RU2663321C1 - Способ и устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов - Google Patents
Способ и устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663321C1 RU2663321C1 RU2017121540A RU2017121540A RU2663321C1 RU 2663321 C1 RU2663321 C1 RU 2663321C1 RU 2017121540 A RU2017121540 A RU 2017121540A RU 2017121540 A RU2017121540 A RU 2017121540A RU 2663321 C1 RU2663321 C1 RU 2663321C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- smoke
- electric furnace
- detector
- experiment
- communication channel
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 17
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims abstract description 86
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000005375 photometry Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000011160 research Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
- G01N9/02—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by measuring weight of a known volume
- G01N9/04—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by measuring weight of a known volume of fluids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
- G01N13/02—Investigating surface tension of liquids
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к технической физике, в частности к определению параметров металлических расплавов путем фотометрии силуэта лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава, и может быть использована в лабораторных исследованиях, на металлургических предприятиях, в вузах. При реализации группы изобретений достигается объективизация определения оптических и физико-химических характеристик задымления и степени его влияния на эксперимент, оптимизация начала процедур устранения задымления и продолжения эксперимента, а в конечном итоге при появлении задымления обеспечение возможности продолжения фотометрии параметров образца. Предложен способ, отличающийся тем, что контролируют появление задымления в вышеуказанной электропечи, задают пороговый уровень параметров этого задымления, в случае превышения порогового уровня параметров задымления эксперимент останавливают, включают вакуумный насос, уменьшают задымление до величины его параметров, меньшей или равной вышеуказанному пороговому уровню, после чего этот насос выключают, затем компенсируют уменьшение количества вышеуказанного инертного газа его добавкой до величины давления в начале эксперимента, после чего продолжают эксперимент. В устройство введены сигнализатор, по меньшей мере один датчик задымления, канал связи, при этом сигнализатор размещен преимущественно снаружи вышеуказанной электропечи, датчик задымления размещен в этой электропечи вне вышеуказанной зоны нагрева, выход датчика задымления соединен со входом канала связи, выход которого соединен со входом сигнализатора. Изобретение обеспечивает возможность увеличения объективности оценки оптических и физико-химических характеристик задымления при изучении образца, т.к. позволяет выбрать начало процедуры уменьшения задымления внутри электропечи до заданного уровня, в том числе нулевого. Это позволяет сохранить качество изображения образца, уменьшить требования к персоналу, обеспечивает возможность продления исследования и получения результатов, например данных о начале задымления и динамике устранения его влияния для различных образцов. Технический результат – повышение достоверности и точности определения характеристик образцов металлических расплавов. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Группа изобретений относится к технической физике, а именно, к способам и устройствам фотометрического определения, контроля и измерения физических параметров веществ и предназначено для бесконтактного измерения методом геометрии профиля «большой лежащей капли» плотности и поверхностного натяжения капельных образцов металлических расплавов, в том числе высокотемпературных, т.е. путем измерения параметров силуэта лежащей в электропечи, заполненной инертным газом, на подложке эллипсовидной капли образца расплава посредством фотометрии. Изобретение может быть использовано в лабораторных исследованиях, на металлургических предприятиях, в вузах.
Измерение физико-химических параметров металлических жидкостей, расплавов и шлаков, в частности, высокотемпературных, например на основе Fe, Со, Ni в объеме долей или единиц см3, позволяет проводить прогностический анализ материалов и давать рекомендации для получения сплавов с заданными характеристиками на промышленных предприятиях. При этом применяют, в частности, способ и устройства определения плотности и/или поверхностного натяжения металлических расплавов, с использованием капельного образца расплава известной массы, помещенного на подложке в высокотемпературной зоне нагрева электропечи горизонтального типа, преимущественно заполненной инертным газом. В этом случае сквозь смотровое окно осуществляют получение фотоспособом, посредством расположенного вне электропечи фотоприемника с объективом, изображение силуэта поперечного сечения эллипсовидной капли, измеряют его геометрические параметры, связанные с физико-химическими данными изучаемого образца расплава и его температурой, вводят их в известные формулы и определяют объем, плотность и/или поверхностное натяжение капли - см. пат. РФ №2459194 - аналог /№16/. Изображение силуэта образца, полученное в фотоприемнике, отображают на дисплее компьютера.
Известны способ бесконтактного измерения вязкости высокотемпературных металлических расплавов и устройство для его осуществления, в котором уменьшение влияния задымления внутри вертикальной электропечи осуществляют увеличением яркости источника света, освещающего отражающее зеркало, подвешенное внутри электропечи на упругой вращающейся нити, а также применением синхронного детектора в фотоприемном устройстве - см. пат. РФ №2349898.
Известны способ и устройство для определения свободной поверхностной энергии, плотности и вязкости жидких металлов, которые используют электромагнитное устройство со шторками для предохранения смотровых окон от запыления и нагрева - см. В.И. Ниженко, Н.Ф. Данько «Установка для определения свободной поверхностной энергии, плотности и вязкости жидких металлов», В кн. Методы исследования и свойства границ раздела контактирующих фаз. Киев, Наукова думка, 1977, с. 46, 47 - аналог.
Прототипом предлагаемого способа является способ определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов, использующий метод фотометрии покоящейся большой капли, при котором образцы при исследованиях загружают в зону нагрева электропечи горизонтального типа, заполненной инертным газом, после чего исследуют каждый из загруженных образцов - см. пат. РФ №2554287.
Прототипом предлагаемого устройства является устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов, содержащее электропечь горизонтального типа, заполненную инертным газом, с зоной нагрева исследуемых образцов, вакуумный насос, шток для перемещения исследуемых образцов в зону нагрева, расположенный вне электропечи фотоприемник, смотровое окно - см. пат. РФ №2554287.
Недостатками вышеуказанных способов и устройств являются субъективность оценки изображения капли и, следовательно, плотности и/или поверхностного натяжения капли из-за возможного задымления внутри электропечи, преимущественно заполненной инертным газом. Задымление, в том числе в области смотрового окна, влияет на динамику эксперимента, уменьшает достоверность и помехозащищенность измерений. Задымление различной интенсивности непредсказуемо и практически неизбежно. При этом в электропечи образуются непрозрачные взвеси, аэрозоли, пары внутри нее, вследствие испарения абсорбированных газов, термоугара компонентов расплава и их испарения и проч. Молибденовый нагреватель электропечи и защитные экраны также окисляются с образованием окисла МоО, который интенсивно испаряется при температурах выше 900°C. Они частично оседают на смотровом стекле - см. вышеуказанный аналог В.И. Ниженко, Н.Ф. Данько…, но в основном обусловливают ухудшение определения силуэта изучаемого каплевидного образца за счет распространения по всему внутреннему объему электропечи и затенения изображения. Поэтому приходится, в соответствии с субъективным опытом и квалификацией исследователя, произвольно и с опозданием неоднократно прерывать эксперимент, чтобы устранить задымление внутри электропечи. Это осуществляют, в соответствии с уровнем квалификации исследователя, посредством периодического включения вакуумного насоса и последующей дополнительной подкачки инертного газа, на 1-2 минуты. Иногда длительность эксперимента например, при исследовании расплава титана, всего около 10 минут, за это время удается получить всего несколько термозависимых фотоизображений капли. В конечном итоге качество изображений уменьшается, вследствие чего объем полезной информации также уменьшается и может появиться недостоверная и необъективная трактовка результатов.
Группа изобретений направлена на решение технической проблемы уменьшения субъективности оценки влияния задымления при его появлении внутри электропечи, преимущественно заполненной инертным газом, на эксперимент.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого способа, заключается в объективизации оценки оптических и физико-химических характеристик задымления при изучении образца путем оптимизация начала процедур устранения задымления и автоматизации этого процесса.
При осуществлении заявляемого устройства решается проблема отсутствия устройств данного назначения и, соответственно достигается технический результат, который заключается в реализации назначении устройства.
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение субъективности оценки влияния характеристик задымления, при его появлении внутри электропечи, преимущественно заполненной инертным газом, на эксперимент, объективизация определения оптических и физико-химических характеристик этого задымления и степени его влияния на эксперимент, оптимизация начала процедур устранения задымления и продолжения эксперимента, а в конечном итоге, при появлении задымления обеспечение возможности продолжения фотометрии параметров образца.
Предложенное техническое решение при появлении задымления внутри электропечи обеспечивает возможность увеличения объективности оценки оптических и физико-химических характеристик задымления при изучении образца, т.к. позволяет выбрать начало процедуры уменьшения задымления внутри электропечи до заданного уровня, в том числе нулевого. Это позволяет сохранить качество изображения капельного образца, уменьшить требования к уровню квалификации персонала, расширяет функциональные возможности способа, обеспечивает возможность продления исследования и получения дополнительных результатов, например сравнительных данных о начале задымления и динамике устранения его влияния для различных образцов. Таким образом, возрастает помехозащищенность фотометрии капли, а в конечном итоге, достоверность и точность определения поверхностного натяжения и/или плотности капельных образцов металлических расплавов.
Указанная проблема решается с помощью предлагаемой группы изобретений - способа и устройства определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов.
Заявляется способ определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов, использующий метод фотометрии покоящейся большой капли, при котором образцы загружают в зону нагрева электропечи горизонтального типа, заполняют инертным газом, после чего исследуют каждый из загруженных образцов.
От прототипа способ отличается тем, что осуществляют контроль появления задымления в вышеуказанной электропечи, задают пороговый уровень параметров этого задымления, в случае превышения порогового уровня параметров задымления эксперимент останавливают, включают вакуумный насос, уменьшают задымление до величины его параметров, меньшей или равной вышеуказанному пороговому уровню, после чего этот насос выключают, затем компенсируют уменьшение количества вышеуказанного инертного газа его добавкой до величины давления в начале эксперимента, после чего продолжают последующие операции способа.
Заявляемое устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов содержит электропечь горизонтального типа, заполненную инертным газом, с зоной нагрева исследуемых образцов, вакуумный насос, шток для перемещения этих образцов в зону нагрева, расположенный вне электропечи фотоприемник, смотровое окно.
От прототипа устройство отличается тем, что в него введены сигнализатор, по меньшей мере один датчик задымления, канал связи, при этом сигнализатор размещен преимущественно снаружи вышеуказанной электропечи, датчик задымления размещен в этой электропечи вне вышеуказанной зоны нагрева, выход датчика задымления соединен со входом канала связи, выход которого соединен со входом сигнализатора.
Сигнализатор может иметь функцию регулировки порога и располагаться на краю смотрового окна, а также может обладать функциями аудио- и видеосигналов. Канал связи может быть выполнен в виде радиоканала или проводным.
Датчик задымления преимущественно размещен вне зоны наблюдения фотоприемника и содержит, по меньшей мере, один фотосенсор или химический сенсор. При этом он предпочтительно работает в инфракрасном оптическом диапазоне и имеет автономный источник питания.
Сигнализатор, датчик задымления и канал связи могут быть выполнены в виде одного блока, например, функциональной интегральной схемы.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что сигнализатор обладает функцией регулировки порога;
4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик задымления содержит, по меньшей мере, один фотосенсор;
5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик задымления содержит по меньшей мере один химический сенсор;
6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик задымления размещен преимущественно вне зоны наблюдения фотоприемника;
7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик задымления работает преимущественно в инфракрасном оптическом диапазоне;
8. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик задымления имеет автономный источник питания;
9. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что канал связи выполнен в виде радиоканала;
10. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что канал связи выполнен проводным;
11. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что сигнализатор расположен на краю смотрового окна;
12. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что сигнализатор обладает функциями аудио- и видеосигналов;
13. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что сигнализатор, датчик задымления и канал связи выполнены в виде одного блока, например, функциональной интегральной схемы.
Таким образом, при реализации группы изобретений достигается объективизация определения оптических и физико-химических характеристик задымления и степени его влияния на эксперимент, оптимизация начала процедур устранения задымления и продолжения эксперимента, а в конечном итоге, при появлении задымления обеспечение возможности продолжения фотометрии параметров образца.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами:
- на фиг. 1 - блок-схема устройства определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов;
- на фиг. 2 - осциллограммы в основных блоках устройства.
Способ определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов осуществляют посредством устройства, блок-схема которого приведена на фиг. 1. Оно содержит датчик задымления 1, сигнализатор 2, фотоприемник 3, соосный с электропечью 4 с зоной нагрева 5, создаваемой цилиндрическим электронагревателем (на схеме не показан) размещенный в зоне нагрева 5 электропечи 4, образец фиксированной массы 6, который расположен на срезе цилиндрической подложки 7, закрепленной на одном из концов регулируемого штока 8, вакуумный насос 9, смотровое окно 10, компьютер 11, на дисплей 12 которого выводят изображение образца фиксированной массы 6 на подложке 7, канал связи 13, включенный между датчиком задымления 1 и сигнализатором 2.
Датчик задымления 1 выполнен преимущественно в виде точечного дымового извещателя на основе интегрального фотосенсора, например, оптрона или дискретной пары фототранзистор/светодиод - см. «Википедия», статья «Пожарный извещатель», в виде активного пожарного датчика, например, производства компании «АСК Эгида» (г. Санкт-Петербург), который производит сигнал и в то же время реагирует на изменение задымленности. Он может быть выполнен с автономным источником питания, например, в виде нескольких элементов АА. При уменьшении задымленности он отключает выходной сигнал. Кроме того, датчиков задымления 1 может быть несколько, при этом их выходы включены параллельно. Датчик задымления 1 может быть выполнен как датчик дыма, например, серого или черного, синхронно реагирующий на некоторые газы - см. «MQ2 Gas sensor», http://www.hwsensor.com. Он расположен вне зоны нагрева 5, внутри электропечи 4 мощностью 20 кВА, выполненной в виде оригинальной цилиндрической конструкции с водяным охлаждением. Фотоприемник 3 выполнен в виде телекамеры, например, 3372Р Sanyo, или цифрового фотоаппарата с разрешением более 1 Мпиксел и соединен с компьютером 11 посредством USB-кабеля. Цилиндрический электронагреватель (на схеме не показан) выполнен из тугоплавкого немагнитного металла, например Мо. Он обеспечивает изотермическую зону нагрева 5. Каждая подложка 7 выполнена в виде цилиндрического тела из высокотемпературной керамики, например бериллиевой. Регулируемый шток 8 выполнен из молибдена. Тип вакуумного насоса 9 - 2НВР-5ДМ. Круглое смотровое стекло 10 сделано из кварца. Сигнализатор 2 может быть размещен, в частности, на краю смотрового стекла 10, но с условием не перекрывания изображения капельного образца. Сигнализатор 2, выполненный например, в виде коммутатора на основе транзисторных ключей или реле, подключен к одному из портов компьютера 11. Он дополнительно содержит типовую схему пороговой сигнализации, например звуковой, в виде автоколебательного мультивибратора частотой 1 кГц на транзисторах КТЗ15 с нагрузкой в виде динамической маломощной - 0, 1 Вт головки, и визуальной на основе светодиода АЛ307. Сигнализатор 2 может быть виртуальным в виде одного из компьютерных гаджетов. Канал связи 13 включен между выходом датчика задымления 1 и входом сигнализатора 2. Он может быть проводным или беспроводным, например в виде WiFi-канала. Кроме того, сигнализатор 2, датчик задымления 1 и канал связи 13 могут быть выполнены в виде одного микроконтроллерного блока или функциональной интегральной схемы. Регулировку порога срабатывания 14 сигнализатора 2 задают перед исследованием автоматически либо вручную от отдельного блока (на схеме не показано), соединенного своим выходом с одним из входов сигнализатора 2, или от компьютера 11, на основе предварительного анализа накопленных данных о задымлении предыдущих экспериментов. Величина порога срабатывания 14 сигнализатора 2 должна обеспечивать определение геометрических параметров силуэта измеряемого капельного образца 6 и подложки 7 с заданной стандартной типовой погрешностью, характерной для начала исследования, например 5%. Вакуумный насос 9 обеспечивает откачивание газов 15 вплоть до давления Р≤10-2 мм Hg внутри электропечи 4, с контролем значений вакуума системой «Мерадат» (на схеме не показаны). Инертный газ 16, преимущественно гелий, подают под давлением из баллона при манометрическом контроле (на схеме не показано).
Способ определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов осуществляют посредством вышеописанного устройства следующим образом. Подготавливают изучаемый образец 6, определяют его массу, после чего помещают его на подложку 7, ее размещают на одном из концов штока 8 в центре зоны нагрева 5 электропечи 4. Датчик задымления 1 помещают внутри электропечи 4 в области температуры ≤ +70°C, например около системы водяного охлаждения (на схеме не показано), преимущественно вне зоны наблюдения фотоприемника 3, соединяют этот датчик посредством канала связи 13, например проводного, со входом сигнализатора 2, который размещают, например, около компьютера 11. Задают требуемый уровень электрического сигнала порога срабатывания 14 сигнализатора 2, адекватный заданному значению возможного задымления в ходе исследований внутри электропечи 4, включают электропитание датчика задымления 1, после электропечь 4 закрывают. Включают вакуумный насос 9 и электропечь 4, осуществляют начальную стадию эксперимента, при которой регулируют горизонтальность подложки 7, после чего начинают основную стадию эксперимента и наблюдают все его этапы на дисплее 12. На выходе датчика задымления 1 первоначально появляется сигнал 17, имеющий величину меньше порога срабатывания 14 сигнализатора 2. При задымлении в электропечи 4 на выходе датчика задымления 1 и входе сигнализатора 2 появляется нарастающий сигнал 17, вплоть до эквивалентного порогу срабатывания 14 сигнализатора 2. Выходной сигнал 18 сигнализатора 2 становится больше нуля. Он поступает в компьютер 11, который вырабатывает сигнал 19 остановки изменения нагрева электропечи 4 и сигнал 20 включения вакуумного насоса 9, после чего уменьшается уровень задымления внутри электропечи 4. После того, как сигнал 17 с выхода датчика задымления 1 уменьшается до уровня ниже сигнала порога срабатывания 14 сигнализатора 2, сигнал 20 включения вакуумного насоса 9 становится нулевым, а компьютер 11 вырабатывает сигнал 21 запуска системы подкачки инертного газа 16. При достижении величины давления 22 первоначального уровня, сигнал 21 запуска системы подкачки инертного газа 16 становится равным нулю и отключает систему подкачки инертного газа 16. Уровень задымления может меняться для разных температур и/или материала образцов 6, что будет отражено в изменении момента начала 23 процедуры снижения уровня задымления. После завершения процедуры снижения уровня задымления продолжают осуществление эксперимента.
Предложенное техническое решение при появлении задымления внутри электропечи обеспечивает возможность увеличения объективности оценки оптических и физико-химических характеристик задымления при изучении образца, т.к. позволяет выбрать начало процедуры уменьшения задымления внутри электропечи до заданного уровня, в том числе нулевого. Это позволяет сохранить качество изображения капельного образца, уменьшить требования к уровню квалификации персонала, расширяет функциональные возможности способа, обеспечивает возможность продления исследования и получения дополнительных результатов, например сравнительных данных о начале задымления и динамике устранения его влияния для различных образцов. Таким образом, возрастает помехозащищенность фотометрии капли, а в конечном итоге, достоверность и точность определения поверхностного натяжения и/или плотности капельных образцов металлических расплавов.
Claims (13)
1. Способ определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов, использующий метод фотометрии покоящейся большой капли, при котором образцы при исследованиях загружают в зону нагрева электропечи горизонтального типа, заполняют инертным газом, после чего исследуют каждый из загруженных образцов, отличающийся тем, что контролируют появление задымления в вышеуказанной электропечи, задают пороговый уровень параметров этого задымления, в случае превышения порогового уровня параметров задымления эксперимент останавливают, включают вакуумный насос, уменьшают задымление до величины его параметров, меньшей или равной вышеуказанному пороговому уровню, после чего этот насос выключают, затем компенсируют уменьшение количества вышеуказанного инертного газа его добавкой до величины давления в начале эксперимента, после чего продолжают эксперимент.
2. Устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов, содержащее электропечь горизонтального типа, заполненную инертным газом, с зоной нагрева исследуемых образцов, вакуумный насос, шток для перемещения этих образцов в зону нагрева, расположенный вне электропечи фотоприемник, смотровое окно, отличающееся тем, что в него введены сигнализатор, по меньшей мере один датчик задымления, канал связи, при этом сигнализатор размещен снаружи вышеуказанной электропечи, датчик задымления размещен в этой электропечи вне вышеуказанной зоны нагрева, выход датчика задымления соединен со входом канала связи, выход которого соединен со входом сигнализатора.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что сигнализатор обладает функцией регулировки порога.
4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик задымления содержит, по меньшей мере, один фотосенсор.
5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик задымления содержит по меньшей мере один химический сенсор.
6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик задымления размещен преимущественно вне зоны наблюдения фотоприемника.
7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик задымления работает преимущественно в инфракрасном оптическом диапазоне.
8. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик задымления имеет автономный источник питания.
9. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что канал связи выполнен в виде радиоканала.
10. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что канал связи выполнен проводным.
11. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что сигнализатор расположен на краю смотрового окна.
12. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что сигнализатор обладает функциями аудио- и видеосигналов.
13. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что сигнализатор, датчик задымления и канал связи выполнены в виде одного блока, например, функциональной интегральной схемы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121540A RU2663321C1 (ru) | 2017-06-19 | 2017-06-19 | Способ и устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121540A RU2663321C1 (ru) | 2017-06-19 | 2017-06-19 | Способ и устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2663321C1 true RU2663321C1 (ru) | 2018-08-03 |
Family
ID=63142636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017121540A RU2663321C1 (ru) | 2017-06-19 | 2017-06-19 | Способ и устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2663321C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2709436C1 (ru) * | 2019-02-27 | 2019-12-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Устройство определения задымления в лабораторной электропечи |
| CN114279896A (zh) * | 2020-09-27 | 2022-04-05 | 上海交通大学 | 观测铝熔液润湿角的密封室座滴法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6286368B1 (en) * | 2000-09-18 | 2001-09-11 | General Electric Company | Self-immersing wetting balance |
| CN1591016A (zh) * | 2003-03-21 | 2005-03-09 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置 |
| RU2517770C1 (ru) * | 2012-11-26 | 2014-05-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ определения плотности металлических расплавов |
| RU150382U1 (ru) * | 2014-07-25 | 2015-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов |
| RU2554287C2 (ru) * | 2013-10-31 | 2015-06-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет Имени первого Президента России Б.Е. Ельцина" | Способ и устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов |
-
2017
- 2017-06-19 RU RU2017121540A patent/RU2663321C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6286368B1 (en) * | 2000-09-18 | 2001-09-11 | General Electric Company | Self-immersing wetting balance |
| CN1591016A (zh) * | 2003-03-21 | 2005-03-09 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置 |
| RU2517770C1 (ru) * | 2012-11-26 | 2014-05-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ определения плотности металлических расплавов |
| RU2554287C2 (ru) * | 2013-10-31 | 2015-06-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет Имени первого Президента России Б.Е. Ельцина" | Способ и устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов |
| RU150382U1 (ru) * | 2014-07-25 | 2015-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2709436C1 (ru) * | 2019-02-27 | 2019-12-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Устройство определения задымления в лабораторной электропечи |
| CN114279896A (zh) * | 2020-09-27 | 2022-04-05 | 上海交通大学 | 观测铝熔液润湿角的密封室座滴法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2663321C1 (ru) | Способ и устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов | |
| Eschlböck-Fuchs et al. | Influence of sample temperature on the expansion dynamics and the optical emission of laser-induced plasma | |
| US20150153292A1 (en) | Thermal Analyzer | |
| US9255846B1 (en) | Digital temperature determination using a radiometrically calibrated and a non-calibrated digital thermal imager | |
| RU2517770C1 (ru) | Способ определения плотности металлических расплавов | |
| RU2012114794A (ru) | Способ коррекции изображений, даваемых детектором, без регулирования температуры, и детектор, реализующий такой способ | |
| JP6338144B2 (ja) | 赤外線撮像装置 | |
| CN106645272A (zh) | 用于对试样进行光热研究的方法和设备 | |
| RU178676U1 (ru) | Устройство для изучения физических свойств каплеобразных образцов металлических расплавов | |
| Sugiura et al. | Simultaneous measurements of temperature and iron–slag ratio at taphole of blast furnace | |
| RU127924U1 (ru) | Устройство для определения плотности металлических расплавов | |
| RU150382U1 (ru) | Устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности легкоплавких металлических расплавов | |
| JP2000249670A (ja) | 熱間における変位測定装置 | |
| RU2709436C1 (ru) | Устройство определения задымления в лабораторной электропечи | |
| JP2017187434A (ja) | 赤外線撮影装置 | |
| JP2024536735A (ja) | 溶融金属試料に対してレーザ誘起ブレークダウン分光法計測を実行するためのシステムおよび方法 | |
| RU131180U1 (ru) | Устройство для определения плотности металлических расплавов | |
| RU20968U1 (ru) | Установка для визуально-термического исследования фазовых превращений в неорганических материалах | |
| JP2021047195A (ja) | 赤外線撮影装置、赤外線撮影システム及び赤外線撮影方法 | |
| RU2701452C1 (ru) | Способ определения содержания металлов в жидких пробах и устройство для его осуществления | |
| RU66054U1 (ru) | Устройство для определения времени тепловой релаксации изотропных материалов при высоких температурах | |
| RU2527359C1 (ru) | Способ контроля оптической однородности расплава стекла | |
| RU2811747C1 (ru) | Способ измерения коэффициента оптического поглощения в объекте из прозрачного материала, устройство и система для его осуществления | |
| KR20100001308A (ko) | 철광석의 적하온도 계측방법 및 그 장치 | |
| RU167476U1 (ru) | Устройство для определения плотности и поверхностного натяжения металлических расплавов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190620 |