SU976332A1 - Способ получени закаленной пробы металла - Google Patents

Description

:(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАКАЛЕННОЙ ПРОБЫ МЕТАЛЛА Изобретение относитс  к исследованию металлургических процессов, в частности к способам получени  закаленных проб металла, предназначенных дл  химическо- го анализа. Известен способ получени  проб ме- талла, включающий заполнение пробоотбор ной камеры паром, что сводит к минимуму пригорание пробы в камере l . При осуществлении данного способа получают пробу, которую в; р де случаев необходимо разделывать на более мелкие части. Размер их должен соответствовать техническим требовани м оборудовани , используемого дл  химического анализа. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ получени  закаленной пробы, включающий отбор пробы жидкого металла, разливку пробы с диспергированием , охлаждение полученных части в защитной атмосфере и закалку их в охлазкдаюшей-жидкости . Разделение на капли происходит в результате попадани  струи ЖИДКОГО металла на медный вращающийс  диск, при этом стру  металла разбиваетс  на капли, которые, затвердева , сбра-. сываютс  под действием центробежных сил в емкость с охлаждающей жидкостью. В качестве защитного газа используют азот или аргон, а охлаждающей жидкостью служит вода 2 . Однако при осуществлении известного способа жидкий металл, разбива сь на-капли , растекаетс  по поверхности медного вращающегос  диска, в результате чего образуютс  частицы застьгошего металла в форме пластин, вес каждой из которых превышает величину навески, необходимой дл  анализа. Увеличение скорости вращени  диска не дает уменьшени  размера частиц , так как в этом случае капли металла в жидком состо нии перемещаютс  под действием центробежных сип к кра м и при сопр 1косновении свариваютс , что еще более повышает размер получаемых частиц. Дл  доведени  веса частиц металла до величины навески, нужной дл  анализа, необходима дополнительна  разделка полученных пластин. Эта операхш  трудоемка и продолжительна по времени, что определ ет большую продолжительност подготовки пробы к анализу. Пель изобретени  - сокращение времени подготовки пробы к анализу. Эта цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  закаленной пробы м талла, включающему отбор пробы жидкого металла, разливку пробы с одновременным диспергированием, охлаждение полученных Частиц в защитной атмосфере и закалку их в охлаждающей жидкости, диспергирование пробы осуществл ют путем воздействи  потоком пар йазовой смеси, охлаждение провод т в защитной атмосфере из парогазовой смеси, при этом используют парогазовую смесь следующего состава, об. %: Водород2,0 - 5,0 Вод ной пар8,0 - 16,0 ГелийОстальное За счет того, что разделение на капли осуществлжпот путем воздействи  на струю расплавленного металла потоком парогазовой смеси, скорость которого не ограничиваетс , в отличие от скорости вращени  диска в известном способе, достигает с  получение частиц малого размера, которые не требуют разделки перед анализо Разделка замен етс  подбором необходимого дл  анализа количества частиц, который занимает гораздо меньше времени. Это дает возможность значительно сократить врем  подготовки пробы к анализ Использование дл  разделени  струи жидкого металла на капли и в качестве защитной атмосферы смеси водорода, вод ного пара и гели  дает возможность выполнить два требовани , необходимых дп  достижени  цели изобретени . Во-первых, получаемые частицы должны по химическому составу полностью соответствовать всему объему исследуемого металла, т. е. необходимо, чтобы в процессе получени  пробы поверхность указанных частиц не окисл лась, кроме того, должно быть полностью исключено выгора ние с поверхности таких элементов, как углерод, сера и т. д. В противном случае полученные частицы не будут соответство вать пон тию проба, и по их химическому составу нельз  будет судить о химическом составе всего объема исследуемого металла . Выполнение этого требовани  достигаетс  за счёт высокой инертности используемой смеси, один из компонентов которой - гелий -  вл етс  инертным газом . а другой - водород - восстановителем, нейтрализующим окислительное действие третьего компонента - вод ного пара. Во-вторых, используема  сера должна обладать высокой теплопроводностью, так как . .дл  сохранени  малого размера частиц необходимо возможно бысгро их охладить , чтобы снизить Веро тность столкновени  частиц в жидком состо нии, избежав тем самым их сваривание, т. е. увеличени  размера полученных частиц. Выполнение этого требовани  достигаетс  также за счет состава используемой смеси, в которую включены гелий и водород - газы, обладающие наибольшей теплопроводностью из используемых в промышленности дл  создани  защитных сред. Дополнительно повышает теплопроводность среды вод ной пар, вход щий в состав и обладающий теплопроводностью (при, температуре 20°С и Р 1 атм), 150 кал/см.с °Сх10. Высока  теплопроводность используемой смеси позвол ет сохранить малый размер получаемых частиц и тем самым исключить дополнительную разделку, что сокращает врем  подготовки пробы к анализу . Достижению максимального эффекта от использовани  предлагаемого способа служит выбранное соотношение компонентов парогазовой смеси. Водород, вход щий в смесь в количестве 2,0 - 5,0% от общего объема, обеспечивает нейтрализацию окислительного действи  вод ного пара особенно при высокой температуре разливаемого металла. При содержании водорода в смеси ниже 2,0%, при высоких температурах разливаемого металла поверхность получаемых частиц окисл етс  и имеет темный цвет. Дл  анализа тайие частиць не пригодны. При содержагаи водорода в смеси выще 5,0% она становитс  взрьюоопасной и использоватьс  в промышленных услови х не может. Гелий, вход щий в состав, хорошо пре|дохран ет поверхность металлических частиц от окислени , но не обладает теплопроводностью , достаточной дл  их быстрого охлаждени . Тепропроводность смеси повышаетс  за счет введени  в смесь вод ного пара в количестве 8,0 - 16,0%. Вли ние со- держани  вод ных паров на теплопроводнрсть смеси приведено в таблице. Водород, ввиду его малого содержани  в смеси, ока .эьшает несущественное вли ние на тепло- проводность, поэтому значени  теплопрово ности смеси в зависимости от содерй$ани  водорода не приводитс . Теплопроводность, Содержание вод но (кап/см-с СЮ) го пара в смеси, % О33.0 - 34,0 8,045,0 16,056,0 22,082.0 Содержание вод ного пара в смеси, используемой в предлагаемом изобретении  вл етс  оптимальным с точки зрени  дост тижени  цели изобретени , так как при содержании вод ного пара в смеси ниже 80% она не будет обладать достаточной теплопроводностью. Частицы металла в этом случае, не успева  затвердевать, будут свариватьс  при столкновении, и ко нечный продукт будет нуждатьс  в дополнительной разделке перед анализом. Увеличение содержани  вод ногр пара свыше 16,О% приведет к потере инертных свойств смеси, которые уже нельз  будет получить, одновременно повыша  содержание водорода в смеси, так как содержани последнего, в этом случае,;превысит 5,О% и смесь станет взрывоопасной, т. е. осуществление способа станет невозможным. Таким образом-j из сказанного следует что соотношение компонентов парогазовой смеси, об.%: Водород2,0 - 5,0 Вод ной пар8,0 - 16,0 ГелийОстальное используемое дл  создани  потока, раздел ющего на капли струю разливаемого ме талла, и в качестве защитной атмосферы при затвердевании этих капель, дает возможность получить частииы металла, имею щие малый размер и пригодные дл  про- ведени  анализа. Малый размер получаемых частиц позвол ет исключить продолжитель ную операцию разделки пробы, что в значительной степени сокращает врем  подго товки пробы к анализу. Пример. Предлагаемый способ включает следующие операции. 1.Отбор пробы жидкого металла. 2.Разделка с разделением на капли путем воздействи  на струю жидкого металла потоком парогазовой смеси следующего состава, об. %: Водород2,0 - 5,0 Вод ной пар8,0 - 16,0 ГелийОстальное 3.Охлаждение капель в защитной атмосфере того же состава. 4.Закалка затвердевших частиц в емкости с охлаждающей fзщкocтью. 5.Выгрузка пробы. 6.Подготовка пробы к анализу. Контрольный отбор проб по известному и предлагаемому способам проводитс  следующим образом. Из печи отбирают поршж жидкого металла весом 0,3 - 0,4 кг, причем часть каждой порции разливают по известному способу, а часть - по предлагаемому способу , т. е. услови  разливки и химический состав стали одинаковы. По известному способу жидкий металл, разливаемый в патрубок устройства, попадает на вращающийс  медный круг. Образовавшиес  пластины отбрасываютс  на емкости и после закалки выгружаютс . Далее с помощью ножниц пластины раздел ютс  на части весом 0,5 - 1,О г кажда  и отправл етс  на анализ. Жидкий металл разливаетс  в шахту, выполненную в виде стальной трубы высотой 200 см и диаметром ЗО см, с отверстием в крышке, предназначенным дл  заливки металла, патрубком дл  подвода парогазовой смеси в верхней части и емкостью , заполненной водой в нижней части. Стру  металла, поступа  в верхнюю часть щахты, разбиваетс  потоком парогазовой смеси, состо щей из водорода, вод ного пара и гели , вз тых в различных соотношени х, при этом водород и гелий поступают из баллонов, а вод ной пар из цеховой магистрали. Соотношение компонентов смеси устанавливаетс  по расходометрам . Эта же смесь заполн ет и весь свободный объем Шахты Образовавшиес  при разливке капли застывают в свободном падении и закал ютс , попада  в воду. По окончании разливки пробы, представл ющие порции металла, состо щие, из сферических частиц весом 0,5 - 0,6 г, выгружаютс  в поступают на анализ. При осуществлении контрольных отборов подготовка проб, полученных из одной порции металла, осуществл лась параллельно , а врем , затрачиваемое на разделку и Взвешивание, фиксировалось. Результаты контрольных отборов покаали , что при уменьшении содержани  в меси вод ного пара, а именно при 4,0% и при полном его исключении из состава меси, врем , затрачиваемое на подготову к анализу проб, получаемых по извест ому и предлагаемому способам, отлича-

етс  не существенно, т. е. цель изобретени  не дс)Стигаетс .

При увеличении количества вод ного пара в смеси до 28,0% врем , затрачиваемое на подготовку пробы, уменьшае1х; , 5 но при этом в значительной степени возрастает количество кислорода в пробе. Это говорит о ТОМ, что поверхность полученных частип окислена, так как при нормальном состо нии поверхности содержа- tO ние кислорода в пробе, полученной по нзЬестному способу, и в пробе, полученной по предлагаемому способу из одной порции металла, долждо быть одинаковым или отличатьс  незначительно. Частииы с та- 15 КИМ содержанием кислорода не удовлетвор ют требовани м, предъ вл емым к пробе, и по их химическому составу нельз  судить о химическом составе всего объема исследуемого металла.20

При содержании вод гного пара в смеси от 8,О до 16,0%, наблюдаетс  значительное снижение вымени, затрачиваемого на подготовку пробы к , кроме того, соблюдаютс  требовани , предъ вл емые кгз пробе. Таким образом, врем , затрачиваемое на подготоаку пробы к анализу, сокращаетс  в среднем на 0,92 мин или на 71%.

Сравнительный;анализ результатов контрольных отборов показывает, что предлагаема  совокупность признаков  вл етс  техническим решением, обеспечивающим достижение де0и изобретени  - сокращение времени на подготовку пробы к анализу.

Claims (2)

1.Патент США 4118015, кл. G 01N 1/10, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР № 411343, кл. GiOlN 1/1О, 1972.