熔融金屬的檢測(cè)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種用于熔融金屬的檢測(cè)裝置。所述檢測(cè)裝置包含樣品杯，所述樣品杯具有被配置成接收熔融金屬樣品的凹腔；和布置在所述凹腔中的團(tuán)塊。所述團(tuán)塊包含碳化物穩(wěn)定性元素以及包含堿土金屬氫氧化物的釋氫材料。所述團(tuán)塊被提供用于在熔融鑄鐵樣品凝固期間檢測(cè)相變溫度。所述團(tuán)塊還耐受在運(yùn)輸和儲(chǔ)存期間的濕度增加和濕度損失。本發(fā)明還提供使用所述團(tuán)塊檢測(cè)熔融鐵或熔融鑄鐵樣品的相變溫度的方法和制造所述團(tuán)塊的方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】熔融金屬的檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于金屬熔體，特別是熔融鐵的檢測(cè)裝置。所述裝置具有樣品杯并且在所述樣品杯中布置有包含碳化物穩(wěn)定劑和釋氫材料的團(tuán)塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在熔融金屬，特別是熔融鐵的處理和制備期間，需要監(jiān)測(cè)金屬的某些化學(xué)成分。這樣做的一種常見(jiàn)手段為使用一次性相變檢測(cè)裝置，這些裝置測(cè)量熔融鑄鐵樣品在凝固期間的溫度以便檢測(cè)相變溫度。此類(lèi)相變檢測(cè)裝置典型地包括具有杯形形狀和用于接收熔融金屬樣品的上部開(kāi)口端的模胚體。所述裝置還典型地包含延伸到杯中所傾注的熔融金屬樣品的表面以下的熱電偶。一種所述常規(guī)相變檢測(cè)裝置描述于美國(guó)專(zhuān)利第3，267，732號(hào)中。
[0003]典型地，操作者使用小匙或小勺從一批熔融金屬舀取熔融金屬樣品，并且接著將熔融金屬樣品傾注到檢測(cè)裝置的樣品模中。熱電偶連續(xù)地記錄金屬在凝固時(shí)的溫度。可由凝固金屬樣品的相變溫度測(cè)量值預(yù)測(cè)鑄鐵樣品化學(xué)組成的某些性質(zhì)和方面，如(但不限于)含碳量、含硅量和飽和度或碳當(dāng)量含量。操作者接著可利用這一信息在澆鑄之前對(duì)熔融金屬浴進(jìn)行任何必要的調(diào)整。
[0004]在某些情況中，如對(duì)于過(guò)共晶鐵來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)樣品鐵的無(wú)石墨白口凝固是有用的。術(shù)語(yǔ)“白口凝固”為本領(lǐng)域的常用術(shù)語(yǔ)并且是指由碳化物相中的鐵凝固占主導(dǎo)的鑄態(tài)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)當(dāng)破裂時(shí)出現(xiàn)“白口”。
[0005]美國(guó)專(zhuān)利第3，546，921號(hào)(“’ 921專(zhuān)利”)教示將包括碳化物穩(wěn)定性元素或所述元素的化合物的球粒添加至熔融鐵中將促進(jìn)白口凝固。然而，’ 921專(zhuān)利未實(shí)現(xiàn)最佳的白口凝固，因?yàn)檫@些球粒傾向于以熔渣形式升到熔融金屬表面，或傾向于在空氣氧化中燃燒，使其無(wú)法用于白口凝固。另外，如果熔融鐵具有相當(dāng)高的含碳量或如果熔融金屬已被大量孕育(inoculated),那么基于’ 921專(zhuān)利的球粒添加來(lái)實(shí)現(xiàn)全部白口凝固的可能性較小。
[0006]美國(guó)專(zhuān)利第4，003, 425號(hào)披露了用含有在熔融鐵溫度下釋出的水的材料涂布樣品模內(nèi)部將改善上述碳化物促進(jìn)性添加劑的有效性。在這一情況下，水為媒介物，其目的是使氫氣可用于與金屬鑄成合金。鐵(尤其過(guò)共晶鐵)凝固成白口結(jié)構(gòu)的改善是由氫氣的存在來(lái)促進(jìn)的。
[0007]美國(guó)專(zhuān)利第4，029，140號(hào)(“’ 140專(zhuān)利”)采用了這一類(lèi)型的涂層來(lái)用于促進(jìn)一次性樣品杯中的碳化物反應(yīng)。所述涂層含有碳化物穩(wěn)定性元素或化合物以及含有弱結(jié)合水(loosely combined water)或一些輕基的材料。水或輕基在干燥涂層后得以保留,但在熔融金屬溫度下從涂層自由地釋出。
[0008]然而，將’ 140專(zhuān)利的涂層施用于所述常規(guī)一次性相變裝置的方法受其有用性限制，因?yàn)闃悠繁膬蓚€(gè)壁和熱電偶本身都被涂布。因此，這些常規(guī)裝置在熱電偶中會(huì)經(jīng)歷熱滯后。美國(guó)專(zhuān)利第4，274，284號(hào)提出通過(guò)添加燒蝕涂層，確保當(dāng)將樣品傾注到裝置中時(shí)，熱電偶接點(diǎn)暴露于熔融金屬，由此消除熱滯后。
[0009]然而，多個(gè)涂層打消了 ’ 140專(zhuān)利所提出的經(jīng)濟(jì)效益。此外，所施用的上述涂層會(huì)變薄，這被發(fā)現(xiàn)是主要缺陷。確切地說(shuō)，發(fā)現(xiàn)常規(guī)的經(jīng)過(guò)涂布的樣品杯不能完全用熔融鐵填充，因?yàn)闅錃鈴谋⊥繉用土裔尫挪⑶姨蓟锎龠M(jìn)性材料迅速?gòu)谋⊥繉诱舭l(fā)掉而不是與金屬鑄成合金。因此，樣品杯中保留的金屬體積不足以獲得溫度測(cè)量值。這又使得不能可靠地預(yù)測(cè)待添加至熔融金屬中以有效促進(jìn)白口凝固的碳化物穩(wěn)定性添加劑的量。
[0010]另外，上述現(xiàn)有技術(shù)涂層的碳化物促進(jìn)性材料和釋氫物質(zhì)具有比鐵的熔點(diǎn)和接近待監(jiān)測(cè)的相變溫度的沸點(diǎn)低的熔點(diǎn)。因此，即使非常小心，預(yù)期仍會(huì)發(fā)生涂布材料與熔融金屬發(fā)生反應(yīng)，并且這一反應(yīng)的程度很重要，它提供添加劑的受控合金化。
[0011]美國(guó)專(zhuān)利第4，059，996號(hào)披露了固定于樣品杯底部上的材料團(tuán)塊來(lái)代替涂料或涂層。材料團(tuán)塊包含碳化物形成促進(jìn)性材料、耐火材料及在與熔融金屬接觸時(shí)放出氫氣的材料(即，水玻璃)。耐火材料有助于防止碳化物形成促進(jìn)性材料迅速燒盡以及與熔融金屬混合過(guò)快。所述團(tuán)塊最初以流體混合物形式沉積在樣品杯中，并且接著在烘箱中干燥成固體。
[0012]美國(guó)專(zhuān)利第4，515，485號(hào)(“’ 485專(zhuān)利”)也披露了材料團(tuán)塊的使用。然而，所述團(tuán)塊是被安置在樣品杯底壁的凹口中，使得暴露于熔融金屬的團(tuán)塊表面積受限，并且因此使得暴露于熔融金屬的水合材料的量受限。
[0013]上述現(xiàn)有技術(shù)涂層和團(tuán)塊都沒(méi)有令人滿(mǎn)意地實(shí)現(xiàn)所有鑄鐵組合物的最佳白口凝固。這一失敗的原因在于上文論述的現(xiàn)有技術(shù)裝置和方法均未能認(rèn)識(shí)到并且了解涂層和團(tuán)塊的材料的環(huán)境不穩(wěn)定問(wèn)題。確切地說(shuō)，本
【發(fā)明者】已發(fā)現(xiàn)，上文論述的現(xiàn)有技術(shù)涂層和團(tuán)塊所用的材料在儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)绞褂玫攸c(diǎn)期間以及還在遞送到使用地點(diǎn)后等候使用時(shí)，將隨時(shí)間推移而在周?chē)h(huán)境中損失水分或從周?chē)h(huán)境吸收水分。
[0014]舉例來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)裝置在制造裝置時(shí)就具備涂層或團(tuán)塊，這是比實(shí)際上使用這些裝置提前地準(zhǔn)備的。制造的裝置接著被裝盒，墊以托板，用收縮膠膜包裝并且通過(guò)陸運(yùn)、海運(yùn)或空運(yùn)運(yùn)輸，將在另一環(huán)境或地點(diǎn)打開(kāi)并且使用。然而，在此期間，檢測(cè)裝置典型地經(jīng)歷不受控制的運(yùn)輸和儲(chǔ)存環(huán)境。此外，檢測(cè)裝置最終打開(kāi)并且使用的地點(diǎn)也可能是在極端溫度和濕度條件下。
[0015]本
【發(fā)明者】由此已發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)裝置并且特別是這些裝置的涂層和團(tuán)塊的釋氫能力不穩(wěn)定，這是因?yàn)橥繉踊驁F(tuán)塊材料易受其水合程度變化的影響。確切地說(shuō)，涂層或團(tuán)塊易于在濕潤(rùn)環(huán)境中進(jìn)行額外水合以及在足夠干燥的環(huán)境中損失水合。
[0016]雖然隨時(shí)間推移發(fā)生的濕度損失構(gòu)成問(wèn)題，但本
【發(fā)明者】已發(fā)現(xiàn)，暴露于潮濕條件對(duì)現(xiàn)有技術(shù)涂層和團(tuán)塊實(shí)質(zhì)上是不利的。確切地說(shuō)，在潮濕條件中，此現(xiàn)有技術(shù)涂層和團(tuán)塊易于從周?chē)睗癍h(huán)境不受控制地吸收水分，使熔融金屬樣品不受控制地沸騰。因此，如上所述，樣品杯中保留的金屬體積不足以獲得溫度測(cè)量值，并且又負(fù)面地影響現(xiàn)有技術(shù)涂層和團(tuán)塊的碳化物穩(wěn)定性添加劑的可預(yù)測(cè)性。
[0017]’ 485專(zhuān)利認(rèn)識(shí)到不受控制的沸騰導(dǎo)致在凝固期間樣品杯中保留的熔融金屬的量變化，因此當(dāng)團(tuán)塊具有均一尺寸時(shí)，將產(chǎn)生不同結(jié)果。然而，這一現(xiàn)有技術(shù)裝置不能令人滿(mǎn)意地消除或減少沸騰。因此，’ 485專(zhuān)利的裝置未能認(rèn)識(shí)到本
【發(fā)明者】新發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，即，出現(xiàn)不受控制的沸騰實(shí)際上是碳化物促進(jìn)性材料中吸收的水分的結(jié)果。事實(shí)上，本
【發(fā)明者】發(fā)現(xiàn)，一些從環(huán)境吸收的水不可避免地積聚在’ 485專(zhuān)利的團(tuán)塊的甚至有限的暴露表面區(qū)域上。因此，仍存在過(guò)量沸騰，從而未能產(chǎn)生期望的改善。[0018]因此，上文論述的現(xiàn)有技術(shù)裝置和方法都未能認(rèn)識(shí)到濕氣的存在并且未能解決如何防止由于涂層或團(tuán)塊的環(huán)境暴露而發(fā)生的潮濕條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明的目的是提供一種取樣裝置，所述裝置包含能夠耐受在長(zhǎng)期運(yùn)送和儲(chǔ)存期間由于從環(huán)境暴露吸收水分而出現(xiàn)的釋氫能力變化的團(tuán)塊。
[0020]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種取樣裝置，其中可獲得具有最佳白口凝固的金屬樣品，同時(shí)限制必須添加到樣品中的氫氣量并且因此限制材料直接暴露于熔融金屬的劇烈反應(yīng)。
[0021]這些目的是通過(guò)下文描述和主張的本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0022]本發(fā)明的一個(gè)方面是針對(duì)一種熔融金屬取樣裝置。所述取樣裝置包括:樣品杯，其具有被配置成接收熔融金屬樣品的凹腔；和布置在所述凹腔中的團(tuán)塊。所述團(tuán)塊包括碳化物穩(wěn)定性元素和包含堿土金屬氫氧化物的釋氫材料。
[0023]本發(fā)明的另一個(gè)方面是針對(duì)一種用于檢測(cè)熔融鐵或熔融鑄鐵樣品的相變溫度的團(tuán)塊。所述團(tuán)塊包括碳化物穩(wěn)定性元素、作為釋氫材料的氫氧化鎂、耐受所述團(tuán)塊在與熔融鐵或熔融鑄鐵樣品接觸時(shí)的反應(yīng)的阻滯劑、以及粘合劑。
[0024]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述團(tuán)塊包括以所述團(tuán)塊的總重量計(jì)占15重量％ (重量百分t匕)至60重量％的量的碲和以所述團(tuán)塊的總重量計(jì)占40重量％至85重量％的量的氫氧化鎂。所述團(tuán)塊耐受在運(yùn)輸和儲(chǔ)存期間的濕度增加和濕度損失。
[0025]本發(fā)明的另一個(gè)方面是針對(duì)一種檢測(cè)熔融鐵或熔融鑄鐵樣品的相變溫度的方法。所述方法包括以下步驟:提供檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包含溫度傳感器和樣品杯，所述樣品杯具有被配置成接收熔融鐵或熔融鑄鐵樣品的凹腔；將團(tuán)塊布置在所述凹腔中；將熔融鐵或熔融鑄鐵樣品沉積到所述凹腔中；以及使所述熔融鐵或熔融鑄鐵樣品凝固，同時(shí)測(cè)量凝固的樣品的相變溫度。所述團(tuán)塊包括碳化物穩(wěn)定劑和作為釋氫材料的氫氧化鎂。所述團(tuán)塊在與熔融鐵或熔融鑄鐵樣品接觸時(shí)發(fā)生反應(yīng)，使得氫氣從氫氧化鎂釋放到熔融鐵或熔融鑄鐵樣品中。
[0026]本發(fā)明的另一個(gè)方面是針對(duì)一種制造用于檢測(cè)熔融金屬樣品的相變溫度的團(tuán)塊的方法。所述方法包括:形成包括碳化物穩(wěn)定劑和作為釋氫材料的氫氧化鎂的流體團(tuán)塊混合物；提供檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包含具有被配置成接收熔融金屬樣品的凹腔的樣品杯；將所述流體團(tuán)塊混合物沉積到所述凹腔中；以及使所述流體團(tuán)塊混合物干燥以形成團(tuán)塊。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]以上
【發(fā)明內(nèi)容】
以及以下實(shí)施方式在結(jié)合附圖閱讀時(shí)將得到更好地理解。出于說(shuō)明本發(fā)明的目的，在附圖中顯示目前優(yōu)選的實(shí)施例。然而，應(yīng)了解本發(fā)明不限于所示的精確布置和手段。在以下附圖中:
[0028]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)裝置的橫截面的側(cè)視圖；以及
[0029]圖2為圖1中所示的檢測(cè)裝置的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】[0030]本發(fā)明涉及一種用于熔融金屬的檢測(cè)裝置。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于在熔融鐵冷卻和凝固期間檢測(cè)并且記錄熔融鐵樣品的相變溫度的裝置。本發(fā)明還涉及一種附著到檢測(cè)裝置并且放置在檢測(cè)裝置內(nèi)的材料團(tuán)塊。
[0031]由于本發(fā)明的材料團(tuán)塊可應(yīng)用于常規(guī)檢測(cè)裝置，故將參照?qǐng)D1-2描述典型檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明的材料團(tuán)塊也可與具有其他結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的檢測(cè)裝置一起使用或用于所述檢測(cè)裝置中。
[0032]參照?qǐng)D1-2，繪示了檢測(cè)裝置10。檢測(cè)裝置10優(yōu)選為一次性裝置并且用于溫度在1，150°C至l，450°c的熔融金屬樣品，并且更優(yōu)選地用于溫度在1，250°C至1，350°C的熔融鐵或熔融鑄鐵樣品。檢測(cè)裝置10包括由耐火材料制成的樣品室或樣品杯12。舉例來(lái)說(shuō)，樣品杯12可優(yōu)選由模鑄用砂(molded foundry sand)、耐火水泥或這些材料的組合制成。更優(yōu)選地，樣品杯12由模制熱固性樹(shù)脂覆膜砂(molded thermosetting resin coated sand)制成。最優(yōu)選地，樣品杯12由模制酚醛樹(shù)脂覆膜砂制成。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)了解，樣品杯12可由能夠耐受熔融鐵的溫度并且不會(huì)不利地干擾所需舉措和測(cè)量的任何材料制成。
[0033]樣品杯12優(yōu)選具有大體上呈正方形或矩形的截面形狀以及上部開(kāi)口端14和封閉的底壁16。在樣品杯12的上部開(kāi)口端14與底壁16之間形成并且界定有凹腔18。凹腔18具有大體上呈圓柱形的構(gòu)造。底壁16的下側(cè)包含在樣品杯12的相對(duì)壁22、24之間居中安置的凹口 20。
[0034]樣品杯12包含溫度傳感器25，用于感測(cè)其中所含熔融金屬樣品的溫度并且用于幫助記錄所有溫度變化。溫度傳感器包含保護(hù)管28，保護(hù)管優(yōu)選是由石英制成的。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)了解，可替代地使用性質(zhì)與石英類(lèi)似的其他常規(guī)材料。保護(hù)管28優(yōu)選具有環(huán)形截面并且可透過(guò)放射線(xiàn)。
[0035]熱電偶絲30、32被至少部分地安置在保護(hù)管28內(nèi)。保護(hù)管28延伸穿過(guò)凹腔18并且保護(hù)管的末端是由在樣品杯12的相對(duì)安置的壁中所形成的第一和第二對(duì)齊孔26支撐的?？?6實(shí)質(zhì)上用耐火水泥33封閉，所述耐火水泥密封孔26并且維持溫度傳感器的位置?？?6優(yōu)選被提供在其軸線(xiàn)沿著凹腔18的中心橫軸LI延伸的位置。
[0036]溫度傳感器的熱電偶絲30、32可以是迄今結(jié)合一次性熱電偶使用的任一種常規(guī)熱電偶材料，例如鉻鎳合金(chrome I)和鎳招合金(alumel),其可用于過(guò)共晶鑄鐵樣品(即K型熱電偶)。熱電偶絲30、32的并置端在熱接點(diǎn)34處接合在一起。熱接點(diǎn)34優(yōu)選靠近凹腔18的中心仰角軸線(xiàn)L2定位。
[0037]樣品杯12的相對(duì)壁22、24具備在外周上豎直延伸的溝槽36、38。第一熱電偶絲30穿過(guò)并沿著第一溝槽36延伸并且沿著壁22朝向凹口 20彎曲，第一熱電偶絲在所述凹口處可被用作溫度測(cè)量記錄裝置的接觸部分(參見(jiàn)圖1)。第二熱電偶絲32沿著并穿過(guò)第二溝槽38延伸并且沿著壁24朝向凹口 20彎曲，第二熱電偶絲在所述凹口處可被用作另一個(gè)接觸部分(參見(jiàn)圖1)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一熱電偶絲30和/或第二熱電偶絲32優(yōu)選在孔26與樣品杯12的底部之間具備絕緣套管(未圖示)以防止從樣品杯12的主體放出的燃燒氣體使熱電偶絲30、32之間發(fā)生電連接。
[0038]另外，上述樣品杯12的實(shí)施例僅用于說(shuō)明性目的。如下文詳細(xì)描述，本發(fā)明的團(tuán)塊可用于使用多種不同可商購(gòu)杯中的任一種杯作為樣品杯的相變檢測(cè)裝置中。[0039]確切地說(shuō)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，團(tuán)塊40被放置在樣品杯12的凹腔18內(nèi)并且優(yōu)選附著到樣品杯12的凹腔18。團(tuán)塊40基本上為放置在凹腔18內(nèi)的材料塊。在一個(gè)實(shí)施例中，在團(tuán)塊40中粘合劑組分的作用下，團(tuán)塊40優(yōu)選被粘附到樣品杯12的至少一個(gè)內(nèi)壁，并且更優(yōu)選被粘附到樣品杯12的底壁16的頂面。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的團(tuán)塊40包括兩種基本組分:碳化物穩(wěn)定性元素和氫氣源。團(tuán)塊40還可任選地包括阻滯劑、粘合劑和/或分散劑。這些組分各自的特性和作用在下文中更詳細(xì)地描述。團(tuán)塊40優(yōu)選基本上不含任何吸濕材料，因?yàn)榇祟?lèi)材料對(duì)大氣水分有親和力并且因此當(dāng)暴露于濕空氣和濕潤(rùn)環(huán)境時(shí)易于變潮濕。
[0041]在一個(gè)實(shí)施例中，團(tuán)塊40是通過(guò)以下方式形成的:將團(tuán)塊40的各組分混合在一起，使用常規(guī)流體分配設(shè)備將所得流體團(tuán)塊混合物沉積到樣品杯12的凹腔18中，并且接著使流體團(tuán)塊混合物干燥以獲得團(tuán)塊40。
[0042]流體團(tuán)塊混合物的體積優(yōu)選為樣品杯12的凹腔18中所含熔融鐵或熔融鑄鐵樣品體積的1.89%至2.70%。更優(yōu)選地，流體團(tuán)塊混合物的體積為熔融鐵或熔融鑄鐵樣品體積的2.00%至2.30%。最優(yōu)選地，流體團(tuán)塊混合物的體積為熔融鐵或熔融鑄鐵樣品體積的約
2.25%。流體團(tuán)塊混合物的重量?jī)?yōu)選為熔融鐵或熔融鑄鐵樣品重量的0.50%至0.85%。更優(yōu)選地，流體團(tuán)塊混合物的重量為熔融鐵或熔融鑄鐵樣品重量的0.60%至0.80%。最優(yōu)選地，流體團(tuán)塊混合物的重量為熔融鐵或熔融鑄鐵樣品重量的約0.80%。
[0043]舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于凹腔體積為37毫升的樣品杯12，如果凹腔18完全由熔融鐵或熔融鑄鐵樣品填充，那么熔融金屬樣品的重量為270克。對(duì)于此類(lèi)樣品杯12，假定凹腔18將完全被熔融鐵或熔融鑄鐵樣品填充，那么將被分配于凹腔18中的流體團(tuán)塊混合物的體積優(yōu)選在0.7毫升與I毫升之間并且流體團(tuán)塊混合物的重量?jī)?yōu)選在1.5克與1.7克之間。更優(yōu)選地，再次假定凹腔18將完全被熔融鐵或熔融鑄鐵樣品填充，那么流體團(tuán)塊混合物的體積和重量分別為約0.85暈升和約1.58克。
[0044]在干燥后，團(tuán)塊40的重量?jī)?yōu)選為熔融鐵或熔融鑄鐵樣品重量的0.35%至0.45%。更優(yōu)選地，團(tuán)塊40的重量為熔融鐵或熔融鑄鐵樣品重量的約0.40%。
[0045]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)了解，對(duì)于凹腔體積為37毫升的樣品杯的描述僅用于說(shuō)明性目的?？墒褂镁哂衅渌记惑w積的樣品杯，并且因此團(tuán)塊可用于各種重量和體積的熔融金屬樣品。因此，應(yīng)了解，可根據(jù)所用樣品杯相應(yīng)地調(diào)整流體團(tuán)塊混合物的重量和體積(并因此調(diào)整團(tuán)塊40的體積和重量)以便維持所需體積和重量百分比。
[0046]現(xiàn)將更詳細(xì)地描述團(tuán)塊40的每一組分。應(yīng)了解，如下文中所用的短語(yǔ)“濕重”是指團(tuán)塊40在干燥之前的狀態(tài)，其中團(tuán)塊是以流體團(tuán)塊混合物形式存在的。還應(yīng)了解，如下文中所用的短語(yǔ)“干重”是指在干燥流體團(tuán)塊混合物形成固體狀干燥團(tuán)塊后團(tuán)塊40的狀態(tài)。
[0047]碳化物穩(wěn)定性元素或碳化物穩(wěn)定劑促進(jìn)樣品杯12的凹腔18中所含的熔融鐵樣品的碳化物形成(即，白口凝固)。更確切地說(shuō)，碳化物穩(wěn)定劑是一種防止石墨在凝固樣品中沉淀的金屬材料。在與熔融鐵接觸時(shí)，團(tuán)塊40與熔融鐵樣品反應(yīng)并且碳化物穩(wěn)定劑從團(tuán)塊40中釋放到熔融鐵樣品中。碳化物穩(wěn)定劑可優(yōu)選為鉍、硼、碲、硒或者這些元素的化合物或合金中的任一種。最優(yōu)選地，碳化物穩(wěn)定劑為締。
[0048]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，碳化物穩(wěn)定劑是以具有5至100 μ m平均粒度的粉末形式存在的。更優(yōu)選地，碳化物穩(wěn)定劑是以具有15至50μπι平均粒度的粉末形式存在的。最優(yōu)選地，碳化物穩(wěn)定劑是以具有約20 μ m平均粒度的粉末形式存在的。除非在此另外指明，否則在此陳述的所有粒度是由激光衍射分析儀或利用沉降分析法測(cè)定粒度的沉降圖所測(cè)量的d5(l粒徑。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員充分了解的，d5(l直徑表示半數(shù)個(gè)體粒子(以重量計(jì))小于指定直徑的尺寸。
[0049]碳化物穩(wěn)定劑以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)優(yōu)選存在5重量％至25重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)優(yōu)選存在7重量％至37重量％的量。更優(yōu)選地，碳化物穩(wěn)定劑以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)存在10重量％至20重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)存在15重量％至25重量％的量。最優(yōu)選地，碳化物穩(wěn)定劑以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)存在12重量％至14重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)存在18重量％至20重量％的量。
[0050]氫氣源(S卩，釋氫材料)是一種當(dāng)團(tuán)塊40與樣品杯12中所含的熔融金屬(特別是熔融鐵)樣品接觸并反應(yīng)時(shí)放出或釋放氫氣到熔融金屬中的材料。
[0051]釋氫材料優(yōu)選是一種具有一個(gè)以上離子鍵結(jié)的氫氧根基團(tuán)的材料，因?yàn)榇祟?lèi)材料耐受濕度增加和損失，并且因此將在濕潤(rùn)或干燥運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用條件或環(huán)境中維持其水合程度。更優(yōu)選地，釋氫材料是不吸收水分的材料。釋氫材料還優(yōu)選是在團(tuán)塊40的干燥溫度下穩(wěn)定但在檢測(cè)裝置10的使用溫度下分解的材料。
[0052]優(yōu)選地，釋氫材料是一種堿土金屬氫氧化物。更優(yōu)選地，釋氫材料是氫氧化鎂、氫氧化碲、氫氧化鈣和氫氧化鉍中的一種。最優(yōu)選地，釋氫材料是氫氧化鎂。因此，在團(tuán)塊40與熔融鐵樣品接觸和反應(yīng)時(shí)，鎂從氫氧化鎂釋放到熔融鐵樣品中。
[0053]鎂常規(guī)地不被用于設(shè)計(jì)成促進(jìn)白口鐵凝固的檢測(cè)裝置中，因?yàn)殒V的熔融溫度低于熔融鐵的熔融溫度，并且因此預(yù)期與熔融鐵鑄成合金并且干擾并抵消碳化物穩(wěn)定性元素(例如碲)的作用。然而，本
【發(fā)明者】已發(fā)現(xiàn)，鎂意外地可被用于白口鐵凝固的檢測(cè)裝置中，因?yàn)楫?dāng)鎂存在于有分解并釋放相等或更大化學(xué)計(jì)量比的氧氣的含氧材料參與的情況時(shí)，所釋放的鎂在熔融金屬發(fā)生任何污染或被碲干擾之前通過(guò)氧化而被完全中和。
[0054]釋氫材料以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)優(yōu)選存在10重量％至37重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)優(yōu)選存在15重量％至54重量％的量。更優(yōu)選地，釋氫材料以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)存在12重量％至25重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)存在20重量％至30重量％的量。最優(yōu)選地，釋氫材料以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)存在16重量％至18重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)存在23重量％至25重量％的量。
[0055]在優(yōu)選實(shí)施例中，團(tuán)塊40還包含阻滯劑。阻滯劑是一種添加到團(tuán)塊40中以提供充分粘結(jié)的塊體的填充材料，所述塊體在熔融金屬樣品凝固期間保持實(shí)質(zhì)上完整，使得在團(tuán)塊40與取樣的熔融金屬接觸時(shí)延遲碳化物穩(wěn)定劑的釋放和氫氣從釋氫材料的釋放(都呈蒸氣形式)。更確切地說(shuō)，阻滯劑是一種耐受團(tuán)塊40在與取樣的熔融金屬接觸時(shí)的反應(yīng)和全分解的材料。優(yōu)選地，阻滯劑是一種非水合的耐火(例如陶瓷)填充材料。阻滯劑的優(yōu)選實(shí)例包含二氧化硅、硅酸鈣、硅酸鎂、氧化鋯、氧化鋁及其化合物。更優(yōu)選地，阻滯劑為硅酸鋁，并且最優(yōu)選為煅燒高嶺土。
[0056]阻滯劑以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)優(yōu)選存在18重量％至48重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)優(yōu)選存在27重量％至71重量％的量。更優(yōu)選地，阻滯劑以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)存在30重量％至40重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)存在50重量％至60重量％的量。最優(yōu)選地，阻滯劑以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)存在37重量％至39重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)存在54重量％至56重量％的量。
[0057]在優(yōu)選實(shí)施例中，團(tuán)塊40還包含適于高溫應(yīng)用的粘合劑。優(yōu)選地，粘合劑是一種熱固性粘合劑。更優(yōu)選地，粘合劑是一種不吸濕性非甲醛類(lèi)熱塑性粘合劑。在一個(gè)實(shí)施例中，粘合劑是一種包括水和聚合材料的溶液，所述聚合材料為例如聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇縮丁醛以及其他聚乙烯樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯樹(shù)脂、聚異丁烯、聚酰胺和硅酮。最優(yōu)選地，粘合劑包括部分水解的聚乙烯醇溶液。
[0058]粘合劑以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)優(yōu)選存在27重量％至37重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)優(yōu)選存在I重量％至4重量％的量。更優(yōu)選地，粘合劑以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)存在30重量％至35重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)存在I重量％至3重量％的量。最優(yōu)選地，粘合劑以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)存在31重量％至33重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)存在1.5重量％至2.5重量％的量。
[0059]在優(yōu)選實(shí)施例中，團(tuán)塊40還包含分散劑。分散劑是一種使各種組分的分散粒子保持懸浮以防止這些粒子沉降的材料。因此，雖然不是必需包含分散劑，但已發(fā)現(xiàn)這樣做有利于在工業(yè)規(guī)模上制造團(tuán)塊40。分散劑的優(yōu)選實(shí)例包含檸檬酸三鈉、檸檬酸銨和具有與其類(lèi)似的特性的類(lèi)似材料。最優(yōu)選地，分散劑為檸檬酸三鈉。
[0060]分散劑優(yōu)選以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)優(yōu)選存在0.04重量％至1.3重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)優(yōu)選存在0.06重量％至2重量％的量。更優(yōu)選地，分散劑以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)存在0.08重量％至I重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)存在0.1重量％至I重量％的量。最優(yōu)選地，分散劑以流體團(tuán)塊混合物的總濕重計(jì)存在0.1重量％至0.5重量％的量以及以團(tuán)塊40的總干重計(jì)存在0.3重量％至0.5重量％的量。
[0061]如以上所論述，在一個(gè)實(shí)施例中，流體團(tuán)塊混合物的重量?jī)?yōu)選為樣品杯12中所含熔融鐵/熔融鑄鐵樣品重量`的0.80%并且團(tuán)塊40的重量?jī)?yōu)選為熔融鐵/熔融鑄鐵樣品重量的0.40%。因此，流體團(tuán)塊混合物和團(tuán)塊40各組分相比熔融鐵/熔融鑄鐵樣品的總重量的重量百分比(1這)優(yōu)選如下表1中所示:
[0062]表1:團(tuán)塊配方
【權(quán)利要求】
1.一種用于熔融金屬的檢測(cè)裝置，所述裝置包括: 樣品杯，所述樣品杯具有被配置成接收熔融金屬樣品的凹腔；以及布置在所述凹腔中的團(tuán)塊，所述團(tuán)塊包括碳化物穩(wěn)定性元素和包括堿土金屬氫氧化物的釋氫材料。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其中所述團(tuán)塊另外包括粘合劑。
3.如權(quán)利要求2所述的檢測(cè)裝置，其中所述粘合劑為3%的聚乙烯醇-水溶液。
4.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其中所述釋氫材料為氫氧化鎂。
5.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其中以熔融金屬樣品的總重量計(jì)，所述團(tuán)塊占0.35重量％至0.45重量％。
6.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其中所述團(tuán)塊耐受在所述團(tuán)塊的運(yùn)輸和儲(chǔ)存期間其水合程度的變化。
7.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其中所述團(tuán)塊另外包括耐受所述團(tuán)塊在與熔融金屬接觸時(shí)的反應(yīng)的阻滯劑。
8.一種用于檢測(cè)熔融鐵或熔融鑄鐵樣品的相變溫度的團(tuán)塊，所述團(tuán)塊包括碳化物穩(wěn)定劑、作為釋氫材料的氫氧化鎂、耐受所述團(tuán)塊在與熔融鐵或熔融鑄鐵樣品接觸時(shí)的反應(yīng)的阻滯劑、以及粘合劑。
9.如權(quán)利要求8所述的團(tuán)塊，其中以所述團(tuán)塊的總重量計(jì)，所述碳化物穩(wěn)定劑占7重量％至37重量％。
10.如權(quán)利要求8所述 的團(tuán)塊，其中所述碳化物穩(wěn)定劑為碲。
11.如權(quán)利要求8所述的團(tuán)塊，其中以所述團(tuán)塊的總重量計(jì)，所述氫氧化鎂占15重量％至54重量％。
12.如權(quán)利要求8所述的團(tuán)塊，其中所述粘合劑包括3%的聚乙烯醇-水溶液。
13.如權(quán)利要求12所述的團(tuán)塊，其中以所述團(tuán)塊的總重量計(jì)，所述3%的聚乙烯醇-水溶液占I重量％至4重量％。
14.如權(quán)利要求8所述的團(tuán)塊，所述團(tuán)塊耐受在所述團(tuán)塊的運(yùn)輸和儲(chǔ)存期間其水合程度的變化。
15.一種用于檢測(cè)熔融鐵或熔融鑄鐵樣品的相變溫度的團(tuán)塊，所述團(tuán)塊包括以所述團(tuán)塊的總重量計(jì)占15重量％至60重量％的量的碲和以所述團(tuán)塊的總重量計(jì)占40重量％至85重量％的量的氫氧化鎂，所述團(tuán)塊耐受在運(yùn)輸和儲(chǔ)存期間的濕度增加和濕度損失。
16.如權(quán)利要求15所述的團(tuán)塊，其中以熔融鐵樣品的總重量計(jì)，所述碲以0.05重量％至0.10重量％的量存在，并且以所述熔融鐵樣品的總重量計(jì)，所述氫氧化鎂以0.11重量％至0.22重量％的量存在。
17.—種檢測(cè)熔融鐵或熔融鑄鐵樣品的相變溫度的方法，所述方法包括以下步驟: 提供檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包含溫度傳感器和樣品杯，所述樣品杯具有被配置成接收熔融鐵或熔融鑄鐵樣品的凹腔； 將團(tuán)塊布置在所述凹腔中，所述團(tuán)塊包括碳化物穩(wěn)定劑和作為釋氫材料的氫氧化鎂；將熔融鐵或熔融鑄鐵樣品沉積到所述凹腔中，所述團(tuán)塊在接觸所述熔融鐵或熔融鑄鐵樣品時(shí)與所述熔融鐵或熔融鑄鐵樣品反應(yīng)，使得氫氣從所述氫氧化鎂釋放到所述熔融鐵或溶融鑄鐵樣品中；以及使所述熔融鐵或熔融鑄鐵樣品凝固，同時(shí)測(cè)量凝固的樣品的相變溫度。
18.—種制造用于檢測(cè)熔融金屬樣品的相變溫度的團(tuán)塊的方法，所述方法包括: 形成流體團(tuán)塊混合物，所述流體團(tuán)塊混合物包括碳化物穩(wěn)定劑和作為釋氫材料的氫氧化鎂； 提供檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包含樣品杯，所述樣品杯具有被配置成接收熔融金屬樣品的凹腔； 將所述流體團(tuán)塊混合物沉積到所述凹腔中；以及 使所述流體團(tuán)塊混合物干燥以形成團(tuán)塊。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述碳化物穩(wěn)定劑以所述流體團(tuán)塊混合物的總重量計(jì)占5重量％至25重量％并且以所述團(tuán)塊的總重量計(jì)占7重量％至37重量％。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述氫氧化鎂以所述流體團(tuán)塊混合物的總重量計(jì)占10重量％至37重量 ％并且以所述團(tuán)塊的總重量計(jì)占15重量％至54重量％。
【文檔編號(hào)】G01N25/12GK103822938SQ201310573285
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】杰森·布萊克 申請(qǐng)人:賀利氏電子耐特國(guó)際股份公司