RU2473883C2

RU2473883C2 - Apparatus for contactless photometric determination of characteristics of molten metal

Info

Publication number: RU2473883C2
Application number: RU2010150074/05A
Authority: RU
Inventors: Аркадий Моисеевич Поводатор; Владимир Викторович Вьюхин; Владимир Степанович Цепелев; Виктор Васильевич Конашков
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2013-01-27
Also published as: RU2010150074A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: apparatus has a crucible with the analysed sample which is coaxially suspended in the heating zone of a vacuum electric furnace on an elastic thread twisted by an electromagnetic unit, with a mirror tied to said thread. The apparatus also has a light source, a computer and a photodetector which consists of a semitransparent measuring scale and two photosensors whose output bus is connected to one of the ports of the control computer. The apparatus has at least two additional pairs of photosensors, wherein the distance between pairs of photosensors is equal and is 5-20 times greater than the centre distance of photosensors inside a pair.

EFFECT: providing accuracy, stability and continuous conduction of experiments, cutting duration of experiments, reduced loss of melt components, eliminating subjective influence on the experiment, lowering qualification requirements for the experimenter.

2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к технической физике, а именно к устройствам для определения, контроля и измерения физических параметров веществ, и предназначено для бесконтактного измерения нескольких параметров, в частности кинематической вязкости и электропроводности высокотемпературных металлических расплавов, выполненных, например, на основе железа, путем фотометрической регистрации колебательной траектории отраженного светового луча и последующего определения параметров затухания крутильных колебаний цилиндрического тигля с расплавом. Дополнительной сферой применения являются металлургические процессы и обучающие процедуры.The invention relates to technical physics, and in particular to devices for determining, controlling and measuring the physical parameters of substances, and is intended for non-contact measurement of several parameters, in particular, the kinematic viscosity and electrical conductivity of high-temperature metal melts, made, for example, based on iron, by photometric registration of vibrational the trajectory of the reflected light beam and the subsequent determination of the damping parameters of the torsional vibrations of the cylindrical crucible from the spread vom. An additional area of application is metallurgical processes and training procedures.

Измерение физико-химических параметров металлических жидкостей, прежде всего определение вязкости и электропроводности высокотемпературных расплавов, в объеме нескольких кубических см, позволяет проводить прогностический анализ материалов и давать рекомендации для получения сплавов с заданными характеристиками. В частности, политермы (термозависимости) кинематической вязкости и электропроводности позволяют выделять характерные критические температурные точки и гистерезисные характеристики цикла «нагрева - охлаждения». Для высокотемпературных исследований металлических расплавов с температурой плавления выше 1000°C лишь немногие устройства для измерения кинематической вязкости и электропроводности могут быть использованы на практике. К ним относятся устройства для осуществления бесконтактного фотометрического способа определения кинематической вязкости и определения электропроводности методом вращающегося магнитного поля, которые регистрируют параметры траектории отраженного от зеркала светового луча, а в конечном итоге амплитудно-временные параметры процесса свободного затухания крутильных колебаний цилиндрического тигля с расплавом, подвешенного на упругой нити, происходящих после выключения процесса закручивания этой нити на определенный угол φ в одном из направлений, осуществляемого посредством включения электромагнитного поля (см. Г.В.Тягунов и др. «Измерение удельного электросопротивления методом вращающегося магнитного поля», журн. «Заводская лаборатория. Диагностика материалов», М., 2003, №2, том 69, 35-37). Такая многократно повторенная за один эксперимент, в каждой температурной точке, процедура - закручивание в произвольном направлении, посредством электромагнитного узла, из состояния покоя тигля с расплавом, подвешенного на упругой нити, - отключение этого узла - измерение параметров свободных крутильных колебаний с затуханием - повторное закручивание - является типовым режимом измерений.Measurement of the physicochemical parameters of metallic liquids, primarily the determination of the viscosity and electrical conductivity of high-temperature melts, in the amount of several cubic cm, allows for prognostic analysis of materials and recommendations for the production of alloys with desired characteristics. In particular, the polytherms (thermal dependencies) of kinematic viscosity and electrical conductivity allow one to distinguish characteristic critical temperature points and hysteresis characteristics of the “heating - cooling” cycle. For high-temperature studies of metal melts with a melting point above 1000 ° C, only a few devices for measuring kinematic viscosity and electrical conductivity can be used in practice. These include devices for implementing a non-contact photometric method for determining the kinematic viscosity and determining the electrical conductivity by the rotating magnetic field method, which record the parameters of the trajectory of the light beam reflected from the mirror, and ultimately the amplitude-time parameters of the process of free damping of torsional vibrations of a cylindrical crucible with a melt suspended on elastic thread occurring after turning off the process of twisting this thread at a certain angle φ in one h directions carried out by turning on the electromagnetic field (see G.V. Tyagunov et al. “Measurement of electrical resistivity by the method of rotating magnetic field”, journal “Factory laboratory. Diagnostics of materials”, M., 2003, No. 2, volume 69, 35-37). Such a procedure repeated many times in one experiment, at each temperature point, is twisting in an arbitrary direction, by means of an electromagnetic unit, from the resting state of a crucible with a melt suspended on an elastic thread, turning this unit off, measuring the parameters of free torsional vibrations with damping, and repeated twisting - is a typical measurement mode.

Известно устройство - вискозиметр Шенка, основными узлами которого являются тигель с расплавом, подвешенный на упругой стальной нити - подвесе, печь с нейтральной атмосферой и молибденовым нагревателем, зеркало, укрепленное на вращающемся узле, лампа - осветитель, расположенная на некотором расстоянии от печи, шкала в виде оптической линейки, по которой движется отраженный от зеркала световой луч - «зайчик», произвольно коммутируемый в одном из направлений закручивания исследователем, электромагнит для закручивания упругой нити (см. С.И.Филиппов и др. «Физико-химические методы исследования металлургических процессов», М., Металлургия, 1968, с.254-255, рис.107 - аналог).A device is known - a Shenk viscometer, the main nodes of which are a crucible with a melt suspended on an elastic steel thread - a suspension, a furnace with a neutral atmosphere and a molybdenum heater, a mirror mounted on a rotating unit, a lamp - illuminator located at some distance from the furnace, a scale in as an optical ruler along which a light beam reflected from a mirror moves - a “bunny”, arbitrarily commutated in one of the directions of twisting by a researcher, an electromagnet for twisting an elastic thread (see S.I.F. Ilippov et al. “Physicochemical methods for the study of metallurgical processes”, Moscow, Metallurgy, 1968, p. 254-255, Fig. 107 - analogue).

Недостатком устройства является отсутствие возможности осуществления автоматизации процесса измерений и необходимость постоянного наблюдения экспериментатором за колебаниями светового «зайчика» на шкале оптической линейки и отсчета амплитуды колебаний по этой шкале. В конечном итоге, это усложняет процедуру измерений, не обеспечивает дальнейшего повышения точности, вносит элемент субъективности в полученные результаты и требует наличия у экспериментатора высокой квалификации.The disadvantage of this device is the lack of automation of the measurement process and the need for constant observation by the experimenter of the fluctuations of the light "bunny" on the scale of the optical line and the reference amplitude of oscillations on this scale. Ultimately, this complicates the measurement procedure, does not provide a further increase in accuracy, introduces an element of subjectivity in the obtained results, and requires the experimenter to be highly qualified.

Прототипом изобретения является устройство для бесконтактного измерения вязкости металлических расплавов путем регистрации параметров колебательной траектории отраженного светового луча, содержащее тигель с исследуемым образцом, коаксиально подвешенный в зоне нагрева вакуумной электропечи на закручиваемой электромагнитным узлом упругой нити, с закрепленным на этой нити зеркалом, источник света, компьютер, фотоприемное устройство, содержащее контрольную измерительную шкалу - линейку и два фотосенсора, расположенных посреди нее, выходная шина фотоприемного устройства соединена с одним из портов управляющего компьютера (см. пат. РФ №2366925).The prototype of the invention is a device for non-contact measurement of the viscosity of metal melts by recording the parameters of the vibrational trajectory of the reflected light beam, containing a crucible with the test sample, coaxially suspended in the heating zone of a vacuum electric furnace on an elastic thread twisted by an electromagnetic unit, with a mirror fixed to this thread, a light source, a computer , a photodetector containing a control measuring scale - a ruler and two photosensors located in the middle of it, in Khodnev tire photodetector coupled to one of the ports of the control computer (see. US Pat. RF №2366925).

Недостатком устройства является то, что при определении электропроводности расплава методом вращающегося магнитного поля колебания траектории светового луча относительно невелики по амплитуде, при этом конечное отклонение угла φ поворота тигля с расплавом, наблюдаемое в виде установившегося значения, может выйти из зоны действия обоих фотосенсоров фотоприемного устройства, несмотря на то, что траектория светового луча будет наблюдаема экспериментатором на шкале - линейке в области, близкой к краю контрольной измерительной шкалы - линейки. При этом становится невозможно осуществить автоматическое функционирование и управление устройством посредством использования компьютера, поскольку исчезают сигналы фотосенсоров. Это усложняет процедуру измерений, не обеспечивает повышения точности, вносит элемент субъективности в полученные результаты и требует наличия у экспериментатора высокой квалификации. Приходится осуществлять ручное управление устройством высококвалифицированным персоналом, вследствие чего отсутствует непрерывность эксперимента, возрастает время реагирования и снижается стабильность хода эксперимента, появляется угар компонентов расплава. Это ограничивает возможность использования устройства при определении параметров расплава и накладывает высокие квалификационные требования к обслуживающему персоналу.The disadvantage of this device is that when determining the conductivity of the melt by the rotating magnetic field, the fluctuations in the trajectory of the light beam are relatively small in amplitude, while the final deviation of the angle φ of rotation of the crucible with the melt, observed as a steady-state value, can leave the range of both photosensors of the photodetector, despite the fact that the trajectory of the light beam will be observed by the experimenter on a scale - a ruler in the area close to the edge of the control measuring scale - eyki. At the same time, it becomes impossible to automatically operate and control the device through the use of a computer, since the photosensor signals disappear. This complicates the measurement procedure, does not provide an increase in accuracy, introduces an element of subjectivity in the obtained results, and requires the experimenter to be highly qualified. It is necessary to carry out manual control of the device by highly qualified personnel, as a result of which there is no continuity of the experiment, the response time increases and the stability of the course of the experiment decreases, and fusion of the melt components appears. This limits the ability to use the device in determining the parameters of the melt and imposes high qualification requirements for maintenance personnel.

Задачей предлагаемого устройства для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов является обеспечение точности, стабильности и непрерывности хода экспериментов, сокращение времени экспериментов, уменьшение угара компонентов расплава, устранение субъективного влияния на эксперимент, снижение квалификационных требований к экспериментатору.The objective of the proposed device for non-contact photometric determination of the characteristics of metal melts is to ensure the accuracy, stability and continuity of the experiments, reducing the time of experiments, reducing the fumes of the components of the melt, eliminating the subjective effect on the experiment, reducing the qualification requirements for the experimenter.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов.To solve this problem, a device for non-contact photometric determination of the characteristics of metal melts is proposed.

В устройство для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов, содержащее тигель с исследуемым образцом, коаксиально подвешенный в зоне нагрева вакуумной электропечи на закручиваемой электромагнитным узлом упругой нити, с закрепленным на этой нити зеркалом, источник света, компьютер, фотоприемное устройство, состоящее из полупрозрачной измерительной линейки и двух фотосенсоров, выходная шина которых соединена с одним из портов управляющего компьютера, введены по меньшей мере две дополнительные пары фотосенсоров, причем расстояние между парами фотосенсоров одинаковое и в 5-20 раз превышает межцентровое расстояние фотосенсоров внутри пары.In a device for non-contact photometric determination of the characteristics of metal melts, containing a crucible with a test sample, coaxially suspended in a heating zone of a vacuum electric furnace on an elastic filament twisted by an electromagnetic unit, with a mirror fixed to this filament, a light source, a computer, a photodetector consisting of a translucent measuring line and two photosensors, the output bus of which is connected to one of the ports of the control computer, at least two additional pairs of photosensors, the distance between the pairs of photosensors being the same and 5–20 times greater than the center-to-center distance of the photosensors inside the pair.

Кроме того, фотосенсоры центральной пары расположены симметрично относительно центра полупрозрачной измерительной линейки, а дополнительные пары фотосенсоров расположены симметрично относительно центра полупрозрачной измерительной линейки.In addition, the photosensors of the central pair are located symmetrically with respect to the center of the translucent measuring line, and additional pairs of photosensors are located symmetrically with respect to the center of the translucent measuring line.

Отличительные признаки предложенного изобретения обеспечивают точность, стабильность и непрерывность хода экспериментов, сокращение времени экспериментов, уменьшение угара компонентов расплава, устранение субъективного влияния на эксперимент, снижение квалификационных требований к экспериментатору.Distinctive features of the proposed invention provide accuracy, stability and continuity of the course of experiments, reducing the time of experiments, reducing the fumes of the melt components, eliminating the subjective effect on the experiment, reducing the qualification requirements for the experimenter.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

фиг.1 - блок-схема измерительного комплекса;figure 1 is a block diagram of a measuring complex;

фиг.2 - осциллограмма траектории отраженного светового луча, отражающая угол закручивания подвески с образцом;figure 2 is an oscillogram of the trajectory of the reflected light beam, reflecting the angle of twist of the suspension with the sample;

фиг.3 - алгоритм определения номера М (1≤М≤n) пары фотосенсоров.figure 3 - algorithm for determining the number M (1≤M≤n) of a pair of photosensors.

Устройство для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов содержит вакуумную печь 1, в высокотемпературной зоне нагрева которой на упругой нити 2 коаксиально подвешен тигель 3 с размещенным в нем исследуемым образцом, соединенный с упругой нитью 2 с помощью керамического стержня 4. Вне высокотемпературной зоны нагрева печи 1 расположен электромагнитный узел 5, предназначенный для закручивания упругой нити 2. Высокотемпературную зону создает коаксиальный цилиндрический нагреватель 6, питающийся от трехфазной силовой сети (на фиг.1 не показано). На верхнем конце керамического стержня 4 жестко зафиксирован магнитный элемент 7, выполненный в виде диска. Источник 8 электромагнитного поля (катушки) совместно с магнитным элементом 7 являются составными частями электромагнитного узла 5. Зеркало 9 закреплено на верхнем конце керамического стержня 4. Его освещает источник света 10. Контрольная измерительная шкала - линейка 11, а также собственно фотоприемное устройства 12, содержащее оптически изолированные друг от друга фотодиодные интегральные схемы (фотосенсоры) 13, образуют единый блок. Управляющий компьютер 14, соединенный с измерительным комплексом, например, через LPT или USB-порт и производящий, в том числе, обработку результатов экспериментов, соединен с фотоприемным устройством 12.A device for non-contact photometric determination of the characteristics of metal melts comprises a vacuum furnace 1, in the high-temperature heating zone of which a crucible 3 is coaxially suspended on an elastic filament 2 with a test sample placed therein, connected to an elastic filament 2 using a ceramic rod 4. Outside the high-temperature heating zone of furnace 1 there is an electromagnetic unit 5, designed to twist the elastic thread 2. A high-temperature zone creates a coaxial cylindrical heater 6, powered by three-phase power network (not shown in Fig. 1). At the upper end of the ceramic rod 4 is rigidly fixed to the magnetic element 7, made in the form of a disk. The electromagnetic field source 8 (coils) together with the magnetic element 7 are components of the electromagnetic assembly 5. The mirror 9 is mounted on the upper end of the ceramic rod 4. It is illuminated by a light source 10. The control measuring scale is a ruler 11, as well as the photodetector 12 itself, containing optically isolated from each other, photodiode integrated circuits (photosensors) 13 form a single unit. The control computer 14, connected to the measuring complex, for example, via an LPT or a USB port and performing, including the processing of experimental results, is connected to a photodetector 12.

В качестве упругой части подвески 2 используют нихромовую нить длиной 650 и диаметром 0,15 мм. Объем исследуемого металлического расплава в тигле 3 составляет около 2-8 см. куб. Масса магнитного элемента 7, выполненного из ферромагнетика в виде диска, меньше или равна массе тигля 3 с размещенным в нем образцом. Магнитная система электромагнитного узла 5 - источника 8 магнитного поля выполнена в виде статора однофазного электродвигателя постоянного тока с потребляемой мощностью примерно 70 мВт. Магнитную систему (на схеме не показано), которую используют для создания постоянного вращающегося магнитного поля и представляющую собой статор 3-фазного асинхронного электродвигателя, помещенный в области нагрева тигля 3 снаружи корпуса электропечи 1, включают при определении электропроводности. Коаксиальный цилиндрический нагреватель 6, выполненный из молибдена и обеспечивающий изотермическую зону, включен постоянно в течение всего эксперимента. Зеркало 9 имеет площадь 1 см кв., свет попадает на него от постоянно включенного источника света 10, например сверхъяркого светодиода L7113SEC-H фирмы Kingbright (см. каталог Kingbright, 2005-2006) или лампы накаливания, например автомобильной на 12 В, через окно - иллюминатор (на схеме не показано) и отражается на полупрозрачную контрольную оптическую шкалу - линейку 11 с ценой деления 1 мм и размером 500 мм (с нулем шкалы посередине). На линейке 11 зафиксировано собственно фотоприемное устройство 12, содержащее оптически изолированные фотодиодные интегральные схемы (фотосенсоры) 13, например, в виде интегральных микросхем - фотосенсоров TSL250 фирмы TAOS (см. каталог ELFA - 55, 2007, р.812, 11). В центре линейки 11 симметрично нулевой отметке шкалы находится центральная пара фотосенсоров 13, остальные пары фотосенсоров 13 расположены на линейке 11 симметрично центральной паре фотосенсоров 13 на расстоянии друг от друга в 5-20 раз больше, чем межцентровое расстояние (L=5-6 мм) внутри пары фотосенсоров 13. В качестве управляющего компьютера 14 используется персональный компьютер уровня Pentium 3.As the elastic part of the suspension 2, a nichrome thread of 650 length and 0.15 mm diameter is used. The volume of the investigated metal melt in crucible 3 is about 2-8 cm. The mass of the magnetic element 7, made of a ferromagnet in the form of a disk, is less than or equal to the mass of the crucible 3 with the sample placed in it. The magnetic system of the electromagnetic unit 5 - source 8 of the magnetic field is made in the form of a stator of a single-phase DC motor with a power consumption of about 70 mW. A magnetic system (not shown in the diagram), which is used to create a constant rotating magnetic field and which is a stator of a 3-phase asynchronous electric motor, placed in the heating region of the crucible 3 outside the body of the electric furnace 1, is turned on when determining the electrical conductivity. The coaxial cylindrical heater 6, made of molybdenum and providing an isothermal zone, is constantly on throughout the experiment. Mirror 9 has an area of 1 cm sq., Light enters it from a constantly switched on light source 10, for example, a superbright LED L7113SEC-H from Kingbright (see the catalog Kingbright, 2005-2006) or an incandescent lamp, for example, a 12 V car, through a window - a porthole (not shown in the diagram) and is reflected on a translucent control optical scale - a ruler 11 with a division price of 1 mm and a size of 500 mm (with a zero scale in the middle). On the line 11, the actual photodetector 12 is fixed, containing optically isolated photodiode integrated circuits (photosensors) 13, for example, in the form of integrated circuits - photosensors TSL250 from TAOS (see ELFA catalog - 55, 2007, p. 812, 11). In the center of line 11, symmetrically to the zero point of the scale, there is a central pair of photosensors 13, the remaining pairs of photosensors 13 are located on line 11 symmetrically to the central pair of photosensors 13 at a distance from each other 5-20 times greater than the center distance (L = 5-6 mm) inside a pair of photosensors 13. As a control computer 14, a Pentium 3-level personal computer is used.

Фотометрическое измерение вязкости металлических расплавов осуществляется следующим образом. Подготавливается изучаемый образец, у которого определяется масса, затем он в тигле 3 подвешивается в вакуумную печь 1 в район высокотемпературной изотермической зоны, включается источник света 10, отраженный от зеркала 9 световой луч устанавливается котировочным механизмом на середину оптической шкалы 11. Затем создается вакуум до 0,01 Па, включают коаксиальный цилиндрический нагреватель 6 для нагрева изотермической зоны до температуры, при которой начинают процесс измерений. Например, при исследовании авторами чугуна, легированного никелем, редкоземельными металлами, марганцем и др. (С - 3%, Si - 2%, Mn - 2%, Ni - 15%, Cu - 6%), проходит около 2,5 часов для достижения одной из требуемых по целям эксперимента температуры +1270°C. После нагрева до нужной температуры исследователь включает электромагнитный узел 5, который начинает закручивать упругую нить 2. После этого примерно через 50 мс - 2 с (в момент времени t₁, на фиг.1 не показано) движущийся отраженный световой луч попадает на один из n-парных фотосенсоров 13 фотоприемного устройства 12, на выходе фотоприемного устройства 12 появляется соответствующий сигнал U₁, который через выходную шину фотоприемного устройства 12 вводится в компьютер 14, например, в один из портов. Сигнал является стартовым для управляющего компьютера 14, который начинает, в соответствии с алгоритмом, процесс управления измерительным комплексом, в том числе и коммутацией электромагнитного узла 5. Сигналы U₁, U₂ оптосенсоров 13, расположенных посреди контрольной измерительной шкалы - линейки 11, по которой экспериментатор осуществляет визуальный контроль эксперимента, появляются последовательно, в момент засветки каждого оптосенсора 13 отраженным световым лучом. Траектория луча при этом находится в наиболее линейной (околонулевой) области. Динамика прохождения отраженным световым лучом оптосенсоров 13 (t₁, t₂) и появление на управляющем компьютере 14 (на одном из его портов) сигналов оптосенсоров 13 U₁, U₂ обеспечивает появление на выходе управляющего компьютера 14 сигнала (импульса), который управляет динамикой закручивания упругой нити 2 и тигля 3 с размещенным в нем исследуемым образцом.Photometric measurement of the viscosity of metal melts is as follows. A studied sample is prepared for which the mass is determined, then it is suspended in a crucible 3 in a vacuum furnace 1 in the region of the high-temperature isothermal zone, the light source 10 is turned on, the light beam reflected from the mirror 9 is set by the quotation mechanism to the middle of the optical scale 11. Then a vacuum is created up to 0 , 01 Pa, include a coaxial cylindrical heater 6 for heating the isothermal zone to the temperature at which the measurement process begins. For example, when authors study cast iron alloyed with nickel, rare earth metals, manganese, etc. (C - 3%, Si - 2%, Mn - 2%, Ni - 15%, Cu - 6%), it takes about 2.5 hours to achieve one of the temperature required by the objectives of the experiment + 1270 ° C. After heating to the desired temperature, the researcher turns on the electromagnetic unit 5, which begins to twist the elastic thread 2. After that, after about 50 ms - 2 s (at time t ₁ , not shown in Fig. 1), the moving reflected light beam hits one of n -pair photosensors 13 of the photodetector 12, the corresponding signal U ₁ appears at the output of the photodetector 12, which is input through the output bus of the photodetector 12 to the computer 14, for example, to one of the ports. The signal is the start for the control computer 14, which begins, in accordance with the algorithm, the process of controlling the measuring complex, including the switching of the electromagnetic unit 5. Signals U ₁ , U ₂ optosensors 13 located in the middle of the control measuring scale - line 11, according to which the experimenter exercises visual control of the experiment, appear sequentially, at the time of illumination of each optosensor 13 with a reflected light beam. The beam path in this case is in the most linear (near-zero) region. The dynamics of the passage of the reflected light beam of the optosensors 13 (t ₁ , t ₂ ) and the appearance on the control computer 14 (at one of its ports) of the signals of the optosensors 13 U ₁ , U ₂ provides the appearance of a signal (pulse) at the output of the control computer 14, which controls the dynamics twisting the elastic thread 2 and the crucible 3 with the test sample placed therein.

В случае определения электропроводности образца расплава вместо электромагнитного узла 5 включают источник постоянного вращающегося магнитного поля, которое закручивает упругую нить 2 и тигель 3 с размещенным в нем исследуемым образцом на угол φ, пропорциональный электропроводности расплава. Процедура измерения практически аналогична измерению кинематической вязкости. Временная динамика траектории отраженного светового луча, в том числе положение экстремальных точек и установившегося угла φ, проиллюстрированы на фиг.2.In the case of determining the conductivity of the melt sample, instead of the electromagnetic assembly 5, a source of a constant rotating magnetic field is turned on, which twists the elastic thread 2 and the crucible 3 with the test sample placed in it by an angle φ proportional to the conductivity of the melt. The measurement procedure is almost the same as measuring the kinematic viscosity. The temporal dynamics of the trajectory of the reflected light beam, including the position of the extreme points and the steady-state angle φ, are illustrated in FIG.

В случае небольших, по сравнению с измерениями при кинематической вязкости, колебательных амплитуд отраженного светового луча, а также поворота на угол φ, величина которого может достигать одного или другого конца полупрозрачной контрольной оптической шкалы - линейки 11, освещаются другие не центральные фотосенсоры 13. Сигналы U₁, U₂ от них, аналогично вышеописанной процедуре для центральной пары фотосенсоров 13, через выходную шину фотоприемного устройства 12 вводятся в компьютер 14. Компьютер 14, в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.3, определяет номер n засвеченной пары фотосенсоров 13 и начинает вычисление значений углов φ закручивания упругой нити 2 и тигля 3 с размещенным в нем исследуемым образцом.In the case of small, compared with measurements with kinematic viscosity, vibrational amplitudes of the reflected light beam, as well as rotation through an angle φ, the value of which can reach one or the other end of the translucent control optical scale - line 11, other non-central photosensors are illuminated 13. Signals U _1, U ₂ of them, similar to the above procedure for the central pair of photosensors 13, through output bus photodetector 12 are input to the computer 14. The computer 14, in accordance with the algorithm in f D.3 determines the number n of the illuminated photosensor pair 13 and the calculation of the twist angles φ starts elastic yarn 2 and the crucible 3 placed in it with the test sample.

Алгоритм определения номера М (1≤М≤n) пары фотосенсоров, оптимального для дальнейших измерений, который приведен на фиг.3, описывает один из вариантов, при котором направление возрастания номера фотосенсоров внутри пары от первого ко второму совпадает с направлением возрастания номера пары от 1 до n, например, слева направо.The algorithm for determining the number M (1≤M≤n) of a pair of photosensors, optimal for further measurements, which is shown in Fig. 3, describes one of the options in which the direction of increasing the number of photosensors inside the pair from the first to the second coincides with the direction of increasing the number of the pair from 1 to n, for example, from left to right.

Технический результат достигается тем, что устройство для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов обеспечивает точность, стабильность и непрерывность хода экспериментов, сокращение времени экспериментов, уменьшение угара компонентов расплава, устранение субъективного влияния на эксперимент, снижение квалификационных требований к экспериментатору.The technical result is achieved by the fact that a device for non-contact photometric determination of the characteristics of metal melts ensures the accuracy, stability and continuity of the course of experiments, reducing the time of experiments, reducing the waste of the components of the melt, eliminating the subjective effect on the experiment, and reducing the qualification requirements for the experimenter.

Claims

1. A device for non-contact photometric determination of the characteristics of metal melts, containing a crucible with a test sample, coaxially suspended in the heating zone of a vacuum electric furnace on an elastic filament twisted by an electromagnetic unit, with a mirror fixed to this filament, a light source, a computer, a photodetector consisting of a translucent measuring device line and two photosensors, the output bus of which is connected to one of the ports of the control computer, characterized in that Shay least two additional pairs of photosensors, wherein the distance between the same pairs of photosensors and 5-20 times the center distance of photosensors within a pair.

2. The device according to claim 1, characterized in that all pairs of photosensors, except the central one, are located symmetrically with respect to the center of the translucent measuring line, and the central pair of photosensors is located symmetrically with respect to the center of the translucent measuring line.