Устройство для определения содержания углерода в железоуглеродистых сплавах Советский патент 1939 года по МПК G01N25/02 G01K7/04 G01N27/72 

Рядом исследований установлено, что температура начала мартенситного превращения аустенита (мартенситная точка М) в углеродистых и специальных сталях определяется химическим составом стали и, в первую очередь, процентным содержанием углерода.

Известны и устройства для определения углерода в железоуглеродистых сплавах по температуре изменения MarHHTHSjx свойств сплава, состоящие, например, из катущки с тремя обмотками, охватывающими нагреваемый образец, одна из которых предназначена для питания переменным током, а две другие включены диференциально и через выпрямитель в цепь измерительного прибора так, чтобы изменение магнитных свойств материала нарущало равновесие токов в указанных обмотках.

Согласно настоящему изобретению, предлагается в таких приборах применять одну или более термопар, укрепленных на исследуемом образце и включенных в цепь индикатора магнитного превращения таким образом, чтобы оба напряжения складывались, с целью возможности определения момента появления магнитных свойств образца пО минимальному отклонению измерительного прибора.

Это позволяет и положение мартенситной точки и соответствующую ей температуру определять по одному гальванометру вместо двух, применявщихся до сих пор, что значительно упрощает устройство и работу с ним.

Предлагаемое устройство может применяться для быстрого контроля плавок по углероду в сталеплавильном производстве, для определения марок стали при разбраковке в термических цехах, на складах металлургических заводов и т. п.

На фиг. 1 изображен разрез намагничивающей катущки с вставленными в нее щипцами с термопарами для зажимания исследуемого образца; на фиг. 2 - общая схема устройства; на фиг. 3 - общий внещний вид прибора; на фиг. 4, 5, 6-кривые работы предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство состоит из первичной намагничивающей катущки В, внутри которой находится вторичная индукционная катушка S, соединенная последовательно с компенсационной катушкой 2, электронной лампой К и гальванометром О (фиг. 1 и 2). К гальванометру G присоединены две последовательно соединенные термопары Т и Т с большой термо-электродвижуш,ей силой (например, железо-константановые или никель-нихромовые) и постоянное сопротивление R, равное приблизительно внутреннему сопротивлению гальванометра G, Сопротивление RQ введено для того, чтобы гальванометр не был замкнут накоротко через термопары Г и Т. Таким образом, к зажимам гальванометра G присоединены параллельно два контура. В одном контуре находится индукционная катушка ь компенсационная катушка Sg и электроАая лампга К; в другом контуре- две последовательно соединенные термопары 7 и Г и постоянное сопротивление R (фиг. 2). Электронная лампа служит для выпрямления индуцируемогр в катушках S и S переменного тока и может быть заменена каким-либо другим выпрямительным устройством, например, вакуумным термоэлементом. Термопары TI и Гз находятся внутри щипцов (фиг. 1), состоящих из двух немагнитных металлических трубочек 9, соединенных шарниром 12, вокруг которого они могут вращаться. На одном конце трубочек 9 находятся ручки 10, на другом - согнутые круглые диски //. Сильная пружина /5, сжимая -щипцы, плотно зажимает в дисках 11 исследуемый образец Q, к которому прикасаются спаи термопар Т и Т, находящиеся в трубочках 9. Термопары Т и Г соединены последовательно и при -помощи щнура 14 включены в цепь црибора.

Прибор монтируется в виде небольшого ящика. В ящике (фиг. 3): помещены закалочная ванна 7 с термометром 6; намагничивающая катушка В с щипцами 70 и с термо..парами TI и Т катушки S и электронная лампа К- Снаружи ящика видны три амперметра А, три выключателя Р и три ручки реостатов /, .соответственно для закалочной ванны 7, намагничивающей катущки В и

электронной лампы К. При помощи щнура 15 к прибору присоединен милливольтовый гальванометр G нормального типа. При помощи шнура 16 прибор включается для питания в сеть переменного тока.

К прибору прилагается составная изложница для отливки образцов и закалочная ванна с расплавленной солью (или легкоплавким сплавом).

Для быстрого контроля плавок на содержание углерода работа на предлагаемом устройстве производится следующим образом.

Черпательной ложкой из жидкой стальной ванны берется проба, которая должна быть по возможности свободна от шлака. После раскисления соответствующим количеством алюминия проба выливается в составную изложницу. Как только проба затвердеет, ее берут обычными предварительно подогретыми железными щипцами и быстро переносят в закалочную ванну, где закаливают на „аустенит. После этого, закаленный образец захватывают посередине щипцами, с термопарой, как изображено на фиг. 1, и переносят в катушку В прибора, где и дают образцу спокойно остывать на воздухе. Так как через первичную намагничивающую катущку В проходит переменный ток, то во вторичной индукционной катушке S- будет индуцироваться также переменный ток, но в виду того, что образец Q находится в состоянии аустенита, т. е. намагничен, то этот ток катушки 5i будет компенсироваться током катушки Sj. Гальванометр G будет показывать только термоэлектродвижущую силу Е, которую дают термопары TI и 2, измеряющие температуру образца Q. Таким образом, вначале, при остывании образца, показания гальванометра G будут понижаться по кривой а соответственно падению температуры Т образца Q (фиг. 4). В дальнейшем, при некоторой температуре Т наступит мартенситное превращение аустенита (мартенситная точка М), т. е. в образце появится ферромагнитная фаза, количество которой будет все время увеличиваться по мере остызания образца Q. Поэтому, начиная от температуры Т, гальванометр G будет также показывать идущую от катушки 5i электродвижущую силу Е, величина которой будет все время увеличиваться по кривой b по мере падения температуры Т образца Q. На фиг. 4, где по оси абсцисс представлена температура Т, а по оси ординат - электродвижущая сила Е, показываемая гальванометром G, кривая а изображает электродвижущую силу, идущую от термопар Т и Т, а кривая b - электродвижущую силу, идущую от катущек S и S2. Результирующая этих двух кривых а и и изобразится в виде кривой с (фиг. 5), у которой минимум будет в точке М соответствующей температуре Т (мартенситная точка М). Таким образом, следя за показаниями гальванометра ,|G, по мере остывания образца Q, мы увидим, что показания гальванометра вначале понижаются, затем происходит остановка лри некоторой температуре Т, а потом показания начинают повыщаться. Отметив температуру остановки гальванометра, соответствующую мартенситной точке М, можно легко определить процент содержания углерода в данном образце, пользуясь заранее составленными таблиJtaMH или графиками.

Из фиг. б видно, что изменения процента содержания углерода на 0,1% меняют температуру мартенситного превращения (мартенситную точку Ж) в среднем на 15-20°. Так как никель-нихромовая термопара развивает термо-электродвижущую силу порядка 0,03-0,04 mV на I, то изменение содержания углерода в 0,1 % будет соответствовать изменению показаний гальванометра 0,5-0,8 mV. Изменение содержания углерода в 0,01% будет соответствовать изменению в 0,05-0,08 mV.

Шкала обычных 17-мйлливольто8ых гальванометров имеет наименьщее деление 0,1 mV. Величина же в 0,05 (половина наименьщего деления щкалы) легко определяется наглаз.

Кроме контроля плавок по углероду, прибор может служить для определения марок стали при ее разбраковке. В этом случае пруток исследуемой стали нагревается в небольщой электрической печи выще критической температуры, выдерживается при ней некоторое время и затем закаливается в закалочной ванне „на аустенит. После этого пруток зажимается щипцами с термопарами и переносится в намагничивающую катущку В, где определяется температура мартенситного превращения аустенита, как было описано выще. По температуре мартенситного превращения легко определить марку стали исследуемого прутка.

Предмет изобретения.

Устройство для определения содержания углерода в железоуглеродистых сплавах по температуре изменения магнитных свойств сплава, состоящее из катущки с тремя обмотками, охватывающими нагреваемый образец, одна из которых предназначена для питания переменным током, а две другие включены диференциально и через выпрямитель в цепь измерительного прибора так, чтобы изменение магнитных свойств материала нарущало равновесие токов в указанных обмотках, отличающееся применением одной или более термопар, укрепленных на исследуемом образце и включенных в цепь индикатора магнитного превращения таким образом, чтобы оба напряжения складывались, с целью возможности определения момента появления магнитных свойств образца по минимальному отклонению измерительного прибора.

sT

и S

tГНЮ

о Рч о и о pq о «: «б

fc

:CQ

(и

« со

2 го

с

IvXA-VWo

:

-GЕ авторскому свидетельству В. И. Зюзина и В. Д. Садовского № 55475

0.0 0.2 а-4 0,6 0.8 1,0 1,г 1,4 16 i,8 С:

ф иг б