SU877428A1 - Устройство дл определени содержани углерода и температуры в жидком металле - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, а именно к контролю параметров плавки в сталеплавильном процессе. Известно устройство дл  определени  содержани  углерода, в котором пробоотборник выполнен в виде кварцевого баллона с выступающей снизу кварцевой трубкой. Внутри баллона установлена термопара, измер юща  те пературу кристаллизации, а снаружи в трубке - термопара, измер юща  тем пературу жидкого металла LI. Однако это устройство требует повышенного расхода термопар, кроме того,инерционность термопары не позвол ет точно фиксировать температуру фазового перехода ликвидус, что снижает точность определени  содержани  углерода в жидком металле. Известно также устройство дл  определени  содержани  углерода в расплаве, в котором измерени  основной термопары, измер ющей температуру кристаллизации жидкого металла в пробоотборной полости, корректируетс  по температуре кристаллизаци эталона в другой полости пробоотбор . Недостатками такого устройства  вл ютс  посто нный расход термоэлектродов , а также инерционность измерени  термопарой, что снижает точность измерени . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  определени  содержани  углерода в жидком металле, в.котором дл  измерени  температуры кристаллизации и температуры жидкого металла служит фотоэлемент, встроенный в торец поршн , установлен ного внутри фурмы с возможностью возвратно-поступательного движени , который вт гивает порцию жидкого мета.лла внутрь полости водоохлаждаемой фурмы , где :металл. кристаллизуетс  З. Однако в известном устройстве точность измерени  зависит от стабильности характеристики фотоэлемента. Вследствие большой нестабильности фотоэлементов точность измерени  в этом устройстве невысока. Кроме то- го, применение возвратно-поступательного движени  поршн  усложн ет конструкцию устройства. Цель изобретени  - повышение точности измерени ; и упрощение устройства .

Поставленна  цель достигаетс  тем что в торце водоохлаждаемого зонда со встроенным внутри его фотоэлементом выполнены по крайней мере две дополнительные и одна пробоотборна  полости в огнеупорном материале,.например из кварца, причем в дополнительных полост х помещены эталонные сплавы железо - углерод с различным содержанием углерода, пробоотборна  полость герметизирована сверху прозрачным материалом, а в боковой поверхности ее на разных уровн х выполнены два отверсти , закрытые легкоплавным материалом.

НА фиг. 1 показано устройство дл  определени  содержани  углерода и температуры жидкого металла/ на фиг.2 - диаграмма железо - углерорбд} На фиг. 3 - тарировочный график зависимости содержани  углерода от соотношени  отрезков времени фазовых переходов. 1

На торце, водоохлаждаемого зонда 1 расположены полости 2-4 в огнеупорных трубках 5-7 из кварца. В полост х -2 и 4 Помещены эталоны 8 и 9 изсплава железо-углерод с различным содержанием углерода. В пробоотборную полость 3 из ванны затекает проба жидкого металла 10 через отве;рсти .11 и 12 в боковой поверхнос ти огнеупорной трубки б. Трубка 6 CBepjty загерметизирована прозрачным материалом 13, например стеклом или кварцем. Внутри зонда расположена визирна  трубка 14 с фокусирующей линзой 15 и фотоэлементом 16. Фотоалемент 16 проводами 17 подключен к прибору 18. В полости 3 помещен раскислитель 19. Отверсти  11 и 12 закрыты легкоплавными колпачками 20

Устройство работает следующим образом. ,

При погружении в жидкий металл зонда i, жидкий металл из ванны затекает в полость 3 через нижнее отверстие 12, вытесн   воздух через верхнее отверстие 11 после расплавлени  легкоплавких колпачков 20. В погруженном состо нии зонда 1 уровень отобранного жидкого .металла 10 в пробоо.тборной. полости 3 будет немного выше верхнего отверсти  11, так как воздушна  пробка под герметизирующим материалом 13 не даст

подн тьс  металлу выше. I.

После выдержки зонда под уровнем жидкого металла расплавл ютс  два эталонных сплава 8 и 9. Прогрев до температуры расплавленного металла эталонных сплавов 8 и 9 фиксируетс  по максимальной точке насыщение на Кривой записи ЭДС от фотоэлемента 16 на диаграмме самопишущего прибора 18. После этогоЗОНД 1 выводитс  из металла в воздух. Жидкий ме .талл из пробоотборной полости 3 вытчет через отверсти  11 и 12 и его уровень ЙУдет совпадать с нижней кромкой отверсти  12. Это дает возмо:жность . дл  совпадени  всех трех уровней расплавленных проб, что предопределит их одинаковую.массу и равную скорость охла:ждени .

Точками а, в, с С фиг.2} показаны на диагргшме положени  двух эталонов с содержанием углерода соответственно 0,001 и 2% С, а также пробы залитого жидкого металла с неизвестным содержанием углерода (х ) , после выравнивани  в них температуры, ставше равной температуре металла в сталеплавильной ванне.

Охлаждение всех трех проб происходит с одинаковой скоростью, причем первым закристаллизируетс  эталон с малой концентрацией углерода (точка cj), вторым закристаллизируетс  металл в пробоотборной полости 3 с содержанием углерода X (точка G) , третьим закристаллизируетс  второй эталон (точка f ) .

В моменты кристаллизации двух эталонов и Пробьь жидкого металла вследствие ВЕЛделени  скрытой теплоты плавлени  происходит вспышкообразное световое излучение, что фиксируетс  фотоэлементом через фокусирующую линзу на диаграмме охлаждени  в виде изломов йа кривой охлаждени .

Точки d f в , . на диаграмме (фиг.2) соответствуют этим моментамначала вспышек в результате выдел ю .щегос  мгновенно тепла из кристаллизирующего металла. Содержание углерода определ етс  соотношением двух отрезков времени между трем  моментами вспьшек

-Cl )

e-f

Расчет; значение температур Т 3 И и Т $ (температуры кристаллизации) известны из диаграммы ХФиг. 2J исоответствуют содержани м углерода 0,001 и 2%, Требуетс  определись Те и далее по этой температуре из диаграммы (фиг.2) найти содержание углерода X % С.

Тй-Те .

W

()%et Ve-r e- e- -V d e- Ve Ve- f d-e ) (

т .-i:,-p

(6)

I i .

разделив числитель и знаменатель на Tg -.f получим

(trd-elCe-f)

Claims (3)

1. (7) Ht ci-e/C e-t) ft К Из этого выражени  видно, что определение величины Те, не зависит лшиь от соотношени  отрезков времен . -- К; между трем  вспышкс1ми светового излучени  трех проб кристаллизующегос  металла. По величине Те (температура кристаллизации опре дел етс  содержание углерода Х%С, Так,как скорость охлаждени  на участке практически посто нна, то определив скорость охлаждени  пр бы залитого металла на участке g можно определить скорость охлаждени  и на всем участке в-е. охл t где Рд.а - врем  между световой всп кой эталона {точка а и исследуемой пробы. Из фиг.2 находим температуру (температура жидкого металла) Te %XAVe- e - врем  охлаждени  исследуемой пробы от максимал ной температуры до момен та фазового перехода (точка ej фиксируемого фотоэлемента в виде резкого излома на кривой охлаждени  фиг.1 (точка е. Подставив в формулу (9} Tg. из фор мулы (7) получим т IkJEL ) -S-e . d-e - врем  охлаждени  от максима ного светового потока до . . Iпромежуточной вспышк иссле дуемой пробы жидкого металл а ;. врем  между первой и второй вспышкой в пробоотборнике/ TjMTip - величины известные дл  эталонов с известным содержа . нием углерода, а величины; . определ ютс  из измерени . Таким образом, по формуле (7) определ етс  косвенно температура крис таллизации исследуемой пробы жидкого метсшла, а по ней уже содержание в ней углерода. По формуле 10 определ етс  температура жидкого метгшла . На фиг. 3 приведен тарировочный график зависимости содержани  углерода в пробе кристсшлизирующегос  жидкого метгипла от соотношени  двух отрезков времени ме аду трем  моментами световых вспышек в трех полост х пробоотборника. После замера при огнеупорных трубки-кварца 5-7 вынимаютс , а на их место вставл ютс  новые. Причем в качестве эталонов могут примен тьс  уже отобранные пробы жидкого металла с известным после лабораторного анализа содержанием углерода. Формула изобретени  Устройство дл  определени  содержайи  углерода и температуры жидкого металла, включающее водоохлаждаемый зонд, на торце которого установлен пробоотборник с полостью и фотоэлемент , встроенный внутри зонда, о тличающеес  тем, что,с целью повышени  точности измерени  и упрощени  устройства, в торце водоохлаждаемого зонда дополнительно выполнены по крайней мере две дополнительные полости, и все полости выполне 1ы в огнеупорном материале, например кварце, причем в дополнительных полост х помещены эталонные сплавы железо - углерод с различным содержанием углерода, пробоотборна  полость герметизирована сверху прозрачным материалом, а на ее боковой поверхности на разных уровн х выполнены отверсти , закрытые легкрплавким материалом. Источники информации прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 415545, кл. G 01 п 1/10, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 468140, кл. G 01 п 25/06, 1973.
3. 3.Авторское свидетельство СССР 453622, кл. G 01 п 33/20, 1972.

   6

   т

   ГУ а

   Г5 С