一種高溫熔體物性測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種測(cè)量裝置，具體設(shè)及一種高溫烙體物性測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 高溫烙體的粘度、密度W及表面張力是高溫烙體的=種非常重要的參數(shù)。而電導(dǎo) 率是電爐冶煉的重要參數(shù)。目前國內(nèi)外采用旋轉(zhuǎn)法測(cè)量粘度測(cè)試儀，該測(cè)試儀發(fā)熱體采用 娃鋼材質(zhì)的加熱電爐，最高工作溫度1450°C和1600°C，PID計(jì)算機(jī)程序控制溫控。測(cè)量高溫 烙體的的粘度(旋轉(zhuǎn)柱提法）、表面張力(拉筒法)和密度(阿基米德法）。該設(shè)備基本滿足高 溫烙體物性綜合測(cè)試，粘度測(cè)量范圍:0.01~30化.s(0.1~300泊）。但是運(yùn)種測(cè)量方法的粘 度測(cè)量裝置與密度、表面張力測(cè)量W及電導(dǎo)率測(cè)量裝置在多個(gè)平臺(tái)上，測(cè)頭與表面張力的 測(cè)頭也是分開的，需要采用兩根測(cè)桿和測(cè)頭，測(cè)量時(shí)更換十分麻煩，部分烙體的烙點(diǎn)很高， 娃鋼加熱體不能滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)存的上述問題，本發(fā)明的目的是為解決上述問題而提供了一種高溫烙體物 性測(cè)量裝置，此處的高溫烙體物性指粘度、密度、表面張力和電導(dǎo)率。該裝置可W保證在高 溫下使用一根連桿和一個(gè)測(cè)頭準(zhǔn)確的測(cè)量出高溫烙體的粘度、密度W及表面張力。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種高溫烙體物性測(cè)量裝置，包括物 性測(cè)量系統(tǒng)、加熱爐、升降系統(tǒng)、真空及氣氛控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和控制顯示系統(tǒng)；
[0005] 物性測(cè)量系統(tǒng):包括第一測(cè)量結(jié)構(gòu)，該第一測(cè)量結(jié)構(gòu)包括第一真空腔體、電機(jī)、扭 矩傳感器、質(zhì)量傳感器、第一彈黃管、連桿和測(cè)頭；
[0006] 所述第一真空腔體的底部與第一彈黃管的頂端密封連通，連桿由位于第一真空 腔體內(nèi)的上半部和設(shè)置在第一彈黃管內(nèi)的下半部組成，電機(jī)、扭矩傳感器和質(zhì)量傳感器設(shè) 置在第一真空腔體內(nèi)，電機(jī)的輸出軸與連桿的頂端固定連接帶動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，扭矩傳感器用 于測(cè)量連桿的扭矩，質(zhì)量傳感器用于測(cè)量連桿的質(zhì)量;測(cè)頭可拆卸地連接在連桿的底端；
[0007] 加熱爐:包括加熱爐體、連接管、保溫罩、加熱體和實(shí)驗(yàn)用相蝸；
[000引所述加熱爐體包括開口向上的U形的爐壁和爐蓋，爐蓋設(shè)置在爐壁的上方，且與爐 壁的開口密封連接形成反應(yīng)腔;所述爐壁上具有熱電偶安裝孔、加熱體導(dǎo)線入口和氣體進(jìn) 口，爐壁上還設(shè)有加熱爐抽氣閥；
[0009] 所述保溫罩為開口向下的U形結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在反應(yīng)腔內(nèi)，加熱體設(shè)置在保溫罩內(nèi)， 實(shí)驗(yàn)用相蝸位于加熱體和保溫罩形成的空間內(nèi)；
[0010] 所述連接管的頂端與第一彈黃管的底端可拆卸密封連接，連接管的底端依次穿過 爐蓋和保溫罩的上部;連接管位于爐蓋上方的部分從上而下依次設(shè)有測(cè)量系統(tǒng)抽氣閥和加 熱爐密封閥；
[0011] 升降系統(tǒng):包括安裝臺(tái)、第一升降桿、第二升降桿、位移傳感器、加熱爐安裝架和升 降桿驅(qū)動(dòng)件；
[0012] 所述升降桿驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)第一升降桿和第二升降桿的頂端產(chǎn)生上下位移，第二升降 桿的頂端與安裝臺(tái)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，加熱爐安裝架固定在升降桿驅(qū)動(dòng)件的外殼上;位移傳感器 用于檢測(cè)第二升降桿上下移動(dòng)的位移；
[0013] 所述加熱爐安裝在加熱爐安裝架上，第一升降桿的頂端與爐蓋固定連接，物性測(cè) 量系統(tǒng)設(shè)置在安裝臺(tái)上；
[0014] 真空及氣氛控制系統(tǒng):包括氣瓶、真空累和真空控制柜；
[0015] 所述氣瓶通過氣管與氣體進(jìn)口連通，真空累通過管道及測(cè)量系統(tǒng)抽氣閥與連接管 連通，實(shí)現(xiàn)對(duì)物性測(cè)量系統(tǒng)抽真空，真空累還通過管道及加熱爐抽氣閥與反應(yīng)腔連通，實(shí)現(xiàn) 對(duì)反應(yīng)腔抽真空，真空控制柜的信號(hào)輸出端與真空累連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)抽真空過程的控制；
[0016] 溫度控制系統(tǒng):包括熱電偶和溫控柜，所述熱電偶通過熱電偶安裝孔安裝在爐壁 上，熱電偶的數(shù)據(jù)輸出端與溫控柜連接，將所測(cè)溫度信號(hào)輸入溫控柜，溫控柜根據(jù)接收到的 溫度信號(hào)控制加熱體的加熱溫度；
[0017] 控制顯示系統(tǒng):包括控制器和顯示設(shè)備；
[0018] 所述位移傳感器的信號(hào)輸出端與控制器的位移信號(hào)輸入端連接，控制器的位移控 制信號(hào)輸出端與升降桿驅(qū)動(dòng)件連接，控制升降桿驅(qū)動(dòng)件工作；
[0019] 所述扭矩傳感器和質(zhì)量傳感器的信號(hào)輸出端分別與控制器的信號(hào)輸入端連接;控 制器根據(jù)接收的扭矩信號(hào)和質(zhì)量信號(hào)計(jì)算實(shí)驗(yàn)用相蝸內(nèi)待測(cè)烙體的物性，待測(cè)烙體的物性 包括待測(cè)烙體的粘度、密度和表面張力；
[0020] 待測(cè)烙體的粘度巧寺測(cè)：
[0021] 控制器根據(jù)公式(Ic)和(Id)計(jì)算測(cè)烙體的粘度巧寺測(cè)；
[0022] q待測(cè)=K ? M' (Ic)；
[0023]
[0024] 其中，R實(shí)驗(yàn)用相蝸的內(nèi)徑、r測(cè)頭的外徑，h為側(cè)頭浸入標(biāo)準(zhǔn)烙體的深度，為側(cè)頭 浸入待測(cè)烙體內(nèi)攬動(dòng)時(shí)扭矩傳感器的讀數(shù)，M為側(cè)頭浸入標(biāo)準(zhǔn)烙體內(nèi)攬動(dòng)時(shí)扭矩傳感器的 讀數(shù)，nsa為標(biāo)準(zhǔn)烙體的粘度；
[0025] 待測(cè)烙體的密度：
[0026] 控制器根據(jù)公式(2c)計(jì)算測(cè)烙體的Pf寺測(cè)；
[0027]
[0028] 其中，mo為測(cè)頭懸空時(shí)質(zhì)量傳感器的讀數(shù)，虹為側(cè)頭浸入標(biāo)準(zhǔn)烙體中質(zhì)量傳感器的 讀數(shù)，m2為側(cè)頭浸入待測(cè)烙體中質(zhì)量傳感器的讀數(shù)，Paa為標(biāo)準(zhǔn)烙體的密度；
[0029] 待測(cè)烙體表面張力：
[0030] 控制器根據(jù)公式(3b)和(3c)計(jì)算測(cè)烙體的曰待測(cè)；
[0031] 嘶測(cè)=k ? (nu-mo) ? g (3b)；
[0032]
[0033] 其中，k為測(cè)量常數(shù)，m4為側(cè)頭從待測(cè)烙體中拉脫時(shí)質(zhì)量傳感器的讀數(shù)，m3為側(cè)頭從 標(biāo)準(zhǔn)烙體中拉脫時(shí)質(zhì)量傳感器的讀數(shù)，mo為測(cè)頭懸空時(shí)質(zhì)量傳感器的讀數(shù)，g為重力加速 度，OSa為標(biāo)準(zhǔn)烙體的密度；
[0034] 所述標(biāo)準(zhǔn)烙體是指烙體的粘度、密度和表面張力已知的烙體；
[0035] 所述控制器的物性信號(hào)輸出端與顯示器設(shè)備的信號(hào)輸入端連接，顯示設(shè)備將控制 器計(jì)算的待測(cè)烙體的物性進(jìn)行顯示。
[0036] 作為優(yōu)化，所述物性測(cè)量系統(tǒng)還包括第二測(cè)量結(jié)構(gòu)，該第二測(cè)量結(jié)構(gòu)包括第二真 空腔體、第二彈黃管和四根耐高溫探針；
[0037] 所述第二真空腔體內(nèi)具有導(dǎo)線固定架，第二真空腔體的底部與第二彈黃管的頂端 密封連通，第二彈黃管的底端與連接管的頂端可拆卸密封連接；
[0038] 所述四根耐高溫探針均包括位于第二真空腔體內(nèi)的上半部和設(shè)置在第二彈黃管 的下半部，四根耐高溫探針的上半部通過導(dǎo)線固定架固定在第二真空腔體內(nèi)，四根耐高溫 探針的頂端通過導(dǎo)線接入四橋電路，所述四橋電路的輸出端與控制器連接，四根耐高溫探 針的底端齊平；
[0039] 控制器根據(jù)公式(4d)和(4e)計(jì)算待測(cè)烙體的導(dǎo)電率Kt寺測(cè)；
[0040]
[0041]
[0042] 其中，Q為測(cè)量常數(shù)，化知為標(biāo)準(zhǔn)烙體的電導(dǎo)率，Rf為四橋電路中的參比電阻，Es為 四根耐高溫探針浸入標(biāo)準(zhǔn)烙體時(shí)參比電阻的分壓，Ex四根耐高溫探針浸入標(biāo)準(zhǔn)烙體時(shí)標(biāo)準(zhǔn) 烙體的分壓，Es/為四根耐高溫探針浸入待測(cè)烙體時(shí)參比電阻的分壓，E/四根耐高溫探針浸 入待測(cè)烙體時(shí)待測(cè)烙體的分壓。
[0043] 作為優(yōu)化，所述測(cè)頭為柱體結(jié)構(gòu)，其由實(shí)屯、的上半部和空屯、的下半部組成，并且下 半部具有多個(gè)徑向的通氣孔，所述通氣孔與下半部的空屯、部分連通。
[0044] 作為優(yōu)化，所述爐蓋和爐壁均為空屯、結(jié)構(gòu)，并且爐蓋和爐壁的空屯、部分連通，爐蓋 上設(shè)有與其空屯、部分連通的進(jìn)水口和出水口。
[0045] 作為優(yōu)化，所述加熱爐還包括保護(hù)用石墨相蝸，所述保護(hù)用石墨相蝸設(shè)置在實(shí)驗(yàn) 用相蝸和加熱體之間。
[0046] 作為優(yōu)化，所述保溫罩和保護(hù)用石墨相蝸上分別具有用于固定熱電偶的通孔，且 該通孔與所述熱電偶安裝孔同軸。
[0047] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[004引1、本裝置性能優(yōu)秀，其技術(shù)參數(shù)可W達(dá)到：最高工作溫度180(TC;長時(shí)間工作溫 度：1750°C ;連續(xù)測(cè)試試樣溫度范圍1750~1000°C ;化內(nèi)爐溫達(dá)到1700°C ;控溫精度:±rC ; 粘度測(cè)試范圍:O~12化.S;位置控制精度:小于±0.01mm。
[0049] 2、采用一根連桿和一個(gè)測(cè)頭，免去了測(cè)量不同物性需要更換不同測(cè)頭的麻煩，可 W快速的得到粘度密度和表面張力的數(shù)據(jù)，降低由更換帶來的實(shí)驗(yàn)誤差和實(shí)驗(yàn)的成本。
[0050] 3、運(yùn)種檢測(cè)高溫烙體物性的方法具備操作簡單、數(shù)據(jù)可靠、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，可W 較為廣泛的用于高溫烙體物性的測(cè)量和研究。
【附圖說明】
[0051] 圖1為本發(fā)明高溫烙體物性測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052] 圖2為物性測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053] 圖3