【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物性测量，尤其涉及一种高温金属熔体中气体溶解度的测量装置及方法。
技术介绍
1、钢铁、高温合金等多种合金熔炼过程中，常见的气体杂质元素，如氮气、氧气、氢气、氩气等会溶解进入高温熔体。合金中这些气体元素的溶解度与冶炼合金质量密切相关。因此，了解合金熔炼过程气体元素的溶解度，获得不同温度、不同熔体下气体溶解度信息非常重要。
2、然而，目前对高温金属熔体进行物性测量的装置，一般针对的都是密度或表面张力这些物理量，在气体溶解度测量方面的准确性有待提高。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种高温金属熔体中气体溶解度的测量装置及方法，旨在解决目前对高温金属熔体中气体的溶解度测量准确性较低的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，该装置包括：
3、炉体，所述炉体上设置有炉门；
4、冷却密封机构，所述冷却密封机构包括上冷却密封机构和下冷却密封机构，所述下冷却密封机构位于所述炉体上方；
5、加热保温机构，所述加热保温机构位于所述上冷却密封机构和所述下冷却密封机构之间；
6、气体流通机构，所述气体流通机构包括进气口、出气口和真空阀，所述进气口和所述出气口之间形成气体通路，所述气体通路经过所述炉体、所述冷却密封机构和所述加热保温机构；
7、加料机构，所述加料机构位于所述上冷却密封机构的上方；
8、升降机构，所述升降机构位于所述炉体的下方，连
9、所述升降机构控制所述坩埚分别到达装卸料工位、熔化实验工位和冷却凝固工位，其中，所述装卸料工位设置在所述炉体内，所述熔化实验工位设置在所述加热保温机构中部，所述冷却凝固工位设置在所述下冷却密封机构中。
10、可选地，所述加热保温机构从内到外依次包括：耐火材料保温套、传热套、双层石英管和电磁加热线圈。
11、可选地，所述耐火材料保温套为氧化镁保温套、氧化铝保温套、氧化锆保温套或碳毡。
12、可选地，所述传热套为高纯石墨套、金属钼管、金属铌管、金属钽管或金属钨管。
13、可选地，所述坩埚为氧化钙坩埚或氧化钇坩埚。
14、可选地，所述高温金属熔体中气体溶解度的测量装置还包括红外测温仪，所述红外测温仪设置在所述上冷却密封机构的上方，所述红外测温仪和所述坩埚中的金属熔体之间设置测温通道。
15、此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种高温金属熔体中气体溶解度的测量方法，应用于如上所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，该方法包括：
16、将所述坩埚调节至所述装卸料工位，打开所述炉门，将金属材料装入所述坩埚中，关闭炉门，将所述坩埚提升至所述熔化实验工位；
17、关闭所述进气口和所述出气口，打开所述真空阀，对所述气体通路进行预抽真空；
18、打开所述进气口，以预设流速将待测量溶解度的待测气体充入所述气体通路中，待所述气体通路中的气压大于1atm后，所述出气口自动打开，将所述气体通路中的气压维持在1atm；
19、持续向所述气体通路中通入所述待测气体，开启所述加热保温机构，按照预设升温速率将所述金属材料熔化，形成金属熔体，在预设实验温度保温，使所述金属熔体上方的待测气体充入溶解并达到热力学平衡；
20、通过所述加料机构向所述金属熔体中添加金属铝球；
21、将所述坩埚下降至所述冷却凝固工位；
22、待所述金属熔体冷却至室温，将所述坩埚降低至所述装卸料工位，打开所述炉门，取出所述坩埚中的凝固样品，确定所述凝固样品中所述待测气体的气体溶解度。
23、可选地，所述对所述气体通路进行预抽真空的步骤包括：
24、打开与所述真空阀连接的真空泵，待所述气体通路的真空度低于1pa之后，关闭所述真空阀，充入高纯氩气至0.5atm压力；
25、重复抽真空和充入氩气至少三次。
26、可选地，在所述将所述坩埚调节至所述装卸料工位，打开所述炉门，将金属材料装入所述坩埚中，关闭炉门，将所述坩埚提升至所述熔化实验工位的步骤之前，所述方法还包括：
27、在900℃对所述坩埚进行预烧处理。
28、可选地，所述确定所述凝固样品中的气体溶解度的步骤包括：
29、对所述凝固样品进行车床加工或者电火花加工，制备得到气体分析样品；
30、将所述气体分析样品的表面打磨光亮，再采用去离子水和酒精超声清洗干净后分析确定得到所述气体溶解度。
31、本专利技术提供的高温金属熔体中气体溶解度的测量装置及方法，采用坩埚盛放金属材料，通过升降机构对坩埚的位置进行控制，在装卸料工位仅需打开炉体上的炉门就可以对样品进行装卸，操作方便，需要进行实验时，将坩埚提升至熔化实验工位，加热保温机构对坩埚内的金属材料进行加热熔化，并保持在合适的温度，使得待测量溶解度的气体较快地达到热力学溶解平衡，将坩埚继续下降至冷却凝固工位，又可以通过下冷却密封机构对金属熔体进行快速冷却，防止凝固过程中气体逸出而影响测量精度，因此，能够实现提升高温金属熔体中气体溶解度的测量精度的效果，且操作也非常方便。
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1.一种高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，其特征在于，所述高温金属熔体中气体溶解度的测量装置包括：
2.如权利要求1所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，其特征在于，所述加热保温机构从内到外依次包括：耐火材料保温套、传热套、双层石英管和电磁加热线圈。
3.如权利要求2所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，其特征在于，所述耐火材料保温套为氧化镁保温套、氧化铝保温套、氧化锆保温套或碳毡。
4.如权利要求2所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，其特征在于，所述传热套为高纯石墨套、金属钼管、金属铌管、金属钽管或金属钨管。
5.如权利要求1所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，其特征在于，所述坩埚为氧化钙坩埚或氧化钇坩埚。
6.如权利要求1所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，其特征在于，所述高温金属熔体中气体溶解度的测量装置还包括红外测温仪，所述红外测温仪设置在所述上冷却密封机构的上方，所述红外测温仪和所述坩埚中的金属熔体之间设置测温通道。
7.一种高温金属熔体中气体溶解度的测量方法，其特征在于
8.如权利要求7所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量方法，其特征在于，所述对所述气体通路进行预抽真空的步骤包括：
9.如权利要求7所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量方法，其特征在于，在所述将所述坩埚调节至所述装卸料工位，打开所述炉门，将金属材料装入所述坩埚中，关闭炉门，将所述坩埚提升至所述熔化实验工位的步骤之前，所述方法还包括：
10.如权利要求7所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量方法，其特征在于，所述确定所述凝固样品中待测气体的气体溶解度的步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，其特征在于，所述高温金属熔体中气体溶解度的测量装置包括：
2.如权利要求1所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，其特征在于，所述加热保温机构从内到外依次包括：耐火材料保温套、传热套、双层石英管和电磁加热线圈。
3.如权利要求2所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，其特征在于，所述耐火材料保温套为氧化镁保温套、氧化铝保温套、氧化锆保温套或碳毡。
4.如权利要求2所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，其特征在于，所述传热套为高纯石墨套、金属钼管、金属铌管、金属钽管或金属钨管。
5.如权利要求1所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，其特征在于，所述坩埚为氧化钙坩埚或氧化钇坩埚。
6.如权利要求1所述的高温金属熔体中气体溶解度的测量装置，其特征在于，所述高温金属熔体中气体溶...
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