Методы измерения электрической проводимости расплавленных шлаков.

Как уже отмечалось, для измерения электрической про­водимости оксидных расплавов преимущественно приме­няют контактные методы. Эти методы предполагают из­мерение электрического сопротивления расплава между двумя электродами. Для этой цели используют ячейки, представляющие собой цилиндрический тигель, в кото­ром в расплав погружены один (рисунок 15, а) или два элек­трода (рисунок 15, б). В ячейке типа электрод—электрод тигель обычно изготавливают из непроводящего огне­упорного материала (алунда, магнезита, циркона и др.). В ячейке типа электрод—тигель для изготовления тигля обычно используют токопроводящие материалы (графит, молибден, железо и др.). Для определения электриче­ского сопротивления используют метод моста перемен­ного тока или вольтметра—амперметра.

В методе моста измеряемое электрическое сопротив­ление расплава является одним из плеч мостика Уитстона. В качестве нуль-инди­катора в первых схемах ис­пользовали телефонные на­ушники. При измерениях добивались минимального звукового сигнала в телефо­не, что соответствовало рав­новесию моста. Однако при использовании телефонных наушников точность измере­ний в значительной мере за­висит от субъективной оцен­ки исследователя, поэтому в более совершенных схемах для повышения чувствительности метода применяют катодный вольтметр или ос­циллограф. Использование осциллографа позволяет на­ряду с повышением чувствительности схемы фиксиро­вать на экране все энергетические помехи, возникающие в процессе измерений.

В большинстве случаев измерения проводят при пе­ременном токе высокой частоты (порядка нескольких кГц). Применение переменного тока высокой частоты позволяет устранить возможность возникновения поляри­зации в расплаве. При условии строгой симметричности переменного тока, если и возникает поляризация, вызы­ваемая каждой полуволной тока, то она нейтрализуется следующей полуволной.

При измерении электрической проводимости распла­вов на обычном мосте переменного тока определяемое электрическое сопротивление может быть значительно меньше действительного его значения. Это связано с тем, что электрическое сопротивление каждого плеча моста состоит из омического, емкостного и индуктивного сопро­тивлений. Кроме того, в проводниках при прохождении переменного тока могут возникать токи Фуко и явления поверхностного эффекта.

а	б

а — электрод — тигель; б — элек­трод—электрод

Рисунок 15. Ячейки для измерения электрической проводимости шла­ковых расплавов различного типа

Наличие реактивного сопротив­ления приводит к сдвигу фаз между током и напряжени­ем. Точность метода моста невысока (±5—10 %), однако введение усовершенствований в схему, в том числе при­менение осциллографа в качестве нульиндикатора, спо­собствует повышению точности измерений до ±1—3%. Недостатком метода моста является прерывистость изме­рений. Необходимость каждый раз производить балан­сировку моста делает затруднительными непрерывные измерения и осуществление автоматизации эксперимен­тов.

Не меньшую, а в ряде случаев большую точность из­мерений можно достигнуть при использовании метода вольтметра — амперметра. Этот метод позволяет осущест­влять непрерывные измерения с их автоматической за­писью; причем можно использовать переменный ток промышленной, так и высокой частоты.

При измерении электрической проводимости методом вольтметра—амперметра снимают вольтамперные кри­вые и на их основании определяют значение электриче­ского сопротивления расплава.