錫—鉛合金成份自動檢測儀的製作方法

2023-05-27 15:02:01 1

專利名稱:錫—鉛合金成份自動檢測儀的製作方法
這是一種高溫合金成份自動化檢測儀表。
錫——鉛二元合金是在錫或鉛火法生產工藝中經常出現的高溫合金融體。為了監督控制生產過程。需要隨時知道該二元合金的成份。
錫——鉛二元合金為一近似的理想溶液。合金的比重γ與三元系的組成有關。α表示合金中鉛含量的百分數。γpbt γsnt表示純鉛、純錫的比重時 可有以下的表達式＝αγpbt＋(1－α)γsnt鑑於純鉛、純錫的比重γpbt、γsnt均與溫度有關。故合金融體的比重與合金的溫度及成份(α)有關。可以導出以下的方程式計算合金在溫度及成份均變化時，比重的變化量。
d＝「3.7－1.2×10－3(t－327)＋7.4×10－4(t－232)」dα－「4.6×10－4α＋7.4×10－4」dt如果在合金融體中置一體積為V0的全浸沒式浮子，則浮子所受的浮力的變化量dF將由下式確定dF＝Vodγ如能測知dF。則可知dγ。進而知dα。亦即可測知合金中鉛的百分含量。
使用電測儀表。可將浮子所受力的變化dF轉變為一定範圍(如0——10MA)的電流變化dI。最終dI將在顯示儀表上以合金含量α的方式刻度並顯示出來。
根據上述原理。我們設計了這一套檢測儀表。其組成和結構如下1、錫－－鉛合金含量變送器。其功能是實現含鉛量(百分含量。)到電流(I)的變換。由檢測器和力變送器組成。檢測器如圖1所示。
鋼質圓筒，外復保溫材料，筒內置被測錫－－鉛合金。鋼質實心的浮子全浸入被測合金中。在本儀器工作的溫度範圍內檢測筒和浮子均不會被溶解或浸蝕。
檢測器備有電爐供熱。熔體中插入小型鎧裝熱偶以檢測熔體溫度。電爐及電熱偶接至控溫器以維持恆溫。
在定溫及浮子浸入熔體的條件下。浮子產生的浮力變化量送入力變送器進行力到電流的變換。
力變送器原理及結構見圖2。
力的傳受機構是一個複合的槓桿系統。由主槓桿1、曲臂槓桿2和付槓桿3組成。b、d及十字頭f均為彈性元件。分別是三個槓桿交點。當被檢測合金中鉛的百分含量增高時，熔體比重增加。作用於主槓桿左端a點的力Fin增加。主槓桿以b點為支點順時針方向轉動(轉角φ1)通過連接件C的作用使曲臂槓桿2以d為支點逆時針方向旋轉(轉角φ2)，曲臂槓桿在終點l處與付槓桿3是彈性連接(彈性件有足夠的剛度)。加之槓桿的線位移與角位移均很小。槓桿2傳給槓桿3的力Fe可以認為是垂直槓桿3的。在此力的作用下。付槓桿以十字頭f為支點逆時針方向轉動(轉角φ3)。牽動其終端檢測片靠近檢測線圈。借高頻位移放大器之助。使放大器輸出電流Iou增加。該電流通過與負載相串聯並位於永磁鋼中的反饋線圈轉變為電磁力Ff該反饋力作用於槓桿系統，通過槓桿3、曲臂槓桿2作用於主槓桿1，其方向恰與輸入力相反。當反饋力Mf與輸入力矩Min相等時，槓桿系統達到平衡狀態。檢測與檢測線圈的相對位置保持一定，輸出電流Iou維持一定數值與所檢測的合金含鉛量的百分數相對應。測量並顯示Iou的數值即意味著檢量並顯示了合金當時的鉛的百分含量。
2、恆溫、顯示系統變送器輸出的電流經電阻轉換為電壓降。由電子電位差計測量並進行顯示。在標定時已直接刻度為鉛的百分含量(pb％)。可直接讀出被測合金的含鉛量的百分數。
恆溫裝置為一常用的二位控溫系統。採用鎧裝熱電偶既適應了檢測器浮子與筒體間隙狹窄的環境。又因其時間常數小。提高了控溫質量。用水銀溫度計實測結果，可知該系統使被測熔體溫度可恆定在±5℃以內。
由於恆溫電爐埋在筒底。為了防止電爐絲損壞，使溫度失控。發生誤測甚至熔體凍結損壞檢測器的事故。在電爐供電迴路中串入一個電阻。從兩端取電壓信號供指示燈用如有故障及時處理。
樣機在雲南錫業公司第一冶煉廠進行考核。以稱重的方法稱取純鉛和純錫配製成各種成份的合金試樣。計算出合金的含鉛量。以此為試樣含鉛量的真(實)值。這些試樣每個一式二份，分別送到離線檢測儀和化驗室進行分析。所得數據與真值偏差不大於0.5％鉛含量。
圖一 檢測器結構示意圖
1、保溫材料，2、鋼質實心浮子，3、鋼質圓筒，4、被測錫——鉛合金，5、控溫電爐，6、控溫用鎧裝熱偶。
圖二 比重——電流交換原理圖，1、主槓桿，2、曲臂槓桿3、副槓桿。
圖三 恆溫及顯示系統示意圖1、檢測器，2、力變送器，3、標準電阻，4、自動顯示記錄儀，5、控溫爐工作指示，6、斷電保護電阻。
7、溫度控制器。
與現有技術相比有以下優點1、傳統的用於查定錫－－鉛合金中含鉛的百分數是用化學分析法。其精度只能保證0.3％。分析一次需要兩個小時左右。不能及時滿足工藝生產現場監控的要求。且消耗試劑。本儀器能自動直接顯示含鉛量的百分濃度。只需5分鐘左右。消耗少量電能。一臺儀器可長期反覆使用。精度可達0.5％。在採用微電子技術後完全可以使精度提高。
2、本檢測儀適於高溫(目前已做到400℃下工作)融體的分析。
3、本檢測儀可作離線檢測。即將生產流程上的樣品送到儀器所在的實驗室進行分析代替或與化學分析法並存。亦可在線檢測即將它裝在生產流程上。自動而連續地向操作人員報告產物中鉛的百分含量。並對生產過程進行自動控制(包括計算機控制)。
4、該儀器目前至少可以安裝在處理粗錫的連續結晶機及處理焊錫的真空脫鉛爐上。對產品的質量進行監督及自控。該兩項生產設備均為我國(昆明工學院首創)本儀器的添置將對該兩項技術的使用有錦上添花之效果。在有色冶煉設備的現代化方面發揮其應有的作用。
權利要求
1.一種高溫錫-鉛合金成份自動檢測儀，其特徵在於通過測量合金熔體的比重來檢測任一合金組分的百分含量，它是由檢測器、力變送器、自動顯示記錄儀及溫度控制器組成。檢測器主要由鋼質園筒、鋼質實心浮子、控溫電爐、控溫用鎧裝熱偶組成，力變送器的結構是一個複合的槓桿系統，由主槓桿、曲臂槓桿和付槓桿組成，在自動顯示儀上經過標定直接刻度為鉛的百分含量，其各部功能是在定溫及浮子全浸入熔體條件下浮子產生的浮力變化量輸入力變送器進行力到電流的變換，力變送器輸入的電流經電阻轉換為電壓降，由電子電位差計測量並進行顯示。
專利摘要
本儀器是一種能快速而自動地檢測錫—鉛二元合金中任一組分百分含量的新型儀表，可根據需要設計成離線和在線兩種方式下工作。是鉛或錫精煉過程中某些設備(如粗錫精煉的連續結晶機、焊錫真空脫鉛爐等)實現自動控制必備的一種自動檢測裝置。這是一種按閉環負反饋原理而工作的浮力法比重—電流變換儀器。實現了合金百分含量到電量的變換，實現了自動檢測。在自動顯示儀表上可直接顯示所測合金成份的百分濃度。
文檔編號G01N9/36GK85203546SQ85203546
公開日1986年11月12日 申請日期1985年8月22日
發明者曾祥鎮, 劉鴻靜 申請人:昆明工學院科研處導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan