RU2672646C1 - Steel melts process parameters measuring device with simultaneous sample selection - Google Patents
Steel melts process parameters measuring device with simultaneous sample selection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672646C1 RU2672646C1 RU2017145429A RU2017145429A RU2672646C1 RU 2672646 C1 RU2672646 C1 RU 2672646C1 RU 2017145429 A RU2017145429 A RU 2017145429A RU 2017145429 A RU2017145429 A RU 2017145429A RU 2672646 C1 RU2672646 C1 RU 2672646C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- measuring unit
- refractory
- measuring
- channel
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 8
- 239000000161 steel melt Substances 0.000 title abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 46
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 20
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 121
- 238000013461 design Methods 0.000 description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 22
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 20
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 18
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 18
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 14
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 12
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 5
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000013521 mastic Substances 0.000 description 4
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 3
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000010795 gaseous waste Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D2/00—Arrangement of indicating or measuring devices, e.g. for temperature or viscosity of the fused mass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для измерения необходимых технологических параметров расплавов стали, таких как температура, окисленность, с одновременным отбором пробы с целью последующего экспресс-анализа для контроля процессов выплавки, раскисления, легирования и разливки.The invention relates to the field of ferrous metallurgy and can be used to measure the necessary technological parameters of steel melts, such as temperature, oxidation, with simultaneous sampling for the subsequent rapid analysis to control the processes of smelting, deoxidation, alloying and casting.
Одним из актуальных направлений по сокращению времени выплавки металлов является разработка более совершенных конструкций устройств для измерения технологических параметров жидкого металла с одновременным отбором пробы, которые за меньшее время могли бы обеспечить получение качественной пробы со стандартными формами и размерами, позволяющими ускорить проведение экспресс-анализа, что очень важно для управления производственным процессом, чтобы добиться получения наибольшего экономического эффекта и более высокой производительности.One of the urgent directions for reducing the time of metal smelting is the development of more advanced designs of devices for measuring the technological parameters of liquid metal with simultaneous sampling, which in less time could provide a high-quality sample with standard shapes and sizes, which would speed up the rapid analysis, which it is very important to control the production process in order to achieve the greatest economic effect and higher productivity ty.
Известен измерительный зонд для использования в расплавленных металлах, содержащий соединенную с несущей картонной трубкой измерительную головку с погружным торцом, выполненную из огнеупорного цемента, с размещенными в нем датчиками и камерой для пробы с входным каналом, покрытых защитными металлическими колпачками. После взятия пробы и вытягивания несущей трубки из расплава погружной торец с камерой для пробы отделяют от несущей трубки, а после этого пробу удаляют из камеры для пробы и подают в устройство анализа (DE 102005060492, G01N 27/411, 2007).Known measuring probe for use in molten metals, containing a measuring head connected to a carrier cardboard tube with a submersible end, made of refractory cement, with sensors placed therein and a sample chamber with an inlet channel coated with protective metal caps. After taking the sample and pulling the carrier tube from the melt, the immersion end with the sample chamber is separated from the carrier tube, and then the sample is removed from the sample chamber and fed to the analysis device (DE 102005060492, G01N 27/411, 2007).
Недостатками данного решения являются сложность конструкции и длительность извлечения пробы из камеры для пробы.The disadvantages of this solution are the design complexity and the duration of the extraction of the sample from the sample chamber.
Известно устройство для взятия проб и измерения температуры металла в конвертере, включающее бумажный корпус, внутри которого установлена керамическая вставка с закрепленными в ней U-образной трубкой с горячим спаем термоэлектродов, провода которого соединены с держателем контактов, установленными в корпусе, и пробоотборником, выступающие части которого и U-образной трубки снабжены защитой, при этом внутри корпуса между керамической вставкой и держателем контактов установлены плотно соединенные между собой бумажная втулка и керамическая пробка, через которые пропущены провода термоэлектродов, а защита выполнена из двух защитных колпаков, один из которых установлен над U-образной трубкой с горячим спаем термоэлектродов, а другой над пробоотборником, корпус выполнен составным их трех бумажных гильз, последовательно вставленных друг в друга, на наружной поверхности верхней гильзы выполнен паз для отвода газов из пробоотборника (патент RU 57163, B22D 2/00, С21С 5/46, 2006).A device for sampling and measuring the temperature of a metal in a converter is known, including a paper case, inside of which there is a ceramic insert with a U-shaped tube fixed to it with a hot junction of thermoelectrodes, the wires of which are connected to the contact holder installed in the housing, and the sampler, protruding parts which and the U-shaped tube are equipped with protection, while inside the housing between the ceramic insert and the contact holder are installed tightly interconnected paper sleeve and ceramic cork, through which the wires of the thermoelectrodes are passed, and the protection is made of two protective caps, one of which is installed above the U-shaped tube with a hot junction of thermoelectrodes, and the other above the sampler, the body is made of three paper sleeves inserted in series into each other, on the outer surface of the upper sleeve there is a groove for removing gases from the sampler (patent RU 57163,
К недостаткам данного решения можно отнести следующее. Керамическая вставка с закрепленными в ней U-образной кварцевой трубкой с горячим спаем термоэлектродов и пробоотборником находится внутри бумажного корпуса, что обусловливает сложность извлечения пробы. Отсутствует возможность установки датчика измерения окисленности стали и место для его установки.The disadvantages of this solution include the following. A ceramic insert with a U-shaped quartz tube fixed to it with a hot junction of thermoelectrodes and a sampler is located inside the paper case, which makes it difficult to extract the sample. There is no possibility of installing a sensor for measuring the oxidation of steel and a place for its installation.
Известно устройство для отбора пробы жидкого металла, содержащее огнеупорную ампулу, изготовленную из пористого материала с пористостью 20-70%, с отверстием, перекрытым металлической фольгой, снабженную металлическим холодильником, расположенным в ее донной части, выполненым в виде стаканчика с боковым отверстием, совпадающим с отверстием в ампуле (патент RU 2122194, G01N 1/10, 1998).A device for sampling liquid metal containing a refractory ampoule made of a porous material with a porosity of 20-70%, with an opening blocked by a metal foil, equipped with a metal refrigerator located in its bottom, made in the form of a cup with a side opening matching with a hole in the ampoule (patent RU 2122194, G01N 1/10, 1998).
Данное решение имеет недостатки. Отсутствие возможности установки датчиков измерения температуры и окисленности стали ограничивает функциональные возможности устройства, что увеличивает время плавки. При затвердевании пробы образуется только один фронт затвердевания, направленный от дна стаканчика к внутренней поверхности огнеупорного корпуса, что обусловливает замедленную скорость затвердевания пробы. В полученной пробе для анализа можно использовать только одну плоскую поверхность, а именно прилегающую к дну стаканчика, что обусловливает ограниченность использования пробы.This solution has disadvantages. The inability to install sensors for measuring temperature and oxidation of steel limits the functionality of the device, which increases the melting time. When the sample solidifies, only one solidification front is formed, directed from the bottom of the cup to the inner surface of the refractory body, which causes a slowed down rate of solidification of the sample. In the obtained sample for analysis, you can use only one flat surface, namely, adjacent to the bottom of the cup, which leads to limited use of the sample.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является известный измерительный зонд для измерения и взятия проб в металлическом расплаве, выполненный с расположенной на штанге измерительной головкой в виде корпуса из пористого огнеупорного материала (например, песчаный корпус из формовочного песка), содержащей, по меньшей мере, датчик температуры и камеру для проб, по меньшей мере, частично окруженную измерительной головкой и включающей проходящий через измерительную головку входной канал (например, трубка из кварцевого стекла). Камера для пробы включает две изложницы в виде полусфер и имеет входной канал из кварцевой трубки. Дополнительно измерительная головка может быть снабжена, по меньшей мере, одним электрохимическим датчиком для измерения окисленности. Предпочтительным образом камера для пробы расположена в пористом корпусе, чтобы обеспечивать удаление воздуха (патент RU 2548401, G01N 1/10, G01N 33/20, 2015). Принято за прототип.The closest technical solution for the combination of essential features is a known measuring probe for measuring and sampling in a metal melt, made with a measuring head located on the rod in the form of a body made of porous refractory material (for example, sand body made of foundry sand) containing at least , a temperature sensor and a sample chamber at least partially surrounded by a measuring head and including an input channel passing through the measuring head (for example, BSA quartz glass). The sample chamber includes two molds in the form of hemispheres and has an input channel from a quartz tube. Additionally, the measuring head may be provided with at least one electrochemical sensor for measuring oxidation. Preferably, the sample chamber is located in a porous body to provide air removal (patent RU 2548401, G01N 1/10, G01N 33/20, 2015). Taken as a prototype.
Данное решение не лишено недостатков. Для монтажа камеры для пробы в огнеупорный корпус необходимо предварительно собрать саму камеру для пробы, состоящую из двух металлических изложниц и кварцевой трубки, что требует дополнительных затрат и времени. Протяженный входной канал, обусловленный длиной кварцевой трубки (около 30 мм) увеличивает время заполнения камеры для пробы, длину «ножки» пробы до 30 мм. Длительность процесса получения пробы ведет к увеличению продолжительности плавки, отсутствию возможности оперативной коррекции химического состава стали, большому расходу легирующих материалов, раскислителей, ферросплавов и энергоносителей. К тому же изготовление устройства для одноразового применения является достаточно дорогим и сложным.This solution is not without flaws. To mount the sample chamber in a refractory case, it is necessary to first assemble the sample chamber itself, consisting of two metal molds and a quartz tube, which requires additional costs and time. The extended inlet channel, due to the length of the quartz tube (about 30 mm), increases the filling time of the chamber for the sample, the length of the "legs" of the sample to 30 mm. The duration of the process of obtaining the sample leads to an increase in the duration of smelting, the inability to quickly correct the chemical composition of steel, and the high consumption of alloying materials, deoxidizers, ferroalloys, and energy carriers. In addition, the manufacture of a device for single use is quite expensive and complicated.
Традиционно используемые устройства для получения пробы и замера таких технологических параметров, как температура и окисленность, содержат в своей конструкции камеру для пробы, состоящую из двух изложниц с кварцевой трубкой для затекания расплава. Такие конструкции имеют следующие недостатки:Traditionally used devices for obtaining a sample and measuring such technological parameters as temperature and oxidation contain in their design a sample chamber consisting of two molds with a quartz tube for melt flowing. Such designs have the following disadvantages:
- сложность извлечения пробы после погружения из-за частичного приваривания пробы к частям изложниц;- the difficulty of extracting the sample after immersion due to partial welding of the sample to the parts of the molds;
- конструкция камеры для пробы должна предусматривать каналы для выхода газов при затвердевании пробы;- the design of the chamber for the sample should include channels for the exit of gases during solidification of the sample;
- протяженный входной канал около 30 мм, определяемый длиной кварцевой трубки, увеличивает время заполнения камеры для пробы;- an extended inlet channel of about 30 mm, determined by the length of the quartz tube, increases the filling time of the chamber for the sample;
- высокая сложность изготовления самой камеры для пробы;- high complexity of manufacturing the chamber for the sample;
- высокая сложность конструкции с изложницами;- high design complexity with molds;
- дополнительная трудоемкость при производстве из-за предварительного изготовления камеры для пробы.- additional complexity in the production due to the preliminary manufacture of the chamber for the sample.
Таким образом, общее время, необходимое для получения и подготовки пробы с помощью известных устройств остается слишком большим, что ограничивает скорость проведения анализа. В то же время, необходимость внедрения современных технологий требует более высокой производительности в результате снижения продолжительности плавки от выпуска до выпуска, на что непосредственно влияет снижение времени на забор и анализ пробы. Поэтому существующие для этого устройства требуют дальнейшего совершенствования.Thus, the total time required to obtain and prepare the sample using known devices remains too large, which limits the speed of the analysis. At the same time, the need for the introduction of modern technologies requires higher productivity as a result of a reduction in the smelting time from production to production, which is directly affected by the reduction in time for sampling and analysis of the sample. Therefore, existing for this device require further improvement.
Для решения проблемы ускорения производственных процессов производства стали (сокращение продолжительности плавки, повышение производительности) при снижении затрат без ухудшения качества отбираемых проб была поставлена задача создания более экономичной, простой и удобной в эксплуатации конструкции устройства для замера технологических параметров, таких как температура, окисленность, с одновременным получением пробы стандартных размеров и формы под действием ферростатического давления с использованием общепринятой арматуры для погружения в расплав металла, обеспечивающей минимальное время на получение и извлечение пробы из устройства.To solve the problem of accelerating the production processes of steel production (reducing the smelting time, increasing productivity) while reducing costs without compromising the quality of the samples taken, the task was to create a more economical, simple and easy-to-use device design for measuring technological parameters, such as temperature, oxidation, s at the same time obtaining samples of standard sizes and shapes under the action of ferrostatic pressure using conventional fittings for immersion in a molten metal, providing a minimum time for receiving and extracting samples from the device.
Технический результат заключается в обеспечении возможности более быстрого комплексного анализа расплава стали путем снижения времени на получение и извлечение пробы при сохранении функциональности измерения технологических параметров.The technical result is to enable faster complex analysis of the molten steel by reducing the time to obtain and extract samples while maintaining the functionality of measuring technological parameters.
Дополнительным результатом является упрощение конструкции устройства и удешевление его изготовления при достижении более высоких эксплуатационных характеристик. За счет усовершенствования конструкции облегчается работа с устройством, в том числе в процессе отбора и извлечения пробы, а также повышается удобство использования устройства, связанное с облегчением получения и извлечения пробы.An additional result is to simplify the design of the device and reduce the cost of its manufacture while achieving higher performance. By improving the design, it is easier to work with the device, including during the sampling and extraction of the sample, and also increases the usability of the device associated with the facilitation of the receipt and extraction of the sample.
Снижение времени на получение пробы позволяет снизить непроизводительные простои металлургических агрегатов и, как следствие, сокращение продолжительности плавки, сокращение операций по коррекции химического состава стали, сокращение расхода легирующих материалов, раскислителей, ферросплавов и энергоносителей.Reducing the time taken to obtain a sample allows reducing unproductive downtime of metallurgical units and, as a result, reducing the melting time, reducing operations to correct the chemical composition of steel, reducing the consumption of alloying materials, deoxidizers, ferroalloys and energy carriers.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в устройстве для получения пробы расплава стали, выполненного с возможностью измерения технологических параметров расплава, The essence of the proposed technical solution lies in the fact that in the device for obtaining a sample of the molten steel, made with the possibility of measuring the technological parameters of the melt,
содержащем несущую трубу, цилиндрический пористый огнеупорный корпус, соединенный с несущей трубой и имеющий погружной торец, камеру для пробы с входным каналом, закрытым снаружи металлическим колпачком, и измерительный блок для измерения технологических параметров, расположенные в огнеупорном корпусе, при этом блок измерения технологических параметров содержит, по меньшей мере, термоэлемент, закрытый снаружи металлическим колпачком, особенность состоит в том, что пористый огнеупорный корпус соединен с несущей трубой своей концевой частью противоположной его погружному торцу и выполнен из материала с пористостью 20-70% со сформированными внутри у него камерой для пробы, входным цилиндрическим каналом и сквозным цилиндрическим каналом для монтажа измерительного блока, при этом полость камеры для пробы ограничена по сторонам двумя параллельно расположенными между собой металлическими дисками с округлым поперечным сечением толщиной 3,8-4,2 мм и по боковой образующей перпендикулярно расположенной к дискам внутренней поверхностью корпуса, причем входной цилиндрический канал имеет диаметр 6,5-7,5 мм и длину 6-7 мм, а упомянутый измерительный блок снабжен стальной трубкой, посредством которой установлен в сквозном цилиндрическом канале. Кроме этого, измерительный блок предпочтительно содержит термоэлемент, выполненный в виде термопары, защищенной U-образной кварцевой трубкой. Также измерительный блок может быть оборудован электрохимической ячейкой. Во входном канале желательно размещен раскислитель, который может быть использован в виде пружины или фольги из материала, выбранного из алюминия, циркония и титана. Несущая труба внутри желательно снабжена стальной трубкой для закрепления выводов от элементов измерительного блока и вилки посредством огнеупорной замазки. При этом несущая труба может быть выполнена составной, для этого она снабжена переходной картонной трубкой, посредством которой закреплена к концевой части огнеупорного корпуса. Причем, в случае необходимости несущая труба внутри может быть снабжена картонной втулкой, в которой посредством стальной трубки и огнеупорной замазки закреплены выводы от элементов измерительного блока и вилка. Преимущественно металлические диски в поперечном сечении выполнены круглой или овальной формы из горячскатанного металлического листа категории не более 5. Желательно, чтобы огнеупорный корпус был изготовлен из спеченной плакированной смеси. Целесообразно, чтобы отношение массы пробы к общей массе дисков составляло 0,9-1,3. Часть канала для монтажа измерительного блока со стороны погружного торца может быть выполнена с увеличенным диаметром.comprising a support pipe, a cylindrical porous refractory body connected to the support pipe and having an immersion end, a sample chamber with an inlet channel closed externally by a metal cap, and a measuring unit for measuring process parameters located in the refractory body, while the process parameter measuring unit comprises at least a thermocouple closed externally with a metal cap, a feature is that the porous refractory body is connected to its end pipe It is opposite to its immersion end and is made of material with a porosity of 20-70% with a sample chamber formed inside it, an input cylindrical channel and a through cylindrical channel for mounting the measuring unit, while the cavity of the chamber for the sample is bounded on the sides by two parallel to each other metal disks with a rounded cross section with a thickness of 3.8-4.2 mm and along the side generatrix of the inner surface of the housing perpendicular to the disks, the input cylindrical anal has a diameter of 6.5-7.5 mm and a length of 6-7 mm, and said detection unit is provided with a steel tube, which is mounted through a through cylindrical passage. In addition, the measuring unit preferably comprises a thermocouple made in the form of a thermocouple protected by a U-shaped quartz tube. Also, the measuring unit can be equipped with an electrochemical cell. In the inlet channel, a deoxidizer is preferably placed, which can be used in the form of a spring or foil of a material selected from aluminum, zirconium and titanium. The support tube inside is preferably provided with a steel tube for securing the leads from the elements of the measuring unit and plug by means of a refractory putty. In this case, the carrier pipe can be made integral, for this it is equipped with a transitional cardboard tube, through which it is fixed to the end part of the refractory body. Moreover, if necessary, the support pipe inside can be equipped with a cardboard sleeve, in which the conclusions from the elements of the measuring unit and the plug are fixed by means of a steel tube and refractory putty. Mostly metal disks in cross section are made of a round or oval shape from a hot-rolled metal sheet of category no more than 5. It is desirable that the refractory case be made of sintered clad mixture. It is advisable that the ratio of the mass of the sample to the total mass of the disks is 0.9-1.3. Part of the channel for mounting the measuring unit from the side of the immersion end can be made with an increased diameter.
Перечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить указанный технический результат.The listed set of essential features allows you to get the specified technical result.
Использование металлических стальных дисков в качестве охладителей пробы позволяет сократить время получения пробы при сохранении функциональности измерения технологических параметров расплава, таких как температура, окисленность. Также позволяет повысить качество пробы за счет обеспечения быстрой направленной кристаллизации, повышения плотности структуры и улучшения поверхности пробы, а также получения постоянной, заданной высоты пробы, так как объем внутреннего пространства камеры для пробы ограничен и заполняется жидким металлом полностью, независимо от глубины погружения устройства в металл. Выполнение огнеупорного корпуса из пористого материала, преимущественно спеченной плакированной смеси, пористостью 20-70% обеспечивает удаление воздуха и образовавшихся газов, выходящих непосредственно из камеры для пробы, предотвращает прогрев охладителей в виде дисков, что повышает их охлаждающую способность и обеспечивает быструю кристаллизацию пробы, исключающую образование пор в ее верхней и нижней частях. При пористости менее 20% затрудняется выход воздуха и образовавшихся газов из камеры для пробы, что приводит к неоднородной структуре пробы (раковины, пустоты). При пористости более 70% возникает недостаточная прочность огнеупорного корпуса, что приводит к его разрушению при погружении.The use of metal steel disks as sample coolers reduces the time required to obtain a sample while maintaining the functionality of measuring the technological parameters of the melt, such as temperature and oxidation. It also improves the quality of the sample by providing fast directed crystallization, increasing the density of the structure and improving the surface of the sample, as well as obtaining a constant, predetermined height of the sample, since the volume of the internal space of the chamber for the sample is limited and completely filled with liquid metal, regardless of the immersion depth of the device in metal. The implementation of the refractory casing of a porous material, mainly a sintered clad mixture, with a porosity of 20-70% ensures the removal of air and the resulting gases coming directly from the sample chamber, prevents the cooling of coolers in the form of disks, which increases their cooling ability and ensures quick crystallization of the sample, eliminating pore formation in its upper and lower parts. At a porosity of less than 20%, the exit of air and the resulting gases from the sample chamber is difficult, which leads to an inhomogeneous structure of the sample (shell, void). With a porosity of more than 70%, insufficient strength of the refractory body occurs, which leads to its destruction upon immersion.
Применение металлических охладителей в виде дисков позволяет получить следующие преимущества:The use of metal coolers in the form of disks provides the following advantages:
- упростить конструкцию камеры для пробы и уменьшить длину входного канала, при этом уменьшается время заполнения камеры;- simplify the design of the chamber for the sample and reduce the length of the input channel, while reducing the filling time of the chamber;
- отказаться от применения камеры для пробы с изложницами и кварцевой трубкой как более дорогой по стоимости и более затратной при производстве;- abandon the use of a chamber for testing with molds and a quartz tube as more expensive in value and more costly in production;
- исключить при производстве предлагаемого устройства технологические операции предварительной ручной сборки камеры для пробы, состоящей из двух изложниц с фиксирующим зажимом и кварцевой трубки, при сокращении затрат на производство устройства;- to exclude in the production of the proposed device the technological operations of preliminary manual assembly of the chamber for the sample, consisting of two molds with a fixing clip and a quartz tube, while reducing the cost of manufacturing the device;
- сформировать в огнеупорном корпусе камеру для пробы, образованную по сторонам двумя параллельно расположенными между собой металлическими дисками и по окружной боковой образующей перпендикулярно расположенной к дискам внутренней поверхностью корпуса в размерах по ГОСТ 14284-2009 на формовочной машине, при этом форма и размеры камеры для пробы регулируются набором формующих стержней машины;- to form a sample chamber in the refractory case formed on the sides by two parallel metal disks and along a circumferential side generatrix of the inner surface of the case perpendicular to the disks in dimensions according to GOST 14284-2009 on the molding machine, while the shape and dimensions of the sample chamber regulated by a set of forming rods of the machine;
- исключить дополнительную операцию по откусыванию ножки пробы при подготовке пробы для анализа;- exclude the additional operation of biting off the legs of the sample when preparing the sample for analysis;
- свести до минимума время извлечения пробы из камеры для пробы;- minimize the time of extraction of the sample from the chamber for the sample;
- снизить непроизводительные простои металлургических агрегатов (время для получения пробы является непроизводительным простоем).- reduce unproductive downtime of metallurgical units (time to obtain a sample is unproductive downtime).
Благодаря этому возможно относительно простое изготовление устройства.Due to this, a relatively simple manufacture of the device is possible.
Расположение камеры для пробы вне габаритов несущей трубы дает возможность легкого и минимального по времени извлечения пробы после процедуры измерения и взятия пробы.The location of the chamber for the sample outside the dimensions of the carrier pipe makes it possible to easily and minimally remove the sample after the measurement procedure and sampling.
Выполнение несущей трубы из теплостойкого материала, предпочтительно картона, позволяет обеспечить измерение с одновременным осуществлением отбора пробы за определенный промежуток времени при погружении устройства в расплав металла за счет теплостойких свойств материала несущей трубы.The implementation of the carrier pipe of a heat-resistant material, preferably cardboard, allows measurement with simultaneous sampling for a certain period of time when the device is immersed in the molten metal due to the heat-resistant properties of the material of the carrier pipe.
Повышение удобства использования устройства связано с обеспечением возможности быстрого получения и извлечения пробы из устройства. Увеличение удобств в эксплуатации при получении проб, упрощение технологии и снижение затрат при производстве устройств позволяет ускорить анализ проб.Improving the usability of the device is associated with providing the ability to quickly obtain and extract samples from the device. Increased operational convenience in obtaining samples, simplified technology and lower costs in the manufacture of devices can speed up sample analysis.
Исключение из конструкции изложниц и элементов, обеспечивающих закрепление камеры для проб внутри огнеупорного корпуса, позволяет минимизировать количество используемых деталей, повысить удобство извлечения готовой пробы, упростить и удешевить устройство.The exception from the design of the molds and the elements that secure the chamber for the samples inside the refractory case, allows you to minimize the number of parts used, improve the convenience of extracting the finished sample, simplify and reduce the cost of the device.
Конструкция обеспечивает измерение технологических параметров с одновременным получением пробы под действием ферростатического давления с использованием общепринятой арматуры для погружения в расплав стали. При этом размеры пробы соответствуют требованиям ГОСТ 14284-2009 при определении химического состава методом физического анализа.The design provides the measurement of technological parameters while obtaining a sample under the action of ferrostatic pressure using conventional fittings for immersion in molten steel. At the same time, the sample sizes correspond to the requirements of GOST 14284-2009 when determining the chemical composition by the method of physical analysis.
Сущность заявляемого технического решения поясняется также графическими материалами, где:The essence of the proposed technical solution is also illustrated by graphic materials, where:
на фиг. 1 представлено устройство, вид сверху;in FIG. 1 shows a device, a top view;
на фиг. 2 представлено возможное исполнение устройства, используемого для технологического измерения температуры расплавов стали с одновременным отбором пробы, применяемое при погружении в расплав совместно с автоматизированными манипуляторами, разрез А-А на фиг. 1;in FIG. 2 shows a possible embodiment of a device used for the technological measurement of the temperature of steel melts with simultaneous sampling, used when immersed in a melt together with automated manipulators, section AA in FIG. one;
на фиг. 3 представлено возможное исполнение устройства, используемого для технологического измерения температуры и окисленности расплавов стали с одновременным отбором пробы, применяемое при погружении в расплав совместно с автоматизированными манипуляторами, разрез А-А на фиг. 1;in FIG. 3 shows a possible embodiment of a device used for technological measurement of temperature and oxidation of steel melts with simultaneous sampling, used when immersed in a melt together with automated manipulators, section AA in FIG. one;
на фиг. 4 представлено пространственное изображение огнеупорного корпуса устройства;in FIG. 4 shows a spatial image of the refractory case of the device;
на фиг. 5 представлено возможное исполнение устройства, используемого для технологического измерения температуры расплавов стали с одновременным отбором пробы, применяемое при погружении в расплав совместно с ручными жезлами, разрез А-А на фиг. 1;in FIG. 5 shows a possible embodiment of the device used for technological measurement of the temperature of steel melts with simultaneous sampling, used when immersed in the melt together with hand rods, section AA in FIG. one;
на фиг. 6 представлено возможное исполнение устройства, используемого для технологического измерения температуры и окисленности расплавов стали с одновременным отбором пробы, применяемое при погружении в расплав совместно с ручными жезлами, разрез А-А на фиг. 1.in FIG. 6 shows a possible embodiment of a device used for the technological measurement of temperature and oxidation of steel melts with simultaneous sampling, used when immersed in a melt together with hand rods, section AA in FIG. one.
Устройство для измерения технологических параметров расплавов стали с одновременным отбором пробы содержит цилиндрический пористый огнеупорный корпус 1, соединенный своей концевой частью 2, противоположной его погружному торцу 3, с несущей трубой 4.A device for measuring the technological parameters of steel melts with simultaneous sampling contains a cylindrical porous
Корпус 1 изготовлен из пористого огнеупорного материала пористостью 20-70%. В качестве пористого огнеупорного материала наиболее целесообразно использовать спеченную плакированную смесь. Цилиндрическая форма обеспечивает корпусу 1 жесткость и простое соединение с несущей трубой 4, а также является технологичной и экономичной при производстве. Корпус 1 сформован одновременно со сформированными у него внутри камерой 5 для пробы, входным цилиндрическим каналом 6 и сквозным цилиндрическим каналом 7 для монтажа измерительного блока.The
Полость камеры 5 для пробы ограничена по сторонам двумя параллельно расположенными между собой металлическими дисками 8 с округлым поперечным сечением и по боковой образующей перпендикулярно расположенной к дискам 8 внутренней поверхностью 9 корпуса 1. Диски 8 изготовлены из металлопроката толщиной 3,8-4,2 мм, преимущественно круглыми или овальными в поперечном сечении. Качество поверхности металлических дисков 8 соответствует качеству поверхности горячекатанного металлического листа категории не более 5. Плоская поверхность затвердевшей пробы повторяет поверхность охлаждающего диска 8. Это достаточно для получения необходимого качества плоской поверхности пробы, так как перед анализом с поверхности пробы снимается верхний слой 1-2 мм для получения представительного слоя. Например, может быть использована сталь горячекатаная категории 5, марка стали Ст. 3сп. Форма и размеры дисков 8 зависят от формы и размеров пробы по ГОСТ 14284-2009. Соотношение массы пробы к общей массе двух дисков 8, соответственно Мпробы/Мдисков, составляет 0,9-1,3 (вариант оптимального теплообмена, при этом проба затвердевает с интенсивностью, обеспечивающей необходимое отведение образовавшихся газов, и однородную структуру пробы).The cavity of the
Входной канал 6 выполнен проходящим через корпус 1 от его погружного торца 3 до камеры 5 для пробы для затекания в нее жидкой стали. Диаметр входного канала 6 влияет на диаметр ножки получаемой пробы, на скорость наполнения пробы, на скорость кристаллизации пробы. Экспериментально установлено, что диаметр входного канала 6, составляющий 6,5-7,5 мм, обеспечивает: диаметр ножки получаемой пробы, который рекомендован ГОСТ 14284-2009, необходимую скорость наполнения пробы и необходимую скорость кристаллизации.The
Экспериментально установлено, что длина входного канала 6, составляющая 6-7 мм, обеспечивает минимальное время заполнения камеры 5 для пробы, более быструю кристаллизацию, и в тоже время обеспечивает необходимую длину ножки (без откусывания ножки при подготовке пробы к анализу). При входном канале 6 длиной более 7 мм увеличивается время заполнения камеры 5 для пробы из-за увеличения сопротивления входного канала 6. При входном канале 6 длиной менее 6 мм образуются раковины и пустоты в пробе. Цилиндрическая форма обеспечивает входному каналу 6 максимальную площадь внутренней поверхности, что способствует отводу газов при затвердевании, и является наиболее технологичной при формовке корпуса 1. Входной канал 6 со стороны погружного торца 3 закрыт защитным металлическим колпачком 10. При необходимости во входной канал 6 устанавливается раскислитель отбираемого расплава стали. Раскислитель может быть выполнен, например, в виде пружины или фольги. Материал раскислителя может быть выбран из ряда: алюминий, цирконий, титан.It was experimentally established that the length of the
Сквозной канал 7 для монтажа измерительного блока выполнен проходящим от погружного торца 3 через корпус 1. Часть канала 7 со стороны погружного торца 3 имеет увеличенный диаметр. Канал 7 сформирован при формовке корпуса 1 и затем снабжен стальной трубкой 11, с одной стороны предназначенной для размещения в ней элементов измерительного блока, а с другой стороны являющейся электродом, контактирующим с расплавленным металлом для измерения электрического потенциала расплавленного металла (служащей токосъемником жидкой ванны). Измерительный блок включает стальную трубку 11 и элементы для измерения технологических параметров расплава стали, по меньшей мере, термоэлемент, представляющий собой термопару 12, защищенную U-образной кварцевой трубкой, с выводами 13. Дополнительно измерительный блок может быть оборудован элементом для измерения окисленности расплава стали, представляющим собой электрохимическую ячейку 14 с выводом 15. Выводы 13, 15 от измерительного блока, предназначенные для передачи электрического сигнала от термопары 12 и потенциала жидкой ванны, как и стальная трубка 11 являются составной частью измерительного блока. Выводы 13 (провода) и вывод 15 (стальная пластина в случае установки электрохимической ячейки) проходят по узкой части 16 канала 7. Для их закрепления узкая часть 16 канала 7 после установки измерительного блока заполняется огнеупорной замазкой. При этом измерительный блок со стороны погружного торца 3 закрыт защитным металлическим колпачком 17.The through
Защитные колпачки 10, 17 выполнены из стали и защищают камеру 5 для пробы с входным каналом 6 и измерительный блок от воздействия шлака при погружении устройства в жидкий металл.The protective caps 10, 17 are made of steel and protect the
Несущая труба 4 выполнена из теплостойкого материала, в общем случае из картона. Выполнение несущей трубы 4 из картона способствует созданию простой и дешевой конструкции с одновременным обеспечением одноразового использования предлагаемого устройства. Для крепления выводов 13, 15 и подключения устройства к измерительному жезлу несущая труба 4 снабжена соединительным разъемом, включающим стальную трубку 18, и вилку 19. Вилка 19 и выводы 13 закреплены в трубке 18 огнеупорной замазкой, а вывод 15 (стальная пластина), соединяющий стальную трубку 11 и стальную трубку 18 для передачи электрического потенциала жидкой ванны в измерительный прибор через соединительный разъем, посредством контактной сварки. Электрический потенциал электрохимической ячейки, определяющийся концентрацией ионов кислорода на поверхности твердого электролита при взаимодействии с жидким металлом (парциальным давлением ионов кислорода на поверхности твердого электролита при определенной температуре) передается в измерительный прибор через отрицательный вывод термоэлемента (один из выводов 13). Для измерения только температуры используется двух проводная передача электрического сигнала в измерительный прибор, тогда как для измерения температуры и окисленности - трехпроводная. Предлагаемое устройство как сменный блок несущей трубой 4 надевается на жезл, который обслуживается автоматически или вручную и с которым устройство погружается в расплав. Длина несущей картонной трубы 4 определяется размерами жезла для погружения устройства в расплав металла.The
Для погружения устройства в расплав с помощью автоматизированных манипуляторов применяется конструкция, в которой соединение корпуса 1 с несущей трубой 4 показано на фиг. 2, 3. В этом случае несущая труба 4 внутри снабжена картонной втулкой 20, в которой установлен разъем для подключения к измерительному жезлу. Несущая труба 4 соединена с концевой часть 2 корпуса 1 и втулкой 20 через посадку с помощью слоя огнеупорной мастики 21. Длина втулки 20 определяется из условий достаточной жесткости конструкции.To immerse the device in the melt using automated manipulators, a design is used in which the connection of the
Для погружения устройства в расплав с помощью ручных жезлов применяется конструкция, в которой соединение корпуса 1 с несущей трубой 4 показано на фиг. 5, 6. В этом случае несущая труба 4 выполнена составной, для этого она снаружи на конце, обращенном к корпусу 1, снабжена переходной картонной трубкой 22, через которую несущая труба 4 соединена с концевой частью 2 корпуса 1 посадкой с помощью огнеупорной мастики 21. При этом для подключения устройства к измерительному жезлу внутри несущей трубы 4 установлен разъем, стальная трубка 18 которого закреплена к несущей трубе 4 с помощью слоя огнеупорной мастики 21. Длина переходной картонной трубки 22 определяется из условий достаточной жесткости конструкции.To immerse the device into the melt with the help of hand rods, a design is used in which the connection of the
В случае использования устройства с автоматизированным манипулятором и в случае использования устройства с ручным жезлом конструкция и размеры огнеупорного корпуса не изменяются. Картонная втулка 20 и переходная картонная трубка 22 предназначены для вспомогательных целей (крепления разъема, согласования диаметров огнеупорного корпуса 1 и несущей трубы 4) и выполнены из отрезков несущих труб. Их теплостойкость определяется теплостойкостью несущих труб.In the case of using a device with an automated manipulator and in the case of using a device with a hand stick, the design and dimensions of the refractory body do not change. The
Камера 5 для пробы компактно расположена в одном огнеупорном корпусе 1 с измерительным блоком, что дает возможность использования огнеупорного корпуса 1 в качестве несущего элемента конструкции, а также возможность его соединения с несущей трубой 4 через посадку, жесткость которой обеспечена с помощью слоя огнеупорной мастики 21. При этом камера 5 для пробы размещена только в пределах габаритов корпуса 1 вне габаритов несущей трубы 4, в том числе снабженной переходной картонной трубкой 22.The
Конструкция устройства предполагает использование его в двух режимах:The design of the device involves its use in two modes:
- в режиме получения пробы и замера температуры расплава металла (фиг. 2, 5), когда электрохимическая ячейка 14 с соответствующим электрическим выводом 15 не устанавливается;- in the mode of obtaining samples and measuring the temperature of the molten metal (Fig. 2, 5), when the
- в режиме получения пробы и замера температуры и окисленности металла (фиг. 3, 6).- in the mode of obtaining samples and measuring the temperature and oxidation of the metal (Fig. 3, 6).
При этом общая конструкция устройства и порядок ее применения при эксплуатации не изменяется.Moreover, the overall design of the device and the procedure for its use during operation does not change.
Предлагаемая конструкция огнеупорного корпуса 1 пригодна для многократного воспроизведения на формовочной машине. Конструкция устройства применима для воспроизведения на производственной линии и обеспечивает совершенствование технологии и снижение затрат при производстве.The proposed design of the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Устройство с помощью жезла опускают в расплав стали, при этом осуществляется замер технологических параметров с одновременным отбором пробы. При вертикальном погружении устройства в расплав после прохода зоны шлака вначале расплавляются защитные колпачки 10, 17, а затем происходит взаимодействие с жидким металлом термопары 12, защищенной U-образной кварцевой трубкой, электрохимической ячейки 14 (в случае ее наличия) и камеры 5 для пробы. Металлические колпачки 10, 17 защищают от воздействия шлака при прохождении через шлаковый слой, что позволяет избежать затекания шлака в камеру 5 для пробы и налипания шлака на U-образную кварцевую трубку с горячим спаем термоэлектродов термопары 12 и электрохимическую ячейку 14. При погружении в расплав стали камера 5 для пробы через входной канал 6 под действием ферростатического давления наполняется жидким металлом, который кристаллизуется. Если измерительный блок снабжен только термоэлементом - термопарой 12, защищенной U-образной кварцевой трубкой, как это показано на фиг. 2, 5, то осуществляется измерение температуры с одновременным отбором пробы расплавленной стали. Если измерительный блок наряду с термоэлементом снабжен элементом для измерения окисленности, как это показано на фиг. 3, 6 (измерительный блок с термопарой 12, защищенной U-образной кварцевой трубкой, и электрохимической ячейкой 14), то осуществляется измерение температуры и окисленности с одновременным отбором пробы расплавленной стали. Под действием ферростатического давления металл черезвходной канал 6 заполняет полость камеры 5 для пробы и затвердевает между двумя металлическими дисками 8 и внутренней поверхностью 9. При этом образуется фронт затвердевания от каждого металлического диска 8, направленный внутрь камеры 5 для пробы, что является предпочтительным для охлаждения пробы. Отход газов происходит через поры огнеупорного корпуса 1. Одновременно с отбором пробы происходит измерение необходимых технологических параметров: температуры, окисленности. По окончании замера (срабатывает сигнализация на измерительном приборе) устройство извлекается из расплава. Не снимая устройство с жезла для погружения в расплав (ручного или автоматизированного), легким ударом твердого предмета по огнеупорному корпусу 1 разбивают его. При этом проба отделяется от огнеупорного корпуса 1 и металлических охлаждающих дисков 8 без дополнительных усилий.The device with the help of the rod is lowered into the molten steel, while the process parameters are measured with the simultaneous sampling. When the device is vertically immersed in the melt after the passage of the slag zone, the
Предлагаемым устройством одновременно с отбором пробы можно измерить температуру и окисленность расплава, а также содержание углерода или алюминия в зависимости от измерительного прибора и его настроек (точнее программного обеспечения измерительного прибора). На основе измеренной окисленности в течение считанных секунд может быть определено фактическое содержание углерода в стали. Кроме того, может производиться предварительная калькуляция необходимого количества раскислителя.The proposed device simultaneously with sampling, you can measure the temperature and oxidation of the melt, as well as the carbon or aluminum content depending on the measuring device and its settings (more precisely, the software of the measuring device). Based on the measured oxidation, the actual carbon content in the steel can be determined within seconds. In addition, a preliminary calculation of the required amount of deoxidizing agent can be carried out.
ПРИМЕР. Изготовлено устройство с предлагаемой конструкцией огнеупорного корпуса. Огнеупорный корпус 1 с габаритными размерами: высота 80 мм, диаметр 54 мм, с пористостью 50% выполнен из плакированной смеси В20-4235С (средний размер зерна 0,2 мм), спеченной на стержневой машине формовки модели 91875. Для измерения температуры используется термопара 12 по ГОСТ 8.585-2001, защищенная U-образной кварцевой трубкой (внутренним диаметром 1,3-1,4 мм и толщиной стенки 0,8-1,0 мм), что дает возможность использовать стандартные характеристики при измерении. Для измерения окисленности используется высокотемпературная гальваническая электрохимическая ячейка 14 с твердым электролитом, что дает возможность использовать стандартные характеристики при измерении. Выводы 13 представляют собой медные провода диаметром 1,3 мм, а вывод 15 - стальную пластину шириной 3 мм и толщиной 0,3 мм. Входной канал 6 имеет диаметр 7 мм и длину - 6,5 мм, расстояние между охлаждающими дисками 8 равно 12 мм, что согласуется с рекомендациями ГОСТ 14284-2009 для пробы, а также способствует лучшему заполнению камеры 5 для пробы. Соотношение массы пробы и массы дисков, соответственно Мпробы/Мдисков, составляет 1,2 (при массе пробы 85 граммов и массе 2-х дисков 35×2=70 граммов), при этом проба затвердевает с интенсивностью, обеспечивающей необходимое отведение образовавшихся газов, и однородную структуру пробы. Несущая картонная труба 4 конструктивно выполнена в виде трубы, полученной в результате намотки и одновременной пропитки клеем листа картона определенного размера, толщиной 0,5-0,7 мм на машинах намотки. Необходимая теплостойкость (на время измерения до 10 секунд) обеспечивается за счет многослойной структуры трубы.EXAMPLE. A device is made with the proposed design of the refractory body.
Описанный пример конкретного выполнения не ограничивает возможность использования в измерительном блоке различных измерительных и контрольных элементов и их сочетаний.The described example of a specific implementation does not limit the possibility of using various measuring and control elements and their combinations in the measuring unit.
Результаты испытаний созданного опытного образца устройства полностью подтвердили технический результат изобретения, а преимущества предлагаемого устройства относительно прототипа наглядно показывают указанные ниже количественные характеристики.The test results of the created prototype of the device fully confirmed the technical result of the invention, and the advantages of the proposed device relative to the prototype clearly show the following quantitative characteristics.
Технологические операции при производстве прототипа (при прочих одинаковых операциях с предлагаемым решением) заключаются в следующем.Technological operations in the production of the prototype (with other identical operations with the proposed solution) are as follows.
- Предварительная ручная сборка камеры для пробы с изложницами и кварцевой трубкой включает:- Preliminary manual assembly of the sample chamber with molds and a quartz tube includes:
1. Монтаж кварцевой трубки в направляющий паз одной из изложниц с применением огнеупорной обмазки (один цикл 0,3 минуты).1. Installation of a quartz tube in the guide groove of one of the molds using a refractory coating (one cycle 0.3 minutes).
2. Сборка камеры для пробы из двух изложниц и кварцевой трубки с применением огнеупорной обмазки и фиксирующей скобы (один цикл 0,3 минуты).2. Assembling a sample chamber from two molds and a quartz tube using a refractory coating and a fixing bracket (one cycle 0.3 minutes).
- Формовка огнеупорного корпуса производится на машине формовки (1 цикл 0,8 минуты). При этом формируется сам корпус, канал для блока измерения и канал для установки камеры для пробы.- The molding of the refractory body is carried out on a molding machine (1 cycle of 0.8 minutes). In this case, the body itself, the channel for the measurement unit and the channel for installing the camera for the sample are formed.
- Монтаж собранной камеры для пробы с входным каналом в огнеупорный корпус с применением огнеупорной обмазки (1 цикл 2 минуты).- Installation of the assembled chamber for the sample with the inlet to the refractory casing using refractory coating (1
Технологические операции при производстве предлагаемого устройства (при прочих одинаковых операциях с решением прототипа) заключаются в следующем.Technological operations in the manufacture of the proposed device (with other identical operations with the solution of the prototype) are as follows.
- Предварительная сборка камеры для пробы с металлическими дисками отсутствует, т.к. камера для пробы формируется при формовке огнеупорного корпуса:- There is no preliminary assembly of the sample chamber with metal discs, as the sample chamber is formed when molding the refractory body:
1. Формовка огнеупорного корпуса производится на машине формовки с установкой вручную на формирующий стержень машины первого диска. При этом формируется сам корпус, канал для измерительного блока, левая стенка камеры, внутренняя цилиндрическая поверхность между дисками и входной канал, (1 цикл 0,5 минуты).1. The molding of the refractory body is carried out on a molding machine with manual installation of the first disk on the forming core of the machine. In this case, the body itself, the channel for the measuring unit, the left wall of the chamber, the inner cylindrical surface between the disks and the input channel, are formed (1 cycle 0.5 minutes).
2. Формовка в огнеупорный корпус второго диска с установкой вручную второго диска в направляющее гнездо, образовавшееся после первого этапа формовки. При этом формируется правая стенка камеры для пробы и правая стенка корпуса, (1 цикл 0,5 минуты).2. Molding in the refractory case of the second disk with manual installation of the second disk in the guide slot formed after the first stage of molding. In this case, the right wall of the chamber for the sample and the right wall of the body are formed, (1 cycle 0.5 minutes).
- Монтажа собранной камеры для пробы в огнеупорный корпус нет. Камера для пробы уже сформирована в огнеупорном корпусе.- There is no mounting of the assembled chamber for testing in the refractory housing. The sample chamber is already formed in a refractory case.
Таким образом, при производстве предлагаемого устройства в сравнении с прототипом исключены: операция предварительной сборки камеры для пробы и операция монтаж собранной камеры для пробы с входным каналом в огнеупорный корпус.Thus, in the manufacture of the proposed device in comparison with the prototype, the following are excluded: the operation of preliminary assembly of the chamber for the sample and the operation of mounting the assembled chamber for the sample with the input channel into the refractory case.
Стоимость камеры для пробы в решении прототипа:The cost of the camera for testing in the solution of the prototype:
Кварцевая трубка: (40×9×7 мм) - 1,8 руб.Quartz tube: (40 × 9 × 7 mm) - 1.8 rubles.
Изложницы: 2 шт. - 26 руб.Molds: 2 pcs. - 26 rubles
Зажим для фиксации изложниц: 1,64 руб.Clamp for fixing molds: 1.64 rubles.
Итого: 29,44 руб.Total: 29.44 rubles
Стоимость камеры для пробы в решении предлагаемого устройства: Металлические диски (диаметр 38,3 мм, толщина 4 мм): 2 шт. - 10 руб. Итого: 10 руб.The cost of the camera for testing in the solution of the proposed device: Metal disks (diameter 38.3 mm,
Таким образом, стоимость камеры для пробы прототипа почти в три раза выше стоимости предлагаемой камеры для проб.Thus, the cost of the camera for testing the prototype is almost three times higher than the cost of the proposed camera for samples.
Время для извлечения пробы в решении прототипа: Демонтаж огнеупорного корпуса для извлечения камеры для пробы (6-10) сек.Time for sample extraction in the solution of the prototype: Dismantling the refractory body to remove the chamber for the sample (6-10) sec.
Демонтаж камеры для пробы для извлечения пробы (10-12) сек.Dismantling the sample chamber for sample extraction (10-12) sec.
Время для извлечения пробы в решении предлагаемого устройства:The time to extract the sample in the solution of the proposed device:
Демонтаж огнеупорного корпуса для извлечения пробы (1 сек).Dismantling the refractory body for sample extraction (1 sec).
Таким образом, разница (по минимальному) времени извлечения пробы составляет 15 секунд.Thus, the difference (in the minimum) time for sample extraction is 15 seconds.
Предлагаемое решение не только сократило время взятия проб, но и привело к получению более последовательной информации о технологических параметрах расплава металла для более эффективного управления процессом плавки. Снижена стоимость изготовления конструкции, что также является достаточно важным, если учесть, что предлагаемое устройство является одноразовым.The proposed solution not only reduced the sampling time, but also led to more consistent information on the technological parameters of the molten metal for more efficient control of the melting process. The cost of manufacturing the design is reduced, which is also quite important when you consider that the proposed device is disposable.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017145429A RU2672646C1 (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Steel melts process parameters measuring device with simultaneous sample selection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017145429A RU2672646C1 (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Steel melts process parameters measuring device with simultaneous sample selection |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2672646C1 true RU2672646C1 (en) | 2018-11-16 |
Family
ID=64328004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017145429A RU2672646C1 (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Steel melts process parameters measuring device with simultaneous sample selection |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2672646C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2122194C1 (en) * | 1996-08-01 | 1998-11-20 | Акционерное общество Западно-Сибирский металлургический комбинат | Molten metal sampling device |
| RU2155948C2 (en) * | 1995-02-06 | 2000-09-10 | Хераеус Электро-Ните Интернациональ Н.В. | Probe submerged in melt of metal |
| DE102005060492B3 (en) * | 2005-12-15 | 2007-05-24 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Measuring probe for use in molten metals and slag has measuring head with sensors and signal leads guided through separate ducts to connect with separate contact members at end remote from immersion end |
| RU2548401C2 (en) * | 2010-06-18 | 2015-04-20 | Хераеус Электро-Ните Интернациональ Н.В. | Measuring probes for measurement and taking samples in molten metal |
| RU172338U1 (en) * | 2017-03-27 | 2017-07-04 | Сергей Викторович Прохоров | SUBMERSIBLE PROBE FOR MEASURING TEMPERATURE, OXIDIZATION AND METRIC MELT SAMPLING |
-
2017
- 2017-12-22 RU RU2017145429A patent/RU2672646C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2155948C2 (en) * | 1995-02-06 | 2000-09-10 | Хераеус Электро-Ните Интернациональ Н.В. | Probe submerged in melt of metal |
| RU2122194C1 (en) * | 1996-08-01 | 1998-11-20 | Акционерное общество Западно-Сибирский металлургический комбинат | Molten metal sampling device |
| DE102005060492B3 (en) * | 2005-12-15 | 2007-05-24 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Measuring probe for use in molten metals and slag has measuring head with sensors and signal leads guided through separate ducts to connect with separate contact members at end remote from immersion end |
| RU2548401C2 (en) * | 2010-06-18 | 2015-04-20 | Хераеус Электро-Ните Интернациональ Н.В. | Measuring probes for measurement and taking samples in molten metal |
| RU172338U1 (en) * | 2017-03-27 | 2017-07-04 | Сергей Викторович Прохоров | SUBMERSIBLE PROBE FOR MEASURING TEMPERATURE, OXIDIZATION AND METRIC MELT SAMPLING |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4755089B2 (en) | Method and apparatus for measuring the cooling curve of a molten mass | |
| CN102788715B (en) | Sampler for taking samples from melts having a melting point higher than 600c, and method for taking samples | |
| CN102460098B (en) | Insertion probe | |
| US3709040A (en) | Lances for taking samples of molten metal | |
| US9176027B2 (en) | Device for measuring parameters or for taking samples in molten iron or steel | |
| JP6574225B2 (en) | Slag sampling equipment | |
| US3367189A (en) | Apparatus for preparing metal test samples from molten metal baths | |
| RU2712618C1 (en) | Molten metal samplers for applications with high and low oxygen content | |
| CN201210148Y (en) | Thermal analysis sample cup using armored thermocouple temperature sensor | |
| RU2672646C1 (en) | Steel melts process parameters measuring device with simultaneous sample selection | |
| EP3311157B1 (en) | Apparatus and method for analysis of molten metals | |
| KR101318831B1 (en) | Complex probe gathering sample of molten metal and slag simultaneously | |
| JP4965491B2 (en) | Metal sampling sampler and sampling method using the same | |
| US3656338A (en) | Device and method for sampling molten metal | |
| RU2151389C1 (en) | Process of measurement of electrochemical activity | |
| RU120772U1 (en) | LIQUID METAL SAMPLE | |
| KR100687620B1 (en) | Probe for molten sample adhesion prevention of stainless steel | |
| KR100979121B1 (en) | A sampler picker for hot metal probe | |
| JPH05273197A (en) | Fused metal sample collecting device | |
| CN211042510U (en) | Composite probe for temperature measurement and sampling | |
| JP2000249680A (en) | Slag degree-of-oxidation measurement probe | |
| RU45317U1 (en) | LIQUID METAL SAMPLE DEVICE IN THE CONVERTER | |
| RU2122194C1 (en) | Molten metal sampling device | |
| KR101319316B1 (en) | A method of gathering sample of molten metal and slag simultaneously by using complex probe | |
| JPH0792158A (en) | Sampler for molten metal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TC4A | Change in inventorship |
Effective date: 20190513 |