PL187722B1 - Zgłębnik do pobierania próbek ciekłego metalu, zwłaszcza ciekłego żeliwa lub ciekłej surówki - Google Patents

Abstract

1. Zglebnik do pobierania próbek cie- klego metalu, zwlaszcza cieklego zeliwa lub cieklej surówki, z komora probiercza, znaj- dujaca sie w ognioodpornym korpusie utrzymywanym na wsporniku, która na kazdej z dwóch przeciwleglych scian jest ograniczona metalowa plyta chlodzaca a na dalszej scianie ma, co najmniej jeden otwór wlotowy dla cieklego metalu, znamienny tym, ze w przestrzeni wewnetrznej komory probierczej (3), na co najmniej jednej z dwóch metalowych plyt chlodzacych (4), jest umieszczona jeszcze jedna, odejmo- walna tarcza metalowa (6), której srednica jest mniejsza od srednicy komory probier- czej (3), a jej grubosc jest mniejsza od wy- sokosci komory probierczej (3). F ig 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zgłębnik do pobierania próbek ciekłego metalu, zwłaszcza ciekłego żeliwa lub ciekłej surówki, z komorą probierczą znajdującą się w ognioodpornym korpusie utrzymywanym na wsporniku, która na każdej z dwóch przeciwległych ścian jest ograniczona metalową płytą chłodzącą (płyta metalowa), a na dalszej ścianie ma co najmniej jeden otwór wlotowy dla ciekłego metalu.

Zgłębniki tego rodzaju są znane przykładowo z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 107 219 Al. Zgłębniki te nadają się zwłaszcza do pobierania próbek ciekłej stali. Uzyskane próbki mają kształt tarczki, zwykle o grubości, co najmniej 4 mm. Płyty metalowe służą do szybkiego ostudzenia próbki. Podobne urządzenie jest znane z niemieckiego opisu patentowego nr DE 34 02 818 Al. Tutaj w komorze probierczej zgłębnika są umieszczone w pewnej odległości od ścianki komory, elementy chłodzące w kształcie płyt, utrzymywane na ścianach za pomocą elementów mocujących (śrub). W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US 3 824 837 przedstawiono komorę pomiarową do zdejmowania krzywej solidusu lub krzywej likwidusu, w której umieszczone są elementy chłodzące, rozpuszczające się we wpływającym ciekłym metalu.

Przykładowo, przy ciekłym żeliwie, które ma stosunkowo wysoką zawartość węgla, pożądane jest do dokładnej analizy, na przykład do analizy spektralnej, tak zwane krzepnięcie na biało, ponieważ przy krzepnięciu na biało zawarty w ciekłym metalu krzepnący węgiel

187 722 nie wytrąca się podczas procesu krzepnięcia. Ażeby uzyskać możliwie idealne krzepnięcie na biało, konieczne jest szybkie schładzanie próbki, to znaczy próbka sama musi być możliwie cienka. W nowoczesnych stalowniach próbki są analizowane automatycznie. Próbki są przy tym chwytane i transportowane za pomocą chwytaków-robotów. Chwytaki te ujmują próbki w postaci tarczek za ich wąską stronę. Wywierana przy tym na próbkę siła chwytaka może jednak zdeformować zbyt cienką próbkę. Istnieje więc w praktyce sprzeczność między możliwie jak najmniejszą grubością próbki, konieczną do jej skrzepnięcia idealnie na biało z jednej strony, i wymaganą niezbędną do jej obróbki, minimalną statecznością próbki, z drugiej strony. Znane ze stanu techniki zgłębniki do próbek wytwarzają więc zawsze próbki, których grubość stanowi kompromis między tymi dwoma wymaganiami niezbędnymi do analizy próbek ciekłego żeliwa.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji zgłębnika do pobierania próbek, za pomocą którego otrzymywać się będzie próbki, które wykazywać będą możliwie jak najlepsze krzepnięcie na biało, i równocześnie mają wytrzymałość niezbędną do zautomatyzowanej analizy próbek.

Zgłębnik do pobierania próbek ciekłego metalu, zwłaszcza ciekłego żeliwa lub ciekłej surówki, z komorą probierczą, znajdującą się w ognioodpornym korpusie utrzymywanym na wsporniku, która na każdej z dwóch przeciwległych ścian jest ograniczona metalową płytą chłodzącą, a na dalszej ścianie ma, co najmniej jeden otwór wlotowy dla ciekłego metalu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w przestrzeni wewnętrznej komory probierczej, na co najmniej jednej z dwóch metalowych płyt chłodzących jest umieszczona jeszcze jedna, odejmowalna tarcza metalowa, której średnica jest mniejsza od średnicy komory probierczej, a jej grubość jest mniejsza od grubości komory probierczej.

Korzystnie, tarcza metalowa jest umieszczona koncentrycznie w kołowej komorze probierczej .

Korzystnie, ściany komory probierczej nieograniczone metalowymi płytami chłodzącymi, mają strukturę przepuszczalną dla gazów podczas pobierania próbki.

Korzystnie, tarcza metalowa jest wykonana z miedzi, żelaza lub stali.

Korzystnie, grubość tarczy metalowej jest około 3-5 mm mniejsza od grubości komory probierczej.

Korzystnie, tarcza metalowa ma skos na swej krawędzi skierowanej do wnętrza komory probierczej.

Korzystnie, tarcza metalowa ma zaokrąglenie na swej krawędzi skierowanej do wnętrza komory probierczej.

Korzystnie, tarcza metalowa ma podcięcie na swej krawędzi graniczącej ze ścianą komory probierczej.

Korzystnie, korpus ma jeszcze jedną dalszą komorę probierczą.

Gdy tarcza metalowa jest korzystnie umieszczona współśrodkowo w kołowej komorze probierczej, wówczas uzyskane w tego rodzaju komorze probierczej próbki metalowe mają na obrzezu grubość odpowiadającą wysokości komory probierczej, a w części przeznaczonej do analizy mają grubość odpowiadającą różnicy między wysokością komory probierczej i grubością tarczy metalowej. Różnica ta może być niemal dowolnie mała, tak że w części próbki przeznaczonej do analizy, może zachodzić bardzo dobre krzepnięcie na biało. Równocześnie próbka jest na obrzeżach dostatecznie gruba, aby miała stateczność wystarczającą do automatycznej obróbki. Tarcza metalowa po wyjęciu próbki z komory probierczej stanowi praktycznie biorąc część składową próbki i polepsza dodatkowo jej stateczność podczas automatycznego manipulowania. Przed analizą próbki może ona zostać rozdzielona w swej cienkiej części, przy czym zostaje usunięta tarczą metalową.

Dzięki temu, ze ściany komory probierczej nieograniczone płytami metalowymi mają strukturę przepuszczalną dla gazu podczas pobierania próbki, gazy znajdujące się w komorze probierczej mogą z niej uchodzić, gdy wpływa do niej ciekły metal, co zapobiega powstawaniu wtrąceń gazowych w materiale próbki.

Korzystne jest z uwagi na prostotę budowy umieszczenie tarczy metalowej dokładnie na jednej z metalowych płyt chłodzących ograniczających komorę probierczą..

187 722

Korzystnie jest także, gdy grubość tarczy metalowej jest o około 3-5 mm mniejsza od grubości komory probierczej, lecz możliwe są również inne proporcje grubości.

Skos na krawędzi tarczy metalowej, skierowanej do wnętrza komory probierczej zapobiega tworzeniu się zawirowań ciekłego metalu wpływającego do wnętrza komory probierczej i przez to pozostawaniu wtrąceń powietrza w próbce, gdyż komora zostaje całkowicie wypełniona. Skos znajduje się naprzeciw otworu wlotowego, przy czym może on przebiegać wokół całej krawędzi zwróconej do wnętrza komory. Zamiast skosu, zwanego często fazą, krawędź tarczy metalowej może mieć również zaokrąglenie, to znaczy może być zaokrąglona.

Podcięcie tarczy metalowej na jej krawędzi graniczącej ze ścianą komory probierczej, przykładowo wykonane jako skos lub jako zaokrąglenie, powoduje to, że próbka utworzona w komorze probierczej obejmuje częściowo tarczę metalową, co zapewnia jej dobre utrzymywanie się w próbce.

Dzięki utworzeniu w obrębie tego samego korpusu jeszcze jednej dalszej komory probierczej, na przykład o kształcie sztabkowym, przeznaczonej do pobierania próbek w formie sztabek, możliwe jest równoczesne pobieranie dwóch próbek do przeprowadzenia różnorodnych analiz.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania, na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zgłębnik do pobierania próbek w przekroju, fig. 2 - zgłębnik do próbek ze zukosowaną tarczą metalową, fig. 3 - zgłębnik do próbek z zaokrągloną tarczą metalową, fig. 4 - zgłębnik do próbek z podciętą tarczą metalową, fig. 5 - inny zgłębnik z podciętą tarczą metalową, a fig. 6 - inny przykład wykonania zgłębnika do pobierania próbek.

Zgłębnik do pobierania próbek ma ognioodporny korpus 1 utrzymywany na rurze tekturowej 2. Ognioodporny korpus 1 może być albo wetknięty w koniec rury tekturowej 2 albo nasadzony na rurę tekturową 2 tak, ze obejmuje tę rurę 2 na jej zewnętrznej stronie. Poprzecznie względem osi wzdłużnej rury tekturowej 2 znajduje się w ognioodpornym korpusie 1 komora probiercza 3 o kształcie tarczowym. Komora probiercza 3 ma przekrój kołowy, a jej dwie, wzajemnie przeciwległe płaskie ściany są utworzone przez metalowe płyty chłodzące 4. Wąska strona komory probierczej 3, stanowiąca cylindryczną powierzchnię płaszczową, jest utworzona z przepuszczającego gaz materiału ognioodpornego korpusu 1. Materiałem tym jest na przykład masa formierska. Znane są również inne odpowiednie materiały. Otwór wlotowy 5 uchodzi do wąskiej strony komory probierczej 3.

Na jednej z dwóch metalowych płyt chłodzących 4 jest umieszczona w sposób umożliwiający odłączenie, a więc na przykład przez przyklejenie (fig. 1), tarcza metalowa 6 z miedzi lub z żelaza. Utworzona w ten sposób komora probiercza 3, ma w praktyce często średnicę 35 mm, a całko witą wysokość około 8 mm. Stosowane sąjednak inne wymiary. Tarcza metalowa 6 ma grubość około 4 mm, tak że część próbki przeznaczona do analizy, ma też grubość około 4 mm. Taka grubość płytki zapewnia uzyskanie bardzo dobrego skrzepnięcia na biało. Tarcza metalowa 6 ma w przedstawionym przykładzie średnicę około 25 mm.

Przy pobieraniu próbki zgłębnik zostaje zanurzony w ciekłym metalu. Wpływający do komory probierczej 3 na skutek oddziaływania ciśnienia ferrostatycznego ciekły metal, wypełnia talerzową przestrzeń. Klej ulega zniszczeniu, tak że próbka zostaje usunięta z komory probierczej 3 wraz z tarczą metalową 6. Przy wyjmowaniu próbki z komory probierczej tarcza metalowa 6 pozostaje początkowo wewnątrz pustej przestrzeni powstałej wskutek talerzowego kształtu próbki. Automatyczny chwytak, który przenosi próbkę do obróbki, może tę masywną część, składającą się z próbki i tarczy metalowej 6, uchwycić pewnie, bez zdeformowania próbki. Powierzchnia próbki podlegająca analizie (naprzeciw tarczy metalowej 6) stanowi płaską powierzchnię, która jest potrzebna do analizy.

Zasadniczo jest także możliwe, aby tarcza metalowa 6, co najmniej częściowo dotykała krawędzi komory probierczej 3, a więc również, co najmniej częściowo obszaru brzegowego zespołu składającego się z próbki i z tarczy metalowej 6.

W korpusie 1 znajduje się jeszcze jedna dalsza komora probiercza 10 do pobierania próbki sztabkowej.

W celu zmontowania zgłębnika do próbek, jedna z metalowych płyt chłodzących 4 (korzystnie ta, na której jest naklejona tarcza metalowa 6), zostaje osądzona od strony zanurzenia

187 722 zgłębnika, w odpowiednim otworze w korpusie 1, który następnie zostaje zamknięty ogniotrwałym korkiem 11. W ten sposób możliwy jest bardzo prosty montaż.

Na figurach 2 do 5 są przedstawione przykładowo specjalne postacie wykonania zgłębnika do próbek. Poszczególne zgłębniki różnią się od siebie kształtem tarczy metalowej 6. Na fig. 2 jest przedstawiona taka tarcza metalowa 6, która ma skos 7 (zwany też fazą). Skos 7 służy do zmniejszenia zawirowań wewnątrz wpływającego ciekłego metalu lub do zapobiegania ich powstawaniu, i tym samym do zapobiegania powstawaniu pęcherzy gazowych wewnątrz próbki. Zamiast skosu 7 może na tarczy metalowej 6 zostać wykonane zaokrąglenie 8 (fig. 3).

Szczególnie stabilne uchwycenie tarczy metalowej 6 w próbce wyjmowanej z komory probierczej 3 uzyskuje się, jeżeli tarcza metalowa 6, od strony przylegającej do metalowej płyty, chłodzącej 4, ma wykonane podcięcie 9. Oddzielenie się tarczy metalowej 6 od próbki podczas transportu lub analizy próbki w tym wypadku jest niemożliwe. Przedstawione na figurach 4 i 5 podcięcia 9 stanowią jedynie przykłady. Możliwe są też podcięcia 9 stopniowe lub inne. Możliwe są również, poza przedstawionymi na figurach kombinacjami ze skosem 7 lub zaokrągleniem 8, inne dalsze kombinacje.

Na fig. 6 jest przedstawiony zgłębnik do próbek z innego rodzaju uchwytem. Ognioodporny korpus 1 jest częściowo wetknięty w rurę tekturową 2. Ognioodporny korpus 1 ma tylko jedną komorę probierczą 3 o kształcie tarczowym, jest jednak także możliwe, aby przy uchwycie pokazanym na fig. 6, umieszczona była w ognioodpornym korpusie 1 druga komora probiercza 3; 10. Możliwe jest również, aby zgłębniki do próbek, z przedstawionymi na figurach 1 do 5 uchwytami rury tekturowej 2, wykonane były tylko z jedną komorą probierczą 3 i bez dodatkowej komory probierczej 10, albo z innego typu komorą probierczą.

187 722

Fig. 3

187 722

Fig. 5

187 722

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz Cena 2,00 zł

Claims (9)

Zastrzeżenia patentowe

1. Zgłębnik do pobierania próbek ciekłego metalu, zwłaszcza ciekłego żeliwa lub ciekłej surówki, z komorą probierczą, znajdującą się w ognioodpornym korpusie utrzymywanym na wsporniku, która na każdej z dwóch przeciwległych ścian jest ograniczona metalową płytą chłodzącą, a na dalszej ścianie ma, co najmniej jeden otwór wlotowy dla ciekłego metalu, znamienny tym, że w przestrzeni wewnętrznej komory probierczej (3), na co najmniej jednej z dwóch metalowych płyt chłodzących (4), jest umieszczona jeszcze jedna, odejmowalna tarcza metalowa (6), której średnica jest mniejsza od średnicy komory probierczej (3), a jej grubość jest mniejsza od wysokości komory probierczej (3).

2. Zgłębnik według zastrz. 1, znamienny tym, że tarcza metalowa (6) jest umieszczona współśrodkowo w kołowej komorze probierczej (3).

3. Zgłębnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ściany komory probierczej (3) nie ograniczone metalowymi płytami chłodzącymi (4) mają strukturę przepuszczalną dla gazów podczas pobierania.

4. Zgłębnik według zastrz. 1, znamienny tym, że tarcza metalowa (6) jest wykonana z miedzi, żelaza lub stali.

5. Zgłębnik według zastrz. 1, znamienny tym, że grubość tarczy metalowej (6) jest około 3-5 mm mniejsza od wysokości komory probierczej (3).

6. Zgłębnik według zastrz. 1, znamienny tym, że tarcza metalowa (6) ma skos (7) na swej krawędzi skierowanej do wnętrza komory probierczej (3).

7. Zgłębnik według zastrz. 1, znamienny tym, że tarcza metalowa (6) ma zaokrąglenie (8) na swej krawędzi skierowanej do wnętrza komory probierczej (3).

8. Zgłębnik według zastrz. 1, znamienny tym, że tarcza metalowa (6) ma podcięcie (9) na swej krawędzi graniczącej ze ścianą komory probierczej (3).

9. Zgłębnik według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus ma jeszcze jedną dalszą komorę probierczą (10).