Устройство для анализа жидких расплавов Советский патент 1985 года по МПК G01N27/46 

Изобретение о гносится к (петрологии и может быть исттользовако для измерения темтературь; и хгй-гчческого состава ж щкого металла Б матал лур т1ет,

Известно устройство датя изм-ерения температуоы v тсочмесе - /ккдких расШлйВоа,. Lii.j.P. г«к,даничес-

Однако это устройство /le обеспеивает достаточ гу о точность ovipe-еле1шя примесей в ргсплаве из-за влилния конвективных потоков.

Наиболее близким к изобретению iS по техь: -р-;еской сущности является устройство для анализа жидких рас-плавов, содержащее гальваническую ячейк/ с разнороД1ШЬ5и элeктpoдa я.;, разделеиньмк sKpanoMj вынол-иенным Б 20 виде стакана из материала, электроп,)лол«5тельиого по oTHO2ie in;o к материаам электродов, размещенных внзтри экрана5 в днище которого выполнены отверстия для диффузионного п:одвода 25 анализируемого кОМпонента;. причем длина погр женкой в электролит боко-вой поверхности экрана н ,3-2 ;:,чгза больше длины погруженной части зпск-т род о в . 1 ,чп

Однако известное устройство не обеспечивает достаточную определения примесей в расплаве., так как значения определяемых параметров состояния :«ндкого расплава определи- ,ются только резкостью абсолютных яяа- чекий злектродвижущих сил ячеек, ко-торые обладают высокой инерционтюстью из-за кевь сокой скорости; нагреза гальвани-ческон ячейки,. Кроме то- Q, rOj устройство позволяет определять только активность кислорода в расплаве к его температуру

Цель изобретения - позьаиение точности анализа жидхнх расплазов к рас--4% ширенке диапазона кз;-.;еряемьгх параметров с

Постатзленкая цель достигается тем что в устройстве для анализа хогдких расплавов, со, гальваническую о ячейку с разнород им:-к электродами разделеи;алми экраном; выгшлкенным в втаде стакана из матер -;ала, электропоош-1тельиого по отношению к материалам злектродов, размещенных вкутри gj экранар в днище которого выполнены отверстия для дкф4 Узиокного подвода аь;ализируемого комт.опента

длипа погруженной Е электролит поверхности экрана в 1,5-2 раза болыБе „цлинь погруженной части электГОдов, электрод из углерода одновременно является корпусом и вь полнен в виде ци-пиндрического стакана с изолированными одна от другой внутренней и вие11 5 ей стенками„ причем в нем размеп е злектролит с известной активностью примеси, с погруженной в него гальванической ячейкой с разнородным злектродами, а во внешней стенке корпуса выполнены пазы для разнородных электродов о

па чертеже ггоказана схема предлагаемого устройства для анализа яшд ких расплавов,

Устройство д.;тя анализа жидких рас iTriaeov состоит из датчика 1 злектри :еских сигнапов,, которьй представляет собой гяльзан ческую ячейку вклю-л;о11гую , 2, пьлголненньга в виде цитп-иу.рического стакана с изолированными одна от /;,ругой внутренней 3 и внешней 4 стенками служащими элек(родами и разделеH fbnv)H между собой «ысокотемпсрй i урнь.1 диэлектриком ,- изггример окислами кальция, Внутои лорплса 2 размещен магазин металли-1ас;:их электродов 6j в которЕзМ входят,, например, хромовый электрод Л, ;.,;р);1нн,свътй электрод 8 и ванадиеHjiii злектрод 9, заключенный в экран И), в дншце которого содержатся от 1ерстия 11; которые с;гужат для мас:; обмен.а з.тектролита 12 с известной ;лкт5шностью с электролитом 13, кон; икт-;ругсяд тм с внутренней стенкой Л корпуса. Во внешней стенке корпуса : выполнены пазы 14-16 для размеще- и;-1Я в них электродов 17-19, идентичп:: А электродам, размеи енным в магазиHt метаоипгческих электродов 6, хро:-;oi3.yro 17; марганцевого 18j ванадиеfiOio 19,, при ;ггом электроды 7, 8, 9, 1.% 18 и 19 rioi.ieaeHb; в капилляры 20, ,- датчгпс электрических сигналов закрыт гермс П ески крыижой 21 и соед;.ипен с иторичнь м нри.бором 22s состоHLUii-i ii3 устройства 23 сопряженияj о1{алого-щ{фрового преобразователя .-i 5 MiH po-DBJ i 25 и гдафрового дисплея 26 .

Устройство работает следующим образом..

При опускали -; устройства для анализа язгдкнх расплавов в жидкий расплав с неизвестной температурой расплава Т и активностью кислорода & и серы а, датчик электрических сигналов прогревается до температуры расплава и на электродах 3, 4, 7, 8 9, 17, 18 и 19 начинают протекать окислительно-восстановительные реакции. Капилляры 20 при нагревании электродов выше температуры плавления металлов предохраняют их от разрушения, а также служат диэлектриками. Электроды 3, 7, В и 9, опущенные в электролит с заданной активностью примесей, образуют внутреннюю систему гальванических пар с-Сг, G-Mn C-V , а углеродный электрод 4, опущенный в жидкий расплав металла с неизвестной активностью примесей, образует с металлическими электродами 17, 18 и 19 внешнюю систему гальванических пар с -Сг, c -№i, Каждая из этих электрических систем независимо одна от другой позволяет определять температуру жидкого расплава по температурам эквивалентных потенциалов на электродах (так как отношение ЭДС гальванопар с одними и теми же электродами в одном электролите зависит только от температуры расплава), благодаря чему точность измерения температуры расплава увеличивается в. 1,4 раза, В то же время параметры электрических сигналов пар электродов во внутренней и внешней системах отличаются, что поз воляет определять активность примесе в расплаве, например кислорода, серы Использование в качестве изолятора высокотемпературного диэлектрика позволяет поддержать разность между параметраьш электрических сигналов, образованных в двух электрических системах,обусловленную различием в активностях примесей в электролитах. Значения температур, при которых в гальванических парах углерод-металл ЭДС равна нулю, известны (определены экспериментально заранее), так дл пар углерод-хром 1220°С, углеродванадий , углерод - марганец . После получения электрических сигналов с внутренних гальванических пар с-Сг, с-Мп, С-V Сделают анализ из значений и выбирают минимальное положение Е и минимальное отрицательное значение гальвано- ЭДС и значения температур Т4 и Т2, при которых в этих гальванопарах ЭДС должна быть равна нулю. После чего температуру жидкого металла определяют, используя те две гальванические пары углерод-металл внутренней гальванической ячейки с известной активностью кислорода в электролите, для которьк одна гальваническая пара отрицательное значение гальваноЭДС, а другая - положительное, по уравнению /Е,/-Т2.+ /Е7/Т TX -7i;7+7v где Е., и Eg - значения ЭДС-гальванопар, соответственно, с минимальным положительным и отрицательным значениями, В, Т, и Tj - значения температур, при которых значения электродвижущих сил в этих гальванопарах со ответственно равны нулю,°С, Т - тем пература жидкого расплава,С, Определяют абсолютные значения между температурой жидкого металла и температурами, при которых в гальванических парах углерод-металл ЭДС равна нулю, т,е, значения Q.Tj,-1220i Р2 Тд-1б20; Q T -1420, после чего значение гальвано-ЭДС пары углеродхром внешних гальванических элементов делят на абсолютную величину Q., значение гальвано-ЭДС пары углеродванадий внешних гальванических элементов на абсолютную величину Q,, а значение гальвано-ЭДС пары углерод марганец внешних гальванических элементов на абсолютную величину Q и по средней величине полученных значений определяют на градуированной кривой значение активности кислорода в жидком металле. Значения концентраций других примесей в жидком расплаве, например серы, определяют аналогично при условии, что либо эквивалентные концентрации других примесей в электролите сравнения и металле равны, либо эквивалентное сродство электродовметаллов во внутренней и внешней ячейках по отношению к посторонним примесям равно. Выполнение электродов из углероов в виде цилиндрического стакана с изолированными одна от другой внутренней и внешней стенками позвояет одновременно измерять потенциаы идентичных электродов, имеющих рактически одну и ту же температуру, но находящихся в электролитах с разичной активностью примеси, что приводит к повьшению точности определения температуры расплава за счет увеличения количества одновременно огфеделяемых значений ЭДС и увеличения количества измеряемых параметров состояния жидкого расплаваJ напримерj

коииентра1,5ди серы за счет сопостаа- ания с известной величиной. Помещение металлических электродов в капилляры позволяет расширить температурный и концентрационный диапазоны исследуе мьгх ме т алл ов,

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ЖВДКИХ РАСПЛАВОВ, содержащее гальваническую ячейку с разнородными электродами, разделенными экраном, выполненным в виде стакана из материа-г ла, электроположительного по отношению к материалам электродов, размещенных вн5ггри экрана, в днище которого вьтолнеш 1 отверстия для диффузионного подвода анализируемого компонента, причем длина погруженной в электролит боковой поверхности экрана в 1,5-2 раза больше длины погруженной части электродов, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности анализа жидких расплавов и расширения диапазона измеряемых параметров, электрод из углерода одновременно является корпусом и выполнен в виде цилиндрического стакана с изолированными одна от другой внутренней и внешней стенками, причем в нем размещен электролит с известной активностью примеси, с погруженной в него гальW ванической ячейкой с разнородными с электродами, а во внешней стенке корпуса выполнены пазы для разнородных электродов.

Дисплгй.

38М -Ц---

25

2U

АЦП --| S

L.::Ht

22

2/

гз

20