Спосіб і пристрій для виявлення та вимірювання частинок у рідкому металі

1. Зонд для занурення в рідкий метал для виявлення та вимірювання завислих у ньому частинок за допомогою методу електрочутливої зони, який містить, як правило, герметизовану внутрішню трубу, виготовлену з електроізоляційного матеріалу, яка утворює камеру для приймання рідкого металу, причому труба має принаймні один отвір поблизу занурюваного кінця зонда, щоб рідкий метал міг затікати всередину камери, перший електрод, який простягається всередину камери для контактування з металом всередині камери, другий електрод, що оточує принаймні частину внутрішньої труби, для контактування з рідким металом за межами камери, причому перший та другий електроди виконані з можливістю приєднання до вимірювального пристрою для встановлення доріжки струму між електродами, яка проходить принаймні через один отвір, та для вимірювання змін електричного потенціалу між електродами, які (зміни) викликаються частинками, захопленими рідким металом, коли вони проходять через отвір; зовнішню оболонку з теплостійкого матеріалу, що оточує принаймні частину другого електрода для забезпечення його теплоізоляції, газовий канал, що виходить за межі внутрішньої труби для приєднання до вакуумного насоса, щоб створювати різницю тисків між внутрішньою і зовнішньою частинами внутрішньої труби і цим сприяти протіканню рідкого металу через 2 (19) 1 3 74799 4 містить камеру для приймання металу, виготовлемістить, як правило, загалом герметизовану внутну з електроізоляційного матеріалу, причому карішню трубу, виготовлену з електроізоляційного мера має отвір, щоб рідкий метал міг затікати в матеріалу, яка утворює приймальну камеру, принеї, перший електрод, який простягається всеречому труба має отвір, щоб рідкий метал міг затікадину камери для контактування з металом всерети в камеру, перший електрод, який простягається дині камери, другий електрод, розташований за всередину камери для контактування з металом межами камери для контактування з рідким метавсередині камери, другий електрод, який оточує лом за межами камери, причому перший та другий принаймні частину внутрішньої труби, для контакелектроди виконані з можливістю приєднання до тування з рідким металом за межами камери, зоввимірювального пристрою для встановлення дорінішню оболонку з теплостійкого матеріалу, що жки струму між електродами, яка проходить через оточує принаймні частину другого електрода для отвір, та для вимірювання змін електричного потезабезпечення його теплоізоляції, і газовий канал, нціалу між електродами, які (зміни) викликаються що виходить за межі внутрішньої труби, за яким частинками, захопленими рідким металом, коли розміщують знижуючий ліквідус матеріал всередивони проходять через отвір всередину камери; ні камери, приєднують перший та другий електроякий відрізняється тим, що всередині камери ди до вимірювального пристрою, приєднують гаміститься знижуючий ліквідус матеріал для сплавзовий канал до вакуумного насоса, вводять зонд в лення з рідким металом, який подається у камеру, рідкий метал так, щоб рідкий метал затікав через щоб знизити температуру ліквідусу рідкого металу отвір всередину камери, встановлюють вимірював камері і забезпечити довший період часу для льним пристроєм доріжку струму між електродами, виявлення та вимірювання частинок у рідкому меяка проходить через отвір, вимірюють зміни електалі. тричного потенціалу між електродами, які (зміни) 12. Спосіб виявлення та вимірювання завислих у викликаються частинками, захопленими рідким рідкому металі частинок за допомогою зонда, який металом, коли вони проходять через отвір. Дана заявка претендує на пріоритет попередньої заявки на патент США за №60/231,783, заявленої 12 вересня 2000 року під назвою "Пристрій для виявлення та вимірювання частинок у рідкому металі", яка згадується тут у вигляді посилання. Винахід загалом стосується пристрою для виявлення та вимірювання частинок у рідкому металі, а більш конкретно, удосконаленого пристрою, який містить матеріал, що знижує ліквідус, тобто знижує температуру, при якій відібрана проба рідкого металу почне нормально твердіти, що дає можливість впродовж довшого часу дослідити більшу кількість рідкого металу з більш досконалим вимірюванням частинок. Рідкі метали, зокрема, рідкі алюміній та сталь, часто до деякої міри забруднені захопленими неметалевими вкрапленнями, які потенційно є джерелом різних недосконалостей або дефектів в готовій металевій продукції. Частіше, неметалеві вкраплення певного розміру або діапазону розмірів, як наприклад, оксид алюмінію в заготовці глибокої витяжки, виявляються згубними для тягненої заготовки, інформація про кількість таких вкраплень була б корисною для визначення придатності готової продукції до використання. В патенті США №2,656,508, виданому 20 жовтня 1953р. Уолласу А. Култеру, описано пристрій для виявлення з допомогою електричної зони частинок, завислих у рідині. Типовий пристрій складається з труби з отвором у стінці, яка розміщується всередині посудини більших розмірів. Суспензію рідкого електроліту, що містить частинки, які мають бути виявленими та виміряними, поміщають у посудину і шляхом створення різниці тисків рідини всередині труби і в посудині примушують рідину текти в трубу через отвір, і посудину, і трубу виготовляють з ізоляційного матеріалу, наприклад, скла, а через отвір пропускають електричний струм незмінної величини. Наявність частинок в рідині, що тече через отвір, спричинює до змін електричного опору, виміряного в отворі, а тому кожного разу, коли частинка проходить через отвір, електрична напруга, яка підтримує постійну величину струму, змінюється відразу зі зміною опору, із зміни опору, викликаної кожною частинкою, що проходить через отвір, схема реєстрації визначає її розмір, причому ця зміна залежить від об'єму електроліту, який було витіснено з отвору частинкою, і від питомого опору матеріалу частинок. Отримані сигнали підсилюються і обробляються відповідними електронними схемами. В патенті США №4,555,662 описано спосіб та пристрій для виявлення і вимірювання частинок, завислих у пробі рідкого металу, які мають розміри, більші попередньо заданого, а електропровідності яких відрізняються від електропровідності рідкого металу. Пристрій складається з електроізоляційної посудини, що має невеликий канал (зазвичай, від 200 до 500 мікронів у діаметрі), який проходить крізь неї; пари електродів, які розташовані всередині та зовні посудини і між якими через рідкий метал проби створюється доріжка струму, що проходить через цей невеликий канал; засобів для пропускання проби рідкого металу через канал; та засобів для пропускання електричного струму через розплавлений метал по доріжці струму між двома електродами та для реєстрації змін напруги, які виникають внаслідок проходу частинок через канал. Пристрій містить також засоби для підрахунку числа змін напруги протягом певного часу вимірювання, як представника числа цих частинок, та для вимірювання величини кожної зміни напруги, як представника розміру частинок, котрі створюють такі зміни. Описаний пристрій 5 74799 6 містить тугоплавку трубу з малим отвором в її никим терміном вимірювань, приблизно 2 хвилини, жній частині, яка заглиблюється в рідкий метал, запропоноване в ньому рішення викликало низку наприклад, у лоток, уздовж якого тече цей рідкий нових проблем. Конструкція описаного вище приметал. Один електрод розміщено всередині труби, строю для короткотермінових вимірювань не заінший - зовні труби. Рідкий метал примушують безпечує достатнього часу для попереднього пропроходити через малий отвір, створюючи різницю грівання внутрішніх компонентів зонда. Рідкий тисків всередині і зовні труби. метал, який входить у зонд, виливається на матеПринцип роботи пристроїв, описаних у двох ріал його внутрішньої частини, що має близьку до зазначених вище патентах, стосується вимірювань кімнатної температуру, а тому метал швидко охонеметалевих частинок в рідкому алюмінії. Через лоджується. Брак відповідного попереднього провелику різницю між відповідними температурами грівання призводить до передчасного твердіння обробки ці пристрої, застосовані для вимірювання рідкого металу, що входить у внутрішню камеру, частинок в рідкому алюмінії, не придатні для викофактично обмежуючи ту кількість металу, яка мористання в рідкій сталі. Описані лічильники частиже бути досліджена. Температура ліквідусу рідкого нок зазвичай використовуються під час досліджень матеріалу це та температура, при якій з рідини, що рідкого алюмінію при температурі порядку 750°С охолоджується, починає виділятися тверда фаза. тоді, як температура при вимірюваннях у сталі Різниця між температурою обробки рідкого металу буде ближче до порядку 1550°С. Тому не можна і температурою ліквідусу називається перегрівом. скористатися простою заміною матеріалів деталей Ще одна проблема виникає тоді, коли такі зонди пристрою на більш придатні. Кількість матеріалів, призначені для занурення у рідку сталь проміжноякі здатні протистояти таким високимтемператуго розливного пристрою під час безперервного рам і які при цих температурах стабільні протягом розливання. Температура рідкої сталі в проміжновідносно тривалих проміжків часу, необхідних для му пристрої, як правило, приблизно на 20-40°С виконання результативних вимірювань, обмежена, перевищує температуру ліквідусу сталі, створююа крім того, ці матеріали дуже дорогі. чи перегрів у 20-40°С. Рідка сталь має низький У патенті США №5,198,749 зроблена спроба тепловміст і не здатна підняти температуру внутрозібратися з численними відмінностями в консрішніх стінок камери зонда, аби підтримати умови трукції пристрою, зумовленими високою темперадля дослідження незатверділої проби. За рахунок турою обробки сталі ті її сплавів, і запропонувати теплопровідності до холодніших частин зонда мастратегію вимірювань з метою подолання складса вимірювального пристрою сама по собі охолонощів, які виникають під час відносно тривалих джує рідкий метал в камері протягом и наповненвимірювань при високих температурах. Пристрій, ня, обмежуючи тим самим успішне застосування запропонований у цьому патенті, містить зонд одтаких зондів до металів, що мають відповідний норазового використання, який з можливістю відоперегрів. кремлення приєднано до елемента опори. ВідоЗгідно з даним винаходом пропонується даткремлюваність пристрою є звичним явищем для чик одноразового використання для виявлення спеціалістів, що мають справу із сенсорами одновкраплень у рідкому металі, який занурюється в разового використання в чорній металургії. Зонд рідкий метал при температурі, близькій до його має електрод і отвір з конфігурацією попередніх температури твердіння, тобто із незначним перепристроїв більш тривалого використання та вставгрівом, і виявляє вкраплення в рідкому металі з ку, яка обмежує струмінь і сприяє охолодженню допомогою відомого методу електрочутливої зони. металу, що входить, безпосередньо після зануДаний винахід відрізняється тим, що зонд, який з рення зонда в рідкий метал. Перед зануренням метою виявлення вкраплень занурюється в рідкий зонда його отвір прикривається плавким чохлом, а метал, має гарно теплоізольовану внутрішню качохол захищається плавким екраном (ковпаком меру, а внутрішня камера містить одну або більше захисту від шлаку), який дає можливість зонду добавку, котра ефективно знижує ліквідує або тепройти через поверхневий шлаковий шар без промпературу твердіння металу, що надходить. никнення шлаку всередину зонда. Застосування Даний винахід містить пристрій для виявлення такого ковпака також добре відоме спеціалістам, непровідних частинок у ванні рідкого металу, зокщо мають справу із сенсорами одноразового викорема, сталі та сплавів із великим вмістом заліза. ристання для рідкого металу. Наповнення внутріПід час роботи рідкий метал прокачують через шньої камери рідким металом може бути прискоотвір в електроізоляційній тугоплавкій стінці для рене зниженням тиску всередині труби або може встановлення доріжки струму від внутрішнього бути уповільнене позитивним тиском, який утрирезервуару через отвір до ванни рідкого металу. мує потік з числом Рейнольдса меншим 2000. ВнуСтрум іде вздовж цієї доріжки. Індикатором прохотрішня камера розділена вузьким отвором на два ду завислих частинок через отвір є зміни напруги, відсіки, тому коли метал входить і заповнює один у вигляді імпульсів, які вимірюються. Розміри імвідсік, він буде тверднути в отворі; внаслідок цього пульсів указують на розміри частинок, а підрахунок він не може увійти в другий відсік, забезпечуючи числа імпульсів дає розподіл за розмірами неметим самим захист вакуумного пристрою, якщо таталевих вкраплень, виявлених у рідкому металі. кий використовується, та забезпечуючи входження Даним винаходом запропоновано пристрій одв трубу заданої кількості металу. норазового використання для виявлення і вимірюХоча для подолання проблем довготермінових вання концентрації та розподілу за розмірами часвимірювань при високій температурі у пристрої, тинок, завислих у рідкому металі; в пристрої згідно з патентом №5,198,749, застосовано принзастосовано метод електрочутливої зони, який діє цип сенсора одноразового використання з коротвідносно швидко і має мінімальну масу датчика. В 7 74799 8 одному варіанті здійснення винаходу електрод(и) Фіг.2 - збільшений вертикальний розріз з'єднувнутрішньої камери розташований(і) вздовж стінки вального кінця зонда, показаного на Фіг.1; камери так, що метал, який входить в камеру і "піФіг.3 - збільшений вертикальний розріз зануднімається" вгору до її теплового центру, передчарюваного кінця зонда, показаного на Фіг.1; і сно не охолоджується електродом. Коли метал Фіг.4 - фазова діаграма, яка ілюструє ефект заповнює камеру, він тече вгору через тепловий добавки понижуючого ліквідує матеріалу, якому центр, потім контактує зі стінками і електродом, де віддається перевага, в камеру зонда з Фіг.1. він охолоджується і твердне. Даний винахід може На Фігурах 1-3 показано варіант, якому віддабути використаним під час операцій обробки рідкоється перевага, здійснення зонда 10, згідно з даго металу і здатний досліджувати метал поблизу ним винаходом, для виявлення та вимірювання його температури твердіння. Даний винахід місчастинок, завислих у рідкому металі. Зонд 10, як тить добавку, яка знижує температуру ліквідусу правило, видовжений і циліндричний, містить заметалу у внутрішній камері шляхом сплавлення нурюваний кінець 12 і з'єднувальний кінець 14. металу, який входить у камеру, з іншим металом З'єднувальний кінець 14 зонда пристосований для або металами, вибраними з кількох металів, про кріплення до опорної конструкції (не показана), яка яку, відомо, що вони знижують температуру ліквідобре відома спеціалістам і яка використовується дусу того металу, що надходить, ефективно піддля занурення вимірювальних зондів у рідкий мевищуючи його перегрів і даючи можливість довший тал. Інші деталі, що стосуються структури і роботи час проводити ефективні вимірювання зондом. опорної конструкції, не мають значення для повноДаний винахід містить удосконалений зонд, го розуміння даного винаходу. який занурюється в рідкий метал з метою виявЗонд 10 містить видовжену внутрішню трубу лення і вимірювання завислих у ньому частинок з 16 із закритим кінцем, яка виготовлена з електроідопомогою методу електрочутливої зони. Зонд золяційного матеріалу, здатного витримувати вимістить, як правило, герметизовану внутрішню сокі температури, котрі мають місце у ванні рідкої трубу, виготовлену з електроізоляційного матеріасталі або іншого рідкого металу. В даному варіанті лу, яка утворює камеру для приймання рідкого здійснення винаходу внутрішня труба 16 виготовметалу. Труба має принаймні один отвір поблизу лена з кварцу. Однак, спеціалістам зрозуміло, що, занурюваного кінця зонда, щоб рідкий метал міг як альтернатива, можуть бути застосовані й інші затікати всередину камери. Всередину камери матеріали, які мають необхідні електроізоляційні виходить перший електрод для контактування з та високотемпературні властивості. Як видно, заметалом всередині камери. Другий електрод отонурюваний кінець внутрішньої труби 16 закритий, а чує принаймні частину внутрішньої труби для конз'єднувальний кінець ущільнюється з допомогою тактування з рідким металом за межами камери. відповідної, як правило, циліндричної електроізоПерший та другий електроди виконані з можливісляційної заглушки або ущільнюючого елемента 18. тю приєднання до вимірювального пристрою з Ущільнюючий елемент 18, який виготовлено переметою встановлення доріжки струму між електроважно з полімерного матеріалу, прикріплюється дами, яка проходить через отвір для вимірювання всередині відкритого кінця внутрішньої труби 16, змін електричного потенціалу між електродами, які переважно з використанням відповідного сполуч(зміни) викликаються частинками, захопленими ного матеріалу 20, для утворення газонепроникнорідким металом, коли вони проходять через отвір. го ущільнення із з'єднувальним кінцем внутрішньої Тому, аби забезпечити теплоізоляцію, принаймні труби 16. Хоча ущільнюючий елемент 18 виготовчастина другого електроду оточена зовнішньою лено переважно з полімерного матеріалу, спеціаоболонкою з теплостійкого матеріалу. Для сприянлістам зрозуміло, що, як альтернатива, може бути ня потоку рідкого металу через отвір, за межі внузастосованим також інший підхожий матеріал, трішньої труби виходить газовий канал, який з'єдякий здатний утворити газонепроникне ущільнення нується з вакуумним насосом для створення з внутрішньою трубою 16, як самостійно, так і в різниці тисків між внутрішньою і зовнішньою часкомбінації з іншими матеріалами, герметиками, тинами внутрішньої труби. Удосконалення полягає сполучними матеріалами тощо. Сполучним матев застосуванні матеріалу, який знижує ліквідує і ріалом 20, переважно, є товарна епоксидна смола який розміщують всередині камери для його сплакласу, придатного для створення ущільнення з влення з рідким металом, що входить у камеру, кварцом або з іншим матеріалом, що використовуаби знизити температуру ліквідусу рідкого металу ється для виготовлення внутрішньої труби 16. в камері і забезпечити довший період часу для Альтернативно можуть бути використані й інші виявлення та вимірювання частинок у рідкому месполучні матеріали, відомі спеціалістам. талі. Занурюваний кінець внутрішньої труби 16 Викладений вище короткий зміст, як і наступсформовано у вигляді камери 15 для приймання ний детальний опис варіантів винаходу, яким відрідкого металу. У внутрішній трубі 16 поблизу задається перевага, будуть краще зрозумілими у нурюваного кінця виконано принаймні один отвір поєднанні з доданими ілюстраціями. Для ілюстра17, який дозволяє рідкому металу текти всередину ції винаходу на кресленнях подані варіанти, яким приймальної камери 15, коли зонд 10 занурено в віддається перевага. Однак, слід розуміти, що вирідкий метал. Отвір 17 переважно круглий з діаменахід не обмежується лише показаними засобами тром порядку від 300 до 1000 мікронів. Спеціаліста розміщенням компонентів. На ілюстраціях: там зрозуміло, що діаметр отвору 17, за бажанФіг.1 - вертикальний розріз варіанту зонда, ням, може бути більшим або меншим та/або що якому віддається перевага, згідно з даним винахоотвір 17 не обов'язково повинен бути круглим. дом; Внутрішня труба 16 має стінку, переважно, товщи 9 74799 10 ною приблизно 1мм. Однак, спеціалістам зрозуміФіг.2. Трубчастий елемент 26 служить другим елело, що внутрішня труба 16, за бажанням, може ктродом, розташованим зовні внутрішньої труби мати більшу або меншу товщину стінки. Об'єм ка16. З'єднувальний кінець трубчастого елемента 26 мери 15 для приймання рідкого металу в кожному кріпиться до ущільнюючого елемента 18 з допомоокремому експерименті буде мінятися описаним гою механічного фіксатора, який добре відомий нижче способом. спеціалістам. Коли фіксатор з'єднується з ущільВ даному варіанті здійснення винаходу газонюючим елементом 18, він міцно скріплює разом вий канал 22 складається, як правило, з циліндриз'єднувальний кінець трубчастого елемента 26 і чного, загалом трубчастого елемента, який прохоз'єднувальний кінець внутрішньої труби 16, зберідить через ущільнюючий елемент 18 і гаючи між ними кільцевий простір 28. Між занурюпоширюється принаймні частково у внутрішню ваним кінцем трубчастого елемента 26 і внутріштрубу 16. Газовий канал 22 виконано, переважно, з ньою трубою 16 вставлена розпірка 34 для електропровідного металу, наприклад, сталі. Одпідтримання кільцевого простору 28 та для того, нак, альтернативно для виготовлення газового щоб запобігти хитанню занурюваного кінця внутканалу 22 можуть бути застосовані й інші електрорішньої труби 16 і уберегти внутрішню трубу 16 від провідні матеріали. Як видно з Фігур 1 і 3, газовий поломки під час перевезення і обслуговування. канал 22 не поширюється на всю довжину внутріРозпірка 34 являє собою, переважно, О-подібне шньої труби 16 до занурюваного кінця. кільце, виготовлене з придатного еластомеру. До газового каналу 22 прикріплено (механічно Спеціалістам зрозуміло, що трубчастий елемент або із застосуванням електричних методів, пере26 може бути прикріплено до внутрішньої труби 16 важно, із застосуванням зварювання або паянням із застосуванням іншого методу з'єднання і що м'яким або твердим припоєм) принаймні один, а розпірка 34 може бути виготовлена з іншого матепереважно пару видовжених, як правило, циліндріалу. ричних елементів 24, які поширюються вздовж На Фіг.3 добре видно, що занурюваний кінець внутрішньої частини внутрішньої труби 16 і закінвнутрішньої труби 16 спочатку закритий ковпаком чуються поблизу занурюваного кінця цієї внутріш36 для захисту від шлаку на поверхні металу та ньої труби 16. Видовжені циліндричні елементи 24 паперовим ковпаком 38. Ковпак 36 для захисту від виготовлені з електропровідного матеріалу, і в шлаку на поверхні металу та паперовий ковпак 38 комбінації з газовим каналом 22 вони утворюють захищають від забруднення внутрішню трубу 16 і перший електрод, який продовжується в приймаособливо отвір 17, коли зонд 10, занурюючись, льну камеру 15. Видовжені циліндричні елементи проходить через шар шлаку, який зазвичай покри24 виготовлені, переважно, з тугоплавкого електває рідкий метал під час його обробки. Ковпак 36 ропровідного електродного дроту, матеріалом якодля захисту від шлаку виготовлено, переважно, із го є Mo, W, Fe або якийсь інший електропровідний сталі або іншого придатного матеріалу з тих, що матеріал з високою температурою плавлення. Тадобре відомі спеціалістам. ким чином, перший електрод проходить фактично З'єднувальний кінець 14 зонда 10 пристосовавід занурюваного кінця внутрішньої труби 16 до ний для тимчасового кріплення до відповідної зовнішнього кінця газового каналу 22. опорної конструкції (не показана), яка добре відоВнутрішня труба 16 принаймні вздовж суттєвої ма спеціалістам і зазвичай використовується для частини її довжини оточена, як правило, трубчасзанурення вимірювальних зондів у рідкий метал. тим електропровідним елементом 26. Цей трубчаДля забезпечення газонепроникного з'єднання між стий електропровідний елемент 26 виконано, пегазовим каналом 22 і регульованим клапаном 42 реважно, із сталі, але альтернативно може бути використовується ущільнення 40. У свою чергу застосований інший електропровідний матеріал. клапан 42 з'єднано з вакуумним насосом 44 та Внутрішні розміри трубчастого елемента 26 приджерелом 46 очищувального газу. Коли клапан 42 наймні незначно більші, ніж зовнішні розміри внутзнаходиться в першому положенні, вакуумний нарішньої труби 16, тому трубчастий елемент 26 і сос 44 з'єднано по потоку через газовий канал 22 з зовнішня поверхня внутрішньої труби 16 розділявнутрішньою трубою 16, щоб у такий спосіб ствоються невеликим кільцевим простором 28. Прирювати вакуум всередині камери 15 для прийманнаймні суттєва частина трубчастого елемента 26 ня рідкого металу. Створення вакууму всередині оточена зовнішньою оболонкою 30, виготовленою камери 15 полегшує протікання рідкого металу з теплостійкого матеріалу для забезпечення тепчерез отвір 17 всередину цієї камери 15. Коли клалоізоляції трубчастого елемента 26, коли зонд 10 пан 42 знаходиться в другому положенні, газ із занурюється в рідкий метал. У даному варіанті джерела 46 очищувального газу подається через здійснення винаходу зовнішня оболонка 30 вигогазовий канал 22 у внутрішню частину внутрішньої товлена з піску, покритого смолою, яка при нагрітруби 16, щоб перешкодити потоку рідкого металу ванні створює фенопластичне зв'язуюче. Однак, або забруднень через отвір 17 всередину камери спеціалістам зрозуміло, що альтернативно можуть 15. Ущільнюючий елемент 18 забезпечує площу бути використані й інші ізоляційні матеріали. герметизації для сполучного матеріалу 20, газонеНа Фіг.3 добре видно, що частина трубчастого проникне припасування для газового каналу 22, елемента 26 виходить за межі зовнішньої оболонзасоби кріплення для трубчастого елемента 26 і ки 30 так, що коли зонд 10 занурюється в рідкий гніздо під О-подібну ущільнюючу прокладку 40. метал, трубчастий елемент 26 відкритий безпосеХоча всі ці функції виконуються одним елементом, редньо до рідкого металу. Інший кінець трубчастозрозуміло, що за бажанням може бути застосоваго елемента 26 виходить за межі з'єднувального но кілька деталей. кінця внутрішньої труби 16, що найкраще видно на Коли зонд 10 приєднують до опорної констру 11 74799 12 кції, між з'єднувальним кінцем газового каналу 22 додають приблизно 10г міді 50. Під час занурення (перший електрод), з'єднувальним кінцем трубчасзонда 10 в рідку сталь, мідь 50 в камері 15 швидко того елемента 26 (другий електрод) і зовнішнім нагрівається за рахунок теплового випромінюванвимірювальним пристроєм 48 створюється повне ня у внутрішній трубі 16. Нижня горизонтальна вісь електричне сполучення. Вимірювальний пристрій фазової діаграми з Фіг.4 відображує процентний 48 відноситься до тих, що добре відомі спеціаліссклад суміші заліза і міді, причому крайня ліва точтам при застосуванні методу електрочутливої зони ка діаграми відповідає чистій міді, а крайня права з метою виявлення та вимірювання частинок, заточка - чистому залізу. На вертикальній осі можна вислих у рідкому металі. Коли зонд 10 занурюєтьзнайти температуру, яка відповідає фазовому стася в рідкий метал, вимірювальний пристрій 48 ну при заданому ваговому процентному співвідстворює доріжку струму між першим і другим елекношенні суміші міді і заліза. Спочатку при відсуттродами, яка проходить через отвір 17 з метою ності сталі в камері 15 мідь буде повністю вимірювання змін електричного потенціалу між розплавлена в цій камері 15 при температурі попершим і другим електродами, які (зміни) виклирядку 1085°С, що показано точкою перетину лінії каються частинками, захопленими рідким металіквідусу для 100% міді з лівою вертикальною віслом, коли вони проходять через отвір 17. Інші десю, яка відповідає 100% міді. В даному прикладі талі, що стосуються конструкції і роботи сталь, що входить у камеру 15, вважається 100вимірювального пристрою 48, добре відомі спецівідсотковим залізом. Спеціалісти можуть легко алістам, і їх можна знайти в інших опублікованих знайти таблиці і графіки, аби зробити поправку джерелах, включно з описаними вище патентами, для сталі відносно чистого заліза. Після того, як в на які було зроблено посилання. Відповідно, для камеру 15 увійде 10г рідкої сталі, в наближенні, що повного розуміння даного винаходу немає потреби в даному прикладі сталь з домішкою 0,1% вуглецю в детальному обговоренні конструкції і роботи вивважається фактично 100% Fe, температура ліквімірювального пристрою 48. дусу для суміші 50-50 міді і сталі виявляється троНа Фіг.3 добре видно, що матеріал 50, який хи більшою 1425°С. Після того, як в камеру 15 знижує ліквідус, знаходиться всередині занурюваувійшла достатня кількість сталі, сталь сплавляного кінця внутрішньої труби 16 поблизу отвору 17. ється з міддю, і процентний вміст міді знижується В даному варіанті здійснення винаходу, якому віддо 15%, а температура ліквідусу складає приблиздається перевага, понижуючий ліквідус матеріал но 1480°С. Додавання міді або іншого понижуючо50 має форму загалом спіральних витків дроту. го ліквідує матеріалу 50 зменшує температуру, при Однак, спеціалістам зрозуміло, що понижуючий якій досліджуваний рідкий метал почне нормально ліквідус матеріал 50 може бути і в іншій формі, тверднути, за рахунок чого досягається можлинаприклад, зернистим, або ж мати, наприклад, вість дослідити більше рідкого металу перед тим, трубчасту форму, дископодібну тощо. В даному як камера 15 затвердне. Можна вважати, що зниваріанті здійснення винаходу, якому віддається ження температури ліквідусу, яке є наслідком перевага, матеріалом 50, що знижує ліквідус, є сплавлення, до деякої міри компенсує втрати тепмідь. Однак, понижуючим ліквідус матеріалом 50 ла пробою рідкого металу, взятою до камери 15. може бути інший придатний матеріал або комбінаКількісне співвідношення матеріалу або матеріація матеріалів, яким властивий ефект зниження лів, що знижують ліквідуc, і взятої проби металу температури ліквідусу заліза або сталі. До перелівизначається конструкцією зонда, кількістю матеку таких матеріалів входять AІ, Au, Be, С, Со, Ge, ріалу, який має бути дослідженим, та перегрівом ΜN, Ni, P, S, Sb, Si та Sn, а також інші окремі елерідкого металу в момент взяття проби. При ретементи, матеріали або комбінація елементів або льному виборі матеріалу 50 можна отримати доматеріалів, що добре відомі спеціалістам. Відповідаткову вигоду, яка полягає в тому, що хімічна дно, слід чітко усвідомлювати, що хоча в даному теплота розчину може бути екзотермічною, а тому варіанті здійснення винаходу, якому віддається змішування рідкого металу і матеріалу 50, що зниперевага, використано мідь, її використання має жує ліквідуc, викликає нагрівання рідкого матеріалише ілюстративну мету. Як добре відомо спеціалу в камері 15. лістам, матеріал 50, що знижує ліквідус, сплавляЗонд 10 кріпиться до опорної конструкції (не ється з рідким металом, який входить в камеру 15 показана) так, що перший і другий електроди елечерез отвір 17, і отриманий в результаті сплав має ктрично сполучаються з вимірювальним пристротемпературу ліквідусу, котра нижча за температуєм 48, а газовий канал 22 з'єднується по потоку з ру ліквідусу рідкого металу, який входить в камеру клапаном 42. Спочатку клапан 42 знаходиться в 15. Охолодженню рідкого металу, що піднімається другому положенні, внаслідок чого інертний очипо центру, запобігають завдяки тому, що дроти 24 щувальний газ із джерела 46 тече через газовий знаходяться поблизу стінки внутрішньої труби 16. канал 22 у внутрішню трубу 16 і виходить через На Фіг.4 ілюструється ефект додавання міді, як отвір 17. Тиск інертного очищувального газу виміпонижуючого ліквідує матеріалу 50, в камеру 15. рюється; потім клапан 42 виключають, а швидкість Наприклад, для рідкої сталі, що містить в розчині витікання інертного газу через отвір 17 вимірюють, 0,10% вуглецю, температура ліквідусу становитияк зниження тиску в часі. Швидкість витікання інерме приблизно 1528°С, і уявімо, що сталь цього тного газу через отвір 17 пропорційна розміру цьосорту розливається методом безперервного литва го отвору 17. На основі даних про початковий тиск з проміжного розливного пристрою при температа швидкість зміни тиску вираховують розмір турі приблизно 1570°С. В даному варіанті здійсотвору 17 для майбутнього використання зонда. нення винаходу в камеру 15, яка при наповненні Далі клапан 42 повертають у друге положення. По вміщуватиме порядку 100г досліджуваної сталі, мірі того, як зонд 10 занурюється в рідкий метал 13 74799 14 через поверхневий шар шлаку, паперовий ковпак від інших компонентів зонда 10 проміжками і теп38 руйнується, а ковпак 36 для захисту від шлаку лоізольовано від них з допомогою ущільнюючого плавиться, відкриваючи занурюваний кінець внутелемента 18, аби він залишався холоднішим, а рішньої труби 16 і трубчастий елемент 26 до рідкоотже, відповідним чином охолоджував метал в го металу. Як тільки рідкий метал входить у конкамері при контакті з ним. Тривалість часу, протятакт з внутрішньою трубою 16, отвір 17 надійно гом якого очищувальний газ подається в камеру ущільнюється, спричинюючи підвищення тиску 15, вибирається достатнім для того, щоб перед очищувального газу, що вимірюється зовнішнім затіканням рідкого металу всередину камери 15 приладом (не показаний). У цей час клапан 42 певстиг згоріти паперовий ковпак 38, розплавитися реключають у перше положення, внаслідок чого ковпак 36 для захисту від шлаку та розплавитися вакуумний насос 44 з'єднується по потоку з газоматеріал 50, що знижує ліквідуc. Спеціалістам зровим каналом 22 і внутрішнім об'ємом внутрішньої зуміло, що немає необхідності, аби весь матеріал труби 16, щоб всередині камери 15 створити ваку50, що знижує ліквідуc, розплавився або став повум і цим примусити рідкий метал текти через отвір ністю рідким до початку затікання рідкого металу 17 всередину камери 15. Як тільки рідкий метал через отвір 17. контактує з дротами 24, створюється замкнене Спеціалістам зрозуміло, що використання пеелектричне коло, і вимірювальний пристрій 48 вного матеріалу, який знижує ліквідуc, та викориспримушує струм текти між електродами та через тана кількість цього матеріалу будуть змінюватися отвір 17 з метою вимірювання змін електричного в залежності від особливостей застосування рідкопотенціалу між електродами, які (зміни) викликаго металу, котрий підлягає дослідженню, та хімічються частинками, захопленими рідким металом, них умов у ньому. Зрозуміло також, що розмір каколи вони проходять через отвір 17. Рідкий метал, мери 15 і кількість рідкого металу, що входить у цю потрапляючи в камеру 15, сплавляється з поникамеру 15, може змінюватися шляхом зміни довжуючим ліквідуc матеріалом 50 для зменшення жини газового каналу 22 та довжини і діаметра температури ліквідусу рідкого металу, який надховнутрішньої труби 16. Матеріал, що знижує ліквідить, щоб таким чином проводити виявлення та дуc, дозволяє більшій кількості металу текти через вимірювання частинок протягом більшого відрізку отвір 17 загалом з постійною швидкістю протягом часу порівняно з тим, що було б можливим без усього циклу вимірювань і, таким чином, забезпеприсутності понижуючого ліквідуc матеріалу 50. чити більш ефективні та більш точні вимірювання Процес виявлення та вимірювання частинок прозахоплених частинок. довжується до тих пір, поки камера 15 не заповЗ викладеного вище зрозуміло, що даним виниться рідким металом, і рівень рідкого металу находом пропонується вдосконалений зонд для повністю не заблокує занурюваний кінець газового виявлення і вимірювання частинок, завислих у каналу 22, чим перешкодить подальшому зниженрідкому металі. Спеціалістам зрозуміло, що без ню тиску в камері 15. Цей метод блокування навідхилення від основної ідеї винаходу можуть бути дійно обмежує подальше надходження досліджузапропоновані інші варіанти його здійснення. Тому ваного матеріалу в камеру 15 і, таким чином, цей винахід не обмежений, зокрема, викладеними забезпечує засоби для формування попередньо варіантами здійснення, а поширюється й на інші обумовленого фіксованого об'єму досліджуваного варіанти в межах його сутності та обсягу, які виметалу без необхідності додавати компоненти, які значені формулою, що додається. поглинають тепло. Газовий канал 22 відокремлено 15 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 74799 Підписне 16 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601