Устройство для определения содержания углерода Советский патент 1980 года по МПК C21C5/04 

ИзоОретение относится к области черной металлургии, а именно к контролю процесса выплавки стали; оно может быть использовано в мартеновс ком и конвертерном производстве ста ли. По основному авт.св.№ 342912 известно устройство для определения содержания углерода, состоящее из пробоотборника, выполн енного в виде кварцевого баллона, имеющего отверс тие на рабочем торце, термопары, спай которой размещен внутри пробоотборника, защитного металлического колпачка с вставленной в него в виде диска огнеупорной пробкой l. В этом устройстве производится замер температуры кристаллизации по температурной кривой ликвидус, и на основании этой температуры по ди аграмме состояние железо - углерод определяется содержание углерода в жидком металле. Фиксация точной температуры крис таплнзацкк в указанном устройстве затруднена из-за инерционности терм пары, а также из-за неравновесного теплообмена через стенку между выделяющейся при кристаллизации скрытой теплотой плавления и внешней средой. Целью изобретения является повышение точности определения содержания углерода в сталеплавильной ванне. Цель достигается тем, что в устройстве , содержащем пробоотборник, выполненный в виде кварцевого баллона, укрепленного на водоохлаждаемой штанге, имекяцего отверстие на рабочем торце, термопару, спай которой размещен внутри пробоотборника, и защитный металлический колпачок с встроенной в него в виде диска огнеупорной пробкой, на торце штанги параллельно пробоотборнику установлен баллон из вещества, имеющего удельную теплоемкость , равную теплоемкости жидкого металла, и не имеющего фазовых переходов , например из цирконового огнеупора, в который помещен один спай дифференциальной термопары, а другой спай помещен в пробоотборник. На фиг.1 показано предлагаемое устройство и диаграмма работы прибора определения содержания углерода; на фиг.2 - участок диаграммы железо углерод.

Устройство состоит из водоохлаждаемой штанги 1, в которой размещен кварцевый пробоотборник 2, имеющий на рабочем торце отверстие З.С наружной стороны рабочий торец пробоотборника снабжен металлическим колпачком, внутри которого расположен диск 4 из огнеупорного материала, перекрываници : отверстие пробоотборника 2. Внутри

пробоотборника 2 находятся термопа-

ра 5, защищенная кварцевой трубочкой

.6,. алюминиевая проволока 7 и один

.спай дифференциальной термопары 8 в

.кварцевой трубочке 9.

Параллельно пробоотборнику на торце штанги 1 установлен баллон 10, в который погружен второй спай дифференциальной термопары 11 в кварцевой трубочке. 12. Пробоотборник 2 и баллон 10 обмурованы асбестовой набивкой 13.Термопара 5 и дифференциальная термопара 8, 11 подключены к одному самопишущему прибору - потенциометру 14. Дифференциальная термопара подключена к прибору 14 одноименными полюсами.

Устройство работает следующим образом.. После отбора пробы жидкого металла штанга 1 поднимается, и происходит охлаждение как пробы, так и вещества баллона 10. Поскольку спаи дифференциальной термопары 8,11 включены навстречу друг другу, т.е. одноименные полюса подключены к прибору 14, то уровень ЭДС показаний дифференциальной термопары на диаграмме прибора 14 в процессе охлаждения ее спаев не будет изменяться до тех пор, пока про ба жидкого металла в пробоотборнике 2 не будет совершать фазовых переходов. В момент фазового перехода на диаграмме показаний ЭДС дифференциальной термопарял 8,11 будут наблюдаться резкие отклонения в виде пиков (а,Ь, c,d). Это достигается тем, что вещество баллона 10, в который помещен спай дифференциальной термопа{ял, в интервале температур, соответствующих Фазовым переходам пробы 700ISOO c , не испытывает никаких фазовых превращений и по массе и теплоемкости равно исследуемому образцу в пробоотборнике 2. В качестве вещества , баллона 10 может служить цирконовый кирпич, так как его теплоемкость ч

исследуемом интервале температур совпадает с теплоемкостью жидкой стали и равна 0,7 КДж/кг-град.Вследствие этого два спая дифференциальной термопары будут охлаждаться с одинаковой скоростью, и их суммарная Э.ЦС будет равна нулю до тех пор, пока проба с металлом не начнет совершать фазовых переходов, что приводит к резкому изменению температуры спаев и на диаграмме будет наблюдаться пик.

В предлагаемом устройстве термопара 8,11 фиксирует весьма слабые тепловые эффекты, возникающие в образце, а при помощи термопары 5 определяется значение температуры фазового перехода. Это повышение чувствительности измерения температуры кристаллизации с помсицтю термопары 8,11 позволяет определять температурные точки (e,f,g,h) не только по кривой ликвидус, но и на кривой солидус а-также на других линиях фазовых переходов диаграммы состояния железоуглерод, измерение которых обычной термопарюй 5 не представляется возможным ввиду слабых тепловых эффектов фазовых переходов на солидусе и в зоне более низких температур.

Сопоставление температур фазовых переходов по диаграмме состояния железо - углерод для одной и той же пробы металла позволяет повысить точность измерения и исключить измерение ложной температуры кристаллизации жидкого металла в датчиках с одной термопарой.

Формула изобретения

Устройство для определения содержания углерода по авт.св. 342912, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения содержания углерода, на торце штанги параллельно пробоотборнику установле баллон из вещества, имеющего удельну теплоемкость, равную теплоемкости жидкого металла, и не HMeioaero фазовых переходов, например цирконового огнеупора, в погружен один спай дифференциальной термопары, а другой спай помещен в пробоотборник.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 342912, кл. С 21 С 5/04, 1970.