Электропроводный тигель для плавления образцов стали Советский патент 1983 года по МПК F27B14/10 

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкции тиглей для плавления образцов сталей при определении гаэообразующих примесей. Известен электропроводный тигель для плавления образцов, включающий емкость цилиндрической формы с плоским дном Cl. Недостатком такого тчгля .является неравномерное распределение температуры по высоте тигля при его нагреве импульсом тока. Причем дно тигля находится при более низкой температуре, чем стенки. Наличие резко неравномерной температуры по высоте ТИ1-1Я и хорошей смачиваемости стенок расплавом, вызывает подъем жидкого металла по стенкам тигля к его верхнему торцу. Это приводит к резкой температурной неоднородности отдельных частей расплава, что вызывае разную скорость их науглероживания и соответственно разную скорость изм нения их вязкости. Последнее дает неоднородную скорость газовыделения из расплава, т.е. из частей с пониженной температурой и меньшей вязкостью (меньшей степенью науглероживания) выделение газообразующих примесей происходит более полное и наоборот. Известен также электропроводный Мигель, выполненный в виде емкости цилиндрической формы с плоским дном снаружи которого соосно продольной оси тигля выполнен кольцеобразный выступ цилиндрической формы с соотно шением наружных диаметром емкости и кольцеобразного выступа в пределах 1;(0,85-0,6) и соотношением высоты : тигля к глубине емкости в пределах 1:(0,5-0,7) 2. Недостаток этого тигля заключается в том, что за счет хорошей смачиваемости расплавом графита, расплав подымается по стенкам тигля к его верхней кромке. Это приводит к неравномерности нагрева его отдельных частей и появлению спели на зеркале расплава. Кроме того, наличие плоского дна не позволяет однозначно фиксировать положение навески меташла от анализа к анализу. Совокупность этих факторов и приводит к сни жению точности анализа. Целью изобретения является повышение точности анализа. Эта цель достигается тем, что в электропроводном тигле для плавления образцов стали при определении газообразующих примесей, выполненном в виде емкости из графита, имеющей цилиндрическую форму с дном, снаружи торого соосно продольной оси тигля расположен кольцеобразный выступ цилиндрической формы с соотношением наружных диаметров емкости и кольцеобразного выступа, равным 1:(0,850,6), и соотношением высоты тигля к глубине емкости, равным 1:(0,50,7), дно внутренней полости тигля выполнено в виде конуса с вершиной, направленной в сторону выступа, и углом при вершине, равным 120,причем внутренняя поверхность конуса покрыта молибденом. На фиг. 1 дач предлагаемый тигель, поперечный разрез; на фиг. 2 кривая распределения температуры по высоте тигля. Графитовый электропроводный тигель для плавления образца анализируемой стали содержит стенки 1 цилиндрической формы, дно 2 конусообразной формы, покрытое слоем молибдена 3. Стенки 1 и дно 2 вместе образуют емкость 4 для плавления образца анализируемого металла. Снизу емкости в рабочем положении расположен кольцеообразный торец 5, внешний диаметр которого меньше внутреннего диаметра цилиндра. Тигель работает следующим образом. Его зажимают между водоохлаждаемыми токоподводами высокотемпературной импульсной электропечи прямого нагрева, камера которой вакуумируется или продувается инертным газом. Затем тигель дегазируется путем пропускания через него импульса электрического тока при 28002900°С, длительностью 60 с. При температуре дегазации молибден плавитря и насыщается углеродом. По окончании дегазации и охлаждения тигля на поверхности конуса емкости 4 образуется слой карбида молибдена. После дегазации в тигель через загрузочное устройство опускают образец анализируемой стали массой около 1 г в виде цилиндра диаметром 5 мм и высотой 3,5 мм. Наличие конуса обеспечивает воспроизводимость начального положения образца от анализа к анализу. При проведении определения содержания кислорода в стали методом восстановительного плавления тигель после загрузки в него образца нагревгиот и образец плавится. При этом в связи с тем, что расплав находится в конусе из карбида молибдена, кото1 1й плохо смешивается жидким железом, и не касается непосредственно графитовых стенок тигля; он принимает формы деформированной сферы с сильным конвективным перемешиванием расплава. Наличие слоя из карбида молибдена затормаживает науглероживание расплава, что позволяет долсо сохранять низкую вязкости; расплава, т.е. хорошее газовыделение из него. Кроме того, так как зеркало расплава находится несколько ниже зоны максимальной температуры (фиг. 2), то температура

зеркала не ниже температуры объема расплава, следовательно, нет условий появления спели, ужудшающчй условия дегазации. Обычно через 30 с после начала анализа слой карбида молибдена перестает сдерживать поток углерода, поступающий в расплав но к этому времени, во-первых, дегазация заканчивается, во-вторых, за счет быстрого науглероживания, следовательно, быстрого роста вязкости расплав не может подняться по стенкам тигля и практически остается на его дне, что обусловливает воспроизводимость положения расплава во время всего анализа и от анализа к анализу.

Таким образом, наличие конусообразного дна. Покрытого карбидоммолибдена после дегазации тигля, и расположение зеркала расплава несколько ниже зоны максимальной температуры позволяет повысить не только сходимость анализов, но и правильность, т.е. повысить точность анализа.

Ожидаемый зкономический эффект от использования предлагаемого изоб0ретения на единицу продукции (л/7% от экспресс-анализатора общего содержания кислорода в сталях и сплавах ) составляет 7,15 тыс.руб. в год и от максимального объема использова5ния изобретения 143 тыс.руб.

ч

ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЙ- ТИГЕЛЬ ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ СТАЛИ при определении газообразугощих примесей,выполненный в виде емкости из графита,имеющей цилиндрическую форму с дном, снаружи которого соосно продольной оси тигля расположен кольцеобразный выступ цилиндрической формы с соотношением наружных диаметров емкости и кольцеобразного выступа, равным 1;