Устройство для анализа жидких расплавов

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (31) А

4(зц G 01 И 27/46 (рф 3 Ф- °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :

H АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3590433/24-25 (22} 13.05.83 (46) 07.04.85. Бюл. 8 13 (72) В.Н.фролов, В.Н.Дорофеев, О,В.Бакаев и С.Н.Фролова (71) Коммунарский горно-металлургический институт (53) 543.247(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 640198, кл. G 01 N 27/46, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 1022034, кл. G 01 N 27/46, 1983 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ЖИДКИХ РАСПЛАВОВ, содержащее гальваническую ячейку с разнородными электродами, разделенными экраном, выполненным в виде стакана из материа.-. ла, электроположительного по отношению к материалам электродов, размещенных внутри экрана, в днище которого выполнены отверстия для диффузионного подвода анализируемого компонента, причем длина погруженной в электролит боковой поверхности экрана в 1,5-2 раза больше длины погруженной части электродов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности анализа жидких расплавов и расширения диапазона измеряемых параметров, электрод иэ углерода одновременно является корпусом и выполнен в виде цилиндрического стакана с изолированными од" на от другой внутренней и внешней стенками, причем в нем размещен электролит с известной активностью 3 примеси, с погруженной в него гальванической ячейкой с разнородными электродами, а во внешней стенке корпуса выполнены пазы для разнородных электродов.

1(зтэбретен(ее относит< я K е ;)алаE\ тт(а>1(ет быть исп альз свана Д,пЯ

ИЗ(.,ЕЕР eHтЕЯ< (.В(В-(BPB-(-тхРЫ H т ! С ОС i а Ва жнд Кт)) ) Метадпа т) i -T а)! лур гтги „ тлзBe!-tHc! устст<эй! .Tt!O,епя !I»3:тее)е ,.-ИЯ ГЕ,,Е)«а«)а Г (тт ттт((« il«! <., <Е! B! t т«И !Т ((И;(:Е:»::..;.,-,. -.с .";! ;,как ГЧЕС-КУЮ яч=-тт;«»Х«Г Э а 3 (та г О) ()Етт(МЧ ЗЛЕ )(Т)! а-. г;(ДВМИ(;.)аЗДЕ т(ВИНЫ< А " .-а t-i OМ t j c (jp.наксэ э То ус Сотo:c-т - .о .!t ) ) ((е-«

-цевае"! Д()тс:i а(о(llгтl() тс. чнсстi деления .римесей Б, - плаве и за

ВЛт»тЯНИЯ КОКВЕКТИБНЬГХ ПОТOKOB, Цаиболее близ ((< (1-. изабрет:иию (IC! 1 ЕХНE(<(BC!(ОЙ C"J!Щ({С)С ТИ Я ВЛЯ =. H устройство для анализа жидких расплавав, содержащее гальвакичесtcv(<) (ГЧЕйКУ С !»! B 3 НОР ОД НЫМИ ЭЛЕКтРОДаМИ . разде»(ен(еьвае экранам., вы((олненныь(„: »(1

В((ДЕ С 1 акака (13 Ма(«Е()!»(Я((а ЭЛЕКТ<ЭО .<)-Пта)((((ТСГ(Ь((ОГО )10 От((ОП(ЕЖЕ» 1(? Iат<- ВИ= 1 ла;е электродов, размещенк.-,.х Внутри

ЭКРаНа, B ДНИЩЕ КОТОРОГО ВЫЛ<)ЕНЕПЫ

ОтВЕРСтИЯ ДПЯ ДИффУЗИО((КОГО )ОДВОД 75 анализируемого компонента,. гричем

Цлгт(т".; Пат (Х.Гтт(рика!< <1 ЗЕ(Е((ТГ!(,.Г т(<Г )OKΗ

ВОЙ пОВер хна с ги 3KBB Hcl и,. "-2,)! 3 -! бс)ле>ще !) 1(инь(пс}).- - -:;же н .-: стй .;:! )-; градOB ., 21: д

С)днако известное устройства н(.

ОбЕ Е(т чт(Вав 1 дОС --.ТО«тн ««-() -.От «;. т т

Определения примас (.Й В it Bc 1U!B .„т Bc I(Как Э Ка-l(«H(i» ОПРЕ(тЕ..тв eЬ(ЬГ; ПВРВМЕТРОВ

COCTO)- НИЯ а (КОГО С(

".ЕЕНИЙ Зт(ЕКТРОГ(В)ЕЖУПф(Х СИ«П Я ЧЕ - К т KO

TOpbI(3 Обт атЕа(ЭТ ВЫСОКО) - ; )(КЕГХ;-,-.;,»,-;тт;а; " тью =(з -за певьсокои с.(ораст, H ãp(3ва гальвак(еческо(1 s÷åðê.=, га, уст,эайства, Озволяс .т апрезслять толька активность кислорода ь расплаВЕ И Е т О ТЕМ(ЕеPB Т,т)Э"

ЦЪЧЬ ИBOÜPЕТС-:НИЯ (IOВЬ((Liа.т--!t ..- . .ТОЧ

Hc!cTI(апылиЗа жидк)ех p "..сГ(лавав и 1 Вс «4 пирек(е диаГ(аЗОHЗ ((в. . !!э(ваяем(Гх:.(а)эа:, ..етРОВ с

ПОСтаВЛЕН(заЯ ЦЕГ«Ь Дае ГИГBCI СЯ ТОМ, что в " стройстве для акал((за;.(дких расп !ВВОВ, саде жащем гал(«ва,ти-(какую

ЯЧЕИКу- (pа 3 Нсi) ОДт(ЬГЬЬЧ -ЗлсктраДами разделс (Г;(((ми»кап(.а((, Выпа;!Иеккым в виде стакана из материoëà электраположителького па атнощению к материа—

ЛаМ ЭЛЕК Г РОДС)В, Oаэ; Г<«ЩЕ)(ПЬ(Х В (-,т Г)ЭИ экрана, в днище кот::"..Огс выполнены

0 !. Веос 1 1(я для ди(4gó "-ионн() га Гlадв а/Та а.-(алиэитруемагс каььео)(е НТB, причем длина пагруженнои в электролит бокодсй паверхно<-.ти экрана. в 1 5-2 раза балья(е длины погруженной части элекОт;: В. 3)(ЕК ГРОД ИЗ УГЛЕРОДа ОДНОВРЕмекка являетс — корпусом и выполнен в виде цилиндри теского стакана с изоли1)овзнкыми одна от другой внутрен((ей и Вт(("1)1 ей стенками. причем в нем раз ь(е)(Е «ti Зле((тралит с НЗ Вес тнай ак гиВ

)(остью (тримеси. с погруженной в него ."апьваническОЙ ячейкОЙ с разнОродными электродами, а Во BHeøíåé стенке корпуса Выпопнекы пазы для разнородных электродов„ --Гт ж- 1 СК тан СХЕЫа Пр ДЛа. -".,«маго устройства для B.нализа жидКИХ РттСПЛавОВ, Ус грайства ДГя а-(HEI3a жидких рас° !iB т!) !-.- (. <)cTOHT HЗ !(атчика 1 электри;. СK(I)(с;.и-:-Ганс)В,. который представля«о,3()й галт: )((к)(час((y(э ячейку Вклю..;:.)))(ут-. 1(а(пу:: 2, «1 нолкенкый в виде

:.-)Г(1(1<)та»(-! BcK(;t c TBKB)(B с из алирован;:ыми эдна ат Гт(-угой в)(утрекней 3 и

Чl(ЕЩНЕЙ,4 СТЕККаМИ,; СГ(хжаЩИМИ ЭЛЕК грэс;.а .(t:. и рВ äåле к)(ыми между собой ! ! Ч(O. т тt»tt» тт! та,(ЕК р(лк О(«(5,: дт; -(п (ел акис.",B H: каль!Еия. Вкут„: trv(:;-:; :. pB.-..- е()(ен магазин метал:l::! . ИХ Э)ЕСКтРОЛОВ 6 т 1) КОТОРЫЙ зх;,дят, напрГ(ьеер, хромовый электрод

:,,: р) ililtcti ...й элек град 8 и ванацие))(ектрод 9, заключенный В экран

)(т, В д (ище котарс)го содержатся от;)с рот:ея 11 Которые служат для мас,. бм()иа 3.(ектролита 1) 2 с известной

;:.(Тивнастью —. электролитом 13, кон. „т(" Р х i((((i !и с ВИУт(эенней стенкой, ар сх са . !) э в(lе)(<ней стенке корпуса

)ч к(олнекы пазы 1 — 16 для размеще",(и)т В них элт .K(родов 17-19, идентич.; . Х Э)(СЗКтра(цаМ, раЗМЕщЕНКЫМ В МаГаэнЗлектрадаВ 6, хрО

1.::х:)сп-0 17,;.-;B(pганцеваго 18 ванадие„0K0, 9, -, и;)та;т электроды 7, 8, 9, 1,, 18 и, 9 .(0)",еще нь(B капилляры 20, Дат<(111(3:,! . »Гт )Э(ГГЕ(КИХ (ИГНЯЛОВ За

:т(рыт 1 (1)1-»1!« -i, с с (ti Kpt(L<(KO(I 2 1 и с ое),(кеп <. Вторичным прибором 22, состоящ(и "3 ус:! райства 23 сопряжения, ;;)<алсго-цифрового преобразователя

2-:, b!((I(pt!0-..!))т(2") k! )ЕЕ(фрава(0 pИСПЛЕя

26:

Устрой< тBO работает следующим образ ом,.

iiP(i <ЭктУСКа НИЕ: УСтРОйетВа ДЛЯ аиа1(иза 13(дких pBc((((BÁOВ В жидкий рас план (неизвестной температурой рас1149156 плава Т и активностью кислорода а ох и серы а „, датчик электрических сигналов прогревается до температуры расплава и на электродах 3, 4, 7, 8, 9, 17, 18 и 19 начинают протекать 5 окислительно-восстановительные реакции. Капилляры 20 при нагревании электродов выше температуры плавления металлов предохраняют их от разрушения, а также служат диэлектриками. Электроды 3, 7, 8 и 9, опущенные в электролит с заданной активностью примесей, образуют внутреннюю систему гальванических пар С/ -Cr С-Nn

Ф / /

/ /

Ф Э

С-V, а углеродный электрод 4, опу- 15 щенный в жидкий расплав металла с неизвестной активностью примесей, образует с металлическими электродами 17, 18 и 19 внешнюю систему гальванических пар С -Cr, С -Мп,С -V . 20

// II // // // //

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 распла- 30 ва увеличивается в 1,4 раза. В то же

1 время параметры электрических сигналов пар электродов во внутренней и внешней системах отличаются, что позволяет определять активность примесейЗ5 в расплаве, например кислорода, серы.

Использование в качестве изолятора высокотемпературного диэлектрика позволяет поддержать разность между параметрами электрических сигналов, 40 образованных в двух электрических системах, обусловленную различием в активностях примесей в электролитах.

Значения температур, при которых в гальванических парах углерод-металл 45

ЭДС равна нулю, известны (определены экспериментально заранее), так дЛя пар углерод-хром 1220 С, углеродванадий 1620 С, углерод †марган

1420 С. После получения электрических 5О сигналов с внутренних гальваничес" ких пар С -Cr, С -Ип, С -V делают

/ / / i/ / анализ из значений и выбирают минимальное положение Е< и минимальное отрицательное Е2 значение гальваноЭДС и значения температур Т и Т, при которых в этих гальванопарах ЭДС должна быть равна нулю. После чего температуру жидкого металла опреде. ляют, используя те две гальваничесмие пары углерод-металл внутренней галь" ванической ячейки с известной актив ностью кислорода в электролите, для которых одна гальваническая пара имеет отрицательное значение гальваноЭДС, а другая — положительное, по уравнению

/E»,/ "Т +/Е//< Тф

/к,/+/к,/ где Е и Е - значения ЭДС-гальвано/ g пар, соответственно, с минимальным положительным и отрицательным значениями, В, Т и Т вЂ” значения температур, при которых значения злектродвижущих сил в этих гальванопарах са» ответственно равны нулю, С; Тх — тем о, пература жидкого расплава%ОС.

Определяют абсолютные значения между температурой жидкого металла и температурами, при которых в гальванических парах углерод-металл ЭДС равна нулю, т.е. значения Q.=Ò/,-1220

3 =Т„-1620; 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 сравнечия и металле равны, либо эквивалентное сродство электродовметаллов во внутренней и внешней ячейках по отношению к посторонним примесям равно.

Выполнение электродов из углеродов в виде цилиндрического стакана с изолированными одна от другой внутренней и внешней стенками позволяет одновременно измерять потенциалы идентичных электродов, имекхпих практически одну и ту же температуру, но находящихся в электролитах с различной активностью примеси, что при1 49 >56 — М

Яис:, еш

L ь

УР;.1 (,.„.

AQ 1,7g Ы

ВНИИНИ Заказ 18 72/30 Тираж 897 Подписное t ll ее сзнлиал ППП Патент „ .Ур т,paï, ул.Проектная, 4 водит к повышению точности определе-ния температуры расплава за счет уве.= личения количества одновременно определяемых значений ЗДС н увеличения количества измеряемых параметров состояния жидкого расплава., например„ концентрации серы за счет сопостав.:-ния с известной величиной. Помещение металлических электродов в капилляры позволяет расширить температурный и концентрационный диапазоны исследуе 1ьгх металлов . и

/г»

Д вЂ” — 22