УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДИФИЦИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛИГАТУР

Полезная модель относится к области металлургии в частности к литью алюминиевых сплавов.
Известно устройство для получения и исследования проб жидких металлов (Патент РФ №2174207, МПК F27B 17/02, G01N 33/20, опубл. 27.09.2001 г.), содержащее корпус с размещенными в нем не расходуемым и плоским горизонтальным электродами. Плоский горизонтальный электрод расположен выше нерасходуемого электрода и делит корпус, выполненный из высокоогнеупорного материала на рабочую камеру, расположенную в верхней части корпуса и высокотемпературную камеру, расположенную в нижней части корпуса, причем на плоском горизонтальном электроде расположена подложка толщиной 1-2 мм из высокоогнеупорного материала, не смачиваемого жидким сплавом, при этом корпус, выполненный из высокоогнеупорного материала, заключен в металлический кожух, в верхней части которого выполнено окно для визуального наблюдения, причем между корпусом и металлическим кожухом расположен теплоизоляционный материал.
Недостатком этого устройства является то, что оно не предназначено для получения стандартного образца из алюминия для металлографических исследований. Не позволяет проводить кристаллизацию алюминия с высокой скоростью.
Также известно устройство для исследования модифицирующей способности лигатур [Standart Test Procedure for Aluminum Alloy Grain Refiners, 2012 г.], содержащее ванну и пробоотборник.
Данное устройство не позволяет контролировать входные и рабочие параметры температуры охлаждающей среды, ее расхода, уровень заполнения ванны, температуры кристаллизации алюминия.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному решению является устройство для исследования модифицирующей способности лигатур (Патент РФ №104297, МПК F27B 17/02, G01N 33/20, опубл. 10.05.2011 г.), содержащее кристаллизационную ванну со штуцерами для подвода и слива воды и пробоотборник с желобком, перекладину, на которую навешивается пробоотборник с желобком, выполненный с возможностью передвижения по винтовым штангам, расположенным по обе стороны от кристаллизационной ванны, причем с наружной стороны винтовые штанги снабжены термоиндукторами, равномерно расположенными на всем расстоянии от перекладины до кристаллизационной ванны.
Недостаток этого устройства заключается в том, что данное устройство не позволяет определять и оценивать параметры температуры заливаемого расплава и охлаждающей жидкости, контролировать расход жидкости и постоянный уровень в рабочей зоне.
Задачей предлагаемого технического решения является создание конструкции устройства для исследований модифицирующей способности лигатур, обеспечивающего регулирование и контроль процессов термодинамики, происходящие при модифицировании алюминиевых сплавов лигатурами.
При этом техническим результатом является контроль температуры, расхода воды, регулирование и контроль теплообмена при кристаллизации образца для исследования модифицирующего эффекта по макроструктуре и дальнейшей возможности моделирования процесса введения лигатуры в расплав.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что устройство для исследования модифицирующей способности лигатур, содержит кристаллизационную ванну со штуцерами для подвода и слива воды, пробоотборник с желобком, согласно заявленному устройству, пробоотборник неподвижно установлен в центральной части ванны в соразмерный паз, на штуцерах и в центральной части ванны установлены датчики температуры, на входном штуцере установлен расходомер с элементом регулирования потока воды, а на выходном штуцере - датчик уровня воды.
Предлагаемое устройство дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению указанного технического результата.
Датчики могут быть выполнены с возможностью подключения их к ЭВМ, а паз для установления пробоотборника может быть выполнен в виде усеченного конуса.
Сущность полезной модели поясняется графически.
Устройство для исследования модифицирующей способности лигатур состоит из кристаллизационной ванны (1), имеющей два патрубка для подвода (2) и слива (3) воды; датчики температуры (4), (5), (6), позволяющие в текущем режиме отслеживать и фиксировать все изменения температуры по времени и при необходимости выводить данные на печать при подключении к ПК; расположенный в центре пробоотборник (7) с желобком, позволяющим четко отмерить количество исследуемого металла; датчик уровня воды в ванне (8); расходомер (9) и регулятор потока воды (10), позволяющий регулировать поток охлаждающей жидкости и поддерживать одинаковые условия теплообмена в ванне.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Включают подачу воды сбоку в кристаллизационную ванну (1), в центре которой в посадочном гнезде установлен пробоотборник (7). Заранее подготовленный металл может, как забираться с помощью пробоотборника, так и заливаться непосредственно в него. В ходе процесса кристаллизации образца происходит снятие показаний датчиков контроля температуры (4), (5), (6) и контроль расхода воды, с помощью расходометра (9).
Пробоотборник находится в ванне до полного остывания, для простоты извлечения твердого образца и безопасности исследователя. Затем полученный образец передается на металлографические исследования.
Поставленная задача решается благодаря тому, что пробоотборник устанавливается в посадочное гнездо, расположенное в центре ванны и фиксируется в неподвижном положении. На выходном патрубке (3) кристаллизационной ванны выведен датчик уровня воды (8) в ванне, что обеспечивает визуальный контроль уровня воды и соответственно ее непрерывный контакт с пробоотборником, что позволяет создать одинаковые условия кристаллизации в ходе работы, постоянный равномерный отвод тепла для увеличения скорости кристаллизации. Кроме того, предложенное устройство для исследования модифицирующей способности лигатур отличается наличием температурных датчиков, что позволяет контролировать тепловые параметры кристаллизации образца в текущем режиме, отслеживать и фиксировать все изменения температуры по времени и при необходимости выводить данные на печать через подключение к ПК.
Входной и выходной контроль температуры подаваемой воды осуществляется датчиками, установленными на входе и выходе соответственно. Для контроля расхода воды устанавливается расходомер.
устройство обеспечивает возможность оперативного контроля температуры, как самого исследуемого расплава, так и охлаждающей жидкости, а датчики уровня воды поддерживают равные условия теплообмена в ходе исследования исследований. Также данное устройство позволяет проводить с достаточно высокой точностью испытания модифицирующей способности лигатур второго рода различного химического состава при различном способе их ввода в расплав.