Токосъемник для измерения активности кислорода в жидком металле Советский патент 1980 года по МПК G01N27/28 

ТОКОСЪЕМНИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ Изобретение относится к металлур гии и касается измерения активности кислорода в жидком металле методом ЭДС. Внешние токосъемники для снятия потенциала с исследуемого расплава часто исготавливают в виде проводника из тугоплавкого металла (воль фрама, молибдена и др.), который растворяется в жидком металле за вре мя измерения llТакие токосъемники непригодны дл длительного измерения окисленности жидкого металла, так как происходит нарушение электрического контакта с исследуемым металлом из-за быстрого растворения проводника. Кроме того, исследуемый металл загрязняется токосъемника, например вольфрамом, что при лабораторных исследованиях значительно искс1жает результаты измерений. Использование токосъемника из ту плавкого металла вызывает появление термоэлектродвижущей силы пары: материал токосъемника - исследуемый металл, что снижает точность измерений. Кроме того, при использовани таких токосъемников расходуются дорогие металлы. МЕТАЛЛЕ КИСЛОРОДА В ЖИДКОМ Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является токосъемник для измерения активности кислорода в жидком металле, содержащий проводник в защитном огнеупорном чехле с отверстием 2. Такая конструкция токосъемника позволяет производить длительные измерения. Однако при этом токосъемник сложен в изготовлении, дорог, так как требует применения драгоценного металла и вольфрама. Цель изобретения - упрощение конструкции и удешевление токосъемника. Поставленная цель достигается за счет того, что в токосъемнике для измерения активности кислорода в жидком металле, содержащем проводник в защитном огнеупорном чехле с отверстием, проводник выполнен в виде стержня из металл, одинакового с исследуемым и имеющего температуру плавления, равную температуре плавления исследуемого металла. Материал стержня и исследуемый металл должны быть одинаковыми. Например, для измерения активности кислорода в стали стержень изготавливают из стали, при исследовании расплава меди стержень изготавливают из меди, при исследовании латуни из латуни и т.д. При таком подборе материала стержня исключается возникновение термоэдс пары: токосъемник - исследуемый металл, что повышает точность измерения активности кислорода. При погружении токосъемни ка в жидкий металл нижняя часть стер ня расплавляется. Ввиду направленног теплоотвода вдоль оси токосъемника твердая.часть стержня заканчивается несколько ниже уровня жидкого металла в исследуемом объеме. Для подтвер дения этого промеривают градиент температур вдоль стержня токосъемника при измерении активности кислорода в жидкой стали (t 1530°с).Стер жень токосъемника в данном случае из армко-железа (t р, 1535°С). Из распределения температур вдоль токосъемника видно, что часть стержня токосъемника, погруженная в исследуе мый расплав, находится в расплавленном виде, однако на расстоянии 1,52 мм ниже уровня исследуемого расплава стержень токосъемника имеет температуру ISSO-C, т.е. находится. не в жидком, а размягченном состоянии. Вследствие того, что твердая часть стержня заканчивается ниже уровня исследуемого металла, металл из пространства, окружающего токосъе ник, через отверстие в огнеупорном чехле, в соответствии с принципом сообщающихся сосудов, давит на нижнюю, твердую часть стержня, обеспечивая постоянный и надежный электрический контакт с металлом токосъемника . Если температура плавления материала стержня значительно ниже температуры плавления исследуемого металла, стержень расплавляется цяликом, электрический контакт исследуемого металла с токосъемником на рушается . На чертеже представлена схема пр лагаемого токосъемника для измерени активности кислорода в жидком метал ле. Токосъемник содержит стержень 1, из металла, одинакового с контролируемым, помещенный в чехол 2 из огн упорного материала. При измерении активности кислорода в жидкой стали используется токосъемник, в котором стержень диаметром 8-10 мм выполнен из армко-железа и помещен в чехол из тройной окисной системы Т i О - ZrOj. . Зазор между стержнем и чехлом составляет 0,2-1 мм. В стенке чехла на расстоянии 1015 мм от дна или в дне выполнено отвёрстие 3 0 2-4 мм. Наличие отверстия диаметром не менее 2-4 мм обеспечивает поступление металла из исследуемого объема внутрь токосъемника. Со стержнем 1 соединен токопроводящий элемент 4. Устройство работает следующим образом. При погружении токосъемника в жидкий металл на 30-40 мм нижняя часть стержня .1 расплавляется. Исследуемый металл через отверстие 3 поступает внутрь токосъемника и обеспечивает надежный электрический контакт со стержнем 1. Электрический потенциал по токопррводящему элементу 4 передается на измерительный прибор. Конструкция токосъемника позволяет производить длительные измерения, в то время как известный токосъемник из тугоплавкого металла (например вольфрама) пригоден для кратковременных замеров и приводит к загрязнению исследуемого металла. Формула изобретения Токосъемник для измерения активности кислорода в жидком металле, содержащий проводник в защитном огнеупорном чехле с отверстием, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и удешевления токосъемника, проводник выполнен в виде стержня из метала, одинакового с исследуемым. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №396612, кл. G 01 N 27/46, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР №552549, кл. G 01 N27/46, 1977 fnpoтотип).