Зонд для замера параметров газа и шихты по радиусу шахтной печи Советский патент 1986 года по МПК C21B7/24 

112

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам контроля работы доменных печей

Цель изобретения - повышение точности замера.

На фиг..1 представлен корпус зонда, продольный разрез; на фиг. 2 - эпюра сил.

Устройство содержит корпус с каналом 1 для отбора проб газов, термо- пару 2, датчик 3 прогиба корпуса, последний выполнен в виде планки, жестко установленной в корпусе зонда с внутренним полусферическим пазом 4, подвижный контакт 5, изолирую щую пластину 6 с закрепленным на ней электропроводником 7, выходную клемму 8, полусферический паз, заполненный инертной жидкостью 9.

Работа предлагаемого устройства заключается в следующем.

Во время измерения температуры по радиусу шахты доменной печи термопарой 2 и отбора проб газов по каналу 1 происходит прогиб вводимого в печь корпуса зонда движением шихтового материала. Прогиб корпуса зонда изменяет положение подвижного контакта 5, свободно перемещающегося в полусферическом пазе 4 планки 3 в тече ние времени измерения температуры и отбора проб газа.

Благодаря полусферической форме паза подвижной контакт свободно . перемещается и занимает одно из устойчивых положений, что приводит к изменению сопротивления электропровод- ника 7, включенного в мостовую измерительную цепь (не показана). В каждой новой точке отбора проб газа и измерения температуры по радиусу шахты печи прогиб корпуса зонда фиксируется положением подвижного контакта 5, что дает возможность судить о движении шихтовых материалов. Заполнение инертной жидкостью полусферического паза позволит исключить попадание продуктов плавки во внутреннюю полость датчика.

Техническим преимуществом предла- гаемого зонда по сравнению с известным является следующее: возможность одновременного измерения температуры отбора проб газов и контроля движени шихтовых материалов в каждой точке исследуемого горизонта по радиусу шахты доменной печи, что позволит иметь дополнительную информацию о па

раметрах газа и шихты по радиусу, увеличить производительность печи на 0,5% на каждые 0,1 ати (установлено на основе опытных плавок и расчетных материалов).

Расчет устойчивости и прочности зонда вводимого в шахту доменной печи следующий.

На фиг. 2 представлена эпюра сил, обуславливающих прогиб корпуса зонда.

Из проведенных опытов известно, что осевое усилие при введении зонда в шахту печи может достигать 3,8- 5-,О т, что дополнительно нагружает зонд и увеличивает суммарную нагрузку (на фиг. 1 показано движение зонда в шахту печи), т.е.

Р Т + О, (1) где Р - осевая сила, необходимая

для преодоления силы сопротивления шихты;

Т - сила в передней части зонда; Q - сила трения о, тело зонда и

поддержания определенной скорости движения зонда. Прочность и устойчивость зонда зависят от его механических свойств и осевого усилия, приложенного к нему.

Рассмотрим зонд, изготовленный из стальных труб наружным диаметром мм, внутренним d 50 мм, длиной 4 м.

Предел текучести стали принимают равным б 3300 кг/см.

При общей длине зонда (фи.г.1) длина выступающей из шахты части х, длина погруженной части ( Г-х). В установившемся состоянии, когда движение зонда равномерное, осевое усилие , где сила сопротивления

шихты T-t-r-, а сила трения (- к). Объемный вес шихты принимают равным f 1 т/м . Таким образом

-btD(-x),

(1),

t - коэффициент сопротивления

шихты; g - коэффициент трения шихты

о зонд.

Максимально допустимая (критическая) осевая сипа по условию устойчивости круглого стержня составит

П2Е-1

1

-- п2 Р2

1+2,4(Нц,)Ул

(2)

312258574

где Е - модуль упругости (для стали); эти коэффициенты пропорциональны J - модуль инерции;значениям шихты.

Р - радиус инерции (площадь сече- При высоте слоя шихты над зонния);дом м (фиг. 1) давление шихты

Ш - коэффициент Пуассона (для ме- 5 кг/см .

таллов

к - длина выступаемой части

1

Ввиду малой величины

п2 р2 H2,4(H,u)u-|-10

Коэффициенты трения и сопротивле ния связаны с давлением шихты соот- ношегием (5):

g - fa- Р;(6)

t f.P,

составляющей не более 5% от общей величины, можно считать, что

(3)

где - эйлерова сила, максимально

допустимая по условию устойчивости.

Приравняв (3) и (1) получают уравнение для определения глубины погружения, на которой зонд теряет устойчивость.

ац.1.,,(), (,)

А

Подставив в формулу (4) известные величины D,E, и вычисленное значение

l()32,97 (см), получают

следующее уравнение:

18,8ADx3-(28,26t-«-7536g)x2 + +682676820 0

(5)

Коэффициенты трения и сопротивле- ния щихты зависят от давления столба

шихты и скорости зонда, причем

10

15

20

5

0

5

Коэффициенты трения и сопротивления связаны с давлением шихты соот- ношегием (5):

g - fa- Р;(6)

t f.P,

где fg -f - относительные коэффициенты трения и сопротивления и зависят только от скорости введения зонда V.Исходя из требований соотношения .(6) скорости движения зонда в шахту механизмом ввода зонда расчет устойчивости проводим для .VjQ.g 0,2 м/с.

Величины fа и f,, выбранные исходя из скорости введения зонда в шахту печи и с учетом соотношения (6), равны соответственно .

Вычислив значения fj и f и соотношение (6) получим ,8 и .

Подставив значения g и t в уравнение (5) и решив его относительно х, получим ,96 м «1,0 м.

Таким образом, при скорости движения зонда ,2 м/с зонд теряет устойчивость и изгибается при вводимой длине более 1 м. Из приведенного следует, что противопоставленным способом практически невозможно измерять давление шихты при длине зонда более 1 м.

Редактор Н.Гунько

Фиг. 2

Составитель Б.Раковский

Техред Л.Олейник Корректор И.Эрдейн

Заказ 2102/18 Тираж 552. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,.Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4