用于检测和测量夹杂物的系统的制作方法

专利名称：用于检测和测量夹杂物的系统的制作方法
这是作为于2000年3月31日申请的PCT/US00/08668的美国国家阶段申请于2000年11月21日申请的美国申请第09/700,975号的部份继续申请。
本发明的现有技术由于对高质量金属日渐增加的需求，熔融金属的纯化变得越来越关键。因此，用于检测、测量、分离和清除来自熔融金属的夹杂物的方法是令人向往的。具体地说，铝制品铸造工业需要使熔炼工能实施精细的金属净化操作并借此避免在成品中出现小缺陷的、可靠的、快速的、经济的检测系统。
例如，典型的铝熔体包含大量的尺寸小于或等于50微米的非金属的小夹杂物。这些夹杂物包括熔点比较高的氧化物(Al2O3)，尖晶石(MgAl2O4)和碳化物(SiC、Al4C3)的粒子。合金中的夹杂物能够损害由它们制成的制品的机械性能、还对表面光洁度和机械加工性能有害、增加铸件内部的多孔性以及增加腐蚀。非金属的夹杂物作为引起应力集中的因素能够引起零部件过早的损坏。
评估熔体中存在的夹杂物的水平是在熔融金属处理中需要测量的主要参数之一。现有的检测技术包括加压过滤试验、声发射检测和电阻率Coulter计数器。前两种方法主要依赖在严重污染的熔体和洁净的熔体之间性质上的区别。Coulter计数法就小探头而言评估大于15-20微米的夹杂物的浓度和尺寸分布两者。然而，这种方法相当昂贵而且只能检测夹杂物的有效尺寸。
电磁力机制已被详细调查而且被用于分离和清除液态金属中的污染物的目的。然而，依靠电磁力的洁净系统并非是非常有效的，因为非常低的力密度通常是在需要净化的液态金属熔体的大体积中产生的，从而导致缓慢的粒子相对运动。在本发明中电磁力被用来检测和测量液态金属中的非金属夹杂物。检测器系统使用小的检验体积，因此此考虑到大的施力密度的产生。本发明还可能被用来在小体积的沟槽中利用高电磁力密度的基础从诸如铝之类的金属中分离夹杂物。
具体地说，优选的实施方案利用永久磁铁和直流(DC)电源产生电磁力。除此之外，用于检测夹杂物的方法利用在通过多针测量结构的测量区域或表面的粒子浓度的静电检测。再者，为了克服对妨碍夹杂物穿越熔体表面负责的表面张力，调整表面条件是必不可少的。通过调整表面条件，粒子穿透表面便于检测。使粒子检测变成可能的调整表面条件的方法可以包括机械系统或声学振动系统或这两种系统的组合。例如，机械系统可以使用滚筒，使熔体的表面层不断地向外伸展。声学振动系统包括使用叠加在通过熔体流动的DC电流上的交变电流(AC)使液态熔体表面在特定的共振频率(例如，10-40赫兹，取决于检验体积的几何尺寸)下摇动。表面振动激励粒子运动。作为替代，气体或气体混合物的溪流能够被引导到熔体表面上。例如，为了调整表面条件，在熔体上方的空穴中气体压力可以介于2-3大气压之间。气流可以被用来在熔体表面上延迟氧化和/或减少表面张力。这可用来增加夹杂物到熔体表面区域的迁移率。依据流动流动的方向还速率，一个或多个通往熔体上方的空穴的进气口和排气口可以被用来控制感兴趣的表面区域上的条件。为了进一步改善粒子的迁移和检测，诸如氦气或氩气之类的惰性气体可以被使用，或者诸如氯气之类也可用来放松表面的束缚的活性流体可以与惰性气体一起使用或者代替惰性气体。这些气体还能在表面区域成份的热“签字”方面改善对比度。
在本发明的另一个优选实施方案中，检测系统是以诸如电荷耦合器件(CCD)之类的固态成像装置为特点的光学系统。基于CCD的检测器系统使电子记录分布在表面孔径上的粒子变得容易。一旦通过施加Lorentz电磁力使粒子集中在测量表面或自由熔体表面上，低频的声学振动就被启动，以便使粒子能够穿过金属熔体迁移。记录粒子的尺寸和分布是用CCD摄像机与使用透镜系统光学放大感兴趣的区域协力完成的。CCD摄像机可以被耦合到图像获取系统上，该系统可以依次被耦合到诸如微控制器或个人计算机之类有用于数据储存的电子存储器的处理器上。该系统可以用软件模块编程，以便完成关于收集到的图像数据的图像处理和确定包括粒子尺寸和分布的定量的数值。这种经过处理的数据可以被用来控制系统的流动速率和分离速率。
在本发明的另一个优选实施方案中，在500-1200nm的波长范围内敏感的检测器或检测器系统被用来对夹杂物进行计数。通过在电磁光谱的可见光、近红外和红外区域中进行检测，表面下的粒子也能被检测。诸如无定形硒之类在市场上购买的检测器可以与石英窗一起被用来以电视的帧速使表面和表面下的粒子成像。
本发明的又一个实施方案仅仅使用AC电源在熔体中诱发电磁力并且借此引起用于测量的熔体运动和随之发生的夹杂物定位。检测系统可以连同用于从熔体中分离夹杂物的系统一起被使用并且提供处理操作的实时反馈控制。
本发明的系统提供小夹杂物的定量测量结果并且能够确定粒子的形状。再者，本发明的系统能够区分单一的粒子和粒子群并且能够区分气体泡沫和固体粒子。有一些本发明的系统的应用，其中包括但不限于检测熔融金属中的夹杂物和从诸如铝、铁的材料、基于黄铜和铜的合金之类的熔融金属中分离夹杂物。除此之外，本发明的系统可以在半固体处理或模铸中被利用，以使晶枝间分离的液体以及分崩离析的枝状网络均质化。
本发明的上述和其它的目标、特征和优势从下面对在相同的参考字符在不同的视图中始终指的是同一零部件的附图中予以图解说明的本发明的优选实施方案的更具体的描述将是显而易见的。这些附图不必依比例绘制，而是把重点放在图解说明本发明的原则上。


图1B是作为在图1A中描述的分离系统被利用的本发明的系统的示意图。
图1C是描述与按照本发明用来检测和测量夹杂物的系统合并的熔融金属处理系统的细节的流程图。
图2A是按照本发明测量熔融金属中的夹杂物的系统的实施方案的示意图。
图2B是按照本发明检测和测量熔融金属中的夹杂物的检测系统的优选实施方案的示意图。
图2C图解说明在图2A中展示的容器装置的俯视图。
图2D图解说明沿着图2C的线2D-2D截取的容器装置的剖视图。
图2E图解说明沿着图2C的线2E-2E截取的容器组件的剖视图。
图2F是按照本发明的系统的检测系统的另一个优选实施方案的示意图。
图3A是按照本发明的系统的另一个优选实施方案的示意图。
图3B是在图3A中展示的传感器要素详细的示意图。
图4是本发明的另一个优选实施方案的示意图。
图5A-5E图解说明按照本发明磁场和Lorentz力分布的一些实例。
本发明的详细说明本发明指向检测和测量液态金属中的夹杂物的系统和方法。进一步的实施方案包括液体或半固体材料的处理。
检测和测量液态金属中的夹杂物的系统和方法使用电磁力迫使污染物粒子迁移到检测和测量表面。本发明是以内含的粒子具有不同于液态熔体的电导率水平而且与液态熔体相比较同样被作为不导电的进行处理这一事实为基础。因此，在以电流密度j施加遍及熔体的直流电流(DC)并且施加强制的垂直磁通量密度B的时候，熔体中的Lorentz力密度是f＝j×B，其中力密度、电流密度和磁通量密度都矢量，而是无线电诱导量和力密度是电流密度和磁通量密度的矢量叉积。Lorentz力是在金属中感应的，但是在不导电的夹杂物中由于没有电流能够通过它们传播而不感应。作为这个电磁力的反作用(牛顿第三定律)，夹杂物承受大小相等方向相反的力。不导电的夹杂物上的相应的反作用力密度fa＝-f被称为阿基米德电磁力。由于检测器使用小检验体积，在那里极大的力密度能够与相应的快速粒子运动一起获得，所以阿基米德电磁力非常适合检测目的。
现在参照附图，图1A是按照本发明与用来检测和测量夹杂物的系统合并提供液态金属的优选的方法的示意图。各个步骤特定的顺序描述本发明的系统在提供没有非金属夹杂物的液态金属的系统中的用途。金属是在反射炉或电加热炉中熔融的。作为替代，金属可能是在感应炉中熔融的。该系统包括由每逢步骤114有夹杂物的液态金属就流入的容器112组成的传感器要素110。内含粒子的感知和检测发生之后每逢步骤116液态金属就从金属里面流出。电极118与容器112整合以便在容器中提供电压降。电磁力是在容器中感生的，它作用在液态金属上但不作用在内含的粒子上。电磁力可以是通过对容器施加由电源120供应的电力产生的。直流电流在与永久磁铁系统124组合时能够产生必不可少的电磁力。作为替代，电磁力可以是通过施加也由电源120供应的强交流电流产生的，其自诱导的磁场消除了对永久磁铁系统124的需求。
与液态金属相比较作为非导体的夹杂物朝作为自由的熔体表面的测量区域上升。由于熔体在视觉范围内不是透明的，所以测量区域需要调整其条件，以便迫使夹杂物突破有金属氧化物层在它上的熔体表面。为了克服保持粒子在自由的熔体表面下面的表面张力，测量区域可以每逢步骤128就用机械方法或者用声学调节系统132、或者作为替代用两者的组合进行调节。
然后，用检测系统136检测内含的粒子。检测系统既可以是静电测量系统，也可以是图像检测系统。
然后，检测系统的结果被记录下来，而且粒子尺寸和浓度在处理器140中被计算出来。处理步骤140的结果或许被显示在显示器144上并且被用来监视夹杂物的尺寸和浓度。粒子分离系统148被耦合到计算机上，以便除去检测到的夹杂物提供没有夹杂物的液态金属。
图1B是本发明作为分离或净化系统使用的示意图。有夹杂物的液态金属的容器152被馈送到分离系统154之中。分离系统由供液态金属流入的小沟槽156组成。粒子通过把高电磁力密度施加到每个沟槽中的液态金属上在每个沟槽156中的分离区158中被分离出来。最终从分离系统154收集到容器160中的液态金属本质上没有夹杂物。每个区域158或沟槽156都可以有图1A所示的检测器系统，以便监视每个沟槽。
图1C示意地图解说明在为铸造和其它应用供应较大的夹杂物的浓度已被减少的或本质上没有夹杂物的液态金属的熔融金属处理系统162中利用本发明的进一步的细节。这些步骤特定的顺序描述提供没有夹杂物的金属的系统。例如，步骤164中的液态金属是每逢步骤166就被脱气，以便除去气态的氢。然后，液态金属每逢步骤168都流过过滤系统，以便作为典型的熔融金属处理系统的一部份除去某些夹杂物。由此产生的液态金属然后每逢步骤170被用在铸造工艺中。经过过滤的液态金属的某个小体积每逢步骤172被送到按照本发明的检测和测量系统之中。步骤172觉察夹杂物和测定粒子尺寸和分布。然后，每逢步骤174传感器数据被转换成熔融金属的实际分布。每逢步骤176夹杂物的实际分布与预期的分布进行比较。诸如在步骤178中预测的按模型计算的预期的理想分布用电子学方法储存在存储器中并且每逢步骤176就被取回以便完成比较。如果夹杂物的实际分布是在预期分布的可接受范围之内，则不采取纠正行动。然而，如果夹杂物的实际分布不在预期分布的可接受范围之内，那么按步骤180的处理模型和控制规律开始纠正行动。然后，在步骤182中列出的控制变量(例如，过滤器的寿命和尺寸，脱气单元的操作和熔体的电荷)被重新计算，而这些变化被编入处理系统的程序。由于改变控制变量，处理模型每逢步骤184就被更新。
图2A是能够用本发明的方法实现的检测和测量夹杂物的系统的优选实施方案的示意图。容器210(例如由陶瓷制成的)是用液态熔体212(例如，液态镓)装满的。液态熔体212经受电场和磁场两者。
由此产生的Lorentz电磁力密度是由两个在0.3泰斯拉到0.6泰斯拉范围内的永久磁铁214和直流电源216供应的在100A到150A范围内的直流电流产生的。其它的实施方案可以依据特定的应用使用在50A到2000A范围内的电流。商用系统将优选具有在200-2000A范围内的电流，以便提高流动速率。磁场在两个电极224之间几乎是均匀的。该系统可能是这样配置的，以致熔体不断地流过容器210，而夹杂物在自由熔体表面的区域220上被收集起来。如果流动的横截面是0.5×1cm，那么基于120A的总电流，电流密度j是2.4×106A/m2。因此，如果磁通量密度是0.3泰斯拉，那么Lorentz力密度是7.2×105N/cm3。熔体的流动速率优选在每分钟50-200毫升的范围内。这超过作用在诸如铝之类的熔融金属上的地心引力密度的三十(30)倍。同时，这超过作为在熔融铝中的尖晶石夹杂物(ρ＝3600kg/m3)上的阿基米德引力的六十(60)倍。这些考虑强调如果用于金属流动的横截面积足够小则电磁处理非常有效这一事实。
耦合在容器210两侧的是电极224。电极可以是由，例如，铜钨、石墨、铝或其它导电材料制成的。电极提供与磁场组合造成Lorentz电磁力的DC电流。除此之外，由于有液态金属存在电流遇到电阻。因此，电压降在电极之间产生，而且该电压降本身又可以通过与自由熔体表面接触的细小的铜触点的布置被测量出来。在调整点电极之间电压降的变化允许检测作为对Lorentz力的反应迁移到表面的粒子。电极是依据材料在液态金属中究竟是在操作条件下是稳定的还是以已知的速率损坏选定的。
非导体粒子以不变的速度经历一致的纵向运动而且同时经历以给定的速度朝自由熔体表面或区域220升起的横向运动。即使对于直径为10微米的夹杂物，上升速度也足以使夹杂物收集能在合理的持续时间内在自由熔体表面的区域上完成。由于熔体在电磁谱的视觉范围中是不透明的，夹杂物在自由熔体表面上逸出起决定性的作用。妨碍逸出的主要机制是表面张力。对于所有可能的粒子尺寸，阿基米德电磁力都比表面张力小。因此，熔体表面的附加处理是必要的。
表面是用机械方法通过使熔体的表面层不断地伸展开(例如用诸如陶瓷滚筒228之类的旋转筒)进行调节的。滚筒拽着表面层远离检测区域。这个过程使熔体表面看来它似乎正在与不断地出现的新粒子一起被“拉伸”。用来调节熔体表面的另一种方法是用声学方法使液态熔体表面依据检验体积的几何尺寸在10-40Hz范围内振动。这可能是通过在500-800W范围内的AC功率放大器电源232和提供AC电流的AC信号发生器234完成的。附加的周期性的Lorentz力分量出现在横的方向上，它产生表面振动。这样的振动激励粒子逸出。用来通过Lorentz电磁力提供液态金属振动的方法是在SergeyMakarov、Reinhold Ludwig和Diran Apelian发表在J.Acoust.Soc.Am.，vol 105，No.4，April 1999中的“Resonantoscillation of a liquid metal column driven by electomagneticLorentz force sources(用Lorentz电磁力源驱动的液态金属柱的共振)”中描述的，在此通过引证将它并入。在上述的参考出版物中描述的方法能够与本文中描述的系统一起使用，以便提供用来调节自由熔体表面的声学振动。
用来调节表面条件的两种方法有它们的优点和缺点。机械伸展意味着移动传感器的组成部分，例如滚筒，然而声学振动降低光学成像的质量。两种方法的组合可以用来弥补个别方法的缺点。
基于示范的圆筒形体积，通过两个电极供应给20毫米长、5毫米半径的测量容器的150A(DC电流)的电流强度产生100kN/m3的平均的径向力密度。这足以迫使75％的平均有效直径为40微米的夹杂物到表面，共计88毫升/分钟的检验速度。
在用图2B予以图解说明的优选实施方案中，按照本发明的检测系统是可能包括使用透镜系统252(例如显微镜)、CCD摄像机256和显示器260对感兴趣区域光学放大的光学检测系统。除此之外，CCD摄像机可能被耦合到本身又与处理器264耦合的帧接收器262上。光学检测方法预言在熔融铝中非传导性的和传导性低的夹杂物平均直径在5到50微米的范围中。
图2C、2D和2E提供关于在图1和2A中描述的容器组件和机械调节系统的进一步的细节。滚筒使自由的熔体表面伸展并且在这样做时使在表面上形成的金属氧化物层瓦解，从而使粒子能够逸出到表面，为粒子的检测创造条件。机械滚筒的动作倾向于使熔体层在滚筒的顶面上运动，从而潜在地虑及顶层中内含的粒子分离出来进入图2D所示的挡板270。
图2F图解说明本发明的检测系统的另一个实施方案。一旦粒子达到表面，本发明的这个实施方案使用部署在自由熔体表面上用来测量随后可以与纯熔融铝的基线分布进行比较的差动电压分布的有10到100个电压记录探针282的静电测量装置280。这些探针可以是与自由熔体表面接触的细小的铜制点电极。如果探针间隔在使用激光钻孔的0.3毫米的数量级上，那么近似计算结果表明预期的差示电位分布超过4到5微伏，恰好在背景噪声以上。这种检测系统预言在熔融铝中非传导性的和传导性低的夹杂物平均直径在20到100微米范围内。
参照图3A，用来检测和测量液态金属中的夹杂物的系统另一个优选实施方案包括由放在装满液态金属316的容器314之内的三个柱状物或部分组成的敏感元件310。柱状物可以是由陶瓷或耐火材料制成的。在500A到1000A的范围内提供电流的AC电源318被耦合到与敏感元件310整合的电极320上。
光学或红外线的检测系统322包括使用透镜系统328、CCD或红外线摄像机330、耦合到处理器336上的图像获得系统334和显示器338对感兴趣区域的光学放大。放大倍率在1000到2000范围内的长焦物镜328被耦合到CCD上。基于CCD的检测器系统使电子记录分布在表面孔径上的粒子变得容易。如同先前描述的那样，把AC调制信号发生器连同AC功率放大器一起使用能够通过交变的Lorentz力开始低频声学振动。频率范围在10-40赫兹的低频声学振动打碎液态熔体的表面层(氧化物膜加表面张力)，允许夹杂物从熔体中逸出，因此有助于检测。
敏感元件由于柱状物之间的角度关系有自动清洗的特征。在2-5o范围内的倾斜角350允许一旦从熔体中取出该元件液态熔体就从敏感元件310中流出。
惰性气体气源340提供惰性的载气以便除去任何气体杂质、为石英窗324维持干净的界面。
就图3A所讨论的实施方案，永久磁铁并非是必不可少的。参照图3B，进一步提供在图3a中图解说明的敏感元件310的细节，平均磁通密度在0.05泰斯拉到0.1泰斯拉的范围内的足够强的自感应磁场是当50-2000安培(优选1000-2000安培)的60Hz的AC电流施加到容器上的时候开始的。所施加的总功率是在2-3千瓦的范围内。虽然自感应磁场比有永久磁铁系统的实施方案所提供的磁场弱，但是相当高的电流密度作为比较高的AC电流的结果是造成强Lorentz电磁力密度的原因。另外，用变压器替代该电源它也是可能的。除此之外，本发明的系统的另一个实施方案在反对使用陶瓷的时候可能使用由钨制成的可移动的传感器或敏感元件。
图3A和3B图解说明的实施方案的优点是建立自感应磁场，取消使用永久磁铁。永久磁铁需要无需关于图3A和3B描述的系统准备的外部冷却系统。除此之外，通常比AC电源更昂贵而且笨重得难以搬运的DC电源对于操作图3A和3B所揭示的系统并非是必不可少的。再者，用图3A和3B予以图解说明的实施方案不再需要外部的泵，而是依靠一种自动泵送机制来保证熔体不断地流过测量区域。
图4图解说明本发明的另一个优选实施方案，其中气流入口340受阀门控制，该阀门可以在344接到系统控制器上。气流出口360与在有金属流体流过的舱室364中的金属流体上方的空腔362也能通过流体耦合。
作为替代，一个或多个入口370可以围绕着能通过它观察感兴趣的区域352的石英窗324定位。金属流体被迫违反重力通过管道400向上。金属流体可以被引导通过舱室364和众多出口。通过出口380、390的流动可以被引向用于进行进一步处理的下游系统，例如，分离系统。气体流动系统操作为的是控制诸如氧化速率、粘结性质、粒子在感兴趣的区域352中的反差和迁移率之类的表面特性。
图5A-5E举例说明磁场和力密度特性。例如，对于电流I为1000A的容器，如图5A所示，1平方厘米的横截面中的磁场强度是用图5B展示的，而磁场取向是用图5C展示的。由此产生的Lorentz力的密度和取向分别在图5D和5E中予以图解说明。
下面的表格举例说明在具有不同的定向通过流体的总电流的四种情况下作用在流体上力与重力的幅度之比。在这些特定的实例中金属是铝和镓。
本发明的系统能够被用来检测和测量熔融金属中的夹杂物。本发明的进一步的应用是在从诸如铝、铁、黄铜和铜的合金之类的熔融金属中分离夹杂物方面。除此之外，本发明系统可能在半固体处理或模铸中被用来使偏析的晶枝间液体以及分崩离析的枝状网络均质化。
尽管这项发明已参照其优选的实施方案被具体地展示和描述，但是熟悉这项技术的人将理解在不脱离权利要求书所定义的本发明的精神和范围可以就其中的形式和细节作各种各样的改变。
权利要求
1.一种用来检测和测量液体中的夹杂物的方法，该方法包括下述步骤迫使流动导体中的粒子迁移到测量区域；以及在测量区域中检测粒子。
2.根据权利要求1的方法，其中迫使粒子迁移的步骤包括把Lorentz电磁力施加给液体。
3.根据权利要求2的方法，其中Lorentz电磁力是利用许多永久磁铁和直流电源(DC)施加的。
4.根据权利要求2的方法，其中Lorentz电磁力是利用交流电源(AC)施加的。
5.根据权利要求1的方法进一步包括调整测量区域的条件使粒子在测量区域之内移动。
6.根据权利要求5的方法，其中调整测量区域的条件进一步包括对所述区域的表面施加机械力。
7.根据权利要求5的方法，其中调整测量区域的条件包括振动所述区域。
8.根据权利要求1的方法，其中检测粒子的步骤使用静电测量。
9.根据权利要求1的方法，其中检测粒子的步骤使用检测粒子的图像检测系统。
10.根据权利要求1的方法进一步包括为了改变表面特性让流体材料在流体的表面上流动。
11.根据权利要求10的方法进一步包括让气体在测量表面上流动。
12.根据权利要求1的方法，其中让气体流动的步骤进一步包括使选自氦气、氩气和氯气的气体流动起来。
13.根据权利要求11的方法进一步包括让气体混合物在测量表面上流动。
14.根据权利要求10的方法进一步包括让气体在表面上流动以便增加粒子在测量区域中流动速率。
15.根据权利要求1的方法进一步包括提供检测波长在500nm到1200nm范围内的光线的检测器。
16.根据权利要求15的方法进一步包括提供固态红外检测器。
17.根据权利要求1的方法进一步包括提供无定形硒检测器。
18.根据权利要求10的方法，其中改变表面特性的步骤可以包括改变流动表面的氧化速率、降低流体表面的表面张力、增加流体中的粒子与流体之间的反差、或增加粒子通过感兴趣的区域的流速。
19.根据权利要求1的方法，进一步的特性包括在流体表面控制降低粒子的氧化速率与流体的分离。
20.一种用来在传导性液体中测量夹杂物的装置，该装置包括传导性液体源；相对于在液体中提供电流通路的液体定位的电极装置；接到所述的电极装置上的电源；以及检测液体中的材料的检测装置。
21.根据权利要求20的装置，其中电流发生器是直流电源(AC)。
22.根据权利要求20的装置，其中电流发生器是交流电源(AC)。
23.根据权利要求20的装置进一步包括许多产生磁场的永久磁铁。
24.根据权利要求20的装置，其中检测装置是静电装置系统。
25.根据权利要求20的装置，其中静电装置进一步包括许多接触测量表面的电极，以便当夹杂物在所述的电极之间流过测量表面时检测在电压方面的变化。
26.根据权利要求20的装置，其中检测装置是光学检测系统。
27.根据权利要求20的装置，其中检测系统进一步包括把测量表面放大的光学放大镜和固态成像装置。
28.根据权利要求20的装置，其中检测系统与显示器耦合。
29.根据权利要求20的装置进一步包括图像处理器和系统控制器。
30.根据权利要求20的装置进一步包括对液体施力使液体逆重力流动的磁场来源。
31.根据权利要求20的装置，其中电极装置包括许多由石墨、钨、铝或铜制成的电极。
32.根据权利要求20的装置，其中检测装置包括红外成像检测器。
33.根据权利要求20包括流动容器，该流动容器包括金属液体来源的入口和出口。
34.根据权利要求20的装置进一步包括与壳体这样耦合以致气体能够流过液体的表面区域的气源。
35.根据权利要求20的装置进一步包括夹杂物分离器。
36.根据权利要求34的装置，其中气体包括惰性气体或活性气体。
37.根据权利要求20的装置进一步包括用来测量粒子大小和在液体中的分布的存储器和图像处理器。
38.根据权利要求20的装置进一步包括用来在舱室中控制气体在液体和石英窗上面流动的气体流动控制器。
39.一种测量液体中的夹杂物的装置，该装置包括有夹杂物的液体的来源；为了在液体中提供电流通路而被置于适当的位置的电极系统；与所述的电极连接的电源；以及自动检测液体中的夹杂物的图像装置。
40.根据权利要求39的装置进一步包括使液体表面与成像装置光学耦合的光学系统和作为对检测到的图像的反应控制处理参数的系统控制器。
全文摘要
这项发明涉及检测和测量液态金属中的夹杂物的方法的系统。更具体地说，导电率水平不同于液态金属熔体的非金属夹杂物凭借Lorentz电磁力被迫迁移并且被集中到测量表面上。夹杂物和它们的浓度是用静电检测系统或光学检测系统在测量表面上检测的。
文档编号G01N1/00GK1427898SQ01808824
公开日2003年7月2日 申请日期2001年3月30日 优先权日2000年3月31日
发明者瑞恩霍德·路德维格, 迪瑞恩·艾普利恩, 塞尔格·马卡洛瓦 申请人:伍斯特综合理工学院