[发明专利]熔融金属中氢测定仪

说明书

本发明属于借助于测定材料的物理性质来分析材料的领域。主要适用于熔融金属中氢的测定。

现有的测定熔融金属中含氢量的方法是先从熔融金属中取样，经急冷、选取、表面处理、清洗、吹干和称重等环节之后，在分析仪上用熔融抽取法或固态热抽取法进行含氢量分析、测定。对钢水，从取样到得出分析结果需要8～12分钟(或更长)，对于铝液，若采用该分析方法，所需时间更长。另外，在取样和试样表面清理过程中，可能会有氢散失，也可能由于取样器不清洁等原因而带入无关的氢，使分析结果不能代表熔融金属中氢的真实含量【《R & D神户制钢技报》1985，35(4)，P4～7(日文)；《冶金分析》1990，10(3)，P42～45(中文)】。

本发明的目的在于提供一种快速的和测试准确的直接测定熔融金属中氢含量的熔融金属中氢测定仪。

基于上述目的，本发明的主要技术方案是：该熔融金属中氢测定仪由测头和测试部分组成；测试部分又由循环系统和检测系统组成；检测系统又包括检测气路和检测电路。

现结合附图，对本发明作详细说明。

附图1为本发明熔融金属中氢测定仪的测试部分示意图。

附图2、3分别为测头1号的和测头2号的结构示意图。

从图1看出，由接头19、过滤器16、流量计15、取样阀11、热导池14、循环泵12、六通阀18和针阀17组成循环系统，接头19包括C、D两个接头。由标气注入阀13、干燥管20、CO₂吸收管21、热导池22、流量计23和24、稳压阀25组成检测气路；由热导池22(测量电桥)、数据处理单元26、数字电压表27和微机打印机28组成检测电路。

接头19与测头上的接头1相连，循环系统与检测气路通过取样阀11相连。

取样阀11有两个容积相等的剂量腔A和B，一个处于循环系统中，一个处于检测系统中，两者的位置可以转换。当剂量腔A处于循环系统，并完成取样后，转动取样阀11，则剂量腔A处于检测系统中，进行检测，而剂量腔B则进入循环系统进行取样。

循环系统中，过滤器16用于去除载气从钢水带出的挥发物；流量计15指示循环气体流量；循环泵12促使载气在循环系统中循环；热导池14检测循环气体中氢分压的变化，并由数字电压表27上显示与氢分压相应的数字。在循环过程中，若数字趋于稳定，则说明氢分压已无变化，亦即循环气体中氢与熔融金属中的氢达到了平衡，可以取样进行分析。

测量系统中，标气注入阀13是为了向测量系统注入一定体积的标准气体，进行仪器校正；干燥器20和CO₂吸收管21用以去除气体试样中的水汽和CO₂；流量计23和24分别指示检测气路和参比气路的载气流量；热导池22则用以检测气体试样中氢的分压PH₂；由热导池22组成的测量电桥，将气体中氢分压转换成电信号，此信号经数据处理单元26处理成熔融金属中氢的含量C_H，数字电压表27和微型打印机28分别显示和打印出分析结果。

由图2看出，由接头1、吹气管2、气体固收管3、保护套4、过滤片5和防渣帽6组成测头1号。由图3看出，由接头1、吹气管2、气体回收管3、多孔塞7、高温粘胶8和多孔氧化铝头9组成另一种测头——测头2号。

在两种测头中，接头1上均有两支连接管E和F。连接管E与循环系统中的接头C相通，连接管F与接头D相通。连接管E与气体回收管3相通，连接管F与吹气管2相通。吹气管2的作用是向熔融金属中吹入载气；气体回收管3用于从熔融金属中抽回已处于平衡状态下的、且由载气运载的氢气；过滤片5和多孔氧化铝头9是为了防止熔融金属进入气体回收管3中；防渣帽6是为了防止渣与过滤片5接触，具有保护作用；多孔塞7的作用是使吹气管2吹出的气泡的直径变小；保护套4的作用是保护气体回收管3。吹气管2和气体回收管3为同心管。

图2中所示的测头1号适用于钢水中氢的测定。图3所示的测头2号适用于铝液中氢的测定。

本发明熔融金属中氢测定仪是利用热导测量原理进行测试的。该测定仪的工作过程如下：

(1)采用纯氢气校正仪器。纯氢气通过标气注入阀13注进检测系统中。经热导池14和数据处理单元26处理后，把氢气量处理成氢的分压P_H2，并进一步处理成含氢量C_H，在数字电压表27上显示。

(2)取样