Способ измерения температуры расплава при его нагреве в тигле плазменно-дуговым разрядом сверху

 

Способ относится к спецэлектрометаллургии и может быть использован при измерении температуры расплавов при физико-химических исследованиях и плавке различных металлов и сплавов с применением плазменно-дугового нагрева. Целью изобретения является непрерывное измерение температуры расплава, повышение точности измерения температуры. Расплавление и нагрев металла 1 осуществляется в тигле 2 с использованием плазменно-дугового разряда 3, создаваемого плазмотроном 4. В процессе плавки измеряют температуру нижней части расплава 1 через отверстие 5, создаваемое в донной части тигля 2 с помощью пирометра 6. Способ позволяет с помощью пирометров непрерывно измерять и регулировать температуру расплава при проведении исследований независимо от влияния излучения плазменного факела, наличия шлаковой пленки на поверхности расплава. 1 ил., 3 табл. v Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 22 В 9/21

ГОСУДАРСТВЕ Н1ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМИ ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

3ЛЫВБ У.ПМЕНТНГ 1.ХЫЧЕСгАл

Е ЬРЧО Еп,4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4645672/02 (22) 28.11.88

{46) 23.06.91, Бюл. Ь 23 (71) Институт электросварки им. Е.О. Патона (72) Г.М. Григоренко, Ю.М. Помарин и Л.И. Соловей (53) 621.745.016 (088.8) (56) Черная металлургия. Известия вузов, 1979, N. 7, с. 49-52.

Физика и химия обработки материалов, 1980, йв 5, с. 653-658.

Проблемы спецэлектрометаллургии.

Вып, 19, 1983, с. 62-68.

° (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

РАСПЛАВА ПРИ ЕГО НАГРЕВЕ В ТИГЛЕ

ПЛАЗМЕHHO-ДУГОВЫМ РАЗРЯДОМ

СВЕРХУ (57) Способ относится к спецэлектрометаллургии и может быть использован при из„„Я2„„1657537 А1 мерении температуры расплавов при физико-химических исследованиях и плавке различных металлов и сплавов с применением плазменно-дугового нагрева. Целью изобретения является непрерывное измерение температуры расплава, повышение точности измерения температуры. Расплавление и нагрев металла 1 осуществляется в тигле

2 с использованием плазменно-дугового разряда 3, создаваемого плаэмотроном 4. В процессе плавки измеряют температуру нижней части расплава 1 через отверстие 5, создаваемое в донной части тигля 2 с помощью пирометра 6. Способ позволяет с помощью пирометров непрерывно измерять и регулировать температуру расплава при проведении исследований независимо от влияния излучения плазменного факела, наличия шлаковой пленки на поверхности расплава. 1 ил., 3 табл.

1657537

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть применено при физико-химических исследованиях и выплавке с использованием плазменно-дугового нагрева небольших объемов чистых металлов и сплавов, в том числе тугоплавких, путем оперативного определения и регулирования темПературы расплава.

Целью изобретения является непрерывное измерение температуры расплав, повышение точности измерения.

На чертеже изображена схема измерения температуры расплава.

Расплавление и нагрев металла 1 осуществляется в тигле 2 с использованием плазменно-дугового разряда 3, создаваемого плазмотроном 4. В процессе плавки измеряют температуру нижней части расплава 1 через отверстие 5, создаваемое в донной части тигля 2 с помощью пирометра 6.

Размер отверстия 5 определяется из условий равновесия сил, действующих на поверхность жидкого металла в создаваемом отверстии.

Учет этих сил приводит к соотношению

2О

r, + (1) где r — радиус отверстия, м; и — поверхностное натяжение расплава, Н/м;

Ра — гидростатическое давление расплава, Н/м;

P — давление плазменной дуги на расг плав, Н/м .

Соблюдение указанных условий исключает вытекание расплава из тигля при проведении измерений.

Предлагаемый способ измерения температуры жидкого расплава при плазменной плавке реализуют следующим образом.

Измерение температуры проводят на плазменной установке, предназначенной для физико-химических исследований, которая включает источник питания ВДП-500, позволяющий плавно регулировать ток от

150 до 500 А, реакционную камеру с водоохлаждаемым тиглем, в верхней части которой смонтирован плазмотрон постоянного тока

ПДМ-7, пульт очистки и контроля плазмообразующего газа. Замер температуры осуществляют через отверстие в донной части тигля бесконтактными цветовыми пирометрами марок ЦЭПИР-010 с диапазоном измеряемых температур (1500-2600 С), Спектроопир-3 (1200 — 1800 С) и "Ardocol" (2000 — 3100 С), имеющими инструменталь5

45 ную погрешность не более 1ф,, На установке осуществляют плавку чистых металлов: железа, титана, ниобия.

Диаметр отверстия в донной части тигля определяют по соотношению (1). В каждом конкретном случае при исследовании того или иного металла или сплава необходимо рассчитывать размеры отверстия в тигле.

В частности. для железа массой 10 г при токе плазменной дуги 300 А Pg составляет

735 Н/м, Ра 975 Нlм, о 1,8 Н/м. При этих условиях максимальный рауиус отверстия не должен превышать 2 10 м.

Примеры замера температуры чистого железа при различных радиусах отверстия в тигле приведены в табл.1.

Как видно иэ табл,1, результаты замеров температуры расплава железа в одинаковых условиях совпадают для различных допустимых размеров отверстия в тигле, Нижнее значение допустимого размера отверстия определяется воэможностями пирометров.

Результаты замеров температуры металлических расплавов для различных металлов и разных условий плазменной плавки приведены в табл.2.

ТочнЬсть измерения температуры расплава по предлагаемому способу приведена в табл,3.

Фактически точность измерения температуры расплава определяется инструментальной погрешностью.

Предлагаемый способ позволяет исключить влияние излучения плазменного факела на показания пирометра и измерять истинную температуру любого жидкого металла и сплава независимо от степени его черноты, при наличии на его поверхности любой шлаковой пленки, Это значительно повышает точность и достоверность измерений.

При этом. измерение температуры расплава можно осуществлять непрерывно и регулировать температуру расплава непосредственно в процессе плазменной плавки, Формула изобретения

Способ измерения температуры расплава при его нагреве в тигле плазменно-дуговым разрядом сверху, включающий измерение светового потока с помощью пирометра,отличающийся тем,что, с целью непрерывного измерения температуры, повышения точности измерения, измеряют температуру нижней части расплава через отверстие в донной части тигля, радиус которого определяют по соотношению

1657537

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Составитель А.Жаров

Редактор И.Дербак Техред M.Moðãåíòàë . Корректор Н.Король

Заказ 1690 Тираж 401 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

r < 2 гт/(Pg + Р ), где r — радиус отверстия, м; о — поверхностное натяжение жидкого металла. Нlм;

Pa — гидростатическое давление расплава, Н/м2;

Ря — давление плаэменно-дугового раэряда, Н/м .