[发明专利]铝合金熔体氢分压惰性气体循环在线连续检测装置及其检测方法

权利要求书

1.一种铝合金熔体氢分压惰性气体循环在线连续检测装置，其特征在于：所述铝合金熔体氢分压惰性气体循环在线连续检测装置包括惰性气体瓶（1）、气体净化器（2）、第一电磁阀（3）、稳压阀（4）、检测流量调节阀（5）、第二电磁阀（6）、冲洗流量调节阀（7）、流量计（8）、取样器（9）、第三电磁阀（10）、气体恒温单元（11）、入口流量计（12）、循环泵（13）、热导型氢浓度传感器（14）、气缸（15）、电动推杆（16）、压力传感器（17）、第四电磁阀（18）、温度传感器（19）、熔体温度传感器（20）、第一接口模块（21）、第二接口模块（22）、第三接口模块（23）和计算机（24），气缸（15）包括腔体和活塞，电动推杆（16）与气缸（15）的活塞端固定连接，气缸（15）的腔体分别与压力传感器（17）、热导型氢浓度传感器（14）出气口、流量计（8）进气口、稳压阀（4）的出气口、温度传感器（19）通过管路连通，热导型氢浓度传感器（14）的进气口与循环泵（13）出气口相连，流量计（8）与取样器（9）连通，第三电磁阀（10）与流量计（8）并连安装于取样器（9）与压力传感器（17）和气缸（15）腔体连通的管路上，稳压阀（4）与压力传感器（17）连通，在稳压阀（4）与压力传感器（17）连通的管路上安装有流量调节阀和第二电磁阀（6），检测流量调节阀（5）与冲洗流量调节阀（7）及第二电磁阀（6）并联，循环泵（13）进气口与取样器（9）通过连接管连通，循环泵（13）进气口与取样器（9）连通的连接管上安装有入口流量计（12）和气体恒温单元（11），温度传感器（19）、压力传感器（17）、热导型氢浓度传感器（14）、熔体温度传感器（20）的输出信号和电动推杆（16）、循环泵（13）、第一电磁阀（3）、第二电磁阀（6）、第三电磁阀（10）和第四电磁阀（18）的控制信号分别经第一接口模块（21）和第二接口模块（22）与第三接口模块（23）及计算机（24）相连，第四电磁阀（18）与气缸（15）的腔体连接，第一电磁阀（3）和气体净化器（2）安装在惰性气体瓶（1）和稳压阀（4）连接的管路上。

2.一种铝合金熔体氢分压惰性气体循环在线连续检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：惰性气体冲洗，计算机(24)通过第三接口（23）和第二接口模块（22）向惰性气体循环回路中的第一电磁阀（3）、第二电磁阀（6）、电动推杆（6）、第三电磁阀（10）、第四电磁阀（18）和循环泵（13）发出指令，第一电磁阀（3）、第二电磁阀（6）、第三电磁阀（10）、第四电磁阀（18）打开，电动推杆（6）伸出，循环泵（13）启动，电动推杆（16）驱动气缸（15）活塞端，使气缸（15）腔体至最小容积，取样器（9）浸入被测熔体，压力传感器（17）输出显示达到3.5kPa时取样器（9）停止下潜，惰性气体对气体循环回路实施冲洗，压力传感器（17）、温度传感器（19）、熔体温度传感器（20）和热导型氢浓度传感器（14）通过第一接口模块（21）和第三接口（23）向计算机（24）发送数据，热导型氢浓度传感器（14）监测数据达到7mV时结束冲洗；

步骤二：首次检测熔体氢分压，关闭第一电磁阀（3）、第二电磁阀（6）、电动推杆（16）、第三电磁阀（10）和第四电磁阀（18），启动循环泵（13），惰性气体开始在循环回路中循环，当熔体中气体氢分压与循环回路气体氢分压相等时扩散结束，将此时热导型氢浓度传感器（14）测得的氢浓度转换为氢分压1.42kPa即为被测熔体的氢分压，代入西华特定律可算得熔体氢含量为0.310mL/100gAl，其间实时监测回路压力变化，低于标准气压时，打开第一电磁阀（3），通过检测流量调节阀（5）向循环回路补充惰性气体，高于标准气压时，启动电动推杆（16）驱动气缸（15）增容以降低循环回路气压；

步骤三：判定扩散平衡后被测熔体氢分压变化走向，首次检测结束后，在保持气体循环继续进行的情况下，对熔体实施超声除气处理，热导型氢浓度传感器（14）监测数据维持不变，可判定熔体氢分压已经下降，此时熔体中的氢已无力继续向循环气体扩散，需要立即降低循环气体的氢浓度，以开始新的扩散过程，另一实验是，首次检测结束后，在保持循环继续进行的情况下，利用潮湿工具反复搅动熔体使其氢分压增加，热导型氢浓度传感器（14）输出数据继续上升，可判定熔体氢分压继续增加，熔体中的氢可继续向循环气体扩散，无需降低循环气体氢浓度亦可接续测氢；

步骤四：调节循环回路气体氢浓度使其氢分压低于熔体氢分压，根据对上述超声除氢后熔体氢分压变化走向的判断，启动电动推杆（16）驱动气缸（15）适度增大容积，同时打开循环回路中惰性气体瓶（1）出气口的第一电磁阀（3），使纯惰性气体经稳压阀（4）、检测流量调节阀（5）和流量计（8）进入循环回路，对循环回路实施补气稀释，当循环回路气体压力达到标准气压时，关闭第一电磁阀（3）停止补气；通过热导型氢浓度传感器（14）监测循环回路气体氢浓度的变化，新循环开始后氢浓度先降至1.35%而后升至1.40%，说明循环气体稀释到位，可继续循环直至达到扩散平衡测得熔体氢分压,本次实验结果为继续循环30秒钟达到平衡，测得氢分压为1.42kPa。