Claims (3)
Изобретение относитс к металлургии и может быть использовано дл отбора проб жидкого металла, в частности, в конвертерах и подсобных агрегатах. Известно устройство дл -отбора проб жидкого металла, в котором центральна труба водоохлаждаемого зонда имеет сужение в нижней части, используемое в качестве кристаллизатора металла, а скрепленный с крышкой кристаллизатора поршень используетс дл доставки пробы по каналу зонда вверх путем подачи под поршень сжатого воздуха 1. Недостатком этого устройства вл етс то, что жидкий металл об зательно будет кристаллизоватьс не только в сужении зонда , но и с наружной торцовой части водоохлаждаемой головки зонда, что сильно затруднит или сделает вовсе невозможным подъем кристаллизовавшейс пробы по внутреннему каналу зонда. Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл отбора проб жидкого металла, содержащее водоохлаждаемый зонд с центральным каналом, пробоотборный сосуд, снабженный пробоотборной трубкой , установленной ниже торца зонда 2. Однако в известном устройстве из-за отсутстви системы подачи отдувочного газа жидкий металл может затекать в зазор между сужением канала зонда и пробоотборным каналом и кристаллизоватьс там, что также затрудн ет подъем пробоотборного сосуда с металлом из нижней части зонда по системе пневмотранспорта. Кроме того, пневмотранспорт пробоотборного сосуда по центральному каналу зонда и по пневмопочте затруднен и ненадежен, так как при наружном диаметре сосуда близком к внутреннему диаметру канала может происходить застревание сосуда, а при большом зазоре между стенками канала и сосуда трудно создать перепад давлени , достаточный дл подъема сосуда. Цель изобретени - повышение надежности , экономичности, скорости пробоотбора и представительности проб. Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве дл отбора проб жидкого металла , содержащем водоохлаждаемый зонд с центральным каналом, пробоотборный сосуд , снабженный пробоотборной трубкой, установленной ниже торца зонда, и механизм перемещени пробы в виде пневмопочты. центральный канал выполнен в нижней его части переменного сечени , при этом внутренн стенка канала расположена на рассто нии от пробоотборной трубки, рйвиом 0,05-0,15 наружного диаметра трубки, а пробоотборный сосуд снабжен коаксиально установленным транспортным блоком, выполненным в виде стакана, снабженного защелками и эластичными манжетами, выполненными в виде чаш с загнутыми внутрь кромками и установленными днищами один к другому . Целесообразно зонд выполнить в нижней части с кольцевой камерой и отверсти ми, расположенными под углом 30-50° к оси зонда, а устройство снабжено центрирующей шайбой, установленной между манжетами . Наличие в зонде вокруг пробоотборной трубки кольцевой щели шириной 0,5-0,15 наружного диаметра трубки позвол ет подавать газ дл отдува при погружении зонда в металл и обеспечивает свободный выход отдувочного газа в расплаве даже при перекосах трубки со скоростью 100-200 м/с, достаточной дл предотвращени затекани и кристаллизации жидкого металла в зазоре и на торце зонда, и создани в жидком металле газовой зоны длиной меньше свободной длины трубки, что повышает качество р надежность отбора проб. Соединение этой щели с кислородопроводом при подаче кислорода после окончани отбора пробы обеспечивает отжигание пробоотборной трубки и настыли, что повышает надежность подъема и транспортировки пробоотборного сосуда . Наличие разъемного соединени сосуда с транспортным блоком обеспечивает ускорение и экономичность анализа проб металла в результате многократного использовани транспортного блока. Использование в транспортном блоке двух эластичных манжет, выполненных в виде чашек с загнутыми внутрь кромками и размещенными днищами друг к другу, обеспечивает надежное и быстрое перемещение пробоотборного сосуда с транспортным блоком как в нижний конец зонда, так и из зонда, устран ет опасность заворачивани передней манжеты, а также обеспечивает независимость давлени в зоне размещени сосуда от давлени газа над манжетами и от давлени отдувочного газа. Соединение с атмосферой участка центрального канала зонда (между манжетами и сужением) обеспечивает поддержание в сосуде атмосферного давлени , что способствует надежному заполнению его металлом . В нижней части зонда вокруг трубки выполнена кольцева камера, сообщающа с со щелью и воздухопроводом, а в донной части ее выполнены 4-12 сквозных отверстий , направленных веерообразно под углом 30-50° к. оси зонда. Наличие такой камеры и сквозных отверстий указанных параметров приводит к тому, что отдувочный газ. ВЫХОДЯЩИЙ в расплав, расходитс в стороны от трубки, а к ней снизу поступает свежий жидкий металл. При этом металл, затекающий в сосуд, не взаимодействует с отдувочным газом, что повышает надежность отбора и представительность проб. Кроме того, между днищами резиновых манжет установлена жестка центрирующа шайба, диаметр которой на 1-3 мм меньше внутреннего диаметра центрального Канала зонда, при этом максимальный наружный диаметр манжет на 0,5-5 мм меньше внутреннего диаметра центрального канала зонда , а наружный диаметр днищ манжет на 1-3 мм меньше диаметра центрирующей шайбы. Центрирующа шайба, диаметр которой на I-3 мм меньше центрального канала зонда, но на 1-3 мм больше диаметра днища манжет обеспечивает движение блока без перекосов и минимальный износ манжет на стыках и поворотах пневмопочтовых труб. Выполнение манжет с максимальным диаметром на 1-5 мм меньше центрального канала уменьшает опасность их заворачивани и износ и в то же врем способствует сохранению атмосферного давлени в зоне размещени сосуда -при заполнении ее металлом. На чертеже изображено устройство. Водоохлаждаемый зонд устройства выполнен из труб 1-3 и приваренной к ним головки 4. Каналы между трубами 1 и 2, 2 и 3 используютс дл подачи охлаждающей воды. Центральный канал 5 имеет сужение в нижней части. Пробоотборный сосуд 6 выполнен в виде полого негерметического металлического сосуда, к которому снизу прикреплена пробоотборна трубка 7 дл подвода жидкого металла из ванны. Трубка 7 закрыта колпачком 8. К верхней части сосуда с помощью пружинных защелок 9 прикреплен транспортный блок, выполненный в виде стакана 10, двух чашеобразных резиновых манжет 11 и 12, расположенных днищами друг к другу, размещенной между днищами манжет центрирующей шайбы 13 из фторопласта , болта 14 и гайки 15. В головке зонда 4 ниже сосуда 6 вокруг трубки 7 выполнена кольцева камера 16, соединенна трубками 17 с воздухопроводом с возможностью переключени , например краном, на кислородопровод . Ниже кольцевой камеры вокруг трубки 7 выполнена сквозна кольцева щель 18 шириной 1-3 мм, а Е. донной части камеры - сквозные отверсти 19 диаметром 3-6 мм, направленные к вертикали под углом 30-50°. Между началом сужени канала 5 и нижним торцом сосуда 6 установлена уплотнительна прокладка 20, например из асботкани, предотвращающа перетекание отдувочного газа из камеры во внутренний канал зонда. Центральна часть зонда , заключенна между сужением и манжетами , соединена с атмосферой с помощью трубки 21. Устройство дл отбора проб с помощью стыковочного приспособлени (не показано) может соедин тьс с системой пневмопочты, включающей соединенную с воздухопроводом и вакуум-проводом приемно отправочную станцию, расположенную, например, в химлаборатории, и зар дное устройство, содержащее несколько пробоотборных блоков (пробоотборных сосудов, скрепленных с транспортными блоками). При этом внутренние диаметры центрального канала зонда и трубы пневмопочты должны совпадать. Кроме того, устройство должно быть снабжено расположенным в верхней части зонда отсечным клапаном и размещённым под ним патрубком сжатого воздуха (не показаны ). Устройство работает следующим образом . До начала отбора проб зонд поднимают (автоматически) в верхнее положение так, чтобы труба 3 состыковалась с трубой пневмопочты . В трубу пневмопочты из зар дного устройства ввод т пробоотборный блок и подают сжатый воздух под давлением 1 - 3 атм в пневмопочту за зар дным устройством . Под давлением сжатого воздуха задн резинова манжета 12 расщир етс , прилегает к стенкам трубы, а пробоотборный сосуд с транспортным блоком движетс по каналу пневмопочты и поступает в нижний конец канала 5 зонда так, что трубка 7 выступает ниже торца зонда на 40-80 мм. При этом возникающие в процессе движени радиальные усили и удары воспринимает центрирующа щайба 13. Зонд расстыковывают с пневмопочтой, закрывают отсечной клапан и подают в канал 5 зонда над пробоотборным блоком сжатый воздух, который прижимает сосуд 6 к суженной части канала, а манжету 12 - к стенкам канала. Благодар этому сосуд надежно удерживаетс в нижнем положении, а сжатый воздух не проходит под манжету. После подачи газа на удержание сосуда включают подачу отдувочного газа, например воздуха, под давлением 1-2 атмосферы по трубкам 17 в камеру 16, кольцевую щель 18 и отверсти 19 и погружают зонд в металл на глубину 0,2-1 м. Тонкий металлический колпачок 8 расплавл етс и-жидкий металл под действием ферростатического давлени по трубке 7 поступает в сосуд 6 и там кристаллизуетс . При этом воздух, находивщийс в сосуде, вытесн етс жидким металлом через неплотности или специальные отверсти сосуда в канал 5 зонда, а из него через трубку 21 - в атмосферу. Отдувочный газ (воздух) подаетс в течение всего времени погружени зонда, отбора пробы и подъема зонда, выход в расплав через щель 18,и кристаллизации металла в этой щели и на торце головки. Наличие прокладки 20 позвол ет уменьщить утечку отдувочного газа в центральный канал зонда . По окончании отбора пробы зонд автоматически поднимают вверх. При этом во врем подъема зонда в систему отдува в течение 1-5 с вместо воздуха подают кислород , что приводит к отжиганию пробоотборной трубки и прочистке щели 18 и отверстий 19. После этого подачу отдувочного га-, за и газа на удержание сосуда 6 прекращают, отключают отсечной клапан, зонд состыковывают с пневмопочтовой трубой, .а пневмо .почтовую трубу соедин ют с вакуум-проводом . В результате в канале 5 зонда создаетс разрежение, под действием которого манжета 11 прилегает к стенкам центральной трубы и транспортный блок с сосудом 6 двигаютс вверх по каналу 5, а затем по пневмопочте поступают в лабораторию. Вместо сосуда в данном устройстве можно использовать и другие датчики контрол металла, например термопару дл контрол температуры жидкого металла или пробни-. цу с термопарой дл экспрессного определени содержани углерода по температуре ликвидус, или датчик многоцелевого назначени . При использовании устройства все процессы перемещени зонда, доставки пробоотборных сосудов в зонд, отбора проб и обратной доставки сосудов из зонда, а также вспомогательные операции выполн ютс автоматически, что позвол ет существенно сократить врем контрол металла, а в услови х кислородного конвертера уменьщить и продолжительность плавки, .Конструктивные характеристики системы отдува предлагаемого устройства и, в частности, расположение, форма и размеры камеры, щели и отверстий дл выхода газа отработаны с помощью гидравлического моделировани . Применение предлагаемого устройства позволит сократить продолжительность отбора проб и продолжительность плавки на 40 с, что дает экономию условно-посто нных расходов на 0,098 руб/т. Экономический эффект дл ККЦ-2 НЛМЗ составит 352 тыс. руб./г или 0,08 руб./т стали. Формула изобретени 1. Устройство дл отбора проб жидкого металла, содержащее водоохлаждаемый зонд с центральным каналом, пробоотборный сосуд , снабженный пробоотборной трубкой, установленной ниже торца зонда и механизм перемещени пробы в виде пневмопочты , отличающеес тем, что, с целью повышени надежности устройства в работе, экономичности , скорости пробоотбора и представительности проб, центральный канал выполнен в нижней его части переменного сечени , при этом внутренн стенка канала расположена на рассто нии от пробоотборной трубки, равном 0,05-0,15 наружного диаметра трубки, а пробоотборный сосуд снабжен коаксиально установленным транспортным блоком, выполненным в виде стакана, снабженного защелками и эластичными манжетами , выполненными в виде чаш с загнутыми внутрь кромками и установленными днищами один к другому.The invention relates to metallurgy and can be used for sampling a liquid metal, in particular, in converters and ancillary units. A device for sampling a liquid metal is known, in which the central tube of a water-cooled probe has a narrowing in the lower part, used as a metal mold, and a piston attached to the crystallizer cap is used to transport the sample through the probe channel upward by supplying compressed air to the piston 1. Disadvantage This device is that the liquid metal will necessarily crystallize not only in the narrowing of the probe, but also from the outer end of the water-cooled probe head, which will make it very difficult Do not impossible to make the rise kristallizovavsheys samples through internal channels of the probe. Closest to the present invention is a liquid metal sampling device containing a water-cooled probe with a central channel, a sampling vessel equipped with a sampling tube installed below the tip of probe 2. However, in the known device, due to the lack of a stripping gas supply system, the liquid metal can flow into the gap between the narrowing of the probe channel and the sampling channel and crystallize there, which also makes it difficult to lift the sampling vessel with metal from the lower part of the probe through a pneumatic transport system. In addition, the pneumatic conveying of the sampling vessel through the central channel of the probe and through the pneumatic tube is difficult and unreliable, because when the outer diameter of the vessel is close to the internal diameter of the channel, vessel can get stuck, and with a large gap between the walls of the channel and the vessel, it is difficult to create a pressure drop sufficient for lifting vessel. The purpose of the invention is to increase the reliability, efficiency, sampling rate and representativeness of samples. This goal is achieved by the fact that in a liquid metal sampling device containing a water-cooled probe with a central channel, a sampling vessel equipped with a sampling tube installed below the tip of the probe, and the mechanism for moving the sample in the form of a pneumatic mail. the central channel is made in the lower part of the variable section, while the inner wall of the channel is located at a distance from the sampling tube, a depth of 0.05-0.15 outer diameter of the tube, and the sampling vessel is equipped with a coaxially mounted transport unit, made in the form of a cup, equipped with snaps and elastic cuffs made in the form of bowls with inward-curved edges and bottom mounted to each other. It is advisable to perform the probe in the lower part with an annular chamber and openings located at an angle of 30-50 ° to the axis of the probe, and the device is equipped with a centering washer installed between the cuffs. The presence in the probe around the sampling tube of an annular slit with a width of 0.5-0.15 of the outer diameter of the tube allows gas to be blown off when the probe is immersed in metal and ensures free exit of the stripping gas in the melt even when the tube is skewed at a speed of 100-200 m / s sufficient to leak and crystallize the liquid metal in the gap and at the tip of the probe, and create a gas zone in the liquid metal with a length less than the free length of the tube, which improves the quality of p and prevents sampling. The connection of this gap with the oxygen line during the supply of oxygen after the completion of sampling provides for annealing of the sampling tube and nastily, which increases the reliability of lifting and transporting the sampling vessel. The presence of a detachable connection of the vessel with the transport unit provides for the acceleration and efficiency of the analysis of metal samples as a result of repeated use of the transport unit. The use of two elastic cuffs in the transport unit, made in the form of cups with inward-curved edges and placed bottoms towards each other, ensures reliable and fast movement of the sampling vessel with the transport unit both to the lower end of the probe and from the probe, eliminating the danger of wrapping the front cuff and also ensures that the pressure in the vessel placement zone is independent of the gas pressure above the cuffs and the pressure of the stripping gas. The connection with the atmosphere of the site of the central channel of the probe (between the cuffs and the constriction) ensures that atmospheric pressure is maintained in the vessel, which contributes to reliable filling of it with metal. In the lower part of the probe around the tube there is an annular chamber connected with the slot and the air duct, and in the bottom part there are 4-12 through holes directed fan-shaped at an angle of 30-50 ° to the axis of the probe. The presence of such a chamber and through holes of these parameters leads to the fact that the exhaust gas. OUTCOMING to the melt, diverges to the side of the tube, and fresh liquid metal flows from below. In this case, the metal flowing into the vessel does not interact with the stripping gas, which increases the reliability of sampling and the representativeness of the samples. In addition, a rigid centering washer is installed between the bottom of the rubber cuffs, the diameter of which is 1-3 mm less than the inner diameter of the central channel of the probe, while the maximum outer diameter of the cuffs is 0.5-5 mm less than the internal diameter of the central channel of the probe, and the outer diameter of the bottoms the cuff is 1-3 mm smaller than the diameter of the centering washer. A centering washer, the diameter of which is I-3 mm smaller than the center channel of the probe, but 1-3 mm larger than the diameter of the bottom of the cuffs ensures movement of the unit without distortions and minimal wear of the cuffs at the joints and turns of the mail-sending mail. Making the cuffs with a maximum diameter of 1-5 mm less than the central channel reduces the danger of their wrapping and wear, and at the same time contributes to maintaining the atmospheric pressure in the zone where the vessel is located when it is filled with metal. The drawing shows the device. The water-cooled probe of the device is made of pipes 1-3 and a head 4 welded to them. The channels between pipes 1 and 2, 2 and 3 are used to supply cooling water. The central channel 5 has a narrowing at the bottom. The sampling vessel 6 is made in the form of a hollow non-hermetic metal vessel, to which a sampling tube 7 is attached to the bottom for supplying liquid metal from the bath. The tube 7 is closed by a cap 8. To the upper part of the vessel by means of spring latches 9 a transport unit is attached, made in the form of a cup 10, two cup-shaped rubber cuffs 11 and 12, located at the bottom of each other, placed between the bottoms of the cuffs of the centering washer 13 made of fluoroplastic bolt 14 and nuts 15. In the head of the probe 4 below the vessel 6 around the tube 7 there is an annular chamber 16 connected by tubes 17 with an air duct that can be switched, for example, by a tap, to the oxygen duct. Below the annular chamber around tube 7 there is a through annular slit 18 with a width of 1-3 mm, and E. the bottom of the chamber is through holes 19 with a diameter of 3-6 mm, directed to the vertical at an angle of 30-50 °. A gasket 20, for example from asbestos cloth, is installed between the beginning of the narrowing of the channel 5 and the lower end of the vessel 6, preventing leakage of the exhaust gas from the chamber into the internal channel of the probe. The central part of the probe, which is enclosed between the narrowing and the cuffs, is connected to the atmosphere by means of a tube 21. A sampling device using a docking device (not shown) can be connected to a pneumatic mail system that includes a receiving station connected to an air duct and a vacuum wire. for example, in the chemical laboratory, and a charging device containing several sampling units (sampling vessels fastened with transport blocks). At the same time, the inner diameters of the central channel of the probe and the pneumatic mail tube must match. In addition, the device must be equipped with a shut-off valve located in the upper part of the probe and a compressed air pipe located under it (not shown). The device works as follows. Prior to sampling, the probe is raised (automatically) to the upper position so that the pipe 3 is docked with the pneumatic mail tube. A sampling unit is introduced into the pneumatic tube tube from the charging device and compressed air is fed at a pressure of 1–3 atm to the pneumatic loading device. Under the pressure of compressed air, the rear rubber cuff 12 is expanded, abuts against the pipe walls, and the sampling vessel with the transport unit moves along the airmail channel and enters the lower end of the probe channel 5 so that the tube 7 protrudes 40–80 mm below the end of the probe. At the same time, the radial forces and impacts arising during the movement perceive the centering jaw 13. The probe is disconnected from the pneumatic post, the shut-off valve is closed and the compressed air is fed into the channel 5 of the probe above the sampling unit, and the cuff 12 is pressed to the walls channel. Due to this, the vessel is securely held in the lower position, and the compressed air does not pass under the cuff. After the gas is supplied to hold the vessel, the stripping gas is supplied, for example, air, under a pressure of 1-2 atmospheres through tubes 17 into chamber 16, an annular gap 18 and apertures 19 and immerse the probe into metal to a depth of 0.2-1 m. Thin metal cap 8 melts the i-liquid metal under the action of ferrostatic pressure through the tube 7 enters the vessel 6 and crystallizes there. At the same time, the air in the vessel is expelled by liquid metal through leakages or special openings of the vessel into the channel 5 of the probe, and from it through pipe 21 to the atmosphere. The stripping gas (air) is supplied during the entire time of immersion of the probe, sampling and lifting of the probe, exit into the melt through the slit 18, and crystallization of the metal in this slit and at the end of the head. The presence of the gasket 20 allows for reduced leakage of the stripping gas into the central channel of the probe. At the end of the sampling probe is automatically raised up. At the same time, during the lifting of the probe, oxygen is fed in for 1-5 seconds instead of air, which leads to an annealing of the sampling tube and cleaning of the slot 18 and the holes 19. After that, the supply of the stripping gas and gas to hold the vessel 6 is stopped, the shut-off valve is disconnected, the probe is connected to the pneumo-mail tube, and the pneumatic post tube is connected to the vacuum wire. As a result, a vacuum is created in the channel 5 of the probe, under the action of which the cuff 11 adjoins the walls of the central tube and the transport unit with the vessel 6 moves up along the channel 5, and then comes to the laboratory through the pneumatic tube. Instead of a vessel, other metal control sensors, such as a thermocouple, can be used to monitor the temperature of the liquid metal or probe through this device. Thermocouple thermometer for the rapid determination of carbon content by liquidus temperature, or a multi-purpose sensor. When using the device, all processes of moving the probe, delivering the sampling vessels to the probe, sampling and returning the vessels from the probe, as well as auxiliary operations are performed automatically, which significantly reduces the time needed to control the metal, and, under the conditions of the oxygen converter, reduce the duration of melting .The design characteristics of the proposed system for blowing off the device and, in particular, the location, shape and dimensions of the chamber, the slits and the gas outlet openings are worked out using hydraulic who is modeling. The use of the proposed device will reduce the duration of sampling and the duration of smelting by 40 s, which gives a saving of conditionally fixed costs of 0.098 rubles / ton. The economic effect for CCL-2 NLMZ will be 352 thousand rubles / g or 0.08 rubles / ton of steel. Claim 1. A device for sampling a liquid metal containing a water-cooled probe with a central channel, a sampling vessel equipped with a sampling tube installed below the tip of the probe and the mechanism for moving the sample in the form of a pneumatic mail, characterized in that efficiency, sampling rate and representativeness of the samples, the central channel is made in its lower part of variable cross section, while the inner wall of the channel is located at a distance from tube, 0.05-0.15 equal to the outer diameter of the tube and the sampling vessel is provided with a coaxially installed a transport block formed as a sleeve provided with a locking latch and elastic cuffs are designed as bowls with inturned edges and bottoms of one set to another.
2, Устройство по п. 1, отличающеес тем, что зонд выполнен в нижней части с кольцевой камерой и отверсти ми, расположенными под углом 30-50° к оси зонда.2, the apparatus according to claim 1, characterized in that the probe is made in the lower part with an annular chamber and openings located at an angle of 30-50 ° to the axis of the probe.
3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес тем, что оно снабжено центрирующей шайбой , установленной между манжетами.3. The device according to PP. 1 and 2, characterized in that it is provided with a centering washer installed between the cuffs.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination
1.Авторское свидетельство СССР № 388215, кл. G 01 N 1/10, 1972.1. USSR author's certificate number 388215, cl. G 01 N 1/10, 1972.
2.Авторское свидетельство СССР № 837955, кл. G 01 N 1/10, 1977.2. USSR author's certificate number 837955, cl. G 01 N 1/10, 1977.