[发明专利]气压式铝熔体夹杂物检测设备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种铸造技术领域的检测设备及方法，特别的是一种气压式铝熔体夹杂物检测设备及其方法。

背景技术

在铝的铸造行业，现场对铝熔体的洁净度进行快速地评价一直是一个突出的问题，因为铝中典型夹杂氧化物、盐、碳化物、氮化物、硼化物等将严重影响铸件质量，所以需要在铸造之前有效检测铝熔体的洁净度，并进行必要的除渣处理。现有的常规测量铝熔体洁净度的方法中，无论湿法化学分析或仪器分析夹杂都不很成功，因为夹杂分布不均匀；定量金相虽然已自动化，但同样存在取样是否具有代表性的问题；容量分析方法中的电子束熔化和离心分析取样复杂，进一步分析也比较耗时间，不能完成在线快速分析。而且这些方法都不适合现场的快速检测。

目前国外的ABB公司所开发的PoDFA和Prefil-FOOTPRINTER设备具有检测铝熔体的夹杂物的功能，其中PoDFA通过多孔陶瓷过滤取出含有夹杂物的样品，并进行定量金相分析。其不足在于：只是作为一种夹杂物取样的设备，而不能实现快速检测。Prefil-FOOTPRINTER虽然能实现较快的在线测量及方便夹杂物取样，但是加热和过滤不同步，由温度差异引起的粘度差异将会引起结果偏差。

经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利《铝及铝合金熔体中的夹杂物检测设备》(专利号CN101256131)中提到的夹杂物检测设备实现了在线快速给出检测结果，直观有效分析铝熔体夹杂物的功能。其具有温度、真空度控制能力、重量数据处理能力以及更方便的系统升级能力，控制系统操作简单、功能稳定，但是在实际使用过程中也存在一些不足：采用抽真空加压的方法虽然简单安全，但是压力差最多只有一个大气压，而且真空加压过滤过程中热空气对容器具以及重量传感器有腐蚀性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种气压式铝熔体夹杂物检测设备及其方法，使其用于铝熔体铸造现场快速检测夹杂物，并方便夹杂物取样，设备结构紧凑，解决了抽真空加压的设备腐蚀问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所涉及的气压式铝熔体夹杂物检测设备，由气压系统、温控系统、过滤测重系统三部分组成。其中：

过滤测重系统由过滤部分、测重部分两个部分组成，其中过滤部分设置在温控系统内部，测重部分放置在过滤部分的正下方，过滤测重系统完成铝熔体过滤去夹杂，并将滤过的铝熔体的重量实时测量并保存下来；

气压系统设置在温控系统外围，为过滤测重系统提供稳定的压力差；

温控系统在气压系统的内部，在过滤测重系统过滤部分的外侧，可以确保过滤过程中的温度稳定。

所述气压系统由固定平台、压力容器、气压传感器、压控表、电磁阀、气瓶组成，固定平台位于压力容器底部，起到固定压力容器的作用，气压传感器安装于压力容器顶部，气压传感器可以将压力容器内0-500KPa范围内变化的压力转化为标准的4-20mA的标准电流信号，压控表放置于压力容器外，可以接收气压传感器输出的电流信号，并将控制信号输出给电磁阀，电磁阀是气瓶向外输气的一个开关，在常态下处于关闭状态，工作状态下的通断由压控表控制。

所述过滤测重系统的过滤部分由底部带孔的第一坩埚、泡沫陶瓷过滤片、陶瓷纤维纸组成，第一坩埚固定在压力系统的压力容器内壁的底部，第一坩埚底部和压力容器之间垫入陶瓷纤维纸密封，泡沫陶瓷过滤片置于过滤系统的第一坩埚底部凹槽内，与第一坩埚接触的部分设有耐火毡密封。

所述过滤测重系统的测重部分由电子天平、计算机、隔热板、第二坩埚组成，电子天平位于过滤测重系统过滤部分的正下方，通过数据线与计算机连接，电子天平可将滤过的铝熔体的重量测出来，并将重量信号传送给计算机进行处理与保存，隔热板位于电子天平之上，第二坩埚放置在隔热板之上。

所述温控系统由温控表、热电偶、电阻丝、炉芯组成，热电偶置于过滤测重系统的坩埚内，并与温控表连接，电阻丝置于炉芯之内，炉芯放置在气压系统的压力容器底部，炉芯与压力容器之间的空隙加入耐火棉隔热。

本发明所涉及的气压式铝熔体夹杂物检测方法，是采用上述的气压式铝熔体夹杂物检测设备进行的，包括如下步骤：

步骤一：首先在温控表的控制下将加热炉预热到目标温度；

步骤二：打开压力容器，将预熔化的被测铝熔体注入第一坩埚内，关闭压力容器，并保温至目标温度；

步骤三：通过压控表控制加压，压控表会根据压力容器的压力值控制电磁阀的通断，最终将压力容器内部压力控制在一个目标值；