Зонд для измерения параметров жидкого металла Советский патент 1992 года по МПК C21C5/48 

.3

О

ю

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для контроля параметров расплавленного металла в металлургическом агрегате, например, при выплавке стали в конвертере.

Известен зонд для измерения параметров жидкого металла, содержащий коакси- ально расположенные трубы, образующие водоохлаждаемую рубашку, трубку для вывода проводов датчика, головку с датчиком, патрубки подвода и отвода охлаждающего агента, причем трубы зонда как внутренние, так м наружные, образующие водяную рубашку, выполнены по длине из двух участков с различными сечениями и соединены конической вставкой.

Недостатком указанного зонда является низкая надежность его роботы, обусловленная тем, что при погружении такого зонда в ванну металлургического агрегата и последующим его извлечением происходит ошлаковывание и заметалливание головки зонда, в которой устанавливается многоцелевой сменный блок (датчик). Это снижает стойкость зонда и позволяет производить автоматическую перезарядку только на 60%. Кроме того, использование для охлаждения зонда интенсивного потока воды (65 м3/ч) может привести к развитию серьезных аварий в случае повреждения водоох- лаждаемой рубашки зонда в конвертере. Все это снижает эффективность работы металлу ргического агрегата.

Известен наиболее близкий по технической сущности и достигаемым результатам зонд для измерения параметра жидкого металла. Головка этого зонда выполнена плавно сужающейся до диаметра сменного блока, а внутри головки выполнено большое количество радиальных ребер для улучшения теплообмена между охлаждающей водой и медыо головки. Этому зонду присущи те же недостатки, что характерны для всех водоохлаждаемых фурм. Это повышенная опасность при аварийных ситуациях е конвертере во время проведения измерений, ошлаковывание или настылеобразование головки фурмы, большая трудоемкость по изготовлению ремонту и подготовке к работе.

Целью изобретения является повышение эффективности производства стали за счет повышения надежности работы зонда.

Это достигается гем, что зонд для измерения параметров жидкого металла, содержащий коаксиально расположенные трубы, центральная из которых служит для вывода проводов датчика, устанавливаемого в головке посредством контактной трубы, а средняя и наружная трубы образуют охлаждаемые рубашки, два патрубка, один из которых соединен с пространством, образованным центральной и средней трубами, а второй соединен с пространством, образованным средней и наружной трубами, дополнительно снабжен третьим патрубком, соединенным с пространством, образованным средней и наружной трубами, а в головке зонда выполнены два концентрических

0 сопла, через которые охлаждающий реагент (азот и паровоздушная смесь) выпускаются в атмосферу.

На чертеже показано устройство зонда, продольный разрез.

5 Устройство для измерения параметров жидкого металла состоит из коаксиально расположенных труб, центральная 1 служит для вывода проводов датчика, устанавливаемого в головке 1 посредством контактной

0 трубы (на схеме не показана), средняя 3 и наружная 4 трубы образуют охлаждаемые рубашки, первый патрубок 5 соединен с пространством, образованным центральной и средней трубами, второй патрубок б и

5 третий патрубок 7 соединены с пространством, образованным средней и наружной трубами, в головке зонда выполнены два концентрических сопла, первое сопло 8 сообщает пространство, образованное цент0 ральной и средней трубами с внешним пространством, а второе сопло 9 сообщает пространство, образованное средней и наружной трубами также с внешним пространством.

5 Устройство работает следующим образом.

Перед проведением измерения параметра жидкого металла в головке фурмы 2 в нижней части центральной трубы 1 устанав0 ливают контактную трубу и надевают многоцелевой сменный блок (датчик). Через первый патрубок 5 включается подача азота, а через второй 6 включается подача воздуха. При старте в момент начала

5 погружения зонда в конвертер через третий патрубок 7 включается подача водь и затем зонд погружается в ванну с расплавленным металлом для измерений.

После измерения зонд выводится из

0 конвертера и в начале отключаете подача воды, а после снятия датчика отключается подача азота и воздуха на охлаждение измерительной фурмы. Для следующего измерения на контактную трубу надевают новый

5 датчик и весь цикл подачи азота, воздуха и воды повторяется.

Опытно-промышленное опробование предложенного устройства зонда бь ло проведено в конвертерном цехе Череповецкого металлургического комбината при выплавке

стали в 350 т конвертерах, оснащенных измерительными зондами. Замеры параметров металла выполняли в конце продувки за 1-2 мин до прекращения подачи кислорода (на время замера расход кислорода снижали до 500 нм3/мин). Диаметр труб был подобран таким образом, чтобы исключить падение давления охлаждающих газов в нижней части фурмы и приведен в табл. 1.

Диаметр патрубка подачи азота 50 мм и через него подается азот под давлением 4 бар. Диаметр патрубка для подачи воздуха 70 мм и через него подается воздух под давлением 4 бар. Диаметр патрубка для воды 10 мм и через него подается вода под давлением 7 бар. Центральная и наружная трубы образуют в головке фурмы два концентрических сопла для выхода газовых потоков в атмосферу. При производстве измерений параметров жидкого металла в конвертере зондом, подаваемым через патрубки, азот, воздух и вода, создают 2 газовые охлаждающие рубашки. Парогазовая струя, образующаяся в нижней части фурмы, надежно защищает ее от перегрева и не влияет на результаты измерений.

Сравнительные результаты существующей водоохлаждаемой фурмы и новой предлагаемой конструкции приведены в табл. 2.

В результате проведенных испытаний установлена большая стойкость и надежность нового устройства измерительной фурмы. Кроме того, имеются следующие преимущества перед обычной водоохлаждаемой конструкцией зонда:

исключается возможность взрыва измерительной фурмы в конвертере при остановке на длительное время;

газовый поток, продуваемый через фурму, защищает ее головку от ошлаковывания и настылообразования, а также защищает стык верхней части блока и контактной трубы от попадания шлака и металла внутрь блока, Таким образом обеспечивается 100%

0

5

0

5

0

5

0

5

автоматическая перезарядка блоков, что позволяет делать по несколько замеров по одной плавке;

уменьшился вес фурмы, что увеличивает срок службы механических частей механизма привода и электрического оборудования;

облегчилось техническое обслуживание и уменьшилось время на изготовление, ремонт и установку измерительной фурмы.

Повышение надежности работы измерительного зонда за счет повышения его стойкости, исключения тяжелых последствий аварий и возможность получения гаран- тировЗнных нескольких измерений на одной плавке позволяет увеличить эффективность работы сталеплавильных агрегатов,

Формула изобретения Зонд для измерения параметров жидкого металла, содержащий коаксиэльно расположенные трубы, в центральной из которых размещены провода датчика, установленного в головке посредством контактной трубы, средняя и наружная трубы образуют охлаждаемые рубашки, два патрубка, один из которых соединен с кольцевым зазором между центральной и средней трубами, а второй соединен с кольцевым зазором между средней и наружной трубами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности производства стали за счет повышения надежности в работе, зонд снабжен дополнительным патрубком, соединенным с кольцевым зазором между средней и наружной трубами, а в головке зонда выполнены не менее двух концентрических сопел для выпуска в атмосферу охлаждающих реагентов, при этом одно из сопел сообщает кольцевой зазор между центральной и средней трубами с внешним пространством, а второе сообщает кольцевой зазор между средней и наружной трубами с атмосферой,

Таблица 1

Таблица 2

Изобретение позволяет создать принципиальное новое устройство зонда для измерения параметров жидкого металла в конвертере. Предлагаемое устройство снабжено дополнительным третьим патрубком 7 и имеет в головке два концентрических сопла 8, 9. Первый патрубок 5 связан с пространством, образованным центральной 1 средней трубой 3 и через него подается азот. Второй патрубок 6 связан с пространством, образованным средней 3 и наружной трубами 4 и через него подается воздух. Через третий патрубок 7 подводится вода. Через фурму продуваются два газовых потока, которые и образуют охлаждающие рубашки. Образующаяся на выходи фурмы парогазовая струя при измерении и конвертере защищает головку фурмы от ошпаковы- вания и настылеобразований. Повышается стойкость зонда, исключаются тяжелые последствия аварий в конвертере, снижается общий вес фурм больше чем в два раза и увеличивается возможность получения нескольких измерений по одной плавке. 1 ил., 2 табл.