液態(tài)金屬電阻率快速檢測方法及裝置的研究

金屬熔體的電阻率對于金屬液態(tài)結(jié)構(gòu)的變化十分敏感,因此可通過觀察金屬熔體電阻率的變化來反映金屬液態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。此外,電阻率對于一些液態(tài)金屬工藝過程也十分重要,如電爐煉鋼、鋼的精煉,熔體電磁攪拌、氧化鋁電解還原鋁等。 本文簡述了金屬熔體電阻率測量的各種方法,提出了基于負(fù)壓取樣測量金屬熔體電阻率的新方法,使金屬熔體在負(fù)壓的作用下進(jìn)入雙柱電導(dǎo)池內(nèi),在電導(dǎo)池內(nèi)完成其電阻率的測量。本方法的特點(diǎn)是測試速度快,可在金屬熔體進(jìn)入電導(dǎo)池的瞬間完成測試。 基于負(fù)壓取樣法制作了液態(tài)金屬電阻率的簡易測試裝置,該裝置由雙柱電導(dǎo)池、負(fù)壓系統(tǒng)和精密恒流電源等部分構(gòu)成。雙柱電導(dǎo)池由兩根并列圓柱形石英管、耐高溫電和端口密封材料等構(gòu)成。采用真空泵和緩沖罐構(gòu)成負(fù)壓系統(tǒng),可平穩(wěn)快速地將金屬液吸入雙柱電導(dǎo)池內(nèi)。 通過實(shí)際測量液態(tài)汞、鋁、鑄鐵的電阻率表明:負(fù)壓取樣法可快速獲得測量結(jié)果,且測試準(zhǔn)確度高。由于高溫條件下電導(dǎo)池的長度發(fā)生微小改變,從而影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性,故需對電導(dǎo)池的長度采用熱膨脹計(jì)算公式進(jìn)行必要修正。通過對電導(dǎo)池插入液態(tài)金屬的不同深度電阻率的比較證明,電導(dǎo)池插入液態(tài)金屬一定深度即可,不可靠近底部和液面。由于熱電勢的存在會使電壓測量值不準(zhǔn)確,采取正反兩個(gè)電流激勵(lì)的方法來減小熱電勢的影響。 在實(shí)際測試的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了由自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、探頭鎖緊機(jī)構(gòu)、負(fù)壓單元等構(gòu)成的液態(tài)金屬電阻率自動(dòng)檢測裝置。該裝置以計(jì)算機(jī)為測控中心,通過開關(guān)量輸入輸出接口卡和模擬量輸入接口卡可完成裝置的各種動(dòng)作和數(shù)據(jù)的采集與處理。