Устройство для определения содержания углерода в жидком металле Советский патент 1982 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к чёрной I металлургии, а именно к контролю параметров плавки в сталеплавильном процессе. . .

Известно устройство для определения содержания углерода, в котором пробоотборник выполнен в виде кварцевого баллона с выступающей снизу .кварцевой трубкой, внутри баллона установлена термопара, измеряющая температуру кристаллизации, а снаружи в трубке установлена термопара, измеряющая температуру жидкого металла 1. :

Однако это устройство требует повышенного расхода термопар. Кроме того, инерционность термопары не позволяет точно фиксировать температуру фазового перехода ликвидус, что снижает точность измерения содержания углерода.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство .для определения содержания углерода и температуры жидкого металла, в котором на торце водоохлаждаемого зонда установлены три полости, выполненные в огнеупорном материале, например кварце. Одна из полостей

пробоотборная, а в две дополнительные полости помещены эталонные сплавы железо - углерод с различкьм содержанием углерода. Пробоотборная полость герметизирована сверху прозрачным материалом, а на ее боковой поверхности на разных уровнях вы полнены отверстия. Внутри зонда установлен фотоэлемент, свизированный

10 на поверхность трех проб жидкого тал.ла, одна из которых затекает в пробоотборную полость из ванны с з1кид к им металлом, а две другие пробы в дополнительных полостях с этало15нами расплавляются под влиянием Высокой температуры окружающего их расплава. После п-днятия зонда уровнем расплава в ванне все три пробы бхлаждаются. Момент перехода

20 каждой из проб точки ликвидус фиксируется фотоэлементом в виде изломов на кривой охлаждения. Соотношение между двумя отрезками времени, образованньзми тремя точками

25 изломов, определяет содержание углерода в расплаве C2J.

Экспрессность измерения зависит от времени расплавления двух эталонных сплавов железо - углерод, поме30шенных в кварцевые баллоны. Время расплавления их может достигать 1 мин и больше, в зависимости от тем пературы ванны. Это снижает возможности известного устройства для измерения быстротекущих процессовв конвертерах. Целью изобретения является повы.шение экспрессности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем фотоэлемент, встроенный в водоохлаждаемый зонд, на торце которого выполнены, по крайней мере, два огне упорных пробоотборника из кварца с полостями, герметизированными сверху прозрачным материалом, и помещенные в полостях эталоны с различным содер жанием углерода, эталонные дозы углерода выполнены в виде слоя графита нанесенного на внутреннюю поверхность пробоотборных полостей. На фиг. 1 показано устройство для определения срдержания углерода в жидком метал71е на фиг. 2 - диаграмма железо - углерод.; на фиг. 3 кривая охлаждения; на фиг. 4 - тарировочный график зависимости концентрации углерода от соотношения временных отрезков. На торце водоохлаждаемого зонда 1 расположены полости 2 и 3 в пробоотборниках 4 и 5 из кварца. В полостях 2 и 3 помещены эталоны с различным содержанием углерода в виде слоя графита 6 и 7. Пробоотборники 4 и 5 закрыты сверху прозрачным материалом 8. Внутри зонда установлен фотоэлемент 9 с линзой 10. Фотоэлемент подключен к самопишущему потенциометру 11. Отверстия 12 и 13 закрыты легко плавкими колпачками 14. Устройство работает следующим об разсял. Ирк погружении в жидкий металл зонда 1 легкоплавкие колпачки 14 рас плавляются и в полости 2 и 3 затекае жидкий металл из ванны. Происходит практически мгновенное науглерожива ние двух проб жидкого металла за счет эталонных масс графита 6 и 7, нанесенных тонким слоем ца внутреннюю поверхность полостей 2 и 3 ниже отверстий 12 и 13. После поднятия зонда происходит охлаждение проб жи кого металла в полостях 2 и 3. На фиг. 2 показан участок диаграм мы железо - углерод в диапазоне 0-0,5% С, соответствукицего концентр циям стали 1 в конечный период плавк когда происходит практически замер углерода, например, в конвертере. Точка X соответствует концентрации углерода расплава ванны. Точки а и Ь соответствуют концентрациям уг лерода в расплаве плюс два различны углеродных эталона, которые растворяются в пробах жидкого металла, затекшего в полости 2 и 3 из ванны. Если, например, эталонного графита х в полостях помещено в количестве, соответствующем полостей 2 и 3 ниже нижних отверстий 12 и 13. так, что при полном растворении эталонов в затекшем жидком металле образуются пробы с концентрацией углерода х + 0,1% в полости 2 и X + 0,2% С в полости 3, то при охлаждении этих проб, соответствующих точкам q и b на фиг. 2, отрезки с { и й-Ь определяют время фазовых переходов от ликвидуса до солидуса. Так как отрезки c-f и в - (как видно из диаграммы на фиг. 2) жестко привязаны за счет эталонов к точке х , соответствующей искомой концентрации углерода в расплаве, то соотношение этих отрезков определяет однозначно концентрацию углерода в расплаве. Соотношение отрезков с-- и d-й соответствуем соотношению отрезков времени фазовых переходов от ликвидуса к солидусу и не зависит от скорости охлаждения двух проб в полостях 2 и 3. При фиксации кривой охлаждения одним фотоэлементом точки c-f соответствуют отрезку -времени TQ , а точки (5-й - отрезку времени f . Можно, фиксировать кривую охлаждения с помощью двух фотоэлементов, свизированных отдельно на пробоотборные полости 2 и 3. , На фиг. 4 показан график зависимости концентрации углерода от соотнсяиения отрезков времени фазовых переходов Т и Ja . После замера два пробоотбфника 4 и 5 вынимаются, а на их место вставляются два новых, с нанесенными на внутренние поверхности полостей 2 и 3 слоями эталонных порций графита 6 и 7. Годовой экономический эффект от применения предлагаемого устройства составляет 85 тыс.руб. на один конвертер . Формула изобретения Устройство для определения содержания углерода в жидком металле, содержащее фотоэлемент, встроенный в водоохлаждаемый зонд, на торце которого установлены, по крайней мере, два огнеупорных пробоотборника иэ кварца с полостями, герметизированными сверху прозрачным материалом, и помещенные в полостях эталоны с различным содержанием углерода, отличающееся тем, что, с целью повышения экспрессности измерения, эталонные дозы углерода выполнены-в виде слоя графита, нанесенного на внутреннюю поверхность пробоотборных полостей. .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 415545, кл, G 01 N 1/10, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2885956/22-02,

кл. С 21 С 5/30, 16,09.80.