computer control and registration of the parameters of the path of the light beam reflected from the mirror, and subsequent measurement of the received signal, reflecting the amplitude-time parameters of the damping of the torsional vibrations of the crucible with by melt, moreover, before recording the parameters of the trajectory of the light ray reflected from the mirror, the elastic filament is twisted in one randomly selected direction by temporarily turning on the electromagnetic unit (see L. D. Son et al. “Installation for measuring the viscosity, surface tension and density of high-temperature melts” - Proceedings of the X Russian Conference: The structure and properties of metal and slag melts, vol. 2, p. 47-50, Ekaterinburg-Chelyabinsk, 2001)
Прототипом изобретения - устройства является автоматизированная установка для осуществления способа-прототипа, содержащая устройство бесконтактного фотометрического измерения вязкости металлических расплавов, включающее тигель, подвешенный на закручиваемой электромагнитным коммутируемым узлом - шаговым двигателем упругой нити с закрепленным на ней зеркалом, источник направляемого на зеркало света, управляющий компьютер и фотоприемное устройство на основе двух фотодиодов-фотосенсоров, соединенных с управляющим компьютером, который управляет работой измерительного комплекса и рассчитывает декремент затухания колебаний (см. Л.Д.Сон и др. «Установка для измерения вязкости поверхностного натяжения и плотности высокотемпературных расплавов» - Труды X Российской конференции: Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов, т.2, с.47-50, Екатеринбург-Челябинск, 2001 г.).The prototype of the invention - the device is an automated installation for implementing the prototype method, comprising a non-contact photometric viscosity measurement device for metal melts, including a crucible suspended from a twisted electromagnetic commutation unit — an elastic filament stepper motor with a mirror mounted on it, a source of light directed to the mirror, and a control computer and a photodetector based on two photodiodes-photosensors connected to a control computer, which he controls the operation of the measuring complex and calculates the decrement of vibration damping (see L.D. Son and others. "Installation for measuring the viscosity of surface tension and density of high-temperature melts" - Proceedings of the X Russian Conference: Structure and properties of metal and slag melts, vol. 2 , p. 47-50, Yekaterinburg-Chelyabinsk, 2001).
Недостатками этих способа и устройства являются закручивание упругой нити в одном произвольно выбранном направлении путем осуществления управляющим компьютером однополярной коммутации электромагнитного узла во время процедуры закручивания. При этом около 70% времени каждого измерения составляет время закручивания и только 30% приходится на собственно процесс свободных затухающих колебаний и измерения их параметров в данной температурной точке. В результате эксперимент длится долго, при этом неизбежен угар компонентов расплава, недостаточная достоверность измерения амплитудно-временных параметров затухания крутильных колебаний и, в конечном итоге, кинематической вязкости. К тому же при высокотемпературных экспериментах, например около 1800°С, ресурс работы молибденового нагревателя снижается с нескольких часов до 20-30 мин, что уменьшает количество измеренных отсчетов амплитудно-временных параметров затухания.The disadvantages of this method and device are the twisting of the elastic thread in one randomly selected direction by the control computer performing unipolar switching of the electromagnetic unit during the twisting procedure. Moreover, about 70% of the time of each measurement is the twist time, and only 30% falls on the actual process of free damped oscillations and measurements of their parameters at a given temperature point. As a result, the experiment lasts a long time, with the inevitable fading of the melt components, insufficient reliability of measuring the amplitude-time parameters of the damping of torsional vibrations and, ultimately, the kinematic viscosity. In addition, during high-temperature experiments, for example, about 1800 ° C, the service life of the molybdenum heater is reduced from several hours to 20-30 minutes, which reduces the number of measured samples of the amplitude-time attenuation parameters.
Задачей предлагаемой группы изобретений является сокращение времени экспериментов, уменьшение угара компонентов расплава и повышение достоверности измерений вязкости металлических расплавов.The objective of the proposed group of inventions is to reduce the time of experiments, reduce the burning of the components of the melt and increase the reliability of measurements of the viscosity of metal melts.
Для решения поставленной задачи предлагаются способ и устройство для бесконтактного фотометрического измерения вязкости металлических расплавов.To solve this problem, a method and device for non-contact photometric measurement of the viscosity of metal melts are proposed.
В способе бесконтактного фотометрического измерения вязкости металлических расплавов, при котором сначала осуществляют закручивание упругой нити-подвески с подвешенным на ней тиглем с исследуемым образцом, путем управления с помощью компьютера коммутацией электромагнитного узла, затем после выключения электромагнитного узла измеряют параметры траектории светового луча, отраженного от зеркала, закрепленного на упругой нити, после чего вычисляют амплитудно-временные параметры затухания крутильных колебаний тигля с образцом, предлагается перед измерением параметров траектории светового луча осуществлять периодическое реверсивное закручивание упругой нити.In the method of non-contact photometric measurement of the viscosity of metal melts, in which the elastic strand of suspension is hung up with the crucible hanging on it with the test sample, by controlling the switching of the electromagnetic unit using a computer, then, after turning off the electromagnetic unit, the parameters of the path of the light beam reflected from the mirror are measured fixed on an elastic thread, after which the amplitude-time parameters of the damping of torsional vibrations of the crucible with the sample are calculated, before measuring the parameters of the trajectory of the light beam, it is necessary to periodically reverse twist the elastic thread.
В устройстве бесконтактного фотометрического измерения вязкости металлических расплавов, содержащем тигель с исследуемым образцом, подвешенный на закручиваемой электромагнитным узлом упругой нити-подвеске с закрепленным на ней зеркалом, источник света, источник питания электромагнитного узла, выключатель источника питания электромагнитного узла, управляющий компьютер, фотоприемное устройство, содержащее два оптосенсора, выходная шина которого соединена с одним из портов управляющего компьютера, предлагается ввести переключатель полярности источника питания, его входные силовые клеммы подключены к источнику питания, выходные силовые клеммы подключены к электромагнитному узлу, а управляющий вход соединен с одним из портов управляющего компьютера. Кроме того, переключатель полярности питания выполнен на реле.In a device for non-contact photometric measurement of the viscosity of metal melts, containing a crucible with a test sample, suspended on an elastic thread suspended by an electromagnetic unit with a mirror mounted on it, a light source, an electromagnetic unit power source, an electromagnetic unit power source switch, a control computer, a photodetector, containing two optosensors, the output bus of which is connected to one of the ports of the control computer, it is proposed to introduce a switch the polarity of the power source, its input power terminals are connected to the power source, the output power terminals are connected to the electromagnetic unit, and the control input is connected to one of the ports of the control computer. In addition, the power polarity switch is made on the relay.
Отличительные признаки предложенных технических решений - способа и устройства - обеспечивают, в процессе бесконтактного фотометрического измерения вязкости металлических расплавов, сокращение времени экспериментов, уменьшение угара компонентов расплава и повышение достоверности измерений вязкости металлических расплавов, а в конечном итоге - увеличение достоверности результатов измерений вязкости металлического расплава при сохранении точности измерений.Distinctive features of the proposed technical solutions - the method and the device - provide, in the process of non-contact photometric measurement of the viscosity of metal melts, reducing the time of experiments, reducing the fumes of the components of the melt and increasing the reliability of measurements of the viscosity of metal melts, and ultimately increasing the reliability of the results of measurements of viscosity of metal melt at maintaining the accuracy of measurements.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
фиг.1 - блок-схема измерительного комплекса;figure 1 is a block diagram of a measuring complex;
фиг.2 - осциллограммы траекторий отраженного светового луча, отражающие угол закручивания подвески с образцом, и напряжения (тока) электромагнитного узла;figure 2 - oscillograms of the trajectories of the reflected light beam, reflecting the angle of rotation of the suspension with the sample, and voltage (current) of the electromagnetic unit;
фиг.3 - экспериментальные зависимости, отражающие динамику процесса закручивания подвески с образцом при различных способах коммутации электромагнитного узла;figure 3 - experimental dependence, reflecting the dynamics of the process of twisting the suspension with the sample in various ways of switching the electromagnetic node;
фиг.4 - алгоритм управления процессом измерений.figure 4 - algorithm for controlling the measurement process.
Устройство бесконтактного фотометрического измерения вязкости металлических расплавов содержит вакуумную печь 1, в высокотемпературной зоне нагрева которой на упругой нити 2 коаксиально подвешен тигель 3 с размещенным в нем исследуемым образцом, соединенный с упругой нитью 2 с помощью керамического стержня 4. Вне области высокотемпературной зоны нагрева печи 1 расположен электромагнитный узел 5, предназначенный для закручивания упругой нити 2. Высокотемпературную зону создает коаксиальный цилиндрический нагреватель 6, питающийся от трехфазной силовой сети (на фиг.1 не показано). На верхнем конце керамического стержня 4 жестко зафиксирован магнитный элемент 7, выполненный в виде диска, стержня или цилиндра. Источник 8 электромагнитного поля (катушки) совместно с магнитным элементом 7 являются составными частями электромагнитного узла 5. Оптическое измерительное устройство состоит из зеркала 9, закрепленного на верхнем конце керамического стержня 4, источника света 10 и контрольной измерительной шкалы-линейки 11, а также фотоприемного устройства 12, содержащего оптически изолированные друг от друга фотодиодные интегральные схемы (оптосенсоры) 13. Блок электропитания 14 с выключателем 15 соединен с электромагнитным узлом 5. Переключатель полярности 16 блока питания 14 содержит реле 17 (на фиг.1 не показано), имеет входные 18 и выходные 19 пары силовых клемм, а также управляющий вход 20. Управляющий компьютер 21, соединенный с измерительным комплексом, например через LPT или USB-порт, и производящий, в частности, обработку результатов экспериментов, соединен с фотоприемным устройством 12, выключателем 15 блока питания 14 и переключателем полярности 16.A non-contact photometric measurement device for measuring the viscosity of metal melts contains a vacuum furnace 1, in the high-temperature heating zone of which a crucible 3 is coaxially suspended on an elastic filament 2 with a test sample placed therein, connected to an elastic filament 2 using a ceramic rod 4. Outside the high-temperature heating zone of furnace 1 an
В качестве упругой части подвески 2 используется нихромовая нить длиной около 650 и диаметром 0,15 мм. Объем исследуемого металлического твердого образца или его расплава в тигле 3 составляет около 3 см. куб. Масса магнитного элемента 7, выполненного из ферромагнетика, например стали, в виде, например, диска, цилиндрического тела или стержня, меньше или равна массе тигля 3 с размещенным в нем образцом. Магнитная система электромагнитного узла 5 - источника 8 магнитного поля выполнена в виде статора однофазного электродвигателя постоянного тока с потребляемой мощностью, примерно, 70 мВт, соединенного через переключатель полярности 16, содержащий два перекидных контакта, выполненный, например, на двухступенчатом реле 17 (на фиг.1 не показано), содержащем управляемое электромагнитное реле типа РМУГ, и управляющее им твердотельное оптореле, например, МОП - типа КР293КП2А или PVG612 фирмы IR - см. каталог фирмы «Платан», 2004, стр.202, с низковольтным (5-20 В) блоком питания 14. Коаксиальный цилиндрический нагреватель 6, выполненный из тугоплавкого немагнитного металла, например молибдена, и обеспечивающий изотермическую зону, включен постоянно в течение всего эксперимента. Зеркало 9 имеет площадь 1 см кв., свет попадает на него от постоянно включенного источника света 10, например сверхъяркого светодиода L7113SEC-H фирмы Kingbright - см. каталог Kingbright, 2005-2006, или лампы накаливания, например, автомобильной на 12 В, через окно-иллюминатор (на схеме не показано) и отражается на полупрозрачную контрольную оптическую шкалу-линейку 11, с ценой деления 1 мм и размером 500 мм (с нулем шкалы посередине). В области нуля шкалы линейки 11 зафиксировано также фотоприемное устройство 12, содержащее расположенные вплотную друг к другу оптически изолированные фотодиодные интегральные схемы (оптосенсоры) 13, например, интегральные микросхемы - оптосенсоры TSL250 фирмы TAOS (или их аналоги ОРТ101, S4810 других фирм) - см. каталог ELFA-55, 2007, р.812, 11. В качестве управляющего компьютера 21 используется персональный компьютер уровня Pentium 2.As the elastic part of the suspension 2, a nichrome thread with a length of about 650 and a diameter of 0.15 mm is used. The volume of the investigated metal solid sample or its melt in the crucible 3 is about 3 cm3. The mass of the magnetic element 7, made of a ferromagnet, for example steel, in the form of, for example, a disk, a cylindrical body or a rod, is less than or equal to the mass of the crucible 3 with a sample placed in it. The magnetic system of the
Фотометрическое измерение вязкости металлических расплавов осуществляется следующим образом. Подготавливается изучаемый образец, у которого определяется масса, затем он в тигле 3 подвешивается в вакуумную печь 1 в район высокотемпературной изотермической зоны, включается источник света 10, отраженный от зеркала 9 световой луч устанавливается котировочным механизмом на середину оптической шкалы 11. Затем создается вакуум до 0,01 Па, включают коаксиальный цилиндрический нагреватель 6 для нагрева изотермической зоны до температуры, при которой начинают процесс измерений. Например, при исследовании авторами чугуна, легированного никелем, редкоземельными металлами, марганцем и др. (С - 3%, Si - 2%, Mn - 2%, Ni - 15%, Cu - 6%), проходит около 2,5 часов для достижения одной из требуемых по целям эксперимента температуры - 1270°С. После нагрева до нужной температуры исследователь вручную включает выключатель 15 блока электропитания 14, электропитание, например +15 В, через переключатель полярности 16 подается на электромагнитный узел 5, который начинает закручивать упругую нить 2. После этого, примерно, через 50 мс - 2 с (в момент времени t1 на фиг.1 не показано) движущийся отраженный световой луч попадает на один из оптосенсоров 13 фотоприемного устройства 12, на выходе фотоприемного устройства 12 появляется соответствующий сигнал U1, который через выходную шину фотоприемного устройства 12 вводится в компьютер 21, например в один из портов. Сигнал является стартовым для управляющего компьютера 21, который начинает в соответствии с алгоритмом процесс управления измерительным комплексом, в том числе и коммутацией переключателя полярности 16 напряжения (или тока) электромагнитного узла 5. Сигналы U1, U2 оптосенсоров 13, расположенных посреди контрольной измерительной шкалы-линейки 11, по которой экспериментатор осуществляет визуальный контроль эксперимента, появляются последовательно, в момент засветки каждого оптосенсора 13 отраженным световым лучом. Траектория луча при этом находится в наиболее линейной (околонулевой) области. Динамика прохождения отраженным световым лучом оптосенсоров 13 (t1, t2) и появление на управляющем компьютере 21 (на одном из его портов) сигналов оптосенсоров 13 U1, U2 обеспечивает появление на выходе управляющего компьютера 21 сигнала (импульса) 20 для коммутации переключателя полярности 16, который управляет динамикой закручивания упругой нити 2 и тигля 3 с размещенным в нем исследуемым образцом. Эту динамику показывает траектория отраженного светового луча, в том числе положение экстремальных точек, связанных с моментами коммутации переключателя полярности 16.Photometric measurement of the viscosity of metal melts is as follows. A studied sample is prepared for which the mass is determined, then it is suspended in a crucible 3 in a vacuum furnace 1 in the region of the high-temperature isothermal zone, the
На фиг.2 приведены основные осциллограммы: колебательные траектории 22, 23 отраженного светового луча и напряжения (или токи) 24, 25 источника 8 электромагнитного поля электромагнитного узла 5 при закручивании упругой нити 2 с тиглем 3, содержащим исследуемый металлический образец, в двух вариантах, с момента включения электромагнитного узла 5. Управляющий компьютер 21 коммутирует посредством сигнала 20, подаваемого на управляющий вход (вход оптореле 17) переключателя полярности 16, полярность напряжения (тока) на его выходных клеммах 19: она либо совпадает с напряжением (током) на его входных клеммах 18, что отражает осциллограмма 24, либо инвертируется, что отражает осциллограмма 25. После окончания процесса разгона и установления необходимой амплитуды А (около 25 см, выраженной в см контрольной измерительной шкалы-линейки 11) колебательной траектории 22, 23 отраженного светового луча управляющий компьютер 21 отключает блок электропитания 14, а в конечном итоге - электромагнитный узел 5, после чего наступает режим свободно затухающих крутильных колебаний упругой нити 2 с тиглем 3, содержащим исследуемый металлический образец (расплав). С этого момента начинают процедуру измерения амплитудно-временных параметров затухающих крутильных колебаний. Например, для вышеуказанного расплава легированного чугуна, при общем времени эксперимента (измерения параметров политермы) около 3 часов, для режима одностороннего закручивания изучение одной температурной точки требует 12 отсчетов для закручивания и 6 отсчетов для измерения. В этом случае, при длительности коммутационного импульса (меандра) 1/2Тимп.=2,06 с и периода колебаний отраженного светового луча Тсв.л.=4,12 с цикл одного измерения занимает около 1 мин. В случае двухстороннего закручивания необходимо 3 отсчета для закручивания и 6 отсчетов для измерения, при этом цикл одного измерения занимает около 0,5 мин.Figure 2 shows the main oscillograms:
Таким образом, при одностороннем закручивании время собственно измерения до полного затухания занимает, примерно, 2-3 из 15 мин на 1 температурную точку (один цикл измерения), при двустороннем 2-3 из 10 мин. Выигрыш по времени для одного цикла измерения составляет около 1,5 раз, по времени закручивания - 4 раза. Эти результаты проиллюстрированы на фиг.3, где приведена (для одной температурной точки 1270°С) экспериментальная динамика временной зависимости амплитуды А колебаний отраженного светового луча при двух режимах закручивания упругой нити 2 с тиглем 3, содержащим расплав вышеуказанного легированного чугуна: экспериментальная кривая 26 отражает процедуру одностороннего, 27 - двустороннего закручивания.Thus, with one-sided twisting, the time of the measurement itself to complete attenuation takes approximately 2-3 of 15 minutes per 1 temperature point (one measurement cycle), with two-sided 2-3 of 10 minutes. The time gain for one measurement cycle is about 1.5 times, and the winding time is 4 times. These results are illustrated in figure 3, which shows (for one temperature point 1270 ° C) the experimental dynamics of the time dependence of the amplitude A of the oscillations of the reflected light beam for two modes of twisting of the elastic filament 2 with the crucible 3 containing the melt of the above alloyed cast iron:
Алгоритм управления процессом измерений приведен на фиг.4.The measurement process control algorithm is shown in Fig.4.
Технический результат достигается тем, что в процессе бесконтактного фотометрического измерения вязкости металлических расплавов уменьшается время экспериментов и угар компонентов расплава, а в конечном итоге увеличивается достоверность результатов измерений вязкости металлического расплава при сохранении точности измерений.The technical result is achieved by the fact that in the process of non-contact photometric measurement of the viscosity of metal melts, the experiment time and the burning of the components of the melt decrease, and ultimately the reliability of the results of measurements of the viscosity of the metal melt increases while maintaining the measurement accuracy.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008106315/28A RU2366925C1 (en) | 2008-02-18 | 2008-02-18 | Method for non-contact measurement of metal melts viscosity and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008106315/28A RU2366925C1 (en) | 2008-02-18 | 2008-02-18 | Method for non-contact measurement of metal melts viscosity and device for its realisation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2366925C1 true RU2366925C1 (en) | 2009-09-10 |
Family
ID=41166688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008106315/28A RU2366925C1 (en) | 2008-02-18 | 2008-02-18 | Method for non-contact measurement of metal melts viscosity and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2366925C1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473883C2 (en) * | 2010-12-06 | 2013-01-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Apparatus for contactless photometric determination of characteristics of molten metal |
| RU2498267C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Rapid diagnostics method of homogeneity of high-temperature molten metals |
| CN105891050A (en) * | 2016-03-31 | 2016-08-24 | 山东大学 | Variable magnetic field high-temperature melt oscillation viscometer and rapid measurement method thereof |
| RU2606678C2 (en) * | 2015-03-31 | 2017-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Apparatus for determining physical parameters of high-temperature metal photometric melting in vertical vacuum electric furnace |
| RU176448U1 (en) * | 2017-08-04 | 2018-01-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Sensor for non-contact determination of viscosity of samples of metal melts |
| RU2668958C1 (en) * | 2017-08-04 | 2018-10-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) | Device for the metal melts samples viscosity non-contact determination |
| RU2680984C1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-03-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) | Metal melts equilibrium estimating method |
| RU195038U1 (en) * | 2018-12-20 | 2020-01-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Suspension system for vertical electric furnaces |
| CN112146729A (en) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 | Device and method for detecting residual amount of raw materials in crucible |
-
2008
- 2008-02-18 RU RU2008106315/28A patent/RU2366925C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Сон Л.Д. и др. Установка для измерения вязкости, поверхностного натяжения и плотности высокотемпературных расплавов, 2001. * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473883C2 (en) * | 2010-12-06 | 2013-01-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Apparatus for contactless photometric determination of characteristics of molten metal |
| RU2498267C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Rapid diagnostics method of homogeneity of high-temperature molten metals |
| RU2606678C2 (en) * | 2015-03-31 | 2017-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Apparatus for determining physical parameters of high-temperature metal photometric melting in vertical vacuum electric furnace |
| CN105891050A (en) * | 2016-03-31 | 2016-08-24 | 山东大学 | Variable magnetic field high-temperature melt oscillation viscometer and rapid measurement method thereof |
| RU176448U1 (en) * | 2017-08-04 | 2018-01-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Sensor for non-contact determination of viscosity of samples of metal melts |
| RU2668958C1 (en) * | 2017-08-04 | 2018-10-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) | Device for the metal melts samples viscosity non-contact determination |
| RU2680984C1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-03-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) | Metal melts equilibrium estimating method |
| RU195038U1 (en) * | 2018-12-20 | 2020-01-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Suspension system for vertical electric furnaces |
| CN112146729A (en) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 | Device and method for detecting residual amount of raw materials in crucible |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2366925C1 (en) | Method for non-contact measurement of metal melts viscosity and device for its realisation | |
| JP4714867B2 (en) | Oxygen sensor | |
| RU2349898C1 (en) | Contactless viscosity measuring method for high-temperature metal melt and related device (versions) | |
| Neuville et al. | In situ high-temperature experiments | |
| RU2386948C2 (en) | Method for detection of attenuation decrement in contactless measurement of viscosity of high-temperature metal melts | |
| RU2473883C2 (en) | Apparatus for contactless photometric determination of characteristics of molten metal | |
| RU2299425C1 (en) | Method for the non-contact measurement of the electric resistance of the metallic solid sample or its smelt by the method of the rotating magnetic field and the device for its realization | |
| RU2454656C1 (en) | Method of measuring kinematic viscosity and electrical resistance of molten metal (versions) | |
| Kanicky et al. | Selection of internal standards for the determination of major and minor elements in silicate rocks and limestones by laser ablation inductively coupled plasma atomic emission spectrometry | |
| JP3187747B2 (en) | High frequency induction heating type soldering equipment | |
| Lee et al. | Viscosity of molten Pd77Cu6. 5Si16. 5 and the principle of corresponding states | |
| Gupta | Viscosity of PbO-SiO 2 melts | |
| RU2535525C1 (en) | Electrical resistivity determination method and device for its implementation | |
| JP2016031363A (en) | Magnetic wind type oxygen analyser | |
| RU2478935C1 (en) | Method of determining curie point of high-temperature ferromagnetic metal alloys | |
| JPH03131748A (en) | Method for measuring oxygen activity in slag, device thereof and consumption type crucible used for this device | |
| SU1061029A1 (en) | Melt electric conductivity measuring method | |
| Esfahani et al. | A modified hot thermocouple apparatus for the study of molten oxide solidification and crystallization | |
| CN221078244U (en) | High-frequency sample melting machine and heating support | |
| US5445033A (en) | Bottom pour melt flow rate measurement using magnetic field | |
| Sobczak | Viscosity measurement by spheres falling in a magnetic field | |
| Pantelyat et al. | An equipment subsidy from the Alexander von Humboldt Foundation provided by the Federal Foreign Office of Germany–a great contribution to the advancement of science and learning and to international cooperation | |
| CN100575972C (en) | The test macro and the application thereof of the electric pulse induced reversible variation of resistance | |
| US1667747A (en) | Relay for electrical control apparatus | |
| CN208188138U (en) | Cup body charging crane |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100219 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130210 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140219 |