一种多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统及方法技术方案

本发明专利技术属于铁水、炉渣等物质粘度检测技术领域，公开了一种多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统及方法；硅钼棒炉的炉膛中放置刚玉炉管，在刚玉炉管内底部放置高铝底座，底座上放置石墨坩埚及试样，一体化石墨探头插入试样中，探头通过刚玉测杆由旋转粘度传感器带动在试样中旋转测定粘度值，探头插入深度由支架上的上下移动电机定位；硅钼棒炉温度由控制柜及控温热电偶控制升降温度，试样实际温度由测温热电偶测定，计算机通过控制柜对系统进行温度控制采集、升降高度控制和旋转粘度传感器的控制及数据采集，并进行数据处理得出粘度实验结果。本发明专利技术有效提高炉管的使用寿命，具有更高的同心度和更低的成本，且能适应大多数冶金熔体的测定。

A Multifunctional High Temperature Silicon Molybdenum Rod Furnace Tube Viscosity Measurement System and Method

【技术实现步骤摘要】
一种多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统及方法
本专利技术属于铁水、炉渣等物质粘度检测
，尤其涉及一种多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统及方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：粘度测定系统是用来检测铁水、炉渣等物质粘度的设备，现有的粘度测定系统所采用的炉管为一米长的刚玉管，探头为三段式，分为连接头、连接杆和探头，材料分别为钼和石墨。现有的高温炉采用的都是整体刚玉炉管，由于炉体的发热体在刚玉管对应的中段，因此整体刚玉炉管基本上形成为两端温度低、中段温度高的一个不均匀温度场中。实际在实验过程中，由于试样及容器的放入和取出造成对刚玉管的热冲击，同时炉口刚玉管的温度变化必然有一个晶型转变的温度区间，多因素造成炉口部分刚玉管环形断裂。在该处将刚玉管切割开，实际上消除了在晶型转变温度区形成的较大应力，提高了刚玉管抗热冲击的能力，寿命得到显著提升。粘度探头传统采用三段式，其灵活的组合对测定不同的熔体具有较强的适应性。但是由于其上两段采用的金属钼，其成本较高。新的石墨一体化探头能适应大多数熔渣和金属熔液的粘度测定，而成本只有三段式探头的1/3-1/4，并且少了两个连接一体化探头测定粘度时更稳定，精度更高。现有技术存在的问题是由于炉管顶部和中部温差较大，在取样过程中，样品温度在1500℃以上，导致设备在测定4-6炉的时候炉管上部破裂，使用6-10炉时该炉管无法使用。除此以外，三段式探头整体造价在200元左右，相对较高，且易损坏。综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术存在的问题是在取样过程中，样品温度在1500℃以上，导致设备在测定4-6炉的时候炉管上部破裂，使用6-10炉时该炉管无法使用；三段式探头整体造价在200元左右，相对较高，且易损坏。解决上述技术问题的意义：对于管式高温炉消除晶型转变造成的膨胀应力提供了简单的方法，同时实际应用中效果非常好。分割部分没有任何强制连接装置，通过炉内砌砖间隙预留保证了两段刚玉管的衔接稳定，对实验操作不构成任何阻碍。一体化设计的石墨探头在适应大多数炉渣和金属熔体测定时，提供了一个更经济、更稳定和更高精度的解决方案。一体化石墨探头的中间连接部分即测杆直径是关键，过细强度无法保证，过粗则降低了探头的测量精度。实际验证后探头选择18-20mm，测杆直径选择6mm能满足两方面的要求。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统及方法。本专利技术是这样实现的，一种多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统，所述多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统设置有：硅钼棒炉：硅钼棒炉的炉膛中放置刚玉炉管，在刚玉炉管内底部放置高铝底座，底座上放置石墨坩埚及试样，一体化石墨探头插入试样中，探头通过刚玉测杆由旋转粘度传感器带动在试样中旋转测定粘度值，探头插入深度由支架上的上下移动电机定位；硅钼棒炉温度由控制柜及控温热电偶控制升降温度，试样实际温度由测温热电偶测定，计算机通过控制柜对系统进行温度控制采集、升降高度控制和旋转粘度传感器的控制及数据采集，并进行数据处理得出粘度实验结果。进一步，刚玉管为两段式，分别为上部24cm，下部52cm；探头为一体化石墨探头。本专利技术的另一目的在于提供一种基于所述的多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统的多功能高温硅钼棒炉管粘度测定方法，所述多功能高温硅钼棒炉管粘度测定方法包括：第一步，先将已知粘度的标准油放入直径大小和石墨坩埚相图的容器中，打开计算机粘度测定系软件控制探头插入深度，探头上表面在熔体液面下10～12mm位置，旋转粘度传感器带动探头在标准油中旋转，通过粘度传感器测得探头在标准油中的扭矩M，由于油的粘度η和扭矩M是正比例关系即η＝kM，k称为仪器常数，通过已知标准油粘度η，测得对应扭矩M，得到实验仪器常数k值；第二步，在粘度测定系软件中，根据实验要求编制升温程序(10℃/min)，通过控制柜对硅钼棒炉进行程序升温到实验温度，将试样盛入石墨坩埚内，然后将石墨坩埚放入刚玉炉管内底座上，待试样熔化恒温20min，控制探头插入熔化试样中并确定探头位置高度，启动粘度传感器旋转测定探头在熔体中的扭矩M，通过计算机信号采集及η＝kM，(k值已经通过标准油测得)计算测得对应温度熔体粘度η。进一步，所述多功能高温硅钼棒炉管粘度测定方法具体包括以下步骤：第一步，将刚玉管分割改为两段式，长度分别为上段240mm，下段520mm。安装刚玉炉管之前，调整炉内耐火砖衬保证留出固定刚玉管的间隙，两段刚玉管在自然接触状态下能够稳定结合；第二步，放置坩埚容器进入刚玉炉管，与常规方法相同，通过上下段炉管结合部位尽量控制不碰壁；第三步，控制升降炉温，将需要测定的熔体融化，过程中的细节处理根据不同的实验要求制定详细步骤并认真控制即可；第三步，将一体化石墨探头与刚玉吊杆连接，通过探头上端的偏心孔插入钼质的销子固定探头与测杆；第四步，测量探头浸入所测熔体的深度，并进行准确标记和精确定位，此步骤是保证测量数据精度的关键；第五步，根据熔体粘度的数量级，选择不同的标准流体进行仪器常熟标定。第六步，进行实际测量时要将整个测量系统移入炉管内，此步骤需要注意的是由于石墨探头密度小，可能由于浸入金属熔体产生较大浮力而不能垂直同心旋转，这时需要增加吊杆配重来予以平衡；第七步，测定数据会自动被电脑采集，完成后将测定系统移出炉管；第八步，用坩埚钳将实验坩埚取出炉管，由于采用了分割的炉管因此不存在均温缓步移出的要求，但不要碰壁；第九步，关闭实验系统。本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述多功能高温硅钼棒炉管粘度测定方法的铁水粘度检测系统。本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述多功能高温硅钼棒炉管粘度测定方法的炉渣粘度检测系统。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术将刚玉管改为两段式，分别为上部24cm，下部52cm，通过切割消除应变，有效提高炉管的使用寿命，改造过后炉管可使用上百炉。除此以外，将探头改造为一体化石墨探头，造价约30元，有效降低了制造成本。本专利技术将刚玉炉管改为两段式，上段长度240mm，下段520mm，分割点正好在Al2O3相变区，消除了晶型转变带来的内应力，有效的避免了实验操作过程中热冲击造成的炉管破裂，大幅度延长了炉管寿命。实验过程统计数据现实，过去采用整体式刚玉炉管，一般在4-6个炉次后炉管产生环形断裂。新的分段式炉管在使用过程中由于已经主动分割开了，在上百炉均为产生新的破裂和断裂，使用过程稳定良好。由于不用频繁更换炉管，炉子的升降温制度不用频繁改变，实验过程的稳定性得到保障，实验数据的可靠性得到提升。操作过程的简便性与整体式炉管相似，并没有使操作的过程复杂化。一体化石墨探头经过设计、加工和使用，尺寸结构得到了优化，使用过程稳定有效。一体化石墨探头对于冶金炉渣和金属熔体具有广泛的适应性，同时具有价格低廉(相当分段式钼连接+石墨探头的价格的1/3-1/4)和同心度高的明显优势。本专利技术在实际应用中得到了充分验证，其获得的实验研究数据得到了企业的广泛认可，完成的项目为企业技术创新提供了有力保障。附图说明图1是本专利技术实施例提供的多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统的结构示意图；图中：1、硅钼棒炉；2、刚玉炉管；3、石墨坩埚及试样；4、一体化石墨探头；5、刚玉连接杆；6、粘度传感器；7、升本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统，其特征在于，所述多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统设置有：硅钼棒炉：硅钼棒炉的炉膛中放置刚玉炉管，在刚玉炉管内底部放置高铝底座，底座上放置石墨坩埚及试样，一体化石墨探头插入试样中，探头通过刚玉测杆由旋转粘度传感器带动在试样中旋转测定粘度值，探头插入深度由支架上的上下移动电机定位；硅钼棒炉温度由控制柜及控温热电偶控制升降温度，试样实际温度由测温热电偶测定，计算机通过控制柜对系统进行温度控制采集、升降高度控制和旋转粘度传感器的控制及数据采集，并进行数据处理得出粘度实验结果。

【技术特征摘要】
1.一种多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统，其特征在于，所述多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统设置有：硅钼棒炉：硅钼棒炉的炉膛中放置刚玉炉管，在刚玉炉管内底部放置高铝底座，底座上放置石墨坩埚及试样，一体化石墨探头插入试样中，探头通过刚玉测杆由旋转粘度传感器带动在试样中旋转测定粘度值，探头插入深度由支架上的上下移动电机定位；硅钼棒炉温度由控制柜及控温热电偶控制升降温度，试样实际温度由测温热电偶测定，计算机通过控制柜对系统进行温度控制采集、升降高度控制和旋转粘度传感器的控制及数据采集，并进行数据处理得出粘度实验结果。2.如权利要求1所述的多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统，其特征在于，刚玉管为两段式，分别为上部24cm，下部52cm；探头为一体化石墨探头。3.一种基于权利要求1所述的多功能高温硅钼棒炉管粘度测定系统的多功能高温硅钼棒炉管粘度测定方法，其特征在于，所述多功能高温硅钼棒炉管粘度测定方法包括：第一步，先将已知粘度的标准油放入直径大小和石墨坩埚相同的容器中，打开计算机粘度测定系软件控制探头插入深度，探头上表面在熔体液面下10～12mm位置，旋转粘度传感器带动探头在标准油中旋转，通过粘度传感器测得探头在标准油中的扭矩M，由于油的粘度η和扭矩M是正比例关系即η＝kM，k称为仪器常数，通过已知标准油粘度η，测得对应扭矩M，得到实验仪器常数k值；第二步，在粘度测定系软件中，根据实验要求编制升温程序，10℃/min，通过控制柜对硅钼棒炉进行程序升温到实验温度，将试样盛入石墨坩埚内，然后将石墨坩埚放入刚玉炉管内底座上，待试样熔化恒温20min，控制探头插入熔化试样中并确定探头...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓能运，武鑫龙，万新，张生芹，钟灵，邓际新，邓明豪，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50