Способ определения времени вспывания газового пузырька в металлических расплавах Советский патент 1977 года по МПК G04F1/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ВСПЛЫВАНИЯ ГАЗОВОГО ПУЗЫРЬКА В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВАХ понижения уровня жидкости разрыва контакта с другим электродом, расположенным в капиллярной трубке. Однако известный способ не позволяет исключить влияние стенок камеры на динамику движения пузырьков. Кроме того, наличие тонких стационарных электродов в сопле и наклонной трубке приводит к неизбежному разрушению материала электродов (растворению их или расплавлению) в случа ях, если исследуемой средой является высокотемпературный металлический расплав, например расплав окисленных никелевых руд или железо-углеродистый. Цель изобретения - обеспечение измерений времени всплывания газового пузырька в высокотемпературных металлических расплавах, исключение влиагния размеров камеры на динамику движений газового пузырька, повышение надежности измерений. Это достигается тем, что отсчет времени начала движения пузырька начинают в момен минимального значения статического давлени в газовом сопле формирования пузырька, а конец отсчета заканчиваются в момент пересе чения оболочкой пузырька межфазной гранняы жидкость-окружающая среда. Возможность регистрации момента отрыва пузырька по минимуму статического давления обоснована закономерностью изменения давления в газовом сопле при пузырьковом режиме истечения газа в жидкость, который характеризуется повышением давления в га- зоподводяшей системе в период роста пузырька (для вытеснения жидкости и преодоления сил сцепления оболочки пузырька со срезом сопла) и резким падением давления в момент отрыва пузырька от сопла и последующим его нарастанием по мере зарождения и роста нового пузырька. Способ регистрации окончания движения пузырька обоснован тем, что вершина купола оболочки пузырька превышает границу меж- фазной поверхности в момент ее пересечения на величину, соизмеримую с отрывным диаметром пузырька (10-15 мм). Это дает большие технические возможности создания устройств для измерения времени пребывания пузырьков в промышленных барботерах без непосредственного контакта отдельных элеме тов с жидкой средой. Примером реализации подобного бесконтактного способа может слу жить вариант с использованием датчика давления и емкостного датчика с расположением конденсаторных пластин вблизи поверхности жидкости. На чертеже представлен вариант реализации способа с помощью измерительного при- бора, который содержит сосуд 1, выполненны из .жаропрочного материала, сопло 2 для формирования пузырька, газовый регулировочный кран 3 для обеспечения заданного режима истечения газа, регулятор давления 4, датчик 5 давления с подвижным чувствительным элементом, контактны и датчик,состоящий из двух электродов 6, один из которых контактирует с расплавом и представляет собой стержень из электропроводного огнеупора например силитовый, другой размешен вблизи поверхности металла и представляет собой металлический зонд с основанием в виде плоского диска. Электроды 6 и датчик 5 объединены в общую электрическую цепь с одним источ НИКОМ питания Е и осциллографом 7, который регистрирует импульсы. При поступлении газа в сопло статическое давление в газоподводяшей системе повышается и чувствительный элемент датчика 5 замыкает электрическую цепь на весь периСД роста пузырька, В момент отрыва пузырька от среза сопла давление резко снижается, подвижный элемент датчика своим перемещением в обратном направлении размыкает цепь. Мгновенно жидкий металл заполняет свободный объем вблизи сопла, занимаемый оторвавшимся пузырьком, давление в сопле возрастает, электрическая цепь замыкается до момента отрыва следующего пузырька. При появлении на поверхности расплава пузырек соприкасается собственной оболо гкой с основанием диска металлического зонда (электрода) 6 и замыкает электрический контур через массу расплава и погруженный в него второй электрод. При схлопывании (разрушении) оболочки цепь размытгается. Электркгческие импульсы как с контура контроля начала движения пузырька, так и с контура контроля момента его появления на поверхности металла, передаются в цепь зеркального гальванометра светолучевого осциллографа и фиксируются на движущуюся фотобумагу при необходимых частотах отметчЕ ка времени. По известному времени прохоя дения пузырьком участка пути от среза сопла до поверхности расплава определяется стационарная скорость его всплывания. По количеству меток времени между двумя импульсами, вызванными отрывом пузырьков от сопла определяется частота образования (время роста), а по количеству импульсов количество газовых пузырьков. Формула изобретения Способ определения времени всплывания газового пузырька в металлических расплавах измерительным прибором при продувке расплава газом, отличающийся

тем, -что, с целью повышения точности измерения в расплавах при высоких температурах, начало движения пузырька в расплаве регистрируют в момент падения статического давления в полости формирования газового пу- s

зырька, а окончание - в момент замыкания через расплав и погруженный в него электрод электрического контура измерительного прибора при появлении пузырька на поверхности расплава.