Прямой метод измерения

Методы измерения потенциала технологической атмосферы

Прямой метод состоит в измерении параметров датчика, расположенного в рабочем пространстве печи, при его насыщении.

Рассмотрим способы прямого измерения потенциала.

1. Способ фольговой пробы

В рабочее пространство печи вводят фольгу толщиной не более 0,1 мм из насыщаемого материала. В течение сравнительно малого времени (30 мин) наступает равновесие тонкой фольги и газовой среды. Фольгу изымают из печи и подвергают химическому анализу. Способ точен (± 0,05 масс. %), но не дает возможности контроля и управления в реальном режиме времени. Используют как вспомогательный способ в паре с другими более оперативными способами измерения потенциала.

2. Проволочные датчики

2.1. Резистивный датчик

R ₁ – проволочный датчик;

R ₂- R _{4 –} манганиновые резисторы.

Тонкая проволока, например, из технического железа введена в рабочее пространство печи. Ее сопротивление зависит как от температуры, так и концентрации насыщаемого элемента. Тонкая проволока находится в термодинамическом равновесии с атмосферой, следовательно, для сопротивления проволоки можно записать:

R = R ₀(π)[1+ α (π)· t _нас],

где R ₀(π) – сопротивление датчика при температуре 0 °С, зависящее от концентрации насыщающего элемента (потенциала атмосферы π); α (π) – температурный коэффициент сопротивления, зависящий от потенциала атмосферы; t _нас – температура насыщения.

Зависимость R = f (π, t _нас) сложна, поэтому резистивный датчик требует тарировки.

Резистивный датчик используют при цементации. Изменение углеродного потенциала на 1 % изменяет сопротивление датчика на 5 %.

Недостатками датчика являются его малая стойкость и ограниченный диапазон измерения потенциала (<1,2 %С) вследствие образования карбидной фазы.

2.2. Термопарный датчик

1 – термоэлектрический преобразователь;

2 – печь для ХТО;

ИП – измерительный прибор.

Рабочий спай термоэлектрического преобразователя 1 размещают в рабочем пространстве печи 2 для ХТО. Один из термоэлектродов изготавливают из материала с большой предельной растворимостью насыщающего элемента, второй – из материала с малой предельной растворимостью. Для основных насыщающих элементов (C, N) в качестве таких материалов выступают железо и медь.

Поскольку термоЭДС зависит от химического состава термоэлектродов, то показания Е термопарного датчика будут зависеть не только от температуры насыщения t _нас, но и потенциала атмосферы π:

Е = f (t _нас, π).

Свободные концы преобразователя подключают к измерительному прибору ИП, шкалу которого градуируют в единицах потенциала атмосферы.

Недостатком датчика является его малая стойкость и ограниченный диапазон измерения потенциала (не более предельной растворимости насыщаемого элемента в железном термоэлектроде).

Дата добавления: 2014-01-14