Погружное устройство для отбора проб расплава металла Российский патент 2017 года по МПК G01N1/10 G01N33/20 

Предлагаемое изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для отбора проб расплавленного металла из различных металлургических агрегатов с целью их дальнейшего исследования различными способами на содержание химических веществ.

Известно устройство для отбора проб расплавов металла, описанное в ГОСТ Р ИСО 14284-2009. Устройство содержит корпус, выполненный в виде картонной трубки, в корпусе посредством песчаного держателя (втулки) установлена разъемная форма (камера для образца). В центральном отверстии песчаного держателя установлена кварцевая трубка с раскислителем, соединенная с разъемной формой. Через кварцевую трубку расплавленный металл затекает в разъемную форму.

Известны пробоотборники жидкого металла ПМ-0199, ПМ-0394 и ПМ-0499 (сайт приборостроительной компании ООО "Прибор", юридический адрес: 214000, г. Смоленск, пер. Смирнова, д. 3/4а-17, http://www.teploizmerenie.ru/print/207.htm), предназначенные для отбора проб в процессе контроля химического состава жидкой стали в сталеплавильных агрегатах, установках внепечной обработки, промежуточных ковшах машин непрерывного литья заготовок. Пробоотборники состоят из картонной гильзы, двух корпусов, образующих пробницу, зажима, обеспечивающего соединение корпусов пробницы, кварцевой трубки, защитного колпачка, втулки. Корпуса пробницы изолируются от расплавленного металла втулкой. Корпуса пробницы представляют собой две симметричные формы, которые при соединении между собой посредством зажима, образуют полую форму. Слиток, получаемый в результате забора пробы, представляет собой форму шайбы с двумя плоскими поверхностями. В поперечном сечении слиток может быть круглым или удлиненным со скругленными углами.

При погружении в расплав пробоотборников марки ПМ за счет гидростатического давления, жидкий металл по кварцевой трубке поступает в пробницу, где происходит его кристаллизация. Защитный колпачок исключает попадание шлака в пробницу.

При использовании в конструкции пробоотборников керамических втулок за счет обеспечения малой влажности и гарантии отсутствия попадания заливочной массы внутрь пробницы улучшается качество отбираемой пробы.

Аналогичное решение описано в европейской заявке EP1544591 (A2).

В качестве прототипа заявителем выбрано решение, описанное на сайте ООО "Прибор" http://www.teploizmerenie.ru/print/207.htm.

Недостатками прототипа является сложность конструкции, заключающаяся в том, что корпус пробницы крепится в отверстии втулки с помощью специальной заливки, что усложняет сборку и увеличивает стоимость устройства. Наличие такой втулки с закрепленной в ней формой также усложняет извлечение готовой отливки, поскольку после получения пробы извлечь ее можно только путем разрушения втулки.

Кроме того, выполнение корпусов пробницы в виде двух полуформ, стыкующихся торцами и соединяемых с помощью зажима, также является достаточно сложным, поскольку требует дополнительной обработки стыковочных торцов для получения повышенных показателей плоскостности поверхности, обеспечивающих правильную стыковку полуформ.

Все указанные недостатки ведут к тому, что изготовление устройства одноразового применения является достаточно дорогим и сложным.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание более простой и дешевой конструкции устройства для отбора проб расплава металла, а также повышение его эксплуатационных характеристик без ухудшения качества отбираемых проб металла.

Техническим результатом является упрощение конструкции устройства с одновременными получением наиболее высоких эксплуатационных характеристик.

Дополнительным результатом является снижение стоимости изготовления устройства для отбора проб расплава металла.

Под улучшением эксплуатационных характеристик устройства следует понимать то, что за счет уменьшения размеров устройства облегчается работа с данным устройством, в том числе в процессе отбора проб, поскольку из-за уменьшения объема устройства будет уменьшаться и выталкивающая сила расплава металла. Кроме того, в указанное понятие входит повышение удобства использования устройства, связанное с облегчением извлечения пробоотборной камеры и слитка из устройства.

Заявленный технический результат достигается тем, что в погружном устройстве для отбора проб расплава металла, содержащем полый кожух из теплостойкого материала, втулку, закрывающую торец полого кожуха, пробоотборную камеру, размещенную в кожухе, согласно изобретению, пробоотборная камера установлена и закреплена в кожухе непосредственно с опорой на него, при этом передний торец пробоотборной камеры прилегает к торцу втулки. С задней стороны в полом кожухе может быть установлена крышка, закрывающая задний торец пробоотборной камеры.

Выполнение полого кожуха из теплостойкого материала способствует созданию простой и дешевой конструкции с одновременным обеспечением одноразового использования конструкции устройства.

Наличие пробоотборной камеры, размещенной в кожухе, и втулки, закрывающей торец полого кожуха, позволяет создать простое устройство с минимальным количеством деталей для осуществления отбора проб расплава металла.

Установка и закрепление пробоотборной камеры в кожухе непосредственно с опорой на него позволяет упростить устройство, минимизировать количество используемых деталей, в частности, за счет исключения из конструкции массивной втулки и других элементов, обеспечивающих закрепление пробоотборной камеры внутри кожуха и соединение деталей пробоотборной камеры между собой, и создать миниатюрную конструкцию устройства, повысить удобство извлечения пробоотборной камеры с готовым слитком.

Прилегание переднего торца пробоотборной камеры к торцу втулки позволяет использовать более простую конструкцию пробоотборной камеры без стенки переднего торца, поскольку прилегание торца пробоотборной камеры к торцу втулки уже обеспечивает образование необходимой полости для получения слитка. Таким образом, указанный признак способствует упрощению и удешевлению конструкции устройства.

Установка с задней стороны полого кожуха крышки, закрывающей задний торец пробоотборной камеры, позволяет использовать пробоотборную камеру простой формы без стенки заднего торца, что способствует упрощению конструкции устройства.

Все элементы устройства выполнены таким образом, что они позволяют сочетать в себе несколько функций одновременно. При этом упрощение конструкции, снижение количества деталей и миниатюризация устройства ведет также к снижению стоимости изготовления устройства в целом, а данный результат является важным для подобного рода устройств, которые по способу использования являются одноразовыми.

Заявляемое устройство имеет отличия от прототипа и не следует явным образом из уровня техники, т.е. соответствует критерию «новизна». Кроме того, предлагаемое устройство может быть изготовлено в промышленных масштабах и найдет применение в области металлургии, т.е. характеризуется критерием «промышленная применимость».

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 представлены примеры конкретного выполнения заявляемого устройства.

Погружное устройство для отбора проб расплава металла (фиг. 1, 2,) содержит полый кожух 1 из теплостойкого материала, например многослойного картона, пробоотборную камеру 2, установленную и закрепленную в кожухе 1 непосредственно с опорой на него. Пробоотборная камера 2 не имеет стенки переднего торца и прилегает указанным торцом к заднему торцу втулки 3, закрывающей торец пробоотборной камеры 2 и имеющей отверстие для прохождения расплава металла в полость пробоотборной камеры 2. При необходимости, в отверстие втулки 3 и/или в полость пробоотборной камеры 2 устанавливается раскислитель отбираемого расплава металла.

Передний торец втулки 3 с отверстием для прохождения расплава металла в полость пробоотборной камеры 2 закрыты шлакозащитным колпаком 4. В качестве материала втулки 3 может быть использован любой термостойкий материал, например втулка может быть выполнена песчаной или керамической.

Пробоотборная камера 2 выполнена составной и включает фигурную изложницу 5 с плоской крышкой 6.

В примере конкретного выполнения, представленном на фиг. 1, пробоотборная камера 2 в поперечном сечении имеет форму сегмента круга, а вдоль цилиндрической поверхности изложницы 5 выполнен продольный паз. Получаемый в такой камере слиток представляет собой часть цилиндра с пазом на цилиндрической части.

В примере конкретного выполнения, представленном на фиг.2, пробоотборная камера 2 имеет форму параллелепипеда без боковых торцов и выполнена составной. Изложница 5 пробоотборной камеры выполнена в виде П-образно изогнутой пластины с плоской крышкой 6. Передней стороной пробоотборная камера 2 прилегает к заднему торцу втулки 3, закрывающей передний торец пробоотборной камеры 2 и имеющей отверстие для прохождения расплава металла в ее полость. С задней стороны пробоотборная камера 2 прилегает к торцу крышки 7, образуя таким образом замкнутую полость для получения слитка.

Пробоотборная камера 2 (фиг.1 и 2) и крышка 7 (фиг.2) устанавливаются в полости кожуха 1 с натягом, что обеспечивает надежную фиксацию пробоотборной камеры 2 в кожухе.

Описанные примеры конкретного выполнения, представленные на фиг. 1 и 2, не ограничивают варианты исполнения устройства и, в частности, формы и методы получения пробоотборной камеры.

Погружное устройство для отбора проб расплава металла работает следующим образом: устройство погружается в ванну с расплавленным металлом, шлакозащитный колпак 4 (фиг. 1 и 2) расплавляется по мере прохождения устройства через шлаковый слой и затем расплав металла. Металл затекает в пробоотборную камеру 2 через отверстие втулки 3 и кристаллизуется. В процессе отбора пробы кожух 1, выполняющий в устройстве роль силового каркаса, начинает прогорать и при извлечении устройства из ванны расплава практически полностью сгорает, высвобождая пробоотборную камеру 2. Получившуюся пробу извлекают из пробоотборной камеры 2, которая после разрушения кожуха 1 легко вынимается и раскрывается, и направляется для дальнейшей обработки и проведения исследований (спектрального анализа, «мокрого» химического анализа и т.д.).

Заявленное устройство является простым и дешевым в изготовлении, при этом одновременно обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик за счет уменьшения размеров, упрощения извлечения пробоотборной камеры из устройства после отбора пробы и слитка из пробоотборной камеры.

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для отбора проб расплавленного металла из различных металлургических агрегатов с целью их дальнейшего исследования различными способами на содержание химических веществ. Устройство содержит полый кожух 1 из теплостойкого материала, втулку 3, закрывающую торец полого кожуха 1, пробоотборную камеру 2, размещенную в кожухе 1. Пробоотборная камера 2 установлена и закреплена в кожухе непосредственно с опорой на него. При этом передний торец пробоотборной камеры 2 прилегает к торцу втулки 3. С задней стороны в полом кожухе может быть установлена крышка, закрывающая задний торец пробоотборной камеры. Обеспечивается упрощение конструкции устройства с одновременными получением наиболее высоких эксплуатационных характеристик. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Погружное устройство для отбора проб расплава металла, содержащее полый кожух из теплостойкого материала, втулку, закрывающую торец полого кожуха, пробоотборную камеру, размещенную в кожухе, отличающееся тем, что пробоотборная камера установлена и закреплена в кожухе непосредственно с опорой на него, при этом передний торец пробоотборной камеры прилегает к торцу втулки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что с задней стороны в полом кожухе установлена крышка, закрывающая задний торец пробоотборной камеры.