液態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結構的變化十分敏感,因此可通過觀察金屬熔體電阻率的變化來反映金屬液態結構的變化。此外,電阻率對于一些液態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,提出了基于負壓取樣測量金屬熔體電阻率的新方法,使金屬熔體在負壓的作用下進入雙柱電導池內,在電導池內完成其電阻率的測量。本方法的特點是測試速度快,可在金屬熔體進入電導池的瞬間完成測試。 基于負壓取樣法制作了液態金屬電阻率的簡易測試裝置,該裝置由雙柱電導池、負壓系統和精密恒流電源等部分構成。雙柱電導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成。采用真空泵和緩沖罐構成負壓系統,可平穩快速地將金屬液吸入雙柱電導池內。 通過實際測量液態汞、鋁、鑄鐵的電阻率表明:負壓取樣法可快速獲得測量結果,且測試準確度高。由于高溫條件下電導池的長度發生微小改變,從而影響測量結果的準確性,故需對電導池的長度采用熱膨脹計算公式進行必要修正。通過對電導池插入液態金屬的不同深度電阻率的比較證明,電導池插入液態金屬一定深度即可,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確,采取正反兩個電流激勵的方法來減小熱電勢的影響。 在實際測試的基礎上,設計了由自動升降機構、探頭鎖緊機構、負壓單元等構成的液態金屬電阻率自動檢測裝置。該裝置以計算機為測控中心,通過開關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作和數據的采集與處理。