[go: up one dir, main page]

SU1583793A1 - Method of determining surface tension of metal melt - Google Patents

Method of determining surface tension of metal melt Download PDF

Info

Publication number
SU1583793A1
SU1583793A1 SU884467224A SU4467224A SU1583793A1 SU 1583793 A1 SU1583793 A1 SU 1583793A1 SU 884467224 A SU884467224 A SU 884467224A SU 4467224 A SU4467224 A SU 4467224A SU 1583793 A1 SU1583793 A1 SU 1583793A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
arc
melt
voltage
metal melt
metal
Prior art date
Application number
SU884467224A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Герман Федорович Деев
Виктор Васильевич Карих
Original Assignee
Липецкий политехнический институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Липецкий политехнический институт filed Critical Липецкий политехнический институт
Priority to SU884467224A priority Critical patent/SU1583793A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1583793A1 publication Critical patent/SU1583793A1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может найти применение при измерении поверхностного нат жени  расплавленных металлов в услови х дуговой сварки. Целью изобретени   вл етс  упрощение способа путем исключени  необходимости измерени  высоты кратера в металлическом расплаве. Дл  этого на поверхность расплава воздействуют электрической дугой и измер ют ток и напр жение дуги. Дополнительно измер ют напр жение дуги после охлаждени  расплава до затвердевани  при том же значении тока. Поверхностное нат жение рассчитывают по измеренным величинам. 1 ил.The invention relates to an instrumentation technique and may find application in measuring the surface tension of molten metals under arc welding conditions. The aim of the invention is to simplify the method by eliminating the need for measuring the height of a crater in a metal melt. To do this, an electric arc is applied to the surface of the melt and the current and voltage of the arc are measured. Additionally, the arc voltage is measured after cooling the melt before solidification at the same current value. The surface tension is calculated from the measured values. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может найти применение при измерении поверхностного нат жени  расплавленных металлов в услови х дуговой сварки плавлением или плазменно-дугового переплава металла.The invention relates to instrumentation engineering and can be used in measuring the surface tension of molten metals under conditions of arc fusion welding or plasma arc metal remelting.

Целью изобретени   вл етс  упрощение способа.The aim of the invention is to simplify the method.

На чертеже приведена схема устройства дл  реализации способа.The drawing shows a diagram of the device for implementing the method.

Устройство состоит из печи внутри которой расположен тигель 2 с и с- ледуемым металлом. Через стенку печи 1 через уплотнитель 3 пропущен электрододержатель с неплав щимс  электродом 4, снабженный микровинтом . В электрическую цепь между неплав щимс  электродом 4 и тиглем 2 с исследуемым металлом включен амперметр 5, источник 6 питани  электрической дуги, осциллограф 7, а также осцилл тор 8. Устройство снабжено также пирометром 9 дл  измерени  температуры расплава, оптическим окном 10 дл  наблюдени  и источником 11 питани  печи 1.The device consists of a furnace inside of which a crucible 2 is located and with the metal under investigation. Through the wall of the furnace 1, through the seal 3, an electrode holder with a non-consumable electrode 4, provided with a micro-screw, is passed through. An ammeter 5, an arc power source 6, an oscilloscope 7, and an oscillator 8 are included in the electrical circuit between the non-consumable electrode 4 and the crucible 2 with the metal under study. The device is also equipped with a pyrometer 9 for measuring the temperature of the melt, an optical viewing window 10 and a source 11 furnace power 1.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

В рабочее пространство печи 1 под неплав цимс  электродом 4 помещаетс  тигель 2 с предварительно переплавленным исследуемым металлом. После этого неплав щийс  электрод 4 диаметром 2...3 мм опускаетс  до соприкосновени  с поверхностью твердого металлического образца и с помощью микровинта поднимаетс  на высоту Н„, величина которой фиксируетс  с точностью до сотых долей миллиметра иIn the working space of the furnace 1 under the non-melted electrode 4 is placed the crucible 2 with the preliminary remelted test metal. After that, the non-consumable electrode 4 with a diameter of 2 ... 3 mm is lowered to contact with the surface of the solid metal sample and with the help of a micro-screw it rises to a height H ", the value of which is fixed to an accuracy of hundredths of a millimeter and

слcl

00 СХЭ00 SHE

1one

со озfrom oz

находитс  в пределах 3...4 мм. Затем начинаетс  продувка рабочего пространства печи I аргоном или другим защитным газом, расход которого в процессе опыта остаетс  посто нным, После создани  в рабочем пространстве печи 1 заданной защитной газовой среды с помощью осцилл тора 8 возбуждаетс  дуга между твердым металлом , наход щимс  в тигле 2, и е- плав щимс  электродом 4. Спуст  0,1 с, когда величина напр жени  дуге устанавливаетс  посто нной, z помощью осциллографа 7 фиксируете значение напр жени  U0 на дуге при данной силе тока дуги. При этом величина тока дуги не должна превышать 200 А электрода диаметром 2 мм и 250 А дл  электрода диаметром 3 мм, Затем отключаетс  ток и дуга преИзis within 3 ... 4 mm. Then, the working space of the furnace I begins to be flushed with argon or other protective gas, the flow rate of which during the experiment remains constant. After the predetermined protective gaseous medium is created in the working space of furnace 1 using an oscillator 8, an arc is excited between the solid metal in the crucible 2, and e-melting electrode 4. After 0.1 s, when the arc voltage value is set constant, z, using the oscilloscope 7, fix the voltage U0 on the arc at a given arc current strength. In this case, the arc current should not exceed 200 amps of an electrode with a diameter of 2 mm and 250 amps for an electrode with a diameter of 3 mm. Then the current and the arc are turned off.

U0 соотношени  ---U0 ratios ---

НоBut

определ етс  величина падени  напр жени  на единицу длины дуги. После этого включаетс  источник 11 питани  печи 1 и температура в печи 1 поднимаетс  до температуры плавлени  исследуемого металла плюс 10,,.20°С, Дл  выравнивани  температуры в метал лическом расплаве система выдерживаетс  при данной температуре в течение 30...60 с. Затем при том же значении Н0 между неплав щимс  электродом 4 и расплавом с помощью осцилл тора 8 возбуждаетс  дуга. При этом силу тока дуги поддерживают той же, что и в случае возбуждени  дуги между неплав щимс  электродом 4 и твердым металлом. За счет давлени  дуги, величина которого зависит от установленной величины силы тока дуги, в расплаве образуетс  след, глубина которого св зана с поверхностным на- т мением металлического расплава,the magnitude of the voltage drop per unit arc length is determined. After that, the power supply 11 of the furnace 1 is turned on and the temperature in the furnace 1 rises to the melting temperature of the metal under study plus 10. 20 ° C. To equalize the temperature in the metal melt, the system is maintained at this temperature for 30 ... 60 s. Then, at the same value of H0, an arc is excited between the non-consumable electrode 4 and the melt using an oscillator 8. In this case, the arc current strength is maintained the same as in the case of the initiation of the arc between the non-consumable electrode 4 and the solid metal. Due to the arc pressure, the magnitude of which depends on the set value of the arc current strength, a trace is formed in the melt, the depth of which is associated with the surface tint of the metallic melt,

Измер ют напр жение U, на дуге в этом случае. Определ ют глубину следа с помощью выражени The voltage U is measured on the arc in this case. The depth of the trace is determined using the expression

Н„ ( H „(

UiUi

ПоBy

- о,- about,

()()

h - глубина следа, м; Н0 - рассто ние от неплав щегос  электрода до поверхности металлического расплава, м;h is the depth of the track, m; H0 is the distance from the non-consumable electrode to the surface of the metal melt, m;

U, -напр жение на дуге в случае жидкого расплава, В;U, is the arc stress in the case of a liquid melt, V;

U0 - напр жение на дуге в случаеU0 is the arc voltage in the case of

твердого расплава,В, Поверхностное нат жение металли- | ческого расплава рассчитывают с помощью выражени solid melt, V, Surface tension metal- | melt is calculated using the expression

6 i2Ј.)ЈL6 i2Ј.) ЈL

2h2h

(2)(2)

5five

00

5 Q 5 Q

5five

00

5five

00

5five

где 6 Р„ г поверхностное нат жение, Н/м;where 6 P & g is the surface tension, N / m;

давление дуги, определ емое по току дуги, Н/м ; плотность металлического расплава, кг/мэ; ускорение свободного падени , м/с2;arc pressure, determined by arc current, N / m; metal melt density, kg / me; acceleration of free fall, m / s2;

радиус анодного п тна на поверхности металлического расплава, определ емого по току дуги, м.the radius of the anode spot on the surface of the metal melt, determined by the arc current, m

Пример. В печь 1 под электродом помещают корундовый тигель 2 с предварительно переплавленным в среде аргона армко-железом. В качестве неплав щегос  электрода 4 используют вольфрамовый электрод марки ЭВИ-3 диаметром 2 мм. После установки тигл  2 электрод 4 с помощью микровинта опускают до соприкосновени  с поверхностью твердого металла, а затем поднимают на высоту 4 мм. Затем в печь 1 подают аргон, расход которого составл ет 10-12 л/мин. Через 4 мин, что обеспечивает создание в печи 1 атмосферы аргона между электродом 4 и металлом, с помощью осцилл тора 8 возбуждают дугу. Спуст  0,1 с величина напр жени  на дуге, которую фиксируют с помощью осциллографа 7, устанавливаетс  посто нной и при силе тока 200 А равна 12,2 В. После этого дугу прерывают. Затем включают источник 11 питани  печи 1 и температуру в ней поднимают до 1550 С, Данную температуру замер ют с помощью термопары ВР-5/20 и поддерживают во врем  всего опыта посто нной. После выдержки системы в течение 60 с между расплавленным металлом и электродом 4 возбуждают дугу также с помощью осцилл тора 8. Силу тока поддерживают равной 200 А, Спуст  3 с после начала горени  дуги величина напр жени  на дуге становитс  равной 12,7 В.Example. In the furnace 1 under the electrode placed corundum crucible 2 with pre-melted in an argon environment Armco-iron. As a non-melting electrode 4, an EVI-3 tungsten electrode with a diameter of 2 mm is used. After installing the crucible 2, the electrode 4 is lowered with a micro-screw to contact with the surface of the solid metal, and then raised to a height of 4 mm. Argon is then fed to the furnace 1 at a rate of 10-12 L / min. After 4 min, which ensures the creation in the furnace 1 of an argon atmosphere between the electrode 4 and the metal, using an oscillator 8, an arc is excited. After 0.1 seconds, the voltage on the arc, which is fixed with an oscilloscope 7, is set constant and is 200 A at a current of 12.2 V. After that, the arc is interrupted. Then, the power supply 11 of the furnace 1 is turned on and the temperature in it is raised to 1550 ° C. This temperature is measured using a BP-5/20 thermocouple and maintained constant throughout the experiment. After the system has been held for 60 seconds between the molten metal and electrode 4, an arc is also excited with the aid of an oscillator 8. The current strength is maintained at 200 A, 3 seconds after the arc started, the arc voltage becomes 12.7 V.

По выражению (1) определ ют вели чину h 0,62 мм. Радиус анодногоBy expression (1), the value of h is 0.62 mm. Anode radius

51583793 51583793

п тна гй определ етс  током дуги иго это воздействие, отличаюthe spot is determined by the current of the arc yoke is the effect that distinguishes

при токе 200 А равен 1,55 мм. При токе дуги в аргоне 200 А, рассто нии от электрода 4 до поверхности распла- с ва Н0 - 4 мм и диаметре неплав ще- гос  электрода 2 мм давление дуги равно РЙ 3,1 Н/мм2.at a current of 200 A, it is 1.55 mm. When the arc current in argon is 200 A, the distance from electrode 4 to the surface of the H0 melt is 4 mm and the diameter of the non melting electrode is 2 mm, the arc pressure is PY 3.1 N / mm2.

Подставл   эти значени , а такжеSubstitute these values as well

щ и и с   тем, что, с целью упроще ни  способа, на поверхность металли ческого расплава воздействуют сосре доточенным давлением электрического дугового разр да между поверхностью металлического расплава и неплав щимс  электродом, расположенным над IQ поверхностью металлического расплава , измер ют напр жение и ток элек рического дугового разр да,дополнительно измер ют напр жение электрического дугового разр да после охn and, in order to simplify the method, the surface of the molten metal is affected by a concentrated electric arc discharge pressure between the surface of the metallic melt and the non-consumable electrode located above the IQ surface of the metallic melt, the voltage and current of the electric melt arc voltage, the voltage of the electric arc discharge is additionally measured after oh

плотность расплава, в расчетное выражение (2) получим 6 322 мДж/м ,melt density, in the calculated expression (2) we get 6 322 mJ / m,

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula го это воздействие, отличаюthis impact, I distinguish щ и и с   тем, что, с целью упрощени  способа, на поверхность металли ческого расплава воздействуют сосре доточенным давлением электрического дугового разр да между поверхностью металлического расплава и неплав щимс  электродом, расположенным над Q поверхностью металлического расплава , измер ют напр жение и ток электрического дугового разр да,дополнительно измер ют напр жение электрического дугового разр да после охn and, in order to simplify the method, the surface of the molten metal is affected by the concentrated pressure of an electric arc discharge between the surface of the metallic melt and the non-consumable electrode located above the Q surface of the metallic melt, the voltage and current of the electric arc are measured discharge, additionally measure the voltage of the electric arc discharge after oh Способ определени  поверхностно- 15 лаждени  металлического расплава доThe method of determining the surface of the metal melt его затвердевани  при том же значении тока электрического дугового разр да , а поверхностное нат жение ме- таллического расплава рассчитываютits solidification at the same current of the electric discharge, and the surface tension of the metal melt is calculated го нат жени  металлического расплава, заключающийс  в воздействии сосредоточенного давлени  на поверхность металлического расплава в жидком состо нии , обеспечивающего формирование 20 по разнице измеренных значений нап- кратера в металлическом расплаве,р жени  электрического дугового разизмерении параметра, характеризующе-р да.tension of the metal melt, consisting in the effect of the concentrated pressure on the surface of the metal melt in the liquid state, which ensures the formation of 20 by the difference of measured values of the crater in the metal melt, the voltage of the electric arc dimension of the parameter characteristic of a number. 5-1. . .g:v/g У.-У.-. ::-ТЛ-:Д.-: 5-1. . .g: v / g W.-W.-. :: - TL-: D.-: $$ // V&V & «" «Q"Q
SU884467224A 1988-07-29 1988-07-29 Method of determining surface tension of metal melt SU1583793A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884467224A SU1583793A1 (en) 1988-07-29 1988-07-29 Method of determining surface tension of metal melt

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884467224A SU1583793A1 (en) 1988-07-29 1988-07-29 Method of determining surface tension of metal melt

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1583793A1 true SU1583793A1 (en) 1990-08-07

Family

ID=21392596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884467224A SU1583793A1 (en) 1988-07-29 1988-07-29 Method of determining surface tension of metal melt

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1583793A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2554287C2 (en) * 2013-10-31 2015-06-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет Имени первого Президента России Б.Е. Ельцина" Method and apparatus for determining surface tension and/or density of molten metal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 783654, кл. G 01 N 13/02, 1978. Mathieu F. Contribution a l Etude de lfAction d un Jet gazeux sur la Surface libre d un Liquide. - Revue Universelle des Mines., 1960, v.16, ser. 9, p. 309-321. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2554287C2 (en) * 2013-10-31 2015-06-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет Имени первого Президента России Б.Е. Ельцина" Method and apparatus for determining surface tension and/or density of molten metal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Krötz et al. Experimental investigation and simulation of heat flux into metallic surfaces due to single discharges in micro-electrochemical arc machining (micro-ECAM)
Brooks Weldability of high N, high Mn austenitic stainless steel
US10830705B2 (en) Method and device for spectral analysis of a chemical composition of molten metals
EP1373879B1 (en) Solid electrolyte sensor for monitoring the concentration of an element in a fluid particularly molten metal
SU1583793A1 (en) Method of determining surface tension of metal melt
KR20020060734A (en) Apparatus for the detection and measurement of particulates in molten metal
US5621751A (en) Controlling electrode gap during vacuum arc remelting at low melting current
US3147330A (en) Method for furnacing conductive materials
KR20200110496A (en) Apparatus and method of determining melt down in dc electric furnace
US4433242A (en) ESR Hollows molten metal/slag interface detection
US5708677A (en) Arc voltage distribution skewness as an indicator of electrode gap during vacuum arc remelting
JP2883447B2 (en) Method and apparatus for adjusting position of tip of electric furnace electrode
RU2227167C1 (en) Method of control and an inter-electrode gap adjustment in process of a vacuum arc melting and a device for its realization
Orszagh et al. Short-circuiting transient phenomena in GMA/CO2 welding
Fujimura et al. Estimation of contact tip-workpiece distance in gas shielded metal arc welding
JPH0954057A (en) Consumptive electric conductivity measuring probe and method for measuring electric conductivity of molten oxide
US3808396A (en) Fixed-dam, vertical-up, open-arc welding
KR910006100B1 (en) Injection Bead Control Method
RU208018U1 (en) Submersible Spectrum Probe
US6019811A (en) Metals processing control by counting molten metal droplets
JP2006220380A (en) Molten steel level detection method and molten steel level detection apparatus for arc furnace
SU1312461A1 (en) Method of determining hydrogen content of slag and flux
DE69910400D1 (en) METHOD FOR ESTIMATING THE POSITION OF THE ELECTRODE TIP
RU2294973C2 (en) Method for mounting and welding-on consumable electrode of vacuum electric arc furnace
SU747645A1 (en) Welding arc length monitoring method