УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЖИДКОЙ СТАЛИ И ОТБОРА ПРОБЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА МЕТОДОМ "ЛИКВИДУС" Российский патент 1994 года по МПК C21C5/30 G01N1/10 

Описание патента на изобретение RU2016083C1

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для контроля технологических параметров плавки.

Известно устройство для контроля металлургических процессов, состоящее из водоохлаждаемой штанги, на конце которой устанавливается сменный пробоотборник с отверстием для пропуска жидкого металла и встроенной в него термопарой с защитным чехлом для измерения температуры ванны и температуры кристаллизации пробы металла.

В этом устройстве соединение холодных концов термопары, встроенной в пробоотборник, с компенсационными проводами осуществляется с помощью скользящих контактов, что снижает надежность и точность замера.

Кроме того, пробоотборник разового действия и во время выплавки стали требует многократных измерений с точностью, которую могут обеспечить термопары из благородных металлов, поэтому неизбежен расход дорогостоящих термоэлектродов, что увеличивает стоимость замера.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее водоохлаждаемую штангу, сменный пробоотборник с отверстиями для пропуска жидкого металла и термопару из благородных металлов с защитным чехлом. Термопара автономна по отношению к сменному пробоотборнику, что упрощает его изготовление за счет исключения контактного разъема. Удаление свободных концов термопары в водоохлаждаемую зону и жесткое соединение с измерительной линией исключает погрешности, возникающие при замере.

Общим недостатком всех устройств-аналогов является то, что они могут надежно работать только при вертикальном извлечении водоохлаждаемой штанги из сталеплавильного агрегата, что на практике достигается редко. Обычно водоохлаждаемая штанга выводится из сталеплавильного агрегата под углом 40-60о к вертикали. При таком угле наклона пробоотборника неизбежно вытекание из него значительного количества металла пробы через боковые отверстия. Это приводит к нарушению равномерности тепловых условий охлаждения металла пробы и к погрешности измерения температуры его кристаллизации.

Кроме того, эксплуатация устройства - прототипа в сталеплавильных агрегатах невозможна, так как отсутствует защита пробницы от механических воздействий.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства и снижение погрешности определения содержания углерода.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры жидкой стали и отбора пробы для определения содержания углерода методом "ликвидус", содержащем водоохлаждаемую штангу, пробоотборник с отверстием и термопару с защитным чехлом, соединенную с вторичным прибором, согласно изобретению пробоотборник снабжен передвижным керамическим кольцом с упором, ограничивающим перемещение кольца, когда последнее перекрывает отверстие для затекания металла. Упор выполнен в виде огнеупорной трубки, соединяющей внутренние полости пробоотборника и водоохлаждаемой штанги.

Сопоставильный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что помещенные в пробоотборник подвижное керамическое кольцо и огнеупорная трубка, соединяющая внутренние полости пробоотборника и водоохлаждаемой штанги предотвращает вытекание пробы металла из пробоотборника при его подъеме из печи под любым углом, что повышает надежность работы устройства, а также обеспечивает стабильные тепловые условия охлаждения металла пробы вокруг спая термопары, что снижает погрешность определения содержания углерода.

На фиг. 1 показано устройство для измерения температуры жидкой стали и отбора пробы для определения содержания углерода методом "ликвидус"; на фиг.2 - диаграмма, фиксирующая температуру металла пробы.

На торце водоохлаждаемой штанги 1 укреплен кварцевый пробоотборник 2 в виде пробирки с отверстием 3 для затекания металла. Внутри пробоотборника расположено подвижное керамическое кольцо 4, которое может перемещаться внутри пробоотборника вдоль его оси. Ниже помещена алюминиевая спираль 5 для раскисления металла. На оси пробоотборника находится термопара 6 в защитном кварцевом чехле 7. Для выравнивания давления внутренние полости пробоотборника и водоохлаждаемой штанги соединены огнеупорной трубкой 8, служащей одновременно ограничителем подъема керамического кольца 4 при заполнении пробоотборника жидким металлом. Огнеупорная трубка 8 и защитный кварцевый чехол 7 с помощью огнеупорного цемента закрепляется в металлическом кольце 9. Снаружи пробоотборник заключен в стальной кожух 10. Пробоотборник закреплен в водоохлаждаемой штанге с помощью асбеста 11. С регистрирующими приборами термопара соединена компенсационными проводами 12.

Устройство работает следующим образом. После ввода устройства в расплавленную ванну защитный металлический кожух 10 расплавляется и сталь затекает через отверстие 3 в пробоотборник 2. При этом керамическое кольцо 4 поднимается до упора с огнеупорной трубкой 8 и прикрывает отверстие 3. Термопара 6 измеряет изменяющуюся температуру металла пробы, фиксируемую на диаграмме фиг.2.

После выравнивания температуры металла пробы и температуры ванны на кривой появляется площадка "а", после чего подается команда на извлечение водоохлаждаемой штанги 1 из металлургического агрегата. При любом угле наклона штанги 1 жидкий металл не вытекает из пробоотборника, так как отверстие 3 закрыто керамическим кольцом 4. После подъема водоохлаждаемой штанги 1 металл пробы начинает кристаллизоваться и на кривой охлаждения появляется площадка "б". По температуре кристаллизации и диаграмме железо-углерод определяют содержание углерода в металле. Извлеченная проба может быть использована также для текущего анализа на содержание других элементов.

Основным преимуществом описанного устройства является то обстоятельство, что при извлечении пробоотборника из ванны объем металла пробы остается неизменным, что обеспечивает стабильные тепловые условия охлаждения металла пробы вокруг спая термопары и равномерность его кристаллизации, т. е. тепловой центр пробы в этом случае совпадает с местом нахождения слоя термопары.

Сравнение надежности работы прототипа и предлагаемого устройства и погрешности определения содержания углерода представлены в таблице.

Повышение надежности работы предлагаемого устройства и снижение погрешности определения содержания углерода дает возможность оптимизировать технологический процесс выплавки стали в быстродействующих агрегатах, а именно снизить продолжительность выплавки на 1,5%, а также уменьшить расход углеродосодержащих добавок и энергоресурсов.

Похожие патенты RU2016083C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА КИСЛОРОДОМ В ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ 1992
  • Агарышев А.И.
  • Молчанов О.Е.
  • Нечаев Е.А.
  • Перфильев В.Г.
  • Козлов Г.С.
  • Григорьев Н.С.
  • Ливенцев В.П.
  • Уйманов В.А.
  • Бобылев С.М.
  • Сафронов И.А.
  • Торохов В.Г.
  • Демичев Ю.М.
RU2088673C1
Устройство для измерения содержания компонентов, например углерода, в жидком расплаве плавильного агрегата 1980
  • Нечаев Евгений Алексеевич
  • Григорьев Николай Сергеевич
  • Перфильев Виктор Григорьевич
  • Поклад Валентин Петрович
  • Ливенцев Владимир Петрович
  • Козлов Геннадий Сергеевич
SU892284A1
Устройство для непрерывного контроля окисленности стали 1991
  • Чирихин Валерий Федорович
  • Нечаев Евгений Алексеевич
  • Перфильев Виктор Григорьевич
  • Козлов Геннадий Сергеевич
  • Ливенцев Владимир Петрович
  • Григорьев Николай Сергеевич
  • Ровенских Владислав Федорович
SU1800356A1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА В ПРЯМОТОЧНОМ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОМ АГРЕГАТЕ 1990
  • Чирихин В.Ф.
  • Белуничев Л.В.
  • Васильев Л.М.
  • Нечаев Е.А.
  • Перфильев В.Г.
  • Веселов Н.А.
  • Мыльников С.Ю.
  • Фискин Я.П.
RU2017830C1
Устройство для определения содержания углерода и температуры жидкого металла 1984
  • Кочо Валентин Степанович
  • Шкирмонтов Александр Петрович
SU1451178A1
Устройство для определения содержания углерода 1978
  • Кочо Валентин Степанович
  • Мелик-Шахназаров Лев Шагенович
  • Чупровский Леонид Феопентович
  • Осипов Григорий Ашотович
  • Гусейнов Эльдар Алиевич
SU771165A2
Погружной зонд для контроля плавки 1991
  • Митюряев Александр Михайлович
  • Анисимов Борис Борисович
  • Шутов Владислав Игоревич
  • Недужий Георгий Иванович
SU1782992A1
Устройство для определения содержания углерода в жидком металле 1981
  • Мелик-Шахназаров Лев Шагенович
  • Кочо Валентин Степанович
  • Чупровский Леонид Феопентович
  • Киенко Анатолий Никитович
  • Галициян Михаил Александрович
  • Шевченко Татьяна Евгеньевна
  • Анацко Александр Ефимович
  • Пелешенко Маргарита Сергеевна
  • Яровой Владимир Борисович
  • Гусейнов Элдар Алиевич
SU960269A1
Устройство для определения содержания углерода и температуры в жидком металле 1980
  • Мелик-Шахназаров Лев Шагенович
  • Кочо Валентин Степанович
  • Чупровский Леонид Феопентович
  • Виноградов Николай Михайлович
  • Канищев Федор Дмитриевич
SU877428A1
Устройство для контроля жидкого металла 1980
  • Марков Борис Лазаревич
  • Гусев Серафим Анатольевич
  • Губарев Василий Яковлевич
  • Кирсанов Александр Афанасьевич
  • Угаров Алексей Алексеевич
  • Рябов Вячеслав Васильевич
  • Дереза Виктор Петрович
  • Шиянов Борис Евгеньевич
  • Поповкин Вячеслав Михайлович
  • Волков Александр Павлович
  • Ногтев Валерий Павлович
  • Ковылин Виктор Алексеевич
  • Турубинер Анатолий Львович
  • Зинченко Владлен Михайлович
SU917039A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 016 083 C1

Реферат патента 1994 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЖИДКОЙ СТАЛИ И ОТБОРА ПРОБЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА МЕТОДОМ "ЛИКВИДУС"

Изобретение относится к металлургии и касается устройств для контроля технологических параметров плавки. Цель изобретения - повышение надежности и снижение погрешности определения содержания углерода. Устройство содержит водоохлаждаемую штангу 1, пробоотборник 2 и термопару 6 с защитным чехлом 7. В пробоотборник помещено подвижное керамическое кольцо 4, а в верхней его части установлена огнеупорная трубка 8, соединяющая внутренние полости пробоотборника и водоохлаждаемой штанги и ограничивающая при заполнении пробоотборника жидким металлом высоту подъема керамического кольца, работающего в этом случае как запорный клапан, что предотвращает вытекание жидкой пробы металла из пробоотборника при его подъеме из печи под любым углом. 2 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 016 083 C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЖИДКОЙ СТАЛИ И ОТБОРА ПРОБЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА МЕТОДОМ "ЛИКВИДУС", содержащее водоохлаждаемую штангу, пробоотборник с отверстием и термопару с защитным чехлом, причем термопара соединена с вторичным прибором, отличающееся тем, что оно снабжено подвижным керамическим кольцом, установленным в пробоотборнике, и упором для ограничения перемещения кольца.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1994 года RU2016083C1

Устройство для определения содержания углерода и температуры жидкого металла 1984
  • Кочо Валентин Степанович
  • Шкирмонтов Александр Петрович
SU1451178A1
Способ гальванического снятия позолоты с серебряных изделий без заметного изменения их формы 1923
  • Бердников М.И.
SU12A1

RU 2 016 083 C1

Авторы

Чирихин В.Ф.

Нечаев Е.А.

Перфильев В.Г.

Козлов Г.С.

Григорьев Н.С.

Ливенцев В.П.

Демичев Ю.М.

Торохов В.Г.

Даты

1994-07-15Публикация

1992-01-30Подача