SU1155916A1 - Устройство дл определени скорости растворени твердых веществ в металлургических расплавах - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ РАСТВОРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ РАСПЛАВАХ, содержащее герметичную прогреваемую рабочую камеру, в которой размещен тигль дл -исследуемого расплава, съемную систему ввода образца, выполненную с возможностью герметичного присоединени  к верхней части рабочей камеры, систему заполнени  камеры инертньм газом и приспособление дл  отбора проб из тигл , о тличающеес  тем, что, с целыо повышени  экспрессности определени  и расширени  функциональных возможностей устройства, система ввода образца состыкована с рабочей камерой через дополнительную герметичную камеру, отделенную от рабочей камеры герметизирующей подвижной (Л С заслонкой и соединенную с системой заполнени  камеры инертньм rascw, а приспособление дл  отбора проб из тигл  выполнено съемньм в виде полой трубки, снабженной системой создани  в ней разрежени , и установленной с возможностью герметичного ел ел присоединени  к дополнительной камере вместо системы ввода образца, а fO Од также с возможностью перемещени  ее внутрь камеры.

Description

Изобретение относитс  к исследо ванию физико-химических свойств-ве ществ, в частности, к изучению  влений массопереноса в системе твердое тело - жидкость и может быть использовано при изучении скорости растворени  твердых вещес в металлургических расплавах дл  интенсификации технологических процессов в металлургии, химической промьшшенности, а также при разработке стойких к растворению материалов. Известно устройство дл  определени  скорости растворени  твердых веществ в металлургических расплавах , содержащее нагревательную печь с тиглем дл  растворител  и графитовой крошки, предназначенной дл  создани  восстановитель ной атмосферы и предотврс щени  окислени  расплава, и закрепленные на печи механизм вращени  образца с электродвигателем и редуктором, соединенным со шпинделем дл  вращени  образца, и механизм вертикального перемещени  образца. В ис ходном состо нии образец закреплен на нижнем конце шпиндел  и помещен над печью. При работе устройства включают нагрев и по выходе на зад ний температурный режим шпиндель привод т во вращение, а образец опускают в расплав, покрытый графи товой крошкой. В расплаве образец вращают заданное врем , а затем поднимают и по убьши массы образц определ ют скорость растворени . Вследствии легкого доступа к расп ву данное устройство позвол ет пр изводить последовательное раствор ние нескольких образцов в одном и том же расплаве, что дает возможность достичь высокой производительности Я. Однако результаты, полученные помощью этого устройства, нельз  считать достаточно надежными, так как они определены при неконтроли руемом изменении химического сост образца и расплава, происход щем счет их науглероживани , вследств наличи  графитовой крошки на поверхности расплава. Известно устройство дл  опреде ни  скорости растворени  твердых веществ в металлургических распла вах, содержащее нагревательную печь, механизмы вращени  и вертикального перемещени  образца, систему заполнени  печи инертным газом , предназначенную дл  предотвращени  окислени  образца и расплава при нагреве. Образец помещают внутрь печи над тиглем, а печь герметизируют с помощью уплотнени , охватьшающего шпиндель. Печь заполн ют инертным газом и включают нагрев. По выходе на заданный температурный режим образец опускают в расплав и вращают в нем заданное врем . Далее образец вьгоод т из расплава , охлаждают печь и извлекают образец и тигель с растворителем. Скорость растворени  определ ют по убыли массы образца. Использование инертной атмосферы позвол ет уменьшить неконтролируемое.изменение хими .ческого состава образца и расплава и тем самым повысить точность эксперимента 21. Однако исследование быстрорастворимых материалов с помощью этого устройства сопр жено с непроизводительными потер ми времени, которые обусловлены длительностью нагрева и охлаждени  печи, в общей сложности, составл ющими несколько часов, в то врем , как длительность растворени  составл ет минуты. Практически за смену удаетс  получить одну экспериментальную точку. Кроме того, большие разрьшы по времени между экспериментами привод т к потере точности вследствии неконтролируемого изменени  химического состава растворител  при его повторном использовании дл  растворени  следую- . щих образцов. Наиболее близким по технической сущности к Предлагаемому  вл етс  устройство дл  определени  скорости растворени  твердых веществ в металлургических расплавах, содержащее герметичную прогреваемуто рабочую камеру, в которой размещен тигль дл  исследуемого расплава, съемную систему ввода образца, вьтолненную с возможностью герметичного присоединени  к верхней части рабочей камеры , систему заполнени  камеры инертным газом и приспособление дл  отбора проб из тигл . Система ввода образца обеспечивает помещение образца в камеру, взаимное перемещение образца и тигл  и вращение об3

ра ца. Особенностью данного устройства  вл етс  наличие механизма дл  отбора пг)об из расплава во врем  опыта без разгерметизации камеры. Пробоотборный механизм размещен внутри камеры и содержит барабан с шестью отверсти ми по окружности дл  размещени  в них сменных капилл рных пробоотборников. В исходном состо нии тигль с растворителем и оразец , закрепленный на нижнем конце шпиндел  системы ввода, помещают внутрь камеры. Производ т заполнени рабочего пространства камеры инертным газом и включают нагрев печи. По выхбде на заданный режим, тигль с расплавом с помощью механизма вертикального перемещени  надвигают во вращающийс  образец. Не прекраща  вращени  образца через заданные интервалы времени отбирают промежуточные пробы, поочередно погружа  пробоотборники в расплав . Пробоотборник перед погружением в расплав предварительно вьщерживают над ним в течении 1015 мин дл  прогрева до температуры расплава. По окончании растворени  тигль с расплавом опускают, печь охлаждают и извлекают пробы, предназначенные дл  определени  концентрации растворившегос  в расплаве вещества, а при необходимости и образец дл  .измерени  уменьшени  его массы и определени  скорости растворени . С помощью этого устройства при растворении медленнорастворимого образца за один опыт можно получить до шести экспериментальных точек Сз.

Однако в р де случаев данное устройство не обеспечивает высокую производительность и определение скорости растворени  в св зи с невозможностью замены образцов во врем  опыта. Так, при исследовании быстрорастворимых образцов данное устройство обеспечивает отбор только одной качественной пробы. В услови х непрерывного растворени  образца отбор второй и последующих проб привел бы к погрешности при определении параметров массопереноса в св зи с большой глубиной растворени  образца и нарушением при этом условий равнодоступности раствор ющейс  поверхности.Поэтому

59164

за один.опыт удаетс  получить только одну экспериментальную точку. Цель изобретени  - повышение экспрессности определени  и расиги5 рение функциональных возможностей устройства путем уменьшени  времени , необходимого дл  ввода об- резца и отбора проб и обеспечени  одновременного измерени  убыли

to массы образца и изменени  состава расплава.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  определени  скорости растворени  твердых 5 веществ в металлургических расплавах , содержащем герметичную прогреваемую рабочую камеру, в которой размещен тигль дл  исследуемого расплава, съемную систему ввода 20 образца, выполненную с возможностью герметичного присоединени  к верхней части рабочей камеры, систему заполнени  камеры инертным газом и приспособление дл  отбора проб из 25 тигл , система ввода образца состыкована с рабочей камерой через дополнительную герметичную камеру, отделеннуто от рабочей камеры герметизирующей подвижной заслонкой и соединенную с системой заполнени  камеры инертным газом, а приспособление дл  отбора проб из тигл  выполнено съемным в виде полой трубки, снабженной системой создани  в ней разрежени , и установленной с возможностью герметичного присоединени  к дополнительной камере вместо системы ввода образца, а также с возможностью перемещени  ее внутрь камеры.

На фиг.1 приведена схема устройства , исходное положение, на фиг.2 - то же, рабочее положение; на фиг.З - то же, момент отбора пробы.

Устройство содержит герметичную прогреваемую рабочую камеру 1 с нагревателем (печь) с тиглем 2 дл 

расплава и герметично присоединенную к камере дополнительную камеру 3, съемную систему ввода образца, выполненную в виде механизмов 4 и 5 вертикального перемещени  и .вращени  образца 6 со шпинделем 7 дл  креплени  образца, пробоотборник 8 и систему 9 заполнени  камер инертньм газбм.

Камера 3 предназначена дл  сохранени  инертной атмосферы в камере 1 при смене образцов и отборе проб. Камера включает корпус 10 с вмонтированной в него герметичной плоской заслонкой 11 с отверстием, помещенной между двум  уплотнительными шайбами 12, подшипник 13 с гайкой 14 и штуцеры 15 дл  подачи инертного газа.

Дл  отбора проб из расплава используют пробоотборник 8, которьй содержит съемную керамическую трубку 16, соединенную с резиновой грушей 17 дл  создани  необходимого дл  всасывани  пробы разреже.1и ,и уплотнительную прокладку 18. С помощью указанного пробоотборника можно отбирать неограниченное количество проб из расплава. В исходном положении образец 6 помещен над камерой 1, в которой находитс  тигл 2 с расплавом, заслонка 11 закрыта.

Устройство работает следующим образом.

С помощью системы 9 произвЬд т заполнение камеры 1 инертным газом и включают нагрев. По выходе печи на заданньй режим образец 6 ввод т в верхнк о часть камеры 3, зат гивают подшипник 13 гайкой 1А и производ т промывку камеры инертным

газом. Далее перемещают задвижку 11 и через имеющеес  в ней отверстие опускают образец 6 внутрь камеры. С помощью механизма 5 включают вращение и опускаютобразец в тигль 2 с расплавом. По истечении заданного времени растворени  образец извлекают из печи в обратном пор дке. При отборе проб уплотнительную

прокладку 18 помещают вместо подшипника 13, производ т промывку инертным газом камеры 3 и пробоотборника 8, который ввод т в расплав через камеру 3. Вьгеод пробоотборника осуществл етс  в обратном пор дке .

Использование предлагаемого устройства позвол ет резко уменьшить врем , необходимое дл  определени 

скоростей растворени , за счет устранени  необходимости разгерметизации и, следовательно, охлаждени  рабочей камеры. Кроме того, возможность одновременного измерени  потери массы образца и изменени  состава расплава за счет растворени  существенно расшир ет функциональные возможности устройства и в конечном итоге обеспечивает получение

более достоверной информации о скорост х растворени  за короткие сроки .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ РАСТВОРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ РАСПЛАВАХ, содер- жащее герметичную прогреваемую рабочую камеру, в которой размещен тигль для исследуемого расплава, съемную систему ввода образца, выполненную с возможностью герметичного присоединения к верхней части рабочей камеры, систему заполнения камеры инертньм газом и приспособление для отбора проб из тигля, о тличающееся тем, что, с целью повышения экспрессности определения и расширения функциональных возможностей устройства, система ввода образца состыкована с рабочей камерой через дополнительную герметичную камеру, отделенную от рабочей камеры герметизирующей подвижной заслонкой и соединенную с системой заполнения камеры инертньм газом, а приспособление для отбора проб из тигля выполнено съемньм в виде полой трубки, снабженной системой создания в ней разрежения, и установленной с возможностью герметичного присоединения к дополнительной камере вместо системы ввода образца, а также с возможностью перемещения ее внутрь камеры.

   (19) SU (и. 1155916

   1 1155916