Пробоотборник жидкого металла Советский патент 1985 года по МПК G01N1/10 

2. Пробоотборник по п. 1, о т л и- 3, Пробоотборник по п. 1, о т чающийся тем, что воронка личающийся тем, что верхустановлена с возможностью вертикаль- ние концы труб вьшолнены цилиядроного перемещения.коническими.

1137373

1. ПРОБООТБОРНИК ЖИДКОГО МЕТАЛЛАS содержащий открытый с двух концов кварцевый металлоприемник, соосно с ним установленную теплоизоляционную трубу, открытую сверху, отличающийся темг что, с целью получения представительной и плотной пробы по всей высоте ванны, он снабжен дополнительной концентрично установленной снаружи пробоотборника трубой, закрытой с нижнего торца, при этом теплоизоляционная труба установлена закрытым концом выше дополнительной, заплолнена- воспламеняющейся смесью и снабжена воронкой с охлаждающим агентом. W -,.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для отбора пробы по высоте жидкого металлического расплава, например, из сталеплавильного агрегата, ковша, изложницы с целью исследования, химического состава и распределения неметаллических включени

Известно устройство для отбора проб жидкого металла, состоящее из картонного корпуса, мульды с пробоотборной трубкой, снабженной металлическим колпачком, корпус пробницы снабжен емкостью с охладителем, установленной над мульдой СО

Данное устройство предназначено для отбора пробы из локального объема металла с поступлением охлаждающего агента после отбора пробы за счет плавления материала, отделя ющего его от пробницы (мульды).

Недостатками устройства являются локальный (местный) отбор пробы и знах1ительное перемешивание металла из-за газовьщеления,

Наиболее близким к изобретению является пробоотборник лшдкого металла, содержащий открытый с двух концов кварцевый металлоприемник, соосно с ним установленную теплоизо ляционную трубу, открытую сверху 2} При погружении пробоотборника металл поступает в кварцевый метаплоприемник, который отбирая часть тепла металла, прогревается, в результате чего происходит плавление и испарение хладореагента (хлорида натрия).

Указанный пробоотборник исключает перемешивание металла отбиравмой пробы и позволяет отобрать непрерывную (сплошную) по высоте расплава пробу металла.

Основным недостатком такого пробоотборника является ограниченная высота отбираемой пробы, которая не превышает 700-900 мм. Это связано

с тем, что попавшая в металлоприемник первая порция металла при последующем поступлении металла, поднимаясь, постоянно контактирует с холодными стенками металлоприемника, теряет тепло перегрева расплава, которое расходуется на нагрев металлоприемника. При полной потере тепла перегрева верхние слои металла затвердевают, и дальнейшее погружение пробоотборника в металл становится неэффективным. При отборе проб указанным пробоотборником высота отбираемой пробы из кристаллизующегося слитка, где перегрев практически отсутствует, не превьш1ает 500 мм.

Цель изобретения - получение представительной и плотной пробы по всей высоте ванныо

Поставленная цель достигается тем, что пробоотборник жидкого металла j содержащий открытый с двух концов кварцевый металлоприемник, соосно с ним-установленную теплоизоляционную трубу, открытую сверху, снабжен дополнительной.концентрично установленной снаружи пробоотборника трубой, закрытой, с нижнего конца, при этом теплоизоляционная труба установлена закрытым концом вьш1е допохшительной, заполнена воспламеняющейся смесью и снабжена воронкой с охлаждающим агентом

При этом воронка установлена с возможностью вертикального перемещения, а верхние концы труб выполнены цилиндроконическими.

В пробоотборнике взаимодействие экзотермической смеси, находящейся между металлоприемником, внутренней теплоизоляционной трубкой и хладагентом, поступаюпщм в наружную полость, обеспечивает опережающий прогресс металлоприемника при поступлении металла, необходимый для подъема металла на требуемую высоту, и последующее охлаждение нижних горизонтов пробы для извлечения пробы из объема металла. Эффект охлаждения создается после отбора пробы, тогда как ему пред шествует предварительный и опережающий уровень поступающего металла, прогрев металлоприемника, препятств ющих переохлаждению и кристзшлизацйи поднимающегося металла. Охлаждающий реагент воздействует на незначительную (нижнюю) часть пробы за счет созданной внизу полос ти между металлоприемником и наружной дополнительной трубой, в которую поступает хладагент после отбора пробы. Целесообразность охлаждения нижних горизонтов обусловлена необходимостью прогрева металлоприемника перед подъемом металла, которое обеспечивает непрерывность.от бираемой пробы по всей высоте иссле дуемой емкости, и необходимостью извлечения отобранной пробы, которая достигается за счет затвердевания металла в зоне воздействия хлад агента. На чертеже изображен пробоотборник, общий вид Пробоотборник жидкого металла содержит кварцевый металлоприемник 1 с открытыми кон1хами, который заключен в две концечтрично расположе ные металлические трубы 2 и 3. Наружная труба 3 выведена на один уровень с металлоприемником 1, и то цовая часть между ними запрессована огнеупорной массой 4. Внутренняя труба 2 - теплоизолятор - установлена на 100-200 мм выше наружной, а торцовая часть пространства между ней и металлоприемником 1 также запрессована огнеупорной массой 4. По лость между внутренней трубой 2 и металлоприемником 1 заполнена легко воспламеняющейся экзотермической смесью 5. Верхняя часть труб 2 и 3 вьтолнена расширяющейся в виде кону са, переходящего в цилиндр К конус теплоизоляционной трубы 2 посредством пружины 6 прижимается загрузочная воронка 7, имеющая цилиндрическую форму. Объем между цилиндрической частью теплоизоляционной тру бы 2 и загрузочной воронкой 7 за.полнен хладагентом 8. Устройство работает следующим образом. При погружении пробоотборника в металл и поступлении металла в ква цевый металлоприемник 1 происходит воспламенение смеси 5. Процесс горения распространяется вверх, опережая подъем металла. В результате сгорания экзотермической смеси металлоприемник прогревается, и поднимающийся металл практически не теряет тепло на его нагрев. При достижении нижнего уровня металла пробоотборник упирается в донную часть емкости, в которой находится расплав. Под действием дополнительного усилия пружина 6 сжимается, а загрузочная воронка 7 опускается, образуя зазор между конической частью теплоизоляционной трубы 2 Через образовавшийся зазор в полость между трубами 2 и 3 поступает хладагент 8, который под действием силы тяжести скапливается в нижней части, приходя в соприкосновение с металлоприемником 1. Хладагент плавится и испаряется, поглощая значительное количество тепла, что вызывает кристаллизацию металла в месте контакта хладагента с кварцевым металлоприемником. Появление значительного выделения паров хладагента свидетельствует о начале кристаллизации металла в нижней части пробы. После 10 - 15-секундного интенсивного вьщеления паров хладагента в нижней части пробы образуется прочный пережим в виде закристаллизовавшегося металла пробы, позволяющий беспрепятственно извлекать пробу из металла. В качестве экзотермической смеси целесообразно использовать порошок 65%-ного ферросилиция и марганцевой руды, при отборе проб металла из кристаллизуюЕ1егося слитка смесь подбирается более зкзотермичной и рекомендуется составлять из порошка алюминия, магния с добавкой кислородоносителя. Пробоотборник позволяет отбирать пробы металлов из плавильных агре- гатов, ковшей и кристаллизаторов неограниченной длины. Это дает возможность более точно оценить неоднородность расплавов и внести коррек тивы по ее устранению. При исследовании процессов кристаллизации в слитках возможна оценка развития ликвационных явлений и последующая .разработка мероприятий с целью подавления этого явления. В.целом пробоотборник позволяет совершенствовать технологические процессы с 5 целью повышения качества металла. Пример. При оценке эффектив ности усреднения металла в 350-тонном ковше продувкой аргоном отбирали пробу по высоте пробо.отборником прототипом. f2 , однако высота отбираемой пробы не превысила 950 мм, тогда как высота металла в ковше составляла 3800г4рОО мм, nosTo ty оценить эффективность обработки металла арноном по результатам отбираемых проб было невозможно из-за непредставительности отбираемой пробы. При отборе пробы металла про боотборником установлена существенная неоднородность химического состава металла по высоте ковша,. кото- рая присуща элементам, присаживаемы в качестве раскислителей в ковш во время слива металла из конвертера. 3 Установлено, что состав металла усредняется при обработке его газообразным аргоном в течение 7-8 мин. В таблице приведен химический состав металла из сталеразливочного ковша до и после обработки аргоном. Таким образом, кроме усреднения, обработка металла аргоном с конвертерным шлаком приводит к увеличению угара легирующих элементов (кремния, алюминия) и к переходу из шлака в металл фосфора. Кроме оценки химического состава, отбираемые пробы позволяют оценить содержание неметаллических включений и содержание растворенных газов в металле по высоте ванны или ковша. Получаемые данные дают возможность оценить состояние металла в объеме и разработать мероприятия, направленные на улучшение качества металла

3,0 0,09 3,5 0,08 4,0 0,08

1,48 0,25 0,018 0,012 1,48 0,25 0,018 0,012 1,48 0,25 0,018 0,012