Устройство для непрерывного измерения температуры жидкого металла Советский патент 1979 года по МПК G01K1/12 

Изобретение относится к черной метал лургии, а именно к устройствам для непрерывного контроля температуры в мартеновских и двухванньгх печах. Известно устройство для непрерывного измерения температуры жидкого металла-, содержащее трехслойный наконечник, внешний слой которого выполнен из двборнда циркония, внутренний - из алунда, а аасыпка между ними - из безводной окиси алюминия С1 . При этом материал и толщина внещнего опоя (2-3 мм) выбираются такими, чтобы он не растворялся в жидком металле в течбйие ъсего периода измерения, продолжительность которого составляет 1,5-2 час. Недостатком известного устройства яв ляется то, что материал внешнего слоя имеет низкую механическую, химическую стойкость и не обладает достаточной газоппотностью, поэтому появление в резуль тате термических напряжений микротрещнн во внутреннем слое приводит к снижению эффективности зашиты спая термопары и сокращению продолжительности ва-. мерения температуры стали. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для непрерывного измерения температуры жидкого металла, содержащее трехслойный наконечник, у которого внешний слой выполнен иэ прозрачного кварцевого стекла, внутренний - из алунда, а засыпка между ними - из безводной окиси алюминия (глвнозема) Как правило, толщина внешнего слоя указанного устройства вы.бирается в прецелах 2-3,5 мм при наружном диаметре 25«-30 мм, с тем чтобы не допускать быстрого растворения внешнего опоя в по возможности сохранить целостность наконечника в течение всего рабочего оериода. Это не позволяет обеспечить необходимую точность измерения температуры вследствие большой тепловой инерции наконечника. Кроме того, раствореаие наружного слоя наконечника в конце периода до- водки (при температуре жидкой стали libiше ISSOC) приводит к. быстрому разрушению слоя засыпки и внутреннетю чехла. и снижает надежность устройства. Целью изобретения является повышение точности н надежности работы уст ройства. Эта цель достигается тем, что зазор между чехлом и квардевым наконечником заполнен глиноземом фракции 30-150 мк а толщины зазора и стенки кварцевого на конечника имеют отношение 2,8-4,0. Соотношение толщины кварцевого наконечника и засыпки должно быть таким, чтобы обеспечить полное растворение наконечника в течение 5-15 мин после погружения устройства в жидкую сталь. Растворение кварцевого наконечника происходит в результате его взаимодействия с основным жидким шлаком. При прохождении слоя щлака холодный наконечник устройства ошлаковывается и далее, попадая в металл, вместе со шлаком, покрывающим его, нагревается до температуры жидкой стали. Под воздействием покрывающего наконечник шлака, а также шлака, взвешенного в жидкой стали в результате перемешивания ванны, например, в период кипения, кварцевый наконечник постепенно растворяется. При этом время полного расгаорения наконечника в основном зависит от его толшинь. Опытным путем установлено, что для спекания слоя засыпки с чехлом на основе корунда требуется время не менее 5 мин, и если растворение кварцевого наконечника произойдет раньше указанного срока, то устройство разрушается, так ка засыпка теряет свою монолиттюсть. Для обеспечения указанного времени растворения соотношение толщин слоя засыпки и стенки кварцевого наконечника должно находиться в пределах 2,8-4,0. Кроме того, эксперименты показали, что на скорость спекания слоя с алундовым чехлом влияет температура жидкой стали, и при температуре ниже 145( процесс спекания идет очень мед ленно и после растворения кварцевого наконечника устройство также разрушается. Вместе с тем при растворении кварцевого наконечника более чем за 15 мин не обеспечивается необходимая точность измерения температуры в таких сталеплавильных агрегатах, где весь период довод ки длится 25-30 мин, например в двух- ванных сталеплавильных агрегатах, большой тепловой инерции устройства. После растворения кварцевог(. наконечника образование металлостоиких соединений на корундовом чехле происходит в результате контакта материала засыпки с жидкой сталью и шлаком, при этом спекшийся порошок глинозема начинает уплотняться и одновременно реагировать с жидкой сталью и шлаком с образованием новых соединений, обладающих вь1сокой га- зоплотвостью и достаточной химической стх; йкостью. Как показали петрографические исследования, в результате указанных реакций образуются магнезиально- глиноземистые шпинели FeOj AEg Oj; (Fe, Mg)AE2 Ojj алюминаты CaO бАЕз Oj; CaO 2AE2 CaOGAjOs и высокоглиноземистое стекло. Эксперименты также показали, что для обеспечения газоплотности вновь образованных металлостойких соединений, позволяющей обеспечить защиту спая термопары при длительном измерении температуры, необходимо иметь высокую однородность порошка глинозема по размерам частиц. Причем фракция глинозема должна быть 30-150 мм. При наличии в глиноземе большого количества частиц с диаметром менее 30 мк образуется плотный слой на поверхности засыпки и диффузия частиц металла и шлака во внутренние слои засыпки не наблюдается. В результате этого реакция образования металлостойких соединений на корундовом чехле происходит очень медленно или не охватывает всей толщины засынки, так как происходит главным образом только спекание порошка. Напротив, при преобладании в глиноземе фракции более 150 мм слой металле- стойких соединений на поверхности корундового чехла получается пористым. В результате образования металлостой- ких соединений на корундовом чехле значительно снижается тепловая инерция устройства и тем самым повышается точность измерения температуры жидкой стали. Устройство для непрерывного измерения температуры жидкой стали, стойкость которого обеспечивается образованием металлостойких соединений, сохраняет ее в течение 1-2,5 час при температурах жидкой стали 1450-17ОО С, постепенно paciw воряясь в стали в пределе до размеров корундового чехла. Это, в свою очередь, еще больше снижает его тепловую инерцию и позволяет в конце периода плавки более точную информацию о температуре жидкой стали, что очень важно для определения времени окончания технологического процесса. Формула изобретения Устройство для непрерывного измере«ля температуры жидкохх) металла, содержащее термопару, размешенную в чехле из материала на основе корунда, установленном в кварцевом наконечнике с зазором, заполненным глиноземом, и соединен ную компенсационными проводами с регист рируюшим прибором, отличаюшй6 с я тем, что, с целью повышения точности и надежноста работы устройства, зазор между чехлом и кварцевым наконеяНИКОМ заполнен глиноземом фракции 30- 150 мк, а толщина зазора в стенки кварцевого наконечника имеют отношение 2,84,0. Источники информации, приня1ые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 147817, кл. G 01 К 1/08, 1961. 2.Авторское свидетельство СССР № 195658, кл. G 01 К 1/12, 1965.