液态金属电阻率快速检测方法及装置的研究

金属熔体的电阻率对于金属液态结构的变化十分敏感,因此可通过观察金属熔体电阻率的变化来反映金属液态结构的变化。此外,电阻率对于一些液态金属工艺过程也十分重要,如电炉炼钢、钢的精炼,熔体电磁搅拌、氧化铝电解还原铝等。 本文简述了金属熔体电阻率测量的各种方法,提出了基于负压取样测量金属熔体电阻率的新方法,使金属熔体在负压的作用下进入双柱电导池内,在电导池内完成其电阻率的测量。本方法的特点是测试速度快,可在金属熔体进入电导池的瞬间完成测试。 基于负压取样法制作了液态金属电阻率的简易测试装置,该装置由双柱电导池、负压系统和精密恒流电源等部分构成。双柱电导池由两根并列圆柱形石英管、耐高温电和端口密封材料等构成。采用真空泵和缓冲罐构成负压系统,可平稳快速地将金属液吸入双柱电导池内。 通过实际测量液态汞、铝、铸铁的电阻率表明:负压取样法可快速获得测量结果,且测试准确度高。由于高温条件下电导池的长度发生微小改变,从而影响测量结果的准确性,故需对电导池的长度采用热膨胀计算公式进行必要修正。通过对电导池插入液态金属的不同深度电阻率的比较证明,电导池插入液态金属一定深度即可,不可靠近底部和液面。由于热电势的存在会使电压测量值不准确,采取正反两个电流激励的方法来减小热电势的影响。 在实际测试的基础上,设计了由自动升降机构、探头锁紧机构、负压单元等构成的液态金属电阻率自动检测装置。该装置以计算机为测控中心,通过开关量输入输出接口卡和模拟量输入接口卡可完成装置的各种动作和数据的采集与处理。