SU1274633A3 - Устройство дл отбора проб расплавленного металла - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройству дл  отбора проб расплавленного металла, ножет быть использовано в металлургии и позвол ет повысить точность отбора и упростить эксплуатацию пробоотборника. Устройство содержит вакуумную трубку 1, установленную в крьгагке 2 сборника пробы 4 с радиальными канавками 3 и изол цией 5, стержень 6 с трубкой 7 и изол ций 8, установленный в основании сборника 4. Стержень 6 вмонтирован в приспособление 9 и св зан трубкой IО с выдвижным запираюпщм стержнем 14, установленным в верхней части стакана 12, гда расположен фильтр 13. 6 3.п. ф-лы, 2 ил. li ГчЭ -ч| О оэ со - ..I«l - 7 iiZi.

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  отбора проб расплавленных ср-ед,

Цель изобретени  повышение точности отбора проб и упрощение эксплуатации пробоотборника.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, поперечное сечение; на фиг„ 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство дл  отбора расплавленного металла содержит вакуумный насо ( не показан), вакуумную трубку i, крышку 2 резервуара с радиальными канавками 3, резервуар 4 с изол цией 5, стержень 6 с трубкой 7 и изол цией 8, приспособление 9 дл  креплени  фильтра с трубкой 10, пробку П, стакан 12 фильтра, фильтр 13 и запирающий стержень 14.

Вакуумна  трубка 1, резервуар 4; трубки 7 и 10 и стакан фильтра соедин ютс  друг с другом через различные отверсти . Соединив устройство с вакуумной системой при положении запиракш(его стержн  в исходной позиции , устройство опускают в расплавленный металл, пробу которого необходимо отобрать, и погружают до уровн , расположенного вьш;е начала изол ции 8, т.е. выиге самой низкой точки, достигаемой изол цией стержн  6, причем вертикальные оси как стержн  6, так и запирающего стержн  14 расположены почти перпендикул рно к поверхности металла.

J

Устройство погружают до точкиj расположенной выше начала изол ции, на рассто ние в половину выше изол ции 8, дл  того, чтобы не допустить отверждени  алюмини , прежде чем тот поступит в резервуар,, а также дл  того, чтобы нагреть трубку 7 и 10 до температуры, достаточной д.п  плавлени  алюмини , оставшегос  от предыдущей пробы.После того, как погруженна  часть прогреетс  до температуры плавлени , выдвигают запорный стержень 14. Жидкий метшт проходит через фильтр 13, трубки 7 и 10 и попадает в резервуар 4, По мере прохождени  расплавленного металла через фильтр часть твердых включений в зависимости от ITA размеров и степени слипани  задерлаи ваютс  на фильтре или внутри его. После заполнени  резервуара устройство вынимают из расплава позвол   ; идкому

746332

металлу охладитьс  и затвердеть,после чего выключают вакуумный насос.

Хорошие результаты после удалени  устройства из расплава дает применеg ние простого охла;кдающего устройства , например прилегаощего графитного блока или воздушной струи направленной в устройство дл  креплени  фильтра в точке, расположенной

) ниже фильтра 13, что способствует отверждению металла в продольном направлении от дна до верхней части.

При этом свободна  ж адкость в зоне , расположенной вьпде фильтра 13,

J5 поступает в пустоты и заполн ет их в этой зоне. После охлаждени  устройства стакан 12 фильтра вместе с фильтром 13 и затвердевшим металлом Bbfflie и ниже фильтра 13 изымают

20 из приспособлени  дл  креплени  фильтра , размельчают и подвергают анализу стандартными металлургическими методами, а частицы, оставшиес  на фильтре и внутри него, могут быть из25 мерены, сосчитаны, проанализированы и сфотографированы.

Фильтр 13 закрепл ют с помощью цемента в сужающемс  стакане 1 2 филь тра в периферическом креплении 5.

Зд стакан 12 открыт с обоих концов.Этим обеспечиваетс  такое дополнительное устройство,-которое может быть установлено в основном устройстве, а затем после окончани  процедуры отбор пробы может быть вынут вместе с отобранным образцом.

Дл  этого приспособление дл  креплени  фильтра имеет суживанлцеес  гнездо .или нишу, в которые входит стакан 12 фильтра. Стакан 12 фильтра спроектирован таку что в него вход т крепежные металлические стержни, расположенные выше и ниже фильтра так, что в ходе отверждени  и последующих манипул ций эти стержни не отдел ютс  от фильтра 13, поскольку отделение от фильтра делает последующую оценку образца затруднительной. Фильтр 3 покоитс  на креплений 15 или выступе Б стенке стакана 12 фильтра .

Крепежные отверсти  16 делают выше и ниже фильтра 18.

Крепежные отверсти  16 (как ггравило их четыре) высверливают в стенке стакана 12 фильтра. Эти отверсти  могут быть высверлены насквозь ниже фильтра и выше фильтра. Высверлен--ные насквозь отверсти  нежелательны.

поскольку они могут стать причиной загр знени  поверхности фильтра внешним источником.

Кроме того, даже при наличии срепежных отверстий 16 образование пустот в металле над фильтром 13 приводит к отрыву металла от фильтра или отрыву фильтра от нижерасположенного металла, если допустить прилипание металла в верхней части стакана фильтра (или его на крае) за счет переливани  металла через край. Этот нежелательный эффект может быть уменьшен за дчет придани  верхнему краю 17 стакана фильтра указанной формы, например, сделав в верхней части откос и угловое закругление, так, что больша  часть жидкого металла стекает через край 17 стакана 12 фильтра после извлечени  устройства из расплава.

Типичные откосы, которые можно применить, имеют отклонение на 2030 ниже горизонтальной оси, а размеры угловых закруглений 0,32-0,15 см.

Стакан 12 фильтра и гнездо 18 подгон ют по размерам так, что когда стакан фильтра задвинут вручную в гнездо, обеспечиваетс  достаточнЬ хороша  герметизаци , не требующа  какого-либо цементировани . После использовани  стакан 12 фильтра может быть вынут сначала его скручиванием дл  разрыва соединени  стакана фильтра с приспособлением 9 дл  креплени  фильтра. Удалению стакана, также как монтажу нового стакана фильтра,способствует заполнению всего пространства гнезда 18 под стаканом 12 фильтра пробкой 11, приготовленной, например , из изол ционной бумаги на основе керамических волокон или салфетки .

Пробка должна иметь отверстие в центре дл  свободного протекани  металла . Вместо пробки 11 могут примен тьс  полые цилиндры, открытые с обоих концов, или шайбы, и предлагаемые пробки в таком определении включают указанные и другие эквивалентные приспособлени . Пробки следует изготовл ть из материала,кокоторый не плавитс  и не разлагаетс  под действием расплавленного металла , а также  вл етс  непроницаемым дл  жидкого металла в примен емых услови х.

Кроме того, пробки изготовл ют из материала, способного сжиматьс .

поэтому lix размеры несколько превышают объем заполн емого ими пространства . Таким образом, расплав по существу не попадает в это пространJ ство, за исключением центрального отверсти , упом нутого выше.

Это отверстие делагзт достаточно большим дл  беспреп тственного протекани  металла в ходе отбора пробы.

0 В результате образуетс  металлическа  пробка, котор то можно легко разрушить во врем  вынимани  стакана , а затем и обрезать.

Рекомендуемым материалом дл 

5 фильтра, используемого в среде расплавленного металла,  вл етс  пористый графит. Однако графит не очень охотно смачиваетс  жидким металлом. Поэтому приходитс  прилагать давлеQ кие, достаточное дл  преодолеваии  поверхностного напр жени , чтобы вызвать проникновение жидкого металла в поры фильтра, и чем меньше эти поры, тем большее давление необходй5 МО дл  осуществлени  такого проникновени . Поскольку процедура, используема  дл  отбора образца, наилучшие результаты дает при атмосферном давлении, давление только в одну атмосферу примен етс  дл  продавли0 вани  жидкого металла через поры фильтра. Таким образом, эта проце-. дура накладывает ограничение на нижний пр.едел размера пор фильтра, примен емого в устройстве. Прин в во

5 внимание этот предел, примен ют фильтры с самыми небольшими порами,способными задерживать самые маленькие частицы включени . Фильтры должны иметь такие размеры пор, которые по звол ют продавливать жидкий металл через поры при давлении в одну сторону .

Дл  создани  быстрого равномерного и плотного начала потока жидкос5 ти запирающий стержень 14 выдвигают только при полном вакууме, т.е. при получении самого высокого вакуума, который может создать вакуумный насос .

0 Втекание жидкости с некоторым ударом по поверхности фильтра способствует началу фильтровани .

Дл  облегчени  выдвижени  стержн  14 его диаметр рекомендуют делать

Claims (1)

1. 5 таким, что сила, прилагаема  дл  выдвижени  стержн  из стаканл 12 фильтра позвол ет без труда осуществить эту операцию вручную. Типичный размер пор фихГьтра лежит в прецелах 30-60 MKMJ диаметр запираютлего стерж н  0,96-1,27 см, диаметр стакана фильтра в его верхней части 1,92 ,54 см. За исключением фильтра 13, пробки 11 и изол ции 5 и 8 устройство может быть изготовлено из следующих материалов: часть устройства, контактирующа  с металлом в бане, должна быть устойчивой к действию жидкого металла; если этот металл алюминий, то подход щим материалом  вл етс  графит.Кроме того, можно примен ть керамические материальт. Резервуар и другие части, не соприкасающиес  с расплавом, могут быть стальными, рекомендуетс  нержавеюща  сталь дл  длительного использевани . Фильтр и другие части устройства погруженные в ходе отбора пробы в жидкий металл, нагреваютс  до температуры плавлени  перед выдвиже.нием запирающего стержн  14 и остаютс  при этой температуре и во врем  отбора пробы. Другие части ус-тройства например, резервуар 4 и часть стержн  6, не погруженные в жидкость, мо гут быстро забитьс  вследствие их низкой температуры затвердевающим металлом . Чтобы избежать такого начального замерзани , не прилага  при этом внешнего источника нагрева, эти час ти устройства изолируют изнутри изо л ционным материалом, непроницаемым дл  расплавленного металла, наприме бумагой из керамических волокон, в частности бумагой Fiberfrax № 970-, изготовл емой Компанией Карборундум (Carborundum Со), имеющей нормальну толщину (в несжатом виде) 0,32. см. Другим доступным материалом, кот рый можно использовать дл  изол ции  вл етс  бумага из керамических волокон , изготовл ема  Компанией Бэбкок энд Вилково (Babcock and Wilсох , Company). Трубка 7 имеет больший диаметр в ее верхней части, котора  изолирована , и меньщий диаметр в неизоли рованной нижней части. Изол ци  8 покрывает верхнюю секцию трубки 7 в той части, котора  бывает погружен;ной в металл, а также и в части, ко торую не погружают в металл. Причина , по которой устройство погружают в металл на половинную глубину изол ции , была объ снена выше. Сужение же трубки 7 преследует облегчение разлома металла. После отверждени  металлическое  дро в изолированной секции стержн  6 можно свернуть и вытащить за счет разлома , происход щего в начале сужающейс  части стержн . За счет этого происходит очистка этой части стержн  от металла, который не смог бы расплавитьс  во врем  следующего погружени  устройства в расплавленный металл, что позвол ет вновь использовать эту деталь. После того, как металл отобран и устройство удалено из расплава,металл в стакане фильтра затвердевает предпочтительно в направлении от нижней части стакана фильтра до его верхней части. Желательно, чтобы при переходе м -талла из жидкого состо ни  в твердое по возможности избежать перемещени  жидкости через фильтр, направленного вниз, и не допустить перемещени  в обратном направлении. Слишком большой поток через фильтр не оставл ет в его верхней части металла, что делает последующук оценку затруднительной. В результате же обратного перемещени  поднимаетс  слой отфильтрованных твердых частиц, что оп ть же делает последующую оцекку затруднительной и даже невозможной . Регулирование потока жидкости в переходном периоде осуществл етс  за счет конструкции крышки 2 резервуара . Резервуар 4 покрыт изол цией 5, точно такой же, что примен етс  дл  изол ции стержн  6. Желательно,чтобы примен ема  изол ци  была достаточно пористой дл  беспреп тственного прохождени  газов из. устройства в вакуумную трубку 1, чтобы быть уверенным , что газ встречает минимальное сопротивление, на нижней поверхности крышки 2 резервуара сделаны радиальные канавки 3, сход щиес  к центральному отверстию крышки 2, которое присоединено к вакуумной трубке 5„ Под крышкой 2 имеетс  изол ци  5, как правило в форме диска, сам же резервуар имеет цклиндрическую форму. В изоллции не делают отверстий .. Когда жидкий металл доходит до изол ции под крышкой 2, его поток останавлираетс , поскольку металл не может пройти сквозь изол цию. Однако некотора  часть меЧгалла может пройти между изол цией крышки и боковой изол цией. Тогда этот металл будет направлен по канавкам 3 к центральному отверстию в крышке, н вследствие контакта со сравнительно холодной крышкой 2 металл затвердеет , не достигнув отверсти  в v-рышке и не успев ее закупорить. Крышка 2  вл етс  частью резервуара 4 и это весь резервуар 4, включа и крышку 2, покрыт изол цией 5 за исключением отверсти , соединенного с трубкой 7. Изол цию осуществл  . ют, как правило, не одним, а несколь кими кусками материала. Дл  ускорени  облицовки изол ции волокна бумаги из кepa ичecкиx воло кон и другие изол ционные материалы св зывают друг с другом с помощью органического св зующего. За счет тепла, поступающего от расплавленного металла, эти органическое вещество испар етс  или пиролизуетс , а образующиес  газы отвод тс  через отверстие в крышке 2 и вакуумную трубку 1. Образование этого газа может продолжатьс  некоторое врем  и после заполнени  резервуара металлом. Устройство сконструирова но таким образом, чго образующиес  газы свободно отвод тс , не создава  какого-либо давлени  в резервуаре, поскольку давление в резервуаре привело бы к выталкиванию жидкого металла из резервуара в обратном направлении через фильтр. Свободный отвод газов можно осуществить за счет такого расположени  подушечек или салфеток, используемых дл  изол ции при котором кажда  из них соприкаса7 етс  с соседней. Изол ци  5 из соприкасающихс  деталей изол ции вместе с радиальными канавками 3 образуют непрерывный канал дл  отвода газа от любой части изол ции к отвер стию крышки 2 даже при полном заполнении устройства металлом. Устройство дл  отбора проб, как правило, монтируют на основанной раме , на которой имеютс  приспособлени  дл  креплени  устройства, устройства дл  опускани  и поднимани  из расплава, а также приспособлени  дл  непрерывного взвешивани  устройства в ходе отбора пробы. 338 Конструкци  рамы сама  обычна  и ее описание здесь не приводитс , за исключением описани  приспособле-, НИИ дл  взвешивани , которые имеют важное значение дл  отбора пробы.По мере заполнени  металлом устройство увеличиваетс  в весе. Регистриру  увеличение веса устройства в ходе отбора пробы, можно получить  сную картину о протекании жидко о металла с самого начала до кпнца, что невозможно наблюдать визуально из-за непрозрачности расплава . Так можно сразу установить, проходит ли металл через фильтр или нет после выдвижени  запирающего стержн  из стакана фильтра. Кроме того,можно сказать когда резервуар 4 заполнилс  металлом, или поступление металла , в резервуар 4 прекратилось до его полного заполнени . Измерением изменени  веса устройства по времени в ходе отбора пробы можно получить представление о скорости потока металла через фильтр в течение всего времени отбора пробы. Взвешивание рекомендуют проводить креплением устройства к измеритель- . ному блоку, который в свою очередь соединен с главной рамой через систему листовых пружин. Движение камеры измерительного блока относительно главной замер ют по шкале циферблата. Перемещение камеры св зано с известной констаитой пружины и может быть использовано дл  вьиитани  изменений веса. Все зто дело простого механического монтажа, но взвешивание можно проводить, примен   и другие приспособлени  j например динамометрические датчики различного типа. Важным элементом процесса взвешивани   вл етс  правильное обращение с запирающим стержнем 14. После его выдвижени  из стакана фильтра стержень висит на измерительном блоке примерно в том же .вертикальном положении,что и в исходной позиции, что обеспечивает одинаковую степень его погружени  в жидкий металл. . Таким образом, на обшлй вес, измер емый измерительным устройством, не вли ет выдвижение запирающего стержн  14, и ранее отмеченна  исходна  точка отсчета начала взвешиани  сохран етс . Формула изобретени  1. Устройство дл  отбора проб расплавленного металла, содержащее сборник пробы, входную камеру,установленн .то ниже сборника пробы, соединенную с ним каналом и снабженную пористь1м фильтром и каналом дл  входа расплава, расположенным над фильтром , отличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности отбора проб и упрощени  эксплуатации пробоотборника, оно снабжено приспособлением дл  креплени  фильтра, входна  камера выполнена в виде нини , расположенной в приспособлении дл  креплени  фильтра, снабжена в верхней части стаканом, расположенным в нише без зазора с возможностью извлечени , выполненным откры тьтм с обоих концов и снабженным расположенными в боковых стенках крепежными детал ми, при этом устройство снабжено выдвижным запирающим стержнем, установленным в верхн:ей части стакана, сборник пробы снабжен крышкой и футеровкой из инертного материала, при этом футеровка рас положена также в верхней части канала , соедин ющего его с входной ка ; мерой, Устройство снабжено приспособ лением дл  создани  вакуума, соеди1274 5 О 15 -20 2S 3Q 3310 венным со сборником пробы через отверстие в крышке. 2,Устройство по п. I, о, f л ичающеес  тем, что фильтр изготовлен иэ графита. 3,Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что стенка стакана выполнена с крепежными отверсти ми , высверленными ниже и выше фильтра. 4,Устройство по п. i , о т л .tчающеес  т€;м, что верхний конец стакана имеет скошенный и закругленный внещний край. 5. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что нижн   часть НИ1Г1И снабжена полой пробкой с отверстием, изготовленной из материала инертного и не проницаемого дл  расплавленного металла. 6.Устройство по п. 5, о т л нчающеес  тем, что верхн   часть канала, соедин ющего сборник пробы с входной камерой, выполнена с большим диаметром, чем его нижн   часть, и снабжена изол цией. 7.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что крышка имеет со стороны резервуара по крайней мере одну радиальную канавку,про ход щую от кра  крьппки до отверсти  к ней..