UA44275C2 - Заглибний зонд - Google Patents

Abstract

Заглибний зонд для введення в розплавлений метал містить у загальному випадку циліндричну вимірювальну головку, що має вісь, перший аксіальний кінець якої загострений у зворотному напрямі по осі головки. Ця вимірювальна головка виконана з комбінації матеріалів таким чином, що спільна густина більша, ніж густина розплавленого металу. Чутливий елемент виступає назовні з першого аксіального кінця вимірювальної головки практично по осі, а поверхня з окалини закриває перший кінець вимірювальної головки і чутливий елемент. Свинцевий провідник виведений з вимірювальної головки і одним кінцем електрично приєднаний до чутливого елементу. Зовнішня від вимірювальної головки частина свинцевого провідника у кращому випадку захищена теплотривким матеріалом. У кращому варіанті поверхня з окалини і вимірювальна головка покриті розчинним матеріалом для запобігання сплавлення з окалиною. У кращому варіанті також свинцевий провідник і його захисна оболонка спірально накручені на трубку для підтримки цього провідника, встановленого на другому аксіальному кінці вимірювальної головки.

Description

Настоящее изобретение относится в целом к погружньмм зондам, предназначенньім для измерения параметров расплавленного металла, и, в частности, к опускаемому погружному зонду, предназначенному для измерения параметров расплавленной стали в кислородной печи.

Предшествующий уровень техники

Измерение температурь! ваннь! расплавленного металла, такого как расплавленная сталь, в кислородном конвертере имеет существенное значение для переплава и последующей обработки жидкой стали в кислородной печи. Один широко используемьй способ измерения температурьї расплавленной стали заключаєтся в том, что процесс переплава временно прерьівают, кислородную печь наклоняют по существу в горизонтальное положение и вручную вводят расходуемьй (потребляемьй) зонд, содержащий датчик температурь или другие датчики, на определенную глубину в жидкую сталь. Несмотря на то, что зтот способ зффективен при определении температурьї и других параметров расплавленной стали, он занимает много времени и является нетехнологичньі!м при производстве стали.

В середине 60-х годов бьіли внедрень! так назьіваемье "вбрасьваемьсе" измерительнье устройства на основе термопар, обеспечивающие возможность измерения температурь расплавленной стали, не прибегая при зтом к дорогостоящей и отнимающей много времени операции наклона и проведение измерений вручную. Типовье вбрасьіваемье измерительнье устройства, применяемніе в тот период времени, описань! в патентах США" Моз 374 122 и З 497 398. В измерительньїх устройствах, показанньїх в зтих патентах, используются стандартньй датчик на основе термопарьі, прикрепленной к опорной трубке, вьіполненньій из бумаги или тонкого картона, и отдельньій утяжеляющий злемент, которьйй охватьвваєт, по меньшей мере, часть оопорной трубки, чтобь заставить измерительное устройство погрузиться в расплавленную сталь. Печь будет оставаться в вертикальном положенийи, а измерительное устройство будет погружено в расплавленную сталь в кислородной печи приблизительно на 60 - 70 футов (18,288-21,336бм). Вьіводной провод (проволочньй вьівод) соответствующей длинь! соединяєт датчик, вьіполненньй на основе термопарь, с измерительной аппаратурой, расположенной вне кислородной печи для регистрации замеренной датчиком температурь! расплавленной стали. Такие измерительнье устройства несовершенньі, поскольку они стремились вспльІть и плавать на ПОверхности раздела шлак - металл, что часто приводило к неточньм измерениям температурь. Проблема флотации в первую очередь возникла из-за параметров самих измерительньх устройств, имеющих фактическую плотность, которая, несмотря на дополнительньійй угяжеляющий злемент, била меньше плотности жидкой стали.

Кроме того, у подобньхх датчиков центр тяжести располагался вьсоко, что приводило к значительньїм погрешностям в измерениях.

При альтернативном способе вьіполнения измерений температурь в кислородной печи использовалась механизированная трубка (для введения газа) или зонд с универсальньми датчиками для измерения температурь и/или другими датчиками, которне также не требовали наклона кислородной печи или прерьівания процесса переплава. Такие механизированнье системь,, обеспечивая в целом хорошие результатьь измерений температурьі), требовали многомиллионньх затрат в долларах на приобретениеє и установку подобньх систем, а, кроме того, их зксплуатация и обслуживание бьіли связань! со значительньіми расходами.

Более поздние разработки вбрасьтваеємьх измерительньхх устройств для кислородньх печей раскрьть! в патентах США Мо4 881 824 и 5 275 488.

В патенте США Мо5 275 488 раскрьівается зонд, имеющий фактическую плотность, которая больше плотности расплавленной стали. Однако решение по данному патенту не учитьіваєт дополнительньюе факторь!, такие как плавучесть, вьізванная захваченньім газом, и вьісокое расположение центра тяжести, которне оба отрицательно влияют на зффективность измерения температурнь!.

Зонд, которьй имеет плотность, превьшающую плотность расплавленной стали, необязательно будет погружаться в расплавленную сталь, особенно в низкоуглеродистую сталь, вьіплавляемую с применением большого обьема кислорода, которая, как правило, находится в кислородной печи. Газовьіделение вследствие реакции углерода с кислородом на поверхности такого анода происходит тогда, когда сравнительно холодная измерительная головка зонда контактирует с внісокооксигенированной'сталью в ванне расплавленной стали.

Вьіделение газа на поверхности раздела измерительная головка/люидкая сталь приводит к образованию вьиталкивающей силь, приложенной к измерительной оголовке, которая вьталкиваєт зонд вверх из зонь, в которой необходимо вьіполнить измерение температурнь!.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенньїх признаков и достигаемому результату является опускаемьйй погружноий зонд, известньїй из патента США МА 881 824 (кл. С.01 К 7/02; 25 01 К 1/08, 1989).

Известньй погружноий зонд содержит измерительную головку, чувствительньйй злемент, размещенньй в измерительной головке, и вьіводной провод, один конец которого злектрически соединен с чувствительньім злементом, второй его конец вьіходит наружу. Зонд имеет также противовес и поплавок, которьй предназначен для того, чтобьі удерживать датчик температурь она заранее установленной глубине с целью надлежащего измерения температурьї расплавленной стали. Описанньй зонд имеет фактическую (результирующую) плотность, которая меньше плотности жидкой стали, и имеет вьісоко расположенньійй центр тяжести, что приводит к тому, что зонд сохраняєт по существу вертикальное положение в расплавленной стали только до тех пор, пока слой шлака над сталью имеет достаточно малую толщину. Зонд также включает жесткую металлическую трубку, надетую на вьіводной провод у конца измерительной головки, чтобьї увеличить срок службь! вьіводного провода в ванне расплавленной стали. Несмотря на то, что жесткая металлическая трубка защищаеєт вьіводной провод от расплавленного металла, она приводит к тому, что центр тяжести зонда расположен на большей вьсоте, а зто, в свою очередь, приводит к вертикальной неустойчивости зонда, когда он погружен в жидкую сталь. Форма измерительной головки зонда вьіполнена такой, что она особенно не способствует глубокому погружению зондов в расплавленньйй металл. Кроме того, использование металлических опорньїх стоек в зоне чувствительного злемента приводит к погрешностям при измерениий температурьі вследствие температурньїх градиентов, возникающих из-за затвердевания жидкой стали на опорньїх стойках, а также к описанному вьше вьіделению газа, которое происходит в процессе погружения изначально холодного зонда в ванну расплавленной стали.

На основе вьшеизложенного бьло установлено, что силь, противодействующие проникновению измерительной головки зонда в расплавленную сталь, представляют собой сильі, возникающие из-за вязкостного сопротивления газовой средь! внутри кислородной печи, шлака и жидкой стали, тормозящего усилия заднего вьіводного провода зонда, результирующей плотности зонда по сравнению с плотностью жидкой стали, поскольку зффективная плотность уменьшаеєтся в результате прилипания шлака к датчику в процессе погружения его в расплавленную сталь, и вьіделения газа у измерительной головки вследствиє затвердевания металла. Кроме того, циркуляция расплавленной стали в кислородной печи или способствует проникновению измерительной головки в расплавленную сталь или замедляет зтот процесс. Если все зти факторь! приводят к образованию результирующего направленного вниз усилия, измерительная головка продолжает погружаться до тех пор, пока вьіводной провод измерительного устройства не будет туго натянут, или до тех пор, пока зонд не войдет в контакт с дном кислородной печи. Если зти силь! приводят к образованию результирующего направленного вверх усилия, зонд поднимаєтся к поверхности раздела шлак/металл или в шлак.

В основу изобретения положена задача создать опускаемьй погружной зонд, конструкция которого бьіла бь! вьіполнена такой, чтобьї увеличить проникновение зонда в жидкую сталь зкономичньїм образом, одновременно минимизируя тормозящие и виталкивающие усилия, при повьішений точности измерения температурь! расплавленного металла.

Поставленная задача решаєтся тем, что в опускаемом погружном зонде, содержащем измерительную головку, чувствительньйй злемент, размещенньій в измерительной головке, и вьіводной провод, один конец которого злектрически соединен с чувствительнь!м злементом, а второй его конец вьїходит наружу, согласно изобретению, измерительная головка вьіполнена по существу цилиндрической формь и первьій осевой конец ее сужен в виде конуса, обращенного внутрь в направлений к оси, причем головка изготовлена из комбинации материалов, имеющих в сочетаний плотность, превишающую плотность расплавленного металла, чувствительньйй злемент вьіходит наружу из первого осевого конца измерительной головки вдоль ее оси и предусмотрен защищающий от шлака колпачок, закривающий первьй конец измерительной головки и чувствительньй злемент.

Рекомендуется измерительную головку изготовить из материала, имеющего плотность, превьшающую 7,0 граммов на кубический сантиметр, например из стали, которая представляєт собой прутковую заготовку.

Хелательно, чтобьї чувствительньйй злемент представлял собой датчик для измерения температурь или в альтернативном варианте вьшполнения представлял собой датчик температурь и активности кислорода.

Целесообразно наружную поверхность защищающего от шлака колпачка покрьть материалом, которьій предотвращаєт прилипание шлака к ней, например, аблятивньм материалом 7.

Можно измерительную головку покрьіть аблативнь!м материалом.

Предпочтительно внутренниеє полости внутри измерительной головки заполнить порошкообразньім материалом для повьішения зффективной плотности головки.

Конструктивно защищающий от шлака колпачок по существу плавно сужен в виде конуса внутрь в направлений оси головки, так что измерительная головка и защищающий от шлака колпачок вместе имеют по существу снарядообразную форму. Далее вьводной провод вьїходит наружу из второго осевого конца измерительной головки, при зтом предусмотрена опорная трубка для вьіводного провода, которая контактируєт со вторьмм осевьмм концом измерительной головки и частично охватьшвает последнюю, причем часть вьіводного провода, вьїходящая наружу из головки, спирально намотана на опорную трубку, а другой конец вьіводного провода злектрически подсоединен к соединительному злементу.

Нужно часть вьіводного провода, вьїходящего наружу из головки, закрьїть защитньм рукавом из термостойкого материала.

Рекомендуется предусмотреть дополнительно удлиненньйй опорньїй злемент, віІХОДЯЩИЙ наружу из измерительной головки и предназначенньй для того, чтобьї служить опорой измерительной головке перед введением измерительной головки в расплавленньй металл.

Указанньій опорньій злемент представляєт собой трос, имеющий заранее определенную длину и имеющий первьій конец, прикрепленньійй к измерительной головке, и второй конец, содержащий опорную петлю, причем длина опорного троса такова, что второй конец опорного троса проходит за опорную трубку.

Такое конструктивное вьіполнение зонда, согласно изобретению, обеспечиваєт бьістрое погружениеє зонда в расплавленньй металл за счет минимизации тормозящего и вьталкивающего усилий и получение точного значения температурь! расплавленного металла.

Усилие, способствующее погружению зонда по настоящему изобретению, увеличено за счет того, что увеличена зффективная плотность зонда вследствиє использования стали для изготовления измерительной головки, и за счет того, что сведеньї к минимуму внутренние полости благодаря использованию миниатюрной термопарь и заполнению всех оставшихся пустот в измерительной головке порошкообразньім материалом, имеющим вьісокую плотность.

Дополнительное уменьшение тормозящих сил осуществлено за счет того, что зонду придана форма снаряда, которая способствует глубокому проникновению зонда в расплавленную сталь. Форма снаряда позволяет уменьшить захват газа, а также силу сопротивления, действующую на зонд со стороньї шлака и расплавленной стали в процессе погружения.

Защищающий от шлака колпачок зонда, вьполненньй в соответствий с настоящим изобретением, а также стальная измерительная головка предпочтительно вьіполнень! с аблятивньом покрьтием, чтобьї еще более замедлить налипание шлака. Коническая форма измерительной головки зонда также приводит к уменьшению температурньх градиентов в зоне датчика температурь,, в результате чего получают более точнье даннье измерений температурь! расплавленной стали. И в завершение, предусмотрен термостойкий защитньй рукав вокруг по меньшей мере части вьводного провода датчика, подвергающейся воздействию расплавленной стали, чтобьії увеличить срок службь! вьіводного провода при погружений зонда в расплавленную сталь.

Краткое описание чертежей

Вьшеизложенное краткое описание изобретения, а также нижеследующее подробное описание предпочтительного варианта исполнения изобретения будут лучше понять! при рассмотрений их совместно с приложенньмми чертежами. В целях иллюстрации изобретения на чертежах опоказан вариант исполнения, которьй в настоящее время является предпочтительнь!м, однако следуєт понимать, что изобретениє не ограничено конкретньіми раскрьттьїми способами и средствами. На чертежах: фиг.1 представляет собой вертикальньй вид предпочтительного варианта исполнения опускаемого погружного зонда, виіполненного в соответствий с настоящим изобретением; фиг.2 представляет собой сечение 2 - 2 части зонда ка фиг.1; и фиг.3 представляет собой увеличенное сечение 3 - З на фиг.2.

Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

Как показьвают чертежи, на которьїх одинаковне номера позиций используются для обозначения одинаковьх злементов, на фиг. 1 изображен предпочтительньй вариант исполнения опускаемого погружного зонда 1 , вьшполненного в соответствии с настоящим изобретением. Опускаемьй погружной зонд 1 представляєт собой зонд такого типа, какой предпочтительно предназначен длялиспользования при измерениий одного или более параметров расплавленной стали, подвергающейся переплаву в кислородной печи ВОЕ (ВОЕ -

Бразіс охудеп їшгпасе) . Более точно, приведенньй в данной заявке вариант исполнения зонда 1 используется для измерения температурь! расплавленной стали в ванне расплавленной стали.

Естественно, специалистам в данной области ясно, что настоящее изобретение не ограничено зондом, которьій применяется только для вьіполнения измерений температурьі, а также не ограничено зондом, предназначенньм для использования при измеренийи только параметров расплавленной стали или даже расплавленной стали в кислородной печи. Таким образом, следует ясно понимать, что зонд, вьіполненньій в соответствии с настоящим изобретением, можно использовать для измерения других параметров другого расплавленного металла, кроме стали, по существу при любом типе обработки расплавленного металла.

В представленном варианте исполнения опускаемьй по-гружной зонд 1 состоит из двух главньїхх узлов - измерительной головки 2 и удлиненной, в основном цилиндрической опорной трубки з для вьіводного провода, часть которой охватьшвает измерительную головку 2. Как лучше всего видно на фиг.2, измерительная головка 2 имеет по существу цилиндрическую форму, в основном симметрична относительно своей вертикальной оси и содержит первьй осевой конец 4, которьй по существу сужен в виде конуса внутрь в направлений оси, так что первьій оосевой конец 3.4 имеет по существу коническую форму. Предпочтительно измерительная головка 2 вьіполнена из материалов, имеющих в комбинации результирующую плотность, которая больше плотности расплавленного металла, внутрь которого зонд 1 должен бьть погружен. Как правило, расплавленная сталь, получаемая в кислородном конвертере, имеет плотность приблизительно 7,0г/см? (граммов на кубический сантиметр). В представленном в настоящей заявке варианте исполнения измерительная головка 2 также имеет плотность, превьшающую 7,0г/см3. Естественно, очевидно, что плотность измерительной головки 2 будет изменяться в зависимости от конкретного вида расплавленного металла, от конкретного вида используемого процесса, а также от других параметров расплавленного металла.

В предпочтительном в настоящий момент варианте исполнения измерительная головка 2 вьіполнена главньмм образом из стали и, предпочтительно, из стальной прутковой заготовки, имеющей вьісокую плотность, а не из стальной отливки. Кроме того, измерительная головка 2 имеет в основном цилиндрическое отверстие 5, проходящее по существу через центральную ось измерительной головки 2 от первого осевого конца 4 к второму осевому концу 6.

Чувствительньй злемент, в настоящем варианте исполнения представляющий собой термопару из сплава платиньї, имеющую калибровку типа В, такого типа, которьй, как правило, используется при производстве стали, заключен по существу в О-образную кварцевую трубку 7, концьі которой закрепленьї с помощью огнеупорного цемента или любого другого пригодного огнеупорного материала в керамическом корпусе 8. В настоящем варианте исполнения керамический корпус 8 имеет по существу цилиндрическую форму и вьшполнен с такими размерами, чтобьї входить по плотной посадке в отверстие 5 измерительной головки 2.

Кольцевой буртик 9 с диаметром, по меньшей мере, немного превишающим диаметр остальной части керамического корпуса 8, упираєется в первьій осевой конец 4 измерительной головки 2 для правильного позиционирования кварцевой трубки 7. Керамический корпус 8 может бьїіть закреплен внутри осевого отверстия 5, используя огнеупорньій цемент или другой пригодньій материал. Тонкий металлический защитньй злемент 10, имеющий форму наперстка, первоначально окружаєт и по существу защищает (содержит внутри себя) 0О- образкую кварцевую трубку 7. Защитньйй злемент 10. защищает хрупкую кварцевую трубку 7 и заключенную в ней термопару в процессе исходного введения зонда 1 в ванну расплавленного металла до тех пор, пока защитньій злемент 10 не расплавится после его контакта с жидкой сталью в течение заранее определенного пери-да времени.

Противоположньій осевой конец керамического корпуса 8 содержит пару металлических контактов ц, которье злектрически соединеньї с термопарой, заключенной в ИО-образную кварцевую трубку 7. Два соединительньїх вьіводньїх провода 12, как правило марки АМС (Атегісап мігє даде - Американский сортамент проводов и проволок), образующие двуюкшгьньй кабель с резиновой изоляцией и рубашкой, прикреплень! к контактам и и проходят через отверстие 5 и наружу из второго осевого конца б измерительной головки 2.

Удаленньй конец вьіводного провода 12 заканчиваєтся стандартньм злектрическим соединительньїм злементом 13, таким, как модифицированньй узел контакта ЕІесіго-Міце ЕМ-3 или любой другой тип осоединителя, по существу хорошочизвестньй, промьшленно изготавливаєемьй и предназначенньй для использования при присоединений вьїхода датчика к стандартной или типовой измерительной аппаратуре (непоказанной) для получения и обра- ботки результатов измерений температурь, полученньх термопарой.

Срок службь! вьіводного провода 12 составляет приблизительно от шести до восьми секунд в жидкой стали. Срок службь! может бьіть увеличен путем использования защитного рукава 14, надеваемого, по меньшей мере, на часть вьводного провода 12, которая подвергается воздействию жидкой стали. Защитньй рукав 14. которьй предпочтительно изготовлен из резиконодобной смеси, обеспечиваєт тепловую изоляцию для открьтой части вьіводного провода 12, когда зонд 1 погружен в расплавленную сталь. Защитньій рукав 14 проходит за измерительную головку 2 на заранее определенную длину, задаваемую, по меньшей мере, для максимальной ожидаемой глубиньї погружения зонда 1 в жидкую сталь. В предпочтительном в настоящий момент варианте исполнения часть защитного рукава 14, вьіходящая за измерительную головку 2, составляет приблизительно 6 футов (1,8З3м). Однако защитньй рукав 14 может бьть длиннееє или короче для конкретного случая применения в зависимости от глубиньї, на которую измерительное устройство 1 должно бьіть погружено в расплавленную сталь. Таким образом. защитньй рукав 1.4 -продлеваєт срок службь вьіводного провода 12, соответственно увеличивая продолжителькость периода времени, в течение которого можно вьіполнять измерения температурьй в жидкой стали. Срок службь вьгодного провода 12 с защитньїм рукавом 14 увеличиваєтся приблизительно до шестнадцати секунд. Предпочтительно, как лучше показано на фиг. 1, защитньй рукав 14 и заключенньй в нем вьіводной провод 12 спирально намотаньй вокруг опорной трубки 13 для вьіводного провода. В альтернативном варианте защитньій рукав 14 и вьіводной провод 12 могут бьть намотаньї или сложень! внутри опорной трубки з. В опорной трубке з предусмотрено отверстие или паз 15 для вьівода защитного рукава 14 и вьіводного провода 12 к наружной поверхности опорной трубки з. Предпочтительно часть вьіводного провода 12 неплотно прикреплена к удаленному концу опорной трубки з, используя промьшленно изготавливаемьй зластичньй оберточньй материал 16, которьій покрьвает небольшую часть спирально намотанного вьіводного провода 12. Прочность оберточного материала 16 достаточна для того, чтобь удерживать вьіводной опровод 12 на спорной трубке з в процессе изготовления, транспортировки и вьіполнения различньїх операций с зондом 1 , но достаточно мала для того, чтобьі обеспечить возможность разматьівания вьіводного провода 12 и его легкого отделения от опорной трубки з, когда зонд 1 используется для вьшполнения измерений температурь описьіваемьм ниже способом.

Предусмотрен отдельньй удлиненньй опорньій злемент, предназначенньій для того, чтобьї служить опорой зонду 1 перед введением зонда 1 в расплавленную сталь. В предпочтительном в настоящий момент варианте исполнения опорньїй злемент представляет собой стальной опорньій трос 17, тлеющий первьій конец 18, которьій закреплен рядом со вторьїм осевьїм концом б измерительной головки 2. В настоящем варианте исполнения первьй конец 18 опорного троса 17 и вьводной провод 12 закрепленьй внутри отверстия 5 измерительной головки :«2і используя промьишленно изготавливаемьй зажим 19 для троса, которьій имеет вид угла, образованного неразрезанньм листовьм материалом, и имеет наружньй диаметр, которьй по существу такой же, как внутренний диаметр отверстия 5. Зажим 19 для троса входит в контакт с проходящим внутрь кольцевь!м буртиком 20, расположенньім рядом со вторьім осевьм концом б измерительной головки 2. Герметизирующий заливочньй компаунд, например, затвердевшая зпоксидкая смола, огнеупорньйй герметизирующий цемент или другой пригодньій материал (непоказанньій.) может бьїть использован для крепления зажима 19 для троса, первого конца 18 опорного троса 17 и вьіводного провода 12 к измерительной головке 2. Второй конец 21 стального опорного троса 17 вьіполнен в виде по существу круглой петли 22. Таким образом, петлю 22 можно прикрепить к крюку или другому злементу, которьй служит опорой зонду 1 над ванной расплавленной стали перед погружением зонда 1 Предпочтительно стальной опорньій трос 17 имеет длину, которая, по меньшей мере, немного больше общей длиньі опорной трубки з, так что, по меньшей мере, часть опорного троса 17 проходит за удаленньй конец опорной трубки 3. Для облегчения манипулирования зондом 1 при транспортировке второй конец 21 опорного троса 17 прикреплен к удаленному концу опорной трубки з полоской липкой ленть! 23 или каким-либо иньім подходящим способом. Зонд 1 может бьть извлечен из картонной коробки, предназначенной для его транспортировки, путем захвата опорной трубки 3. или путем захвата петли 22 опорного троса 17.

Защищающий от шлака колпачок 24 закрьвает первьій конец 4 измерительной головки.

Защищающий от шлака колпачок 24,, которьій изготовлен из стали с толщиной 0,030 дюйма (0,762мм), имеет по существу форму усеченного конуса и используется для закрьвания и защитьї О-образной кварцевой трубки 7, содержащей термопару, в процессе пропускания зонда 1 через слой шлака, когда происходит погружение зонда 1. в расплавленную сталь. Как лучше показано на фиг.1ї, форма защищающего от шлака колпачка 24 в сочетаниий с измерительной головкой 2 и опоркой трубкой З придаєт зонду 1. снаряд ообразньй (пулеобразньй) вид. В предпочтительном в настоящий момент варианте исполнения наружная поверхность защищающего от шлака колпачка 24 покрьта слоем 25 материала, которьй замедляєт или предотвращаєт прилипание шлака к защищающему от шлака колпачку 24 в процессе прохода зонда 1 через слой шлака. В настоящем варианте исполнения слой 25 материала вьіполнен из абляционного материала, хотя специалистам в данной области ясно, что альтернативно могут бьіть использовань и другие материаль!. Как лучше всего показано на фиг.2, слойзваблятивного материала также покрьіваєт наружную поверхность измерительной головки . 2. Слой 25 аблятивного материала в настоящем варианте исполнения состоит из органического соединения, которое разлагаєтся при контакте с вниісокотемпературньім шлаком, образуя сгазовьй слой, которьй предотвращаєт или замедляет прилипаниеє шлака к защищающему от шлака колпачку 24. Защищающий от шлака колпачок 24, помимо защить измерительной головки 2 от повреждения В момент соударения зонда со шлаком, предотвращаєт прилипание шлака к защитному злементу 10 или к О-образной кварцевой трубке 7, в которой размещена термопара. Защищающий от шлака колпачок 24 также может иметь отверстие на своем осевом конце, которое способствует бьістрому расплавлению защищающего от шлака колпачка 24 в жидкой стали.

Внутренняя полость, образованная частью отверстия 5 между керамическим корпусом 8 и зажимом 19 для троса, а также любье другие пустоть! (непоказаннье) внутри измерительной головки 2 заполненьї порошкообразньм материалом 26 для увеличения зффективной плотности измерительной головки 2. В настоящем варианте исполнения порошкообразньй материал 26 представляет собой материал с очень вьісокой плотностью, такой как цирконовьй песок. Однако порошкообразньй материал 26 при желании может представлять собой обладающий большой плотностью металлический материал или какой-либо другой тип порошкообразного материала. Порошкообразньй материал более предпочтителен по сравнению со сплошньм (твердьм) отливаеємьм материалом, поскольку использование порошкообразного материала позволяет уменьшить нагрузки,, дзйствующие на злементь измерительного устройства, когда происходит погружение зонда 1 в расплавленную сталь, и обеспечивает возможность ограниченного смещения вьіводного провода 12 между керамическим корпусом 8 и зажимом 19 для троса.

При использований зонда 1 для иизмерения температурь стали внутри ваннь расплавленной стали применяют соответствующий механизм опускания для захвата петли 22 на удаленном конце стального опорного троса 17, и соединительньй злемент 13 вставляют в соответствующий дополняющий соединительньй злемент (непоказанньій), связанньй с измерительной аппаратурой, расположенной снаружи ванньі! расплавленного металла. Зонд 1 поднимают с помощью опускающего механизма на соответствующую вьсоту над ванной расплавленной стали по существу в вертикальном положении, при зтом измерительная головка 2 и защищающий от шлака колпачок 24 направлень! вниз. Как правило, зонд 1 поднимают на вьісоту приблизительно от пятидесяти до семидесяти футов (от 15,24 до 21.336м) над расплавленной сталью. После зтого с помощью опускающего механизма зонд 1 опускают, чтобь он опустился вниз в расплавленную сталь. По мере того как зонд 1 опускаєтся к поверхности расплавленной стали, защитньй рукав 14 и вьіводной провод 12 разматьвваются с опорной трубки а. Потенциальная знергия и снарядообразная форма зонда 1 в сочетаний с вьсокой результирующей плотностью измерительной головки 2 и слоем 25 аблятивного материала ка защищающем от шлака колпачке 24 и измерительной головке 2 приводят к надлежащему проникновению (проходу) зонда 1 через слой шлака к в расплавленную сталь ка соответствующую глубину для вьіполнения измерения температурь. Сочетание обладающей вьісокой плотностью измерительной головки 2 и низкого раз- положения центра тяжести зонда 1 способствует поддержанию вертикальной устойчивости зонда 1. когда он проходит через слой шлака и в расплавленную сталь. Коническая форма защи щающего от шлака колпачка 24 в сочетанийи со слоем 25 аблятивного материала на защищающем от шлака колпачке 24 к на наружной поверхности измерительной головки 2 способствуєт бистрому перемещению зонда 1 через слой шлака и предотвращаєт или сводит к минимуму накопление шлака ка защищающем от шлака колпачке 24 или на измерительной головке 2, которое могло бь привести к возникновению сопротивления, замедляющего движение зонда 1 вниз, а также могло бь привести к уменьшению результирующей плотности зонда 1. Когда защищающий от шлака колпачок 24 растворится, по существу коническая форма первого осевого конца 4 измерительной головки 2 будет способствовать минимизации захватьвания газа, чтобь уменьшить вьталкивающие силь, действующие на зонд 1.и чтобьі свести к минимуму температурнье градиентьь в зоне (Ш-образной кварцевой трубки 7, которая содержит термопару, тем самьм обеспечивая более точное измерение температурь! расплавленной стали. Защитньй рукав 14 защищает вьіводной провод 12 от отрицательного воздействия расплавленной стали в течение существенного периода времени, обеспечивая возможность вьіполнения более длительного измерения параметров расплавленной стали.

Из вьішеприведенного описания предпочтительного варианта исполнения можно видеть, что настоящее изобретение представляет собой опускаемьй опогружной зонд, предназначенньйй для введения в расплавленньй металл с целью измерения одного или более параметров расплавленного металла. Специалистам в данной области ясно, что могут бьть вьшолненьї модификации или изменения вьішеописанного варианта исполнения, не отходя от широкой изобретательской идеи изобретения. Таким образом, следуєт понимать, что настоящее изобретение не ограничено конкретньм вариантом исполнения, раскрьтьм в описаний, но предусматриваєт охват всех вариантов исполнения в рамках обьема или идей приложенньх пунктов формуль! изобретения. ев ние ве: ЧИ

ЙО Елееще

Оле

У всяке

ОО ЕБХ

Екс їа- Ай Кокс хх КАК ох

МЕ

ЕЕ деос вони

К с ШШЯ

Кая ння о 12

МЕсее крос -е то -1й у 5 р -К Кз і : а 2-й ро же-м кори,

Фиг.1

От з ре оси Пи ія тА | С ше Я : о и

Е: жи МІ ий ск й й

Ов

Шо Й ач я С см шик мя " ї З нов

Пенн; зр НИЙ Де

Фиг.2 стю І2

ДЕ с о дай : - с ий й сок ел й її

СА а Я; /й

С и ий я

Фиг.3

Claims (18)

1. Погружной зонд, содержащий измерительную головку, чувствительньй злемент, размещенньй в измерительной головке, и вьіводной провод, один конец которого злектрически соединен с чувствительньм злементом, а второй его конец вьїходит наружу, отличающийся тем, что измерительная головка вьіполнена по существу цилиндрической формь и первьій осевой конец ее сужен в виде конуса, обращенного внутрь в направлений к оси, причем головка изготовлена из комбинации материалов, имеющих в сочетанийи плотность, превьишающую плотность расплавленного металла, чувствительньйй злемент вьіходит наружу из первого осевого конца измерительной головки вдоль ее оси и предусмотрен защищающий от шлака колпачок, закривающий первьій конец измерительной головки и чувствительньй злемент.

2. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что измерительная головка изготовлена из материала, имеющего плотность, превьишающую 7,0 граммов на кубический сантиметр.

3. Зонд по п. 2, отличающийся тем, что измерительная головка изготовлена из стали.

4. Зонд по п. 3, отличающийся тем, что сталь представляеєт собой прутковую заготовку.

5. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что чувствительньйй злемент представляет собой датчик для измерения температури.

6. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что чувствительньійй злемент представляет собой датчик температурь и активности кислорода.

7. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что защищающий от шлака колпачок имеет наружную поверхность, покрьїтую материалом, которьій предотвращает прилипание шлака к защищающему от шлака колпачку.

8. Зонд по п. 7, отличающийся тем, что защищающий от шлака колпачок покрьіт абляционньім материалом.

9. Зонд по п. 8, отличающийся тем, что измерительная головка покрита абляционньім материалом.

10. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что внутренние полости внутри измерительной головки заполнень порошкообразньім материалом для повьиішения зффективной плотности головки.

11. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что защищающий от шлака колпачок по существу плавно сужен в виде конуса внутрь в направлений оси головки, так что измерительная головка и задищающий от шлака колпачок вместе имеют по существу снарядообразную форму.

12. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что вьводной провод вьходит наружу из второго осевого конца измерительной головки.

13. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит опорную трубку для вьіводного провода, которая контактируєет со вторьмм осевьм концом измерительной головки и частично охватьявает последнюю, причем часть вьіводного провода, виіходящая наружу из головки, спирально намотана на опорную трубку.

14. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что вьіводной провод содержит другой конец, злектрически подсоединенньй к соединительному злементу.

15. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что часть вьіводного провода, вніХходящая наружу из головки, закрьта защитньїм рукавом из термостойкого материала.

16. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит удлиненньій опорньій злемент, віХОДдЯЩИЙ наружу из измерительной головки и предназначенньй для того, чтобьї служить опорой измерительной головке перед введением измерительной головки в расплавленньй металл.

17. Зонд по п. 16, отличающийся тем, что опорньій злемент представляет собой трос, имеющий заранее определенную длину и имеющий первьій конец, прикрепленньй к измерительной головке, и второй конец, содержащий опорную петлю.

18. Зонд по п. 17, отличающийся тем, что длина опорного троса такова, что второй конец опорного троса проходит за опорную трубку.