Способ отбора проб стальной окалины для совместного определения содержания фосфора и серы в стали экспрессным термоэлектрическим методом Советский патент 1983 года по МПК G01N1/10 

00

io

со СП Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к способам анализа металла в процесс выплавки, и может быть осуществлено при производстве стали в металлургических агрегатах. Известен способ отбора проб сталь ной окалины для определения содержания серы в стали, включающий заливку и охлаждение металла. При этом способе в пробе жидкого металла, взятого из печи, растворяют строго дозированное количество алюминия (1,5%), в него погруз ают конусный пробоотборник с разворотом внутри металла на угол примерно 180 в результате чего на его поверхности кристаллизуется слой металла, быстро вынимают пробоотборник и переносят в воду для заливки. При этом получившийся намороженный слой металла снимают с конусной поверхности и переносят к установке ТЭДС для определения содержания . Методом же заливки пробу для Измерения термо-ЭДС отливкой того же металла с растворенным в нем строго дозированного количества алюминия (1,5%) в определенную формочку-пробницу с последуклцей закалкой также в воде при 20 С. Измерение термо-ЭДС проводят на установке К-2 при разности температур между электродами К. Ссэдержание серы определяют по величине термо-ЭДС, изменяющейся обратно пропорционально количеству свободного алюминия, оставшегося не связанным в химическое соединение с серой, с учетом влияния углерода, содержащегося в пробе. При этом определению содержания серы предшествует анализ пробы на углерюд. Отсчет содержания серы проводят по калибровочной кривой для соответствующего содержания углерода или же определяют расчетом по соответствующим экспериментально установленным аналитическим зависимостям Cl.. Недостатком является то, что полу ченная таким способом,проба пригодна для определения только содержания серы и не может быть использована для определения содержания фосф&ра из-за отсутствия его влияния в тйких пробах на термо-ЭДС. Кроме того при этом способе отбора проб и из-мерения по ним термо-ЭДС точность определения содержания серы зависит от точности растворения заданного количества алюминия (1,5%), что в условиях производства осуществить трудно, а также от точности определения содержания углерода. Цель изобретения - повышение точ ности анализа и обеспечение совмест ного определения содержания фосфора и серы 3Kcnt eccHbW т«эрмоэлектричес|{им методом. . Указанная цель достигается тем, что согласно способу .отбора проб стальной окалины для совместного определения содержания фосфора и серы в стали, включающему заливку и охлаждение металла, на металлическую гладкую поверхность наливают жидкий металл при температуре вьшю точки плавления на 50-100 К, охлаждают со .средней скоростью охлаждения 400450 К/мин на воздухе до момента потемнения, погружают отливку в воду с температурой 293110 К, охлаждают до температуры на 20-60 К выше точки кипения воды и полученную на поверхности пробы окалину отбирают послойно,:., верхний, непрочный слой для а«ализа на фосфор, промежуточный слой сбрасываютj нижний, прилегакадий к металлу, прочный слой для анализа на серу. Количество наливаемого на плиту жидкого металла 0,8-1,0 кг даст необходимую площадь окалинообразуюа ей поверхности 150-200 см при TOjmjHне отливки 0,5-0,9 см. На основе эксперимейтальных даннЕах установлено, что получение растекающейся по плите отливки с указанной площадью окалинообразующей поверхности обесечивает металл, перегретый на 50100 К. При температуре перегрева Менее чем на 50 К момент кристаллизации металла наступает paныиe,чeм Он займет минимальную плотцадь в 150 см, и загустевший металл при толщине более чем 0,9 см не обеспечит .получения достаточного количества окалины (1,5-2 г). Использо вание. металла сперегревом более чем на 100 К не имеет смысла. Средняя скорость охлаждений отливки при формировании окалины не должна превышать 450 К/мин. Это необходимо для того, чтобы успели пройти процессы, связанные с сегрегацией фосфора и серы к поверхности. Ског. рость охлаждения ниже 400 К/мин дает замедленное охлаждение, что сказывается на длительности получения пробы. Фактором контроля указанной скорости охлаждения является время остьй.ания отливки с момента заливки до потемнения равное 2 мин. Температура отливки, .вынутой из воды, должна быть на 20-60 К выше для получения сухой, поверхности отливки, а в конечном итоге окалины./ В пределах этих; температур она тут же (в течение 5-10 с) высыхает за счет собственного выделякяцегося тепла. Пример. Вынутый из печи пробной ложкой жидкий металл массой 1,0 кг при температуре выше тштературы плавления наливают на поверхность массивной металлической плиты, где он кристаллизуется и затвердевает в форме лепёшки. При охлаждении на поверхности отливки идет про- цесс интенсивного окалинообразования Скорость охлаждения контролируют засечкой времени остывания отливки до ,потемнения. Оно должнобыть не 4eньшe 2 мин. С момента потемнения отливку догружают в воду для доохлажде ни я, имеющую температуру 2 9 311O При этом для предотвращения смыва окалины верхнего слоя, и получения сухой пробы отливку погружают в врду и вынимают из воды в горизонтальном положении окалинообразующей поверхностью вверх при температуре выш точки кипения воды на 40 к. В резуль тате применения этих мер устраняется потеря окалины за счет смыва водой, а отливка моментально становится сухой. Высохшую отливку металЛ(а переворачивают окалинообразующей поверхностью вниз над чистым листом белой жести для сбора окалины и встряхивают. При этом весь верхний рыхлый слой окалины, обогащенный фосфором, осыпае ся и спадает- на лист. Осыпавшуюся .окалИну собирают в количестве 1,0-1,5 г с помощью магнита и ссыпают в пакет. Применение магнита преследует две цели: удобство для сбора окалины, так как она легко притягивается к полюсам йри ведении магнита на расстоянии порядка 1 см над листом, и отделение окалины от шлаковых крошек. Затем постукиванием молотком с. тыльйой стороны отливки отделяют и выбрасывают как ненужный промежутбЧ ный слой. . После этого, помещагя отливку снов над -листом чистой жести, интенсивным постукиваньем молотка пр прверхностя с окалиной снимают прилегаквдий к металлу прочный слой окалин|л в количестве 1,0-1,5 г, обогащенный серой. Ссыпавшуюся окалину собирают с листа также- магнитом и помещают в другрй пакет,, Отобранные таким образом пробы окалины переносят к установке ТЭДС дли определения содержания фосфора и серы, количество которых в окалине пропорционально количеству в металле. Время отбора проб окалины с момента потемнения с отлитой иа плиту порции жидкрй стали составляет 1 мии. Общее время отбора с момента заливки составляет 3 мин. Использование окалины для определения содержания и серы в металле дает возможность иметь пробы с большим влиянием фосфора и серы на термо-ЭДС и, тем самьш, применить для их количественного определения экспрессным термоэлектрическим методом в течение 2 мин. При таком способе отбора проб окалины открывается возможность определения содержания сразу двух элементов (фосфора и серы) зкспрессным те1 оэлектрическим методом t наиболее быстрым из существу«Я11Их) метрдозв и обеспечивается точнорть анализа iО,0020% в интервале их содержания соответственно 0,010Р,060% Р и 0,020-0,100% S, что удовлетворяет требованиям ГОСТ на эксПреРсные методы анализа, и выше на 0,0005% чем при спосрбе-прототипе. Повышение точности анализа дости- гается, во-первых, исключением введения в металл дозированного алюминия, во-вторых, наличием обнаруженного экспериментально большого влиявия фосфора и сере) и тердаю-ЭДС соответствующих слоев окалины, а также ненадобностью учета влияния углеррда из-за отсутРтвия установленногР также на-основе экспериментов этого влияния в окалиие.

СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ СТАЛЬНОЙ ОКАЛИНЫ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ФОСФОРА И СЕРЫ В СТАЛИ ЭКСПРЕССНЫМ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ, включакиций заливку и охлаждение металла, отличающийся тем, что, с целью.повышения точности анализа и обеспечения возможности совместного определения содержания фосфора и серы экспрессным термоэлектрическим методом, на металлическую поверхность наливают жидкий металл при температуре выше точки пйавления, на 50-100 К, охлаждают со средней скоростью охлаждения 400450 К/мин на воздухе до потемнения , погружают отливку в воду сГтемпературой 293+10 К, охлаждают до температуры 20-60 К выше точки .кипения воды и полученную на поверхности пробы окалину отбирают послойно, верхний, непрочный слой для анализа на фосфор, промежуточный слой сбрасывают, нижний, прилегающий к металлу, прочный слой для анализа на серу.