一種高溫熔體物性測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于一種測量裝置，具體設及一種高溫烙體物性測量裝置。
【背景技術】
[0002] 高溫烙體的粘度、密度W及表面張力是高溫烙體的=種非常重要的參數。而電導 率是電爐冶煉的重要參數。目前國內外采用旋轉法測量粘度測試儀，該測試儀發熱體采用 娃鋼材質的加熱電爐，最高工作溫度1450°C和1600°C，PID計算機程序控制溫控。測量高溫 烙體的的粘度(旋轉柱提法）、表面張力(拉筒法)和密度(阿基米德法）。該設備基本滿足高 溫烙體物性綜合測試，粘度測量范圍:0.01~30化.s(0.1~300泊）。但是運種測量方法的粘 度測量裝置與密度、表面張力測量W及電導率測量裝置在多個平臺上，測頭與表面張力的 測頭也是分開的，需要采用兩根測桿和測頭，測量時更換十分麻煩，部分烙體的烙點很高， 娃鋼加熱體不能滿足要求。
【發明內容】
[0003] 針對現存的上述問題，本發明的目的是為解決上述問題而提供了一種高溫烙體物 性測量裝置，此處的高溫烙體物性指粘度、密度、表面張力和電導率。該裝置可W保證在高 溫下使用一根連桿和一個測頭準確的測量出高溫烙體的粘度、密度W及表面張力。
[0004] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:一種高溫烙體物性測量裝置，包括物 性測量系統、加熱爐、升降系統、真空及氣氛控制系統、溫度控制系統和控制顯示系統；
[0005] 物性測量系統:包括第一測量結構，該第一測量結構包括第一真空腔體、電機、扭 矩傳感器、質量傳感器、第一彈黃管、連桿和測頭；
[0006] 所述第一真空腔體的底部與第一彈黃管的頂端密封連通，連桿由位于第一真空 腔體內的上半部和設置在第一彈黃管內的下半部組成，電機、扭矩傳感器和質量傳感器設 置在第一真空腔體內，電機的輸出軸與連桿的頂端固定連接帶動連桿轉動，扭矩傳感器用 于測量連桿的扭矩，質量傳感器用于測量連桿的質量;測頭可拆卸地連接在連桿的底端；
[0007] 加熱爐:包括加熱爐體、連接管、保溫罩、加熱體和實驗用相蝸；
[000引所述加熱爐體包括開口向上的U形的爐壁和爐蓋，爐蓋設置在爐壁的上方，且與爐 壁的開口密封連接形成反應腔;所述爐壁上具有熱電偶安裝孔、加熱體導線入口和氣體進 口，爐壁上還設有加熱爐抽氣閥；
[0009] 所述保溫罩為開口向下的U形結構，其設置在反應腔內，加熱體設置在保溫罩內， 實驗用相蝸位于加熱體和保溫罩形成的空間內；
[0010] 所述連接管的頂端與第一彈黃管的底端可拆卸密封連接，連接管的底端依次穿過 爐蓋和保溫罩的上部;連接管位于爐蓋上方的部分從上而下依次設有測量系統抽氣閥和加 熱爐密封閥；
[0011] 升降系統:包括安裝臺、第一升降桿、第二升降桿、位移傳感器、加熱爐安裝架和升 降桿驅動件；
[0012] 所述升降桿驅動件驅動第一升降桿和第二升降桿的頂端產生上下位移，第二升降 桿的頂端與安裝臺可轉動連接，加熱爐安裝架固定在升降桿驅動件的外殼上;位移傳感器 用于檢測第二升降桿上下移動的位移；
[0013] 所述加熱爐安裝在加熱爐安裝架上，第一升降桿的頂端與爐蓋固定連接，物性測 量系統設置在安裝臺上；
[0014] 真空及氣氛控制系統:包括氣瓶、真空累和真空控制柜；
[0015] 所述氣瓶通過氣管與氣體進口連通，真空累通過管道及測量系統抽氣閥與連接管 連通，實現對物性測量系統抽真空，真空累還通過管道及加熱爐抽氣閥與反應腔連通，實現 對反應腔抽真空，真空控制柜的信號輸出端與真空累連接，實現對抽真空過程的控制；
[0016] 溫度控制系統:包括熱電偶和溫控柜，所述熱電偶通過熱電偶安裝孔安裝在爐壁 上，熱電偶的數據輸出端與溫控柜連接，將所測溫度信號輸入溫控柜，溫控柜根據接收到的 溫度信號控制加熱體的加熱溫度；
[0017] 控制顯示系統:包括控制器和顯示設備；
[0018] 所述位移傳感器的信號輸出端與控制器的位移信號輸入端連接，控制器的位移控 制信號輸出端與升降桿驅動件連接，控制升降桿驅動件工作；
[0019] 所述扭矩傳感器和質量傳感器的信號輸出端分別與控制器的信號輸入端連接;控 制器根據接收的扭矩信號和質量信號計算實驗用相蝸內待測烙體的物性，待測烙體的物性 包括待測烙體的粘度、密度和表面張力；
[0020] 待測烙體的粘度巧寺測：
[0021] 控制器根據公式(Ic)和(Id)計算測烙體的粘度巧寺測；
[0022] q待測=K ? M' (Ic)；
[0023]
[0024] 其中，R實驗用相蝸的內徑、r測頭的外徑，h為側頭浸入標準烙體的深度，為側頭 浸入待測烙體內攬動時扭矩傳感器的讀數，M為側頭浸入標準烙體內攬動時扭矩傳感器的 讀數，nsa為標準烙體的粘度；
[0025] 待測烙體的密度：
[0026] 控制器根據公式(2c)計算測烙體的Pf寺測；
[0027]
[0028] 其中，mo為測頭懸空時質量傳感器的讀數，虹為側頭浸入標準烙體中質量傳感器的 讀數，m2為側頭浸入待測烙體中質量傳感器的讀數，Paa為標準烙體的密度；
[0029] 待測烙體表面張力：
[0030] 控制器根據公式(3b)和(3c)計算測烙體的曰待測；
[0031] 嘶測=k ? (nu-mo) ? g (3b)；
[0032]
[0033] 其中，k為測量常數，m4為側頭從待測烙體中拉脫時質量傳感器的讀數，m3為側頭從 標準烙體中拉脫時質量傳感器的讀數，mo為測頭懸空時質量傳感器的讀數，g為重力加速 度，OSa為標準烙體的密度；
[0034] 所述標準烙體是指烙體的粘度、密度和表面張力已知的烙體；
[0035] 所述控制器的物性信號輸出端與顯示器設備的信號輸入端連接，顯示設備將控制 器計算的待測烙體的物性進行顯示。
[0036] 作為優化，所述物性測量系統還包括第二測量結構，該第二測量結構包括第二真 空腔體、第二彈黃管和四根耐高溫探針；
[0037] 所述第二真空腔體內具有導線固定架，第二真空腔體的底部與第二彈黃管的頂端 密封連通，第二彈黃管的底端與連接管的頂端可拆卸密封連接；
[0038] 所述四根耐高溫探針均包括位于第二真空腔體內的上半部和設置在第二彈黃管 的下半部，四根耐高溫探針的上半部通過導線固定架固定在第二真空腔體內，四根耐高溫 探針的頂端通過導線接入四橋電路，所述四橋電路的輸出端與控制器連接，四根耐高溫探 針的底端齊平；
[0039] 控制器根據公式(4d)和(4e)計算待測烙體的導電率Kt寺測；
[0040]
[0041]
[0042] 其中，Q為測量常數，化知為標準烙體的電導率，Rf為四橋電路中的參比電阻，Es為 四根耐高溫探針浸入標準烙體時參比電阻的分壓，Ex四根耐高溫探針浸入標準烙體時標準 烙體的分壓，Es/為四根耐高溫探針浸入待測烙體時參比電阻的分壓，E/四根耐高溫探針浸 入待測烙體時待測烙體的分壓。
[0043] 作為優化，所述測頭為柱體結構，其由實屯、的上半部和空屯、的下半部組成，并且下 半部具有多個徑向的通氣孔，所述通氣孔與下半部的空屯、部分連通。
[0044] 作為優化，所述爐蓋和爐壁均為空屯、結構，并且爐蓋和爐壁的空屯、部分連通，爐蓋 上設有與其空屯、部分連通的進水口和出水口。
[0045] 作為優化，所述加熱爐還包括保護用石墨相蝸，所述保護用石墨相蝸設置在實驗 用相蝸和加熱體之間。
[0046] 作為優化，所述保溫罩和保護用石墨相蝸上分別具有用于固定熱電偶的通孔，且 該通孔與所述熱電偶安裝孔同軸。
[0047] 相對于現有技術，本發明具有如下優點：
[004引1、本裝置性能優秀，其技術參數可W達到：最高工作溫度180(TC;長時間工作溫 度：1750°C ;連續測試試樣溫度范圍1750~1000°C ;化內爐溫達到1700°C ;控溫精度:±rC ; 粘度測試范圍:O~12化.S;位置控制精度:小于±0.01mm。
[0049] 2、采用一根連桿和一個測頭，免去了測量不同物性需要更換不同測頭的麻煩，可 W快速的得到粘度密度和表面張力的數據，降低由更換帶來的實驗誤差和實驗的成本。
[0050] 3、運種檢測高溫烙體物性的方法具備操作簡單、數據可靠、實時監測等優點，可W 較為廣泛的用于高溫烙體物性的測量和研究。
【附圖說明】
[0051] 圖1為本發明高溫烙體物性測量裝置的結構示意圖。
[0052] 圖2為物性測量系統的結構示意圖。
[0053] 圖3