Устройство для измерения вязкости расплавов металла

Устройство для измерения вязкости расплавов металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ >89447З (б1) Дополнительное к аат. сеид-ву 51 М „а (22) Заявлено 19„03,80 (21) 2895879/18-25 с присоединением заявки ЙР (23) Приоритет а 01 И 11/O0

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 301281.6толлет@иь NP 48

Дата опубликования описания 30 ° 12 ° 81 (53) )(Д (532.13 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

Н. Ф. Горшков, В.A. Буклан, 8. И. Московка, A.Н.дроздов и И. Г. Чигиринская

Ленинградский завод "Лентрублит" (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ

РЛСПЛАВОВ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к металлур" гии и литейному производству, в част ности к устройствам контроля и измерений физических и термодина жческих параметров жидкого состояния распла- 5 вов металлов. Процессом затвердевания отливки слитка управляют путем скорости изменения вязкости твердожидкой фазы расплава по всему объему формы, изложницы. 10

Известно устройство для определения вязкости жидкостей по средней скорости изменения давления газа, находящегося под контролируемой жидкостью, содержащее капилляр, наполнен- 5 ный исследуемой жидкостью и источник импульсов давления 31).

Известно также устройство для измерения вязкости жидких сред с по- 20 мощью датчика контроля максимального давления в газовом пузырьке, содержащее измерительную камеру и преобразователь со входной и компенсационной камерами, входная камера сое- 25 динена с измерительной в форме пневмотрубки, соединенной через дроссель с компенсационной камерой, и снабжена реле давления, соединенным с клапанами впуска и выпуска газа f23 - 30

Наиболее блиэкил к предлагаемому является барботажный вискозиметр, содержащий барботажную трубку, нижний и верхний датчики обнаружения пузырьков газа, связанные между собой генератор и счетчик импульсов, управляемые о . датчиков обнаружения пузырьков газа, дифманометр, подключенный к барботажной трубке, блок умножения, вход которого соединен с выходами дифманометра и счетчика импульсов (3j .

Однако данное устройство характеризуется недостаточной точностью измерения во всем диапазоне температур для жидкого стекла, составляющей более 5% от верхнего значения шкалы вторичного прибора. Причиной этого является выполнение измерительной системы на контактных элементах, время срабатывания которых соизмеримо со временем всплывания пузырьков газа в жидком стекле. Другим недостатком известного устройства является регулирование частоты следования пузырьков грубо, от руки,. причем установленная частота изменяется по мере погружения капилляра в жидкую среду. При этом увеличивается радиус пузырька, что искажает момент сра894473 батывания верхнего датчика, а это приводит к неточному определению времени всплывания пузырька, необходимого для аналитического расчета вязкости ° Кроме того, устройство не пригодно для замеров в металлических расплавах, так как в момент всплывания я 5 первого пузырька металл попадает в капилляр, закорачивая контакт нижне- го датчика либо растворяя его при высоких температурах, и система измерения выходит из строя. е- 10

Цель изобретения — повышение точности измерения путем обеспечения автоматической подачи импульсов газа с заданной частотой следования пу- зырьков и получение замеров на жидких 15 металлах при достижении хорошей аос-**, проиэводимости результатов опыта.

Поставленная цель достигается,тем, что устройство дополнительно снабжено задающим и регулируемым геяерато- щ рами частоты сигнала, пропорционального частоте подачи импульсов от натекателя газа, двумя демодуляторами, сумматором, широтно-импульсным модулятором„ причем выходы задающего и регулируемого генераторов через демодуляторы. подключены ко входам сумматора, выход которого через регулятор соединен с приводом открывания клапана натекателя газа, при этом вход регулируемого генераЭ0 тора через широтно-имйульсный модулятор подключен к выходу дифференци ального манометра, который через преобразователь соединен с блоком регистрации.

Яа фиг. 1 изображена печь с нагревателем; на фиг. 2 — диаграммная лента записи изменения давления hP; на фиг. 3 — единичный скачок давления д Р при формировании и отрыве га- Щ эового пузырька.от среза капилляра. устройство содержит печь 1 с нагревателем, в которой установлен тигль

2 с расплавом металла 3. Берботажная трубка-капилляр 4 установлена в расп- лав на заданную глубину h с помощью конусного столика 5 и подаоединеяа с одной стороны к системе подачи нейтрального газа (включающей баллон 6 с гелием) через клапан 7 натекателя газа; с другой стороны — к дифманометру 8 с демпфером 9. В систему под- ключен также тарировочный манометр

:10. Иа ту же глубину в расплав погружена термопара ll, подключенная к системе регулирования температуры пе- 55 ,чи, содержащей регулятор 12, печной трансформатор 13 и измерительный прибор 14. Задающий (опорный) генератор

15 (ЗГ) с каналом lб установки зада» ния и регулируемый генератор 17 (РГ) щ частоты сигнала, пропорционального частоте всплывания пузырьков в расп лаве, через демодуляторы 18 и 19 ,встречно подсоединены выходными ка.налами к сумматору 20. Выход послед2 него подключен на вход регулятор

1ю подсоединенного к приводу а кинематически связанному с механиз мом 23 м 3 открывания клапана натекателя газа. Вход регулируемого генератора частоты подсоединен к системе преобразования сигнала, включающей широтно-импульсный модулятор 24 (ШИМ), на вход которого подключены обмотки дифференциально-трансформаторного преобразователя дифманометра 8. Замкнутая обратная связь обеспечивает автоматическую подачу импульсов газа с заданной частотой следования пузырьков. Выход преобразователя подключен также к системе регистрации давления в газовом пузырьке, включающей преобразователь 25 сигнала и ,,регистрирующий прибор 26. устройство работает следующим образом.

В печи 1 с расплавом чугуна (химсостав: С = 2,2Ъ, h = 2В) в тигле 2 устанавливают на заданную глубину

h срез капилляра 4 и спай термопары

11 с помощью конусного столика 5, причем заданную температуру расплава поддерживают системой регулирования температуры печи i.и контролируют по показаниям потенциометра 14.

Затем включают вентилем подачу импульсов газа от баллона 6 с гелием.

Одновременно ключают ЗГ 15„ предварительно установив по каналу 16 частоту всплывания пузырьков порядка

6»12 имп/мин. Сигнал, пропорциональ|ный заданной частоте следования пу-, зырьков, поступает через демодуля-:, тор 18 в сумматор 20 и с выхода его на вход регулятора 21. Привод 22 через редуктор 23 приоткрывает клапан 7 натекателя газа. Газ, поступая в систему измерения, Фармирует пузырьки на срезе. капилляра. При этом давление в системе изменяется скачкообразно в соответствии с ростом и отрывом пузырьков газа от . каппиляра 4. Сигнал„ пропорциональный изменению давления газа, с дифманометра 8 поступает через преобра1зователь 25 на регистрирующий прибор 26. Максимальное значение давле ния в газовом пузырьке корректируют демпфером 9, выравнивая скачкообраз чую запись каждой серии пузырьков для различных г"лубин к общей оси.

Одновременно сигнал с дифманометра 8поступает в ШИМ 24, где синусоидальный сигнал различной амплитуды преобразуется в сигнал прямоугольной

Формы одной амплитуды, но с различным периодом. По цепи обратной связи сигнал поступает на вход РГ 17.

С выхода РГ 17 сигнал проходит через демодулятор 19 на вычитающий вход сумматора 20. Результирующий сигнал с сумматора 20 поступает в регуля,.тор 21 управляющий приводом клапа894473 на 7, обеспечивая подачу импульсов газа с заданной частотой.всплывания пузырьков.

При этом устройство автоматически регистрирует изменение давления в формируемых .на срезе капилляра 4 пузырьках газа на данной глубине, .Для замеров на другом уровне изменяют глубину погружения .h. При изменении глубины погружения меняется Ферростатическое давление, противодействующее Формированию пузырька газа..Сигнал рассогласования с дифманаметра 8 поступает по цепи обратной связи в регулятор 12, который управляя риводом клапана 7 иатекателя, автоматически устанавливает давление газа в барботажной трубке-;капилляре 4, поддерживающее установленную на ЗГ

15 частоту импульсов газа. Благодаря этому осуществляется синхронизация подачи импульсов газа и на сре- 20 зе трубки формируются пузырьки одинакового радиуса.

Полученная на диаграммной ленте запись изменения давления ьР (Фиг,2) показывает, как влияет на вязкость расплава чугуна (химсостав: 2%C и

4,16% S1) повышение температуры для

Фиксированных значений 1280, 1360 и

1425 С соответственна. Дин амический . коэффициент вязкости равен . Зф

351»

Р 9 где (, — вязкость, r/ñì-с (0); р - избыточное давление, при котором пузырьки газа Я отрываются от капилляра, г/см

P - плотность расплава при данной температуре

g - -ускорение свободного падения (981 см/с )1 время существования пузырька газа в расалаве,с.

Для исследуемого расплава чугуна

3:0 3965 0 4

6,8 981 0,05 45

Нетрудно заметить, что системы регулирования температуры и частоты импульсов. rasa обеспечивают пос- тоянными параметры f и H у, вследствие чего для определения коэффици50 ента вязкости нужна регистрировать только изменение давления в газовом пузырьке.

Использование предлагаемого устройства при непрерывном контроле качества жидкого чугуна в условиях чугунолитейного цеха эа счет повышения точности измерения вязкости в 2-2,5 раза экономический эффект по заводу составляет 20,0 тыс. руб. в год.

"Формула изобретения

Устройство для измерения вязкости расплавов металла, .содержащее барботажную трубку,соединепнук с источником импульсов от натекателя газа и с дифманометром, регулятор и привод открывания клапана натекателя газа, системы преобразования сигнала и синхронизации частоты всплывания пузырьков, блока регистрации показаний, а также систему подачи нейтрального газа и регулирования температурного режима печи, а т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем обеспечения автоматической подачи импульсов газа с заданной частотой следования пузырьков, устройст во дополнительно снабжено задающим и ! регулируемым генераторами частоты сигнала, пропорционального частоте подачи импульсов от натекателя газа, двумя демодуляторами, сумматорам и широтно-импульсным модучятором,причем выходы задающего и регулируемага генераторов через демодуляторы подключены ко входам сумматора, выход котарага через регулятор соединен с приводом открывания клапана натекателя газа, при этом вход регулируемого генератора через широтна-импульсный модулятор подключен к выходу дифференциального манометра, который через преобразователь соединен с блокам регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Автаракое свидетельство СССР

В 326486, кл» 6 01 И 11 /04, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 594432, кл. G 01 N 11/00, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 525006, кл. G. 01 N. 11/00, 1975 (прототип).