测量液态金属中气体含量的装置和方法以及所应用的探头的制作方法_3

文档序号:9886093阅读:来源:国知局
>[0081 ]连接件37设置有通道39,以便孔35与气体回路2的端部保持连通。
[0082]在测枪11的充分推入位置,凹入部10的端部紧靠插入部9的轴环30,孔34的内壁以气密的方式紧靠O形环32。
[0083]孔35的内壁以气密的方式紧靠O形环33。
[0084]以这种方式,探头I通过连接件37与测枪11机械连接,但是依然是可拆卸的,因为通过施加足够的力,底柱38能够弹开从而越过插入部9的加粗端部滑动。
[0085]探头I的气体移除线路15,28由围绕管17的管15形成,并且孔28以气密的方式通过通道36连接气体回路2的一端,而气体供应线路17,18,27由管17和管18形成,并且孔27以气密的方式通过中心的孔35连接气体回路2的另一端。在快速连接接头9,10的联接状态下,孔34的围绕插入部9对称地延伸的部分形成插入部9中的孔28和凹入部10中的通道36之间的连接,而插入部9中的轴向孔27通过孔35连接到凹入部10中的通道39并因此连接到将气体馈送到探头I的气体回路的端部。因此凹入部10可以在任意位置联接,而无论插入部9和测枪11是否因此被推入到护套21,22,23中的良好限定的位置。
[0086]在上述实施例的变型例中,多孔隔膜14由利用粘合剂彼此粘结在一起的陶瓷纤维形成,来代替由多孔石形成。这使得能够对温度接近于凝固温度的液态金属中进行测量。
[0087]空心针42与连接件37连接,且在底柱38之间沿轴向延伸,空心针42的中空部分连接至轴向通道39,并贯穿连接件37。
[0088]为了将探头I安装在测枪11上,迫使针42穿过橡胶塞41进入插入部9的孔27,从而如果凹入部10的底柱38咬合到插入部9的加粗头部上,则针42穿过橡胶塞41伸出并且将气体供应线路17,18,27的孔35与气体回路2的位于测枪中心且位于流量计8下游的一端相连。
[0089]如图2中尤其明确显示的,气体供应线路17,18,27的石英管17可选择性地被部分填充硅胶43。
[0090]由石英管15和大致是铃铛形的隔膜14形成的实体、狭窄石英管17的伸出端和狭窄石英管18也可以被金属帽(为了简洁起见,图中并没有示出)围绕,金属帽附接在保护套21,22,23上而且被硬纸帽(同样也没有在图中示出)围绕。
[0091]如果探头I被引导穿过位于液态金属上方的熔渣,则硬纸帽阻止熔渣粘附在金属帽上,金属帽在探头被引导穿过熔渣时阻止探头I受到损伤。
[0092]在上述引导步骤期间,硬纸帽烧毁,而紧接着引导步骤后,金属帽熔化,随后可以以下述方式执行测量。
[0093]图4明确显示出,过滤器4包含管47,管47在一端封闭而另一开放端与快速连接接头的插入部44相连接,插入部44与上述快速连接接头9,10的插入部9相同。插入部44的相应部分与插入部9的相应部分用相同的参考标记指代。
[0094]狭窄管48在管47中沿轴向延伸,管48的两端都是开放的,其中一端结束于距管47的封闭端一定距离处,另一端被固定在插入部44中并开通至插入部44的轴向孔27。
[0095]狭窄管48和管47之间的空间与插入部44中的孔28相连接,并被过滤材料50填充。
[0096]快速连接接头的与插入部44相互作用的凹入部安装在气体回路2中,凹入部(第二部分)与上述快速连接接头9,10的凹入部10相同。
[0097]为了简单起见,所述第二部分没有在图中示出。
[0098]所述第二部分的孔35和通道39连接至气体回路2的与探头I直接相连的部分,而所述第二部分的通道36和孔34与气体回路2的连接至热导检测器5的部分相连通。
[0099]以这种方式,快速连接接头按照与快速连接接头9,10相同的方式不仅形成可拆卸过滤器与气体回路2的快速连接,而且形成两个轴线(也就是管47和狭窄管48)与两条平行线(也就是气体回路2的位于过滤器4两侧的部分)的连结。
[0100]为了进行测量,探头I借助快速连接接头9,10安装在测枪11上,因而测枪被推入到探头I的保护套21,22,23中。四路旋阀7设置到如下位置:使供应线路13与气体回路2相连接,以便氮气从瓶12中流入探头I。
[0101]因为气体供应线路17,18,27的最底端仍由易熔塞(塞子)40密封,所以一旦所述线路被填满,氮气将不再流动,并且将在所述线路中产生与气瓶12的压力相当的相对较高的压力。
[0102]探头I 一浸入钢液熔池,塞子40就会熔化,并且氮气泡就通入液态金属中,氮气被收集到铃铛形的隔膜14中,并且此时开始利用栗6经由过滤器4和热导检测器5且经由气体移除线路15,28和气体回路2将氮气抽离。因此塞子40的熔化限定了测量循环的开始,测量循环又以洗气(flushing)为开始。
[0103]过几秒后,抽离气体在四路旋阀7的位置进入开放大气中,因此在探头I浸入金属熔池中时例如由探头的构成成分的燃烧所产生的任何杂质都被排出。
[0104]在洗气10秒后或者在热导检测器5不再测量到任何杂质时,微处理器45将四路旋阀的位置改变至图1所示的位置,其中氮气因此流入围绕气体回路2和探头I的闭合回路中,并且开始进行实际测量。
[0105]甚至在洗气期间,而且也在氮气循环时,例如仍从探头I释放的任何水气都被狭窄管17中的硅胶43吸收,所以没有水气同氮气一起流入金属熔池中,而且也不会因为释出(liberated)水气而由此产生任何附加的氢。
[0106]在与金属熔池完成氢交换的干燥氮气利用栗循环一小段时间后,相对于氢建立了平衡,热导检测器5显示正确的氢含量。
[0107]由于没有因水气产生额外的氢,也就无须应用纠正因素,这使得即使是非常低的氢含量也能够被测量。
[0108]在上述方法的变型例中,使用如下的探头1:其中不仅气体供应线路17,18,27而且气体移除线路15,28都是在最底端被塞子以气密的方式密封,并且塞子在浸入熔池时熔化。
[0109]因为铃铛形的隔膜14是多孔的,所以应该在石英管15的最底端进行所述密封。
[0110]在那种情况下,使用如图1所示的相同装置,但是用更加复杂的配气机构取代四路旋阀7,所以在浸入之前,来自气瓶(瓶子)12的加压氮气经由气体回路的两个部分馈送给气体供应线路17,18,27和气体移除线路(更具体地说,为部分15,28)。
[0111]探头I 一旦被浸入,不仅上述塞子40熔化,而且石英管15中的塞子也熔化。
[0112]测量塞子熔掉时所产生的流量或压力的突然变化,并且紧接在所述变化之后,改变配气阀的位置,利用微处理器45启动热导检测器5的操作,并且因此如上述实施例所述那样启动测量循环。
[0113]在该变型例中,可以利用压力计46控制微处理器45,压力计46安装在气体回路2的与气体移除线路15,28连接的部分上。在那种情况下,所述压力计甚至可以被结合到热导检测器中。
[0114]在本发明的另一实施例中,步骤与上述变型例中的步骤相同,但是当气体线路15,28和17,18,27中的塞子熔掉时,紧接在发生流量或压力的突然变化之后,不改变配气阀的位置。
[0115]因此,通过经由流量计8、气体回路2的一部分和气体供应线路17,18,27被吹入金属熔池的载气以及利用栗6(其通过沿所需方向旋转可以帮助载气流动)和气体移除线路15,28经由气体回路2的其余部分也被吹入金属熔池的载气来执行测量循环初始阶段的洗气。
[0116]在上述吹气步骤执行10秒后,实际上改变配气阀的位置,然后使载气馈送到气体回路2和探头I的闭合回路,并且由此进行热导检测器5的实际测量。
[0117]在上述所有实施例中,都在正确的时间进行测量,所以测量总是在探头I被金属熔池的尚温破坏肖U完成。
[0118]干燥装置可以设置在探头I的气体移除线路15,28中而非气体供应线路17,18,27中,或者干燥装置可以设置在这两条线路中,甚至设置在探头之外的气体回路2中的任意位置。例如,气体回路2中的过滤器4可以被填充硅胶或者其他干燥剂来代替过滤材料以适当阻止对空气中水分的吸收。
[0119]如果干燥装置设置在气体回路中,那么干燥装置也可以由通过冷凝从气体回路中的气体去除水分的冷却装置来形成。
[0120]如图5和图5a所示的探头I的变型例与图2和3所示的实施例不同之处在于,收集部分并不是由多孔的铃铛形的隔膜14形成的,而是事实上由石英管15本身的浸入端以及圆盘形隔膜51形成的,多孔陶瓷材料的圆盘形隔膜51在距石英管15的开放端一定距离处围绕实际的石英管17封闭所述管并且允许气体通过但阻挡液态金属;不同之处还在于,用大量的小球52替代三氧化二铝的管20,并且小球52填充在轴向石英管17周围的空间且填充在圆盘形隔膜51与快速连接接头9,10的插入部9之间。所述小球52不阻止气体通过,从而石英管15和中心石英管17之间的空间仍旧形成探头I的气体移除线路的开通在多孔圆盘形隔膜51的部分。为了简单起见,探头I的保护套21,22,23没有在图5中显示。
[0121]在所述实施例中,可以在管15的圆盘形隔膜51的正上方设置一些由例如铬、锌、钛、铝、锆、钙、镁等的稳定氧化物或者镧族元素构成的化学元素颗粒53。尤其是锌、镁和钙非常合适,因为它们在使用的温度下为气态而且尤其具有活性。如果隔膜材料包含不稳定的氧化物,所述元素阻止来自于金属熔池中的氢转化成水,从而影响测量。
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