Устройство для контроля процесса циркуляционного вакуумирования стали Советский патент 1980 года по МПК C21C7/10 

(54)

УСТРОЙСТВО для КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ СТАЛИ

Изобретение относится к внепечной обработке стали, а именно к вакуумно обработке стали и сплавов Известен способ контроля процесса циркуляционного вакуумирования с по мощью разработки устройств для регистрации количества отходящих газов состава отходящих газов, температуры, давления 1 . Однако существенное влияние на процесс вакуумирования металла оказывает его количество.и скорость течения через камеру. Известен способ и соответствуговдее устройство, имеющее в разъемном корпусе, снабженном системой охлажде ния, вертикальный упругий элемент в виде втулки, на которой закреплены на слое клея тензорезисторы . Несмотря на все достоинства способа устройство для контроля облада ет существенными недостатками. Поскольку количество металла, находящегося в циркуляционной камере, составляет 5-10% от общей массы камеры, то упругий элемент, тензорезисторы и клей, из которых состоит тензодатчик, испытывают 90-95% бесполезной нагрузки. Кроме того, так как упругий элемент, тенэорезис торы и клей постоянно испытывают большую статическую нагрузку (90-95%), то сии подвергаются пластической деформации, что характеризуется изменениями в показаниях измерительных приборов во времени (уход нуля). При этсм если упругий элемент, изготавливаемый обычно из стали, испытываёт незначительные отклонения от злкона Гука при нагружении, то текзорезисторы к, особенно, клей испытывают значительные пластические деформации.Например, если стаЛь, используемая для упругого элемента, имеет ползучесть около 7«10 см/кг, то ползучесть клея на два порядка выше и составляет 3-10 см/кг, а для тен зорезисторов 4-10 . При длительных нагружениях и больших нагрузках ползучесть клея достигает 10-12%, причем с увеличением нагрузки величина ползучести возрастает. Из приведенных цифр видно, что величина ползучести клеевых материалов , а также тензорезисторов сопоставима с вет ичиной массы, измеряемой в камере, и, естественно, при длительных статических нагружениях точность измерения количества металла и тем более скорости циркуляции очень мала.

Целью изобретения является повышение точности контроля процесса вакуумной обработки.

Это достигается тем, что устройство, содержащее разъемный корпус с патрубками подвода и отвода охладителя, вертикальный упругий элемент в виде втулки, на которой заКреплены тензорезисторы, снабжено дополнйтельным, установленным по оси втулки упругим элементом в виде стержня с закрепленными на слое клея тензорезиторами и с площадью сечения, в 5-7 раз большей площади сечения основного упругого элемента. Верхний конец стержня имеет шаровидную головку с основанием в виде буртика, опертого на наружную поверхность верхней части корпуса, а нижний конец выполнен с резьбой и гайкой, расположенной под основанием корпуса, при этом меж корпусом и гайкой размещена шайба из биметалла. Креме того, в дополнительном упругом элементе выполнены продольные и поперечные канавки.

На чертеже схематично изображено устройство, разрез.

Устройство.для контроля процесса циркуляционного вакуумирбвания имеет разъемный корпус 1, имеющий верхнюю крышку 2 и основание 3, которые закрыты трубой 4.

Корпус 1 снабжен патрубками 5 и 6 соответственно для ввода и вывода охлаждающей жидкости. По оси корпуса расположен вертикальный упругий элемент 7 в виде .втулки. Втулка может быть зыполнена из стали. На повёрхности втулки на слое клея закреплены тензорезисторы 8.

По оси втулки проложен дополнителный упругий элемент 9 в виде стержня. Он также может быть выполнен из -стали. Стержень 9 имеет шаровидную головку 10, в основании которой находится буртик 11. Головка 10 с буртиком 11 выведена наружу из корпуса 1 и опирается буртиком 11 на крышку 2. На противоположном от .головки 10 конце стержня выполнен,а резьба 12. Этот конец также выведен из корпуса и снабжен гайкой 13. . Между гайкой 13 и основанием 3 корпуса 1 установлена шайба 14, плотно поджатая к корпусу 1 гайкой 13. Эта шайба может быть выполнена из ёимётНлла, причем слоем металла 15, прилегающего к основанию 3 корпуса 1, MdjifeT служить технически чистое железо, а контактирующим с гайкой 13 слоемle может служить закалённая ис трументальная сталь.

Основание 3 корпуса установленона опорной плите 17, в которук)заглублен конец стержня с гайкой. Головка 10 стержня 9 служит опорой для к

сынки 18 циркуляционной камеры. Продольная и поперечная канавки 19 стерня 9 служат для вьюода электрического кабеля 20.

Отношение площадей поперечных сечений основного (втулки 7) и дополнительного (стержня 9) упругих элементов составляет 1:5 - 1:7. Это необходимо, поскольку поджатие втулки осуществляется с помощью гайки, которая движется по резьбе. Из расчета прочности резьбовых Креплений допускаемые нагрузки для резьбы составляют 0,15-0,20 доп (доп - допускаемая нагрузка материла при растяжении). Допускаемая нагрузка для втулки равна б доп. Отсюда, для того чтобы создать напряженное состояние втулки с помощью стержня, его ce4ei#ie должно быть в

и доп.

- 7-5 раз большим,

10,15-0,70)6ддп чем сечение втулки

Устройство работает следующим образом.

Перед установкой устройства основной упругий элемент 7 (втулка) сжат до нагрузки, равной массе циркуляционной камеры, при помощи гайки 13. -В это время наклеивают тензорезистор на основной упругий элемент 7. Таким образом, при давлении камеры без металла тензорезисторы и клей втулки 7 не испытывают нагрузки. Для того, чтобы было возможно создать сжатие втулки с помощью гайки, поперечное сечение стержня относительно сечения втулки (из расчета по допускаемым нагрузкам) должно быть в 5-7 раз болшим.

Сигнал с тензорезисторов на стержне 9 показывает массу циркуляционно камеры без металла. Когда устройство установлено и камера давит косынкой 18, сигналы с тензорезисторов на ртержне 9 и с тензорезисторов на втулке 7 равны нулю.

При заполнении камеры металлом и его движении (циркуляции) ее масса увеличивается на массу этого металла. При этом косынка начинает давить сильнее, что чувствуется головкой стержня 9, и через буртик 11 эта нагрузка передается крышке корпуса 1 и далее - на основной упругий элемент 7. При этом тензорезисторы со слоем клея, установленные на втулке 7, воспринимают только массу металла в камере.

Именно благодаря наличию дополнительного стержня создано такое устройство, с пбмощью которого с клея.и тензорезисторов основного упругого элемента (втулки) 7 в процессе контроля массы металла в камере снято 95-100% общей нагрузки. Он выполняет тройную роль. Во-первых,

служит элементом, который нагружает измерительный упругий элемент до , наклейки на него тенэорезисторов, во-вторых, измеряет величину данной нагрузки с помощью своих тензорезисторов, и, в-третьих, позволяет в процессе контроля разгружать измерительный упругий элемент только до величины скомпенсированной нагурзки. Кроме того, дополнительный упругий элемент может служить для замеров массы всей камеры, что также очень важно для выявления степени износа огнеупоров. Таким образом, при контроле процесса подобным устройством снижается влияние на измерения ползучести клея и тензорезисторов в 6-7 раз без изменения чувствительности, что говорит о существенном повышении точности измерений.

Формула изобретения

в виде втулки, на которой закреплены тензорезисторы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, устройство снабжено дополнительным, установленным по оси втулки упругим элементом в виде стержня с закрепленными на слое клея тенэорезисторами и с площадью сечения, в 5-7 раз большей площади сечения основного упругого элемента, причем верхний конец стержня имеет шаровидную головку с основанием в виде буртика, опертого на наружную поверхность верхней корпуса, а нижний конец выполнен с резьбой и гайкой, расположенной под основанием

корпуса, при этом между корпусом и гайкой размещена щайба из биметгшла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельсво СССР 478875, кл, С 21 С 7/00, 1972.