SU917039A1 - Устройство дл контрол жидкого металла - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

1

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к устройствам дл  контрол  жидкой стали-определени  температуры , содержани  углерода и отбора проб.

Известно устройство дл  замера температуры жидкой стали и определени  содержани  углерода в ней, содержащее огне упорный стакан с отверстием в боковой стенке дл  затекани  металла и две термопары, встроенные в донышко, наружную - дл  измерени  температуры металла и внутреннюю - дл  определени  содержани  углерода по температуре ликвидус 1-.

Недостатком этого устройства  вл етс  соприкосновение всего устройства с контролируемым металлом, а также размещение холодных спаев термопар в доныщек или боковых стенках стакана, подверженных сильному всестороннему нагреву.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  контрол  жидкого мегалла , содержащее стакан, снабженный пробоотборной кварцевой трубкой, выступающей внутрь стакана и огнеупорной крыщкой с размещенной в ней термопарой, снабженной U-образной кварцевой трубкой, расположенной внутри стакана 2,.

Известное устройство имеет следующие недостатки.

Поскольку устройство предназначено дл  разового использовани , наличие двух термопар , как правило платиновых, и больша 

5 длина нижней термопары, проход щей через весь стакан и трубку, существенно удорожает операцию контрол .

Вследствие подачи жидкого металла в верхнюю часть стакана сбоку от верхней

Q термопары высокоскоростной струей, вытекающей из трубки, металл растекаетс  и кристаллизируетс  на крыщке и стенках стакана. В результате в центральной части стакана образуетс  полость. Даже при организации медленного потока расплава он

15 заполн ет стакан вплоть до крышки, в результате чего на спае верхней температуры образуетс  усадочна  раковина. Наличие полости или усадочной раковины снижает точность определени  содержани  углеро2Q да по температуре ликвидус и делает пробу непригодной дл  последующего анализа на вакуумном квантометре.

Выполнение стакана из кварца снижает прочность устройства, делает невозможным контроль металла, покрытого в зким шлаком , ухудшает теплоотвод от поступившего в него металла, что увеличивает продолжительность кристаллизации, а следовательно и продолжительность контрол .

Цель изобретени  -.повышение качества контрол  и представительности пробы,

Указанна  цель достигаетс  тем,, что устройство дл  контрол  жидкого металла, содержащее стакан, снабженный пробоотборной кварцевой трубкой, выступающей внутри стакана, и огнеупорной крышкой с размещенной в ней термопарой, снабженной U-образной кварцевой трубкой, расположенной внутри стакана, спай термопары расположен в центре выходного сечени  пробоотборной кварцевой трубки, крышка снабжена дроссельной трубкой, при этом длина U-образной трубки внутри стакана составл ет 0,2-0,6 его высоты а дроссельна  трубка выполнена с внутренним диаметром, определ емым формулой d(0,04-0,08), где d - диаметр, м; V-свободный объем сткана, h-глубина погружени  пробоотборной кварцевой трубки в жидкий металл , м.

Целесообразно пробоотборную кварцевую трубку выполнить с плавно увеличивающимс  сечением в верхней ее части и снабдигь наружной стальной трубкой, а нижнюю часть дроссельной трубки расположить внутри стакана, стакан выполнить из металла и с утолщенным дном, а наружную стальную трубку закрепить в дне.

Устройство позвол ет подавать свежий неостывший металл непосредственно к спаю термопары и исключает подмешивание к нему остывшего металла из стакана в течение времени, необходимого дл  замера температуры . Указанное расположение пробоотборной кварцевой трубки и термопары обеспечивает измерение одной короткой термопарой сначала температуры жидкой стали, а затем температуры ликвидус.

Кроме того, выполнение пробоотборной кварцевой трубки с плавным расширением верхней части и расположение дроссельной трубки внутри стакана обеспечивает спокойное заполнение стакана металлом и образование над зеркалом металла воздушной подушки, благодар  которой усадочна  раковина формулируетс  выше спа  термопары .

Стакан выпблнен металлическим с утолщенным до 10-20 мм донышком, а пробоотборна  кварцева  трубка, выступающа  наружу , расположёна внутри стальной трубки, что повышает прочность устройства и ускор ет кристаллизацию металла, особенно в донной части, позвол   сократить врем  нахождени  устройства в погруженном состо нии в ванне сталеплавильного агрегата.

На чертеже изображено устройство, общий вид.

Устройство содержит металлический стакан 1 цилиндрической или конической фор .мы с металлическим донышком 2 толщиной 10 20 мм. Утолщение донышка 2 выше указанного предела нерационально увеличивает массу устройства,, а уменьшение толщины снижает теплоотвод, что увеличивает врем  кристаллизации пробы. В донышке 2 закреплена металлическа  наружна  трубка 3, внутри которой размешена пробоотборна  кварцева  трубка 4, выступающа  внутрь стакана, имеюща  в верхней части плавное расширение. На выступающей части пробоотборной кварцевой трубки 4 расположена спираль 5 из алюминиевой проволоки, при-чем диаметр спирали меньше диаметра расширенной части трубки 4. Металлическа  наружна  трубка 3 снизу закрыта колпачком 6 из тонколистового металла.

Сверху стакан 1 закрыт керамической крышкой 7, котора  герметизирована, в частности относительно стакана клеем или обмазкой , например, жидким стеклом. В крышку 7 встроена термопара 8-, защищенна  U-образной кварцевой трубкой 9 и соединенна  с вилочным разъемом 10. Спай 11 термопары расположен в центре выходного сечени  пробоотборной кварцевой трубки 4, выступающей внутрь стакана на 0,2-0,6 его высоты. Така  высота выступающей части трубки 4 обеспечивает достаточную высоту пробы с учетом толщины последующего реза и достаточное удаление спа  11 термопары 8 от-крышки 7. В крышке 7 также закреплена дроссель а  трубка 12, соедин юща  стакан с атмосферой так, что ее нижний конец выступает на 5 - 15 мин внутрь корпуса. Уменьшение длины выступающей внутрь корпуса части дроссельной трубки 12 может привести к заполнению устройства металлом до крышки 7, ввиду сжимаемости воздуха, что приводит к образованию усадочной раковины в центре пробы. При большей длине выступающей части трубки 12 либо неоправдано увеличиваютс  габариты устройства, либо по вл етс  возможность попадани  спа  термопары в область усадочной раковины, образуюшейс  сверху пробы.

Внутренний диаметр дроссельной трубки 12 устанавливают из услови  заполнени  устройства жидким металлом в течение 3 - 7 с в соответствии с формулой

d (0,04 - 0,08) V,

где d - внутренний диаметр трубки, м; V - внутренний объем корпуса, fi - глубина погружени  пробоотборной кварцевой трубки 4 в жидкий металл, м.

Claims (2)

1. Дл  погружени  в контролируемый жидкий металл устройство закреплено в картонном блоке 13, например, с помощью жидкого стекла, нижн   часть защищена огнеупорной массой 14, так что из блока выступает только конец трубки 3, закрытый колпачком 6. Устройство можно также расположить вместо картонной трубки внутри водоохлаждаемого зонда, погружаемого в контролируемый металл. Устройство работает следующим образом . Дл  контрол  параметров жидкого металла , например стали, картонный блок,13 с устройством надевают на металлическую штангу, на торце которой имеютс  гнезда дл  вилочного разъема 10, а внутри провода , соедин ющие их с измерительным прибором , например, одним или двум  электронными потенциометрами. С помощью механизма или вручную блок погружают в контролируемый металл на глубину не менее 100 мм, счита  от верха пробоотборной кварцевой трубки 4. Колпачок 6 предохран ет устройство от попадани  в него щлака и расплавл етс  в жидкой стали. Расплав под действием ферростатического давлени  в течение 3-5 с поступает по пробоотборной кварцевой трубке 4 к спаю 11 терпопары и стекает на донышко, где раскисл етс  алюминиевой проволокой 5. Расширение на конце трубки 4 преп тствует всплыванию алюминиевой проволоки 5. Как показали расчеты, потер  температуры металла при движении по кварцевой трубке длиной 100 мм составл ет не более 3-4 К. Поскольку расположение пробоотборной кварцевой трубки 4 и спа  термопары исключает подмешивание остывшего расплава, точность измерени  температуры жидкой стали (с поправкой 3-4 Kj получаетс  достаточно высокой. Высота пробоотборной кварцевой трубки, выступаюшей внутрь стакана 1 и на 0,2-0,6 его высоты обеспечивает стекание расплава в нижнюю часть стакана в течение времени, необходимого дл  замера температуры жидкой стали. Заполнение устройства металлом продол-жаетс  до тех пор, пока зеркало расплава не достигнет дроссельной трубки 12. Вви-. ду малости диаметра трубки 12, металл, вошедший в нее, застывает, выход воздуха и дальнейшее поступление металла прекрашаетс , а над зеркалом металла образуетс  воздушна  подушка. Врем  заполнени  устройства расплавом зависит от внутреннего диаметра дроссельной трубки 12. Его величину определ ют, исход  из величины гидравлического сопротивлени  трубки 12, обеспечивающего заполнение устройства в течение 3-7 с согласно вышеприведенной формуле. Значительное врем  заполнени  и плавное расширение трубки 4 обеспечивают плавное затекание металла и получение в дальнейшем плотного слитка. , Через 3-5 с после начала замера начинаетс  кристаллизаци  металла вблизи утолщенного донышка 2, что позвол ет ускорить извлечение устройства из контролируемого металла до завершени  кристаллизации во всем объеме, а следовательно, повысить надежность замера. В ходе дальнейшей кристаллизации термопара 8 измер ет температуру лик-видус металла, по которой определ ют содержание углерода в металле. Наличие трубки 12 обеспечивает образование над металлом воздушной подушки , благодар  которой усадочна  раковина в слитке образуетс  выше спа  тер мопары , что повышает точность определени  содержани  углерода в металле. После завершени  определени  содержани  углерода блок 13 с устройством снимают с металлической штанги и замен ют новым, а стакан с пробой металла отправл ют в лабораторию. Пробу вместе с корпусом разрезают в поперечной плоскости на 5-7 мм выше донышка 2, поверхность реза шлифуют и анализируют на известном вакуумном квантометре. Уменьшение числа и длины платиновых термопар в предлагаемом устройстве обеспечивает снижение стоимости операции контрол  на 40-50%, что Составл ет примерно 0,008 руб/т стали. Спокойное заполнение устройства контролируемым металлом вследствие определенного диаметра дроссельной трубки и плавного расширени  кварцевой трубки, подающей расплав, а также создание воздушной подушки над зеркалом металла повышают качество пробы и точность определени  содержани  углерода по температуре ликвидус . Выполнение корпуса устройства из стали с утолшенным донышком и стальной трубкой зашишаюшей кварцевую трубку, повышает надежность и ускор ет операцию ко трол . Формула изобретени  1. Устройство дл  контрол  жидкого металла , содержащее стакан, снабженный пробоотборной кварцевой трубкой , выступающей внутрь стакана, и огнеупорной крышкой с размещенной в ней термопарой, снабженной U-образной кварцевой трубкой, располс женной внутри стакана, отличающеес  те,.. что, с целью повышени  качества контрол  и представительности пробы, устройство снабжено пробоотборной кварцевой трубкой, спай термопары располо :ен в центре выходного сечени  пробоотборной кварцевой трубки , крышка снабжена дроссельной трубкой, при этом длина U-образной кварцевой трубки внутри стакана составл ет 0,2-0,6 его высоты, а дроссельна  трубка выполнена с внутренним диаметром, определ емым формулой . d 0,04 - 0,08 , где d - диаметр, м; V - свободный объем ста,;ана, h -глубина погружени  пробоотборной кварцевой трубки в жидкий металл, м. 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что пробоотборна  кварцева  трубка выполнена с плавно увеличивающимс  сечением в верхней ее части и снабжена наружной стальной трубкой,, а нижн   часть дроссельной трубки расположена внутри стакана. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес  тем, что стакан выполнен из металла и с 91 утолщенным дном, а наружна  трубка закреплена в дне. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Швеции № 345522, кл. G 01 К 1/08, 1961.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 415545, кл. G 01 N 1/10, 1974.