[其他]锡—铅合金成份自动检测仪

说明书

这是一种高温合金成份自动化检测仪表。

锡——铅二元合金是在锡或铅火法生产工艺中经常出现的高温合金融体。为了监督控制生产过程。需要随时知道该二元合金的成份。

锡——铅二元合金为一近似的理想溶液。合金的比重γ与三元系的组成有关。α表示合金中铅含量的百分数。γpbt    γsnt表示纯铅、纯锡的比重时    可有以下的表达式：

＝αγpbt＋（1－α）γsnt

鉴于纯铅、纯锡的比重γpbt、γsnt均与温度有关。故合金融体的比重与合金的温度及成份（α）有关。可以导出以下的方程式计算合金在温度及成份均变化时，比重的变化量。

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

如果在合金融体中置一体积为V₀的全浸没式浮子，则浮子所受的浮力的变化量dF将由下式确定：

dF＝Vodγ

如能测知dF。则可知dγ。进而知dα。亦即可测知合金中铅的百分含量。

使用电测仪表。可将浮子所受力的变化dF转变为一定范围（如0——10MA）的电流变化dI。最终dI将在显示仪表上以合金含量α的方式刻度并显示出来。

根据上述原理。我们设计了这一套检测仪表。其组成和结构如下：

1、锡－－铅合金含量变送器。其功能是实现含铅量（百分含量。）到电流（I）的变换。由检测器和力变送器组成。检测器如图1所示。

钢质圆筒，外复保温材料，筒内置被测锡－－铅合金。钢质实心的浮子全浸入被测合金中。在本仪器工作的温度范围内检测筒和浮子均不会被溶解或浸蚀。

检测器备有电炉供热。熔体中插入小型铠装热偶以检测熔体温度。电炉及电热偶接至控温器以维持恒温。

在定温及浮子浸入熔体的条件下。浮子产生的浮力变化量送入力变送器进行力到电流的变换。

力变送器原理及结构见图2。

力的传受机构是一个复合的杠杆系统。由主杠杆1、曲臂杠杆2和付杠杆3组成。b、d及十字头f均为弹性元件。分别是三个杠杆交点。当被检测合金中铅的百分含量增高时，熔体比重增加。作用于主杠杆左端a点的力F_in增加。主杠杆以b点为支点顺时针方向转动（转角φ₁）通过连接件C的作用使曲臂杠杆2以d为支点逆时针方向旋转（转角φ₂），曲臂杠杆在终点l处与付杠杆3是弹性连接（弹性件有足够的刚度）。加之杠杆的线位移与角位移均很小。杠杆2传给杠杆3的力Fe可以认为是垂直杠杆3的。在此力的作用下。付杠杆以十字头f为支点逆时针方向转动（转角φ₃）。牵动其终端检测片靠近检测线圈。借高频位移放大器之助。使放大器输出电流Iou增加。该电流通过与负载相串联并位于永磁钢中的反馈线圈转变为电磁力Ff该反馈力作用于杠杆系统，通过杠杆3、曲臂杠杆2作用于主杠杆1，其方向恰与输入力相反。当反馈力Mf与输入力矩Min相等时，杠杆系统达到平衡状态。检测与检测线圈的相对位置保持一定，输出电流Iou维持一定数值与所检测的合金含铅量的百分数相对应。测量并显示Iou的数值即意味着检量并显示了合金当时的铅的百分含量。

2、恒温、显示系统

变送器输出的电流经电阻转换为电压降。由电子电位差计测量并进行显示。在标定时已直接刻度为铅的百分含量（pb％）。可直接读出被测合金的含铅量的百分数。

恒温装置为一常用的二位控温系统。采用铠装热电偶既适应了检测器浮子与筒体间隙狭窄的环境。又因其时间常数小。提高了控温质量。用水银温度计实测结果，可知该系统使被测熔体温度可恒定在±5℃以内。

由于恒温电炉埋在筒底。为了防止电炉丝损坏，使温度失控。发生误测甚至熔体冻结损坏检测器的事故。在电炉供电回路中串入一个电阻。从两端取电压信号供指示灯用如有故障及时处理。

样机在云南锡业公司第一冶炼厂进行考核。以称重的方法称取纯铅和纯锡配制成各种成份的合金试样。计算出合金的含铅量。以此为试样含铅量的真（实）值。这些试样每个一式二份，分别送到离线检测仪和化验室进行分析。所得数据与真值偏差不大于0.5％铅含量。

附图说明

图一    检测器结构示意图

1、保温材料，2、钢质实心浮子，3、钢质圆筒，

4、被测锡——铅合金，5、控温电炉，6、控温用铠装热偶。