Пробоотборник жидкого металла

 

1. ПРОБООТБОРНИК ЖИДКОГО МЕТАЛЛАS содержащий открытый с двух концов кварцевый металлоприемник, соосно с ним установленную теплоизоляционную трубу, открытую сверху, отличающийся темг что, с целью получения представительной и плотной пробы по всей высоте ванны, он снабжен дополнительной концентрично установленной снаружи пробоотборника трубой, закрытой с нижнего торца, при этом теплоизоляционная труба установлена закрытым концом выше дополнительной , заплолненавоспламеняющейся смесью и снабжена воронкой с охлаждающим агентом. W -,.

4(51) G 01 И 1 10

ПО ДЕЛАМ ИЗОН ЯтКНИи И Отнятий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ

?? ?

? 1

? 1

f (21) 3592984/23-26 (22) 20.05.83 (46) 30.01 85. Бюл. У 4 (72) Г.Д. Молонов, О.И. Романов, И.Н. Симонов и В.А. Мелехов (71) ждановский металлургический институт (53) 543.053(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 802837, кл. G 01 И 1/10, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 558196, кл. G 01 М 1/10, 1976. (54)(57) 1. ПРОБООТБОРНИК ЖИДКОГО

МЕТАЛЛА, содержащий открытый с двух

„,ЯУ„„11 7373 концов кварцевый металлоприемник, соосно с ним установленную теплоизоляционную трубу, открытую сверху, отличающийся тем, что, с целью получения представительной и плотной пробы по всей высоте ванны,он снабжен дополнительной концентрично уста новленной снаружи пробоотборника трубой, закрытой с нижнего торца, при этом теплоизоляционная труба установлена закрытым концом выше дополнительной, заплолнена воспламеняющейся смесью и снабжена воронкой с охлаждающим агентом.

1137373

2. Пробоотборник по и. i, о т л и- 3, Пробоотборник по и. 1, о т ч а ю шийся тем, что воронка л и ч а ю шийся тем, что верхустановлена с воэможностью вертикаль- ние концы труб выполнены цнлнндро- ного перемещения. коническими.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для отбора пробы по высоте жидкого металлического расплава, например, из сталеплавильного агрега- S та, ковша, изложницы с целью исследования химического состава и распределения неметаллических включений.

Известно устройство для отбора проб жидкого металла, состоящее из 1О картонного корпуса, мульды с пробоотборной трубкой, снабженной металлическим колпачком, корпус пробницы снабжен емкостью с охладителем, установленной над мульдой (1).

Данное устройство предназначено для отбора пробы из локального объема металла с поступлением охлаждающего агента после отбора пробы за счет плавления материала, отделя/ ющего его от пробницы (мульды).

Недостатками устройства являются локальный (местный) отбор пробы и значительное перемешивание металла из-за газовыделения. л )

Наиболее близким к изобретению является пробоотборник жидкого металла, содержащий открытый с двух концов кварцевый металлоприемник, соосно с ннм установленную теплоизоляционную трубу, открытую сверху (2 $

При погружении пробоотборника металл поступает в кварцевый металлоприемник, который отбирая часть тепла металла, прогревается, в результате чего происходит плавление и испарение хладореагента (хлорида натрия).

Указанный пробоотборник исключает перемешивание металла отбираемой пробы и позволяет отобрать непрерывную (сплошную) по высоте расплава пробу металла.

Основным недостатком такого пробоотборника является ограниченная высота отбираемой пробы, которая не превьппает 700-900 мм. Это связана с тем, что попавшая в металлоприемник первая порция металла при последующем поступлении металла, поднимаясь, постоянно контактирует с холодными стенками металлоприемника, теряет тепло перегрева расплава, ко-, торое расходуется на нагрев металлоприемника. При полной потере тепла перегрева верхние слои металла затвердевают, и дальнейшее погружение пробоотборника в металл становится неэффективным.. При отборе проб указанным пробоотборником высота отбираемой пробы из кристаллизующегося слитка, где перегрев практически отсутствует, не превьппает 500 мм.

Цель изобретения — получение представительной и плотной пробы по всей высоте ванны.

Поставленная цель достигается тем, что пробоотборник жидкого мегалла, содержащий открытый с двух концов кварцевый металлоприемник, соосно с ним-установленную теплоизоляционную трубу, открытую сверху, снабжен дополнительной.концентрично установленной снаружи пробоотборника трубой, закрытой, с нижнего конца, при этом теплоизоляционная труба установлена закрытым концом вьппе дополнительной, заполнена воспламеняющейся смесью и снабжена воронкой с охлаждающим агентом.

При этом воронка установлена с возможностью вертикального перемещения, а верхние концы труб выполнены цилиндроконическими.

Б пробоотборнике взаимодействие экзотермической смеси, находящейся между металлоприемником, внутренней теплоизоляционной трубкой и хладагентом, поступающим в наружную полость, обеспечивает опережающий .прогресс металлоприемника при поступлении металла, необходимый для подьема металла на требуемую высоту, и последующее охлаждение нижних гори7373 4

3 113 зонтов пробы для извлечения пробы иэ объема металла.

Эффект охлаждения создается после отбора пробы, тогда как ему предшествует предварительный и опережающий уровень поступающего металла, прогрев металлоприемника, препятствующих переохлаждению и кристаллизации поднимающегося металла.

Охлаждающий реагент воздействует на незначительную (нижнюю) часть пробы за счет созданной внизу полости между металлоприемником и наружной дополнительной трубой, в которую поступает хладагент после отбора пробы. Целесообразность охлаждения нижних горизонтов обусловлена необходимостью прогрева металлоприемника перед подъемом металла, ко" торое обеспечивает непрерывность отбираемой пробы по всей высоте иссле-„ дуемой емкости, и необходимостью извлечения отобранной пробы, которая достигается за счет затвердевания металла в зоне воздействия хладагента.

На чертеже изображен пробоотборник, общий вид.

Пробоотборник жидкого металла содержит кварцевый металлоприемник

1 с открытыми концами,,который заключен в две концечтрично расположенные металлические трубы " и 3. Наружная труба 3 выведена на один уровень с металлоприемником 1, и торцовая часть между ними запрессована огнеупорной массой 4. Внутренняя труба 2 — теплоизолятор — установлена на 100-200 мм выше наружной, а торцовая часть пространства между ней и металлоприемником 1 также запрессована огнеупорной масссй 4. Полость между внутренней трубой 2 и металлоприемником 1 заполнена легковоспламеняющейся экзотермической смесью 5. Верхняя часть труб 2 и 3 выполнена расширяющейся в виде конуса, переходящего в цилиндр, К конусу теплоизоляционной трубы 2 посредством пружины 6 прижимается загрузочная воронка 7, имеющая цилиндрическую форму. Объем между цилиндрической частью теплоизоляционной трубы 2 и загрузочной воронкой 7 за,полнен хладагентом 8.

Устройство работает следующим образом.

При погружении пробоотборника в металл и поступлении металла в квар5

25 Яб

55 цевый металлоприемник 1 происходит воспламенение смеси 5. Процесс горения распространяется вверх, опережая подъем металла. В результате сгора- . ния экэотермической смеси металлоприемник прогревается, и поднимающийся металл практически не теряет тепло на его нагрев ° При достижении нижнего уровня металла пробоотборник упирается в донную часть емкости, в которой находится расплав.

Под действием дополнительного усилия пружина 6 сжимается, а загрузочная воронка 7 опускается, образуя зазор между конической частью теплоиэоляционной трубы 2. Через образовавшийся зазор в полость между трубами

2 и 3 поступает хладагент 8, который под действием силы тяжести скапливается в нижней части, приходя в соприкосновение с металлоприемником 1.

Хладагент плавится и испаряется, поглощая значительное количество тепла, что вызывает кристаллизацию металла в месте контакта хладагента с кварцевым металлоприемником. Появление значительного выделения паров хладагента свидетельствует о начале кристаллизации металла в нижней части пробы. После 10 — 15-секундного интенсивного выделения паров хладагента в нижней части пробы образуется прочный пережим в виде закристаллизовавшсгося металла пробы, позволяющий беспрепятственно извлекать пробу из металла.

В качестве зкзотермической смеси целесообразно использовать порошок

65Х-ного ферросилиция и марганцевой руды, при отборе проб металла иэ кристаллизующегося слитка смесь подбирается более зкзотермичной и рекомендуется составлять из порошка алюминия, магния с добавкой кислородоносителя.

Пробоотборник позволяет отбирать пробы металлов из плавильных агрегатов, ковшей и кристаллизаторов неограниченной длины. Это дает возможность более точно оценить неоднородность расплавов и внести коррек тчвы по ее устранению. При исследовании процессов кристаллизации в слитках возможна оценка развития ликвационных явлений и последующая разработка мероприятий с целью по давления этого явления. В,целом пробоотборник позволяет совершенство вать технологические процессы с

1137373

Отборка металла

Углерод

Время Уровень от днища, м

Марганец

0,016 0,008

0,016 0,009

До обработки

0,08

1935

0,31

0,09

0 5

1Ä50 аргоном

1,34

0,009

1,0

0,08

0,32

0930

1938

0,006 0,008

0,017

0908

0,008

2,5

0,08

0,019 0,009

3,0

0,08

1,74

0,017

0, 009

3,5

1,50

0,018 . 0,008

0,017 О, 009

0,017 0,012

0,О18 0,012

09018 О, 012

0,09

0,20

После обработки аргоном

0,24

0,5

0,09

0 25 t,0 f,5

0,018

0,018

0Ä 018

0,012

09012

0,012

?90

0,08

2,5

O,О9 целью повышения качества металла.

Пример. При оценке эффективности усреднения металла в 350-тонном ковше продувкой аргоном отбирали пробу по высоте пробоотборником прототипом f2 ), однако высота отбираемой пробы не превысила 950 мм, тогда как высота металла в ковше составляла 3800;4000 мм, поэтому оценить эффективность обработки металла арноном по результатам отбираемых проб было невозможно из-за непредставительности отбираемой пробы. При отборе пробы металла пробоотборником установлена существенная неоднородность химического состава металла по высоте ковша,, кото" рая присуща элементам, присаживаемым в качестве раскислителей в ковш во . время слива металла из конвертера.

Установлено, что состав металла усредняется при обработке его газообразным аргоном в течение 7-8 мин.

В таблице приведен химический сос5 тав металла из сталеразливочного ковша до и после обработки аргоном.

Таким образом, кроме усреднения, обработка металла аргоном с конвертерным шпаком приводит к увеличению угара легирующих элементов (кремния, алюминия) и к переходу из шлака в металл фосфора..

Кроме оценки химического состава, отбираемые пробы позволяют оценить

15 содержание неметаллических включений и содержание растворенных газов в металле по высоте ванны или ковша.

Получаемые данные дают возможность оценить состояние металла в объеме

И и разработать мероприятия, направленные на улучшение качества металла.

Химический состав металла, Ж

Кремний Сера Фосфор

1137373

Продолжение таблицы

Химический состав металла, Ж

Отборка металла

° Углерод

Марганец Кремний Сера

Фосфор

Время Уровень от днища, м

0,018 0,012

1,48

0,25

3,0

0,09

0,012

- 0,018

1,48

0,25

0,08

1,48

0,018 0,012

4,0

0,08

0,25

Заказ 10514/32 Тираж 898 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,, Москва, Ж-35, Раушская наб ., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Нечипоренко

Редактор Н. Швыдкая Техред Л.Коцюбняк КорректорМ. Леонтюк