Погружной зонд для замера температуры и отбора пробы металлического и шлакового расплава в конвертере



Погружной зонд для замера температуры и отбора пробы металлического и шлакового расплава в конвертере
Погружной зонд для замера температуры и отбора пробы металлического и шлакового расплава в конвертере
G01N1/10 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2683376:

Прохоров Сергей Викторович (RU)

Изобретение относится к средствам измерения и касается устройств погружных зондов для замера температуры и отбора проб металлургических расплавов, в частности жидкой стали и сталеплавильного шлака. Предлагается погружной зонд для замера температуры и отбора пробы металлического и шлакового расплава в конвертере, содержащий сменный блок в виде составного полого кожуха из теплостойкого материала, в котором последовательно установлены два керамических огнеупорных корпуса - первый, содержащий термопреобразователь и пробоотборную камеру, и второй, содержащий только термопреобразователь. Оба корпуса закрыты индивидуальным металлическим колпаком, при этом второй керамический корпус размещен в дополнительном полом кожухе, на наружной стороне которого выполнена проточка. Основной полый кожух с первым керамическим корпусом частично вставлен в дополнительный полый кожух, а проточка на наружной стороне дополнительного кожуха выполнена кольцевой и размещена на уровне первого металлического колпака. На наружной стороне полого кожуха установлен дополнительный элемент для отбора пробы шлакового расплава, выполненный в виде пружины, зафиксированной с обеих сторон специальными защитными полукольцами, и расположенный на расстоянии от вышеуказанной кольцевой проточки, в 2-15 раз превышающем расстояние от данной проточки до начальной части зонда. Технический результат - создание нового зонда, оснащенного двумя измерительными головками с термопреобразователями и элементами, позволяющими производить одновременный отбор проб металлического и шлакового расплава при втором замере. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам измерения и касается устройств погружных зондов для замера температуры и отбора пробы металлургических расплавов, в частности жидкой стали и сталеплавильного шлака при плавке в кислородном конвертере.

На сегодняшний день основным способом выплавки стали в мире остается кислородно-конвертерный процесс. Современная технология выплавки в конвертерах предусматривает использование сменных (разовых) зондов, используемых для отбора пробы металлургического расплава, а также для замера его температуры и ряда других параметров. В некоторых устройствах предусмотрена возможность одновременного отбора пробы металла и замера температуры расплава.

Известны «Измерительные зонды для измерения и взятия проб в металлическом расплаве» (Пат. РФ 2548401 от 17.06.2011 г., МПК G01N 1/10, 33/20, опубл. 20.04.2015 г. Бюл. 11), имеющие измерительную головку, которая содержит, по меньшей мере, датчик температуры и камеру для проб. Камера для проб, по меньшей мере, частично окружена измерительной головкой и включает проходящий через измерительную головку входной канал. Входной канал имеет расположенный в измерительной головке внутренний участок длиной L и, по меньшей мере, в одном месте на этом внутреннем участке имеет минимальный диаметр D, причем отношение L/D2 меньше 0,6мм. Также измерительная головка имеет противодавление Pg меньше 20 мбар. Достигаемый при этом технический результат заключается в улучшении качества получаемых проб. Основной недостаток указанного зонда - отсутствие возможности отбора пробы шлакового расплава. Кроме того, наличие одной измерительной головки не позволяет использовать его для повторного измерения температуры металлургического расплава.

Также известно «Устройство для замера температуры и отбора проб расплавленного металла» (Патент РФ на полезную модель №34011 от 02.09.2003 г., МПК G01K 7/02, G01N 1/12, опубл. 20.11.2003 г. Бюл. 32), которое содержит сменный блок, имеющий полый кожух из теплостойкого материала, в котором закреплен огнеупорный корпус с пробоотборной камерой и первым термоэлементом, закрытыми первым металлическим колпачком, второй термоэлемент и второй металлический колпачок, устройство снабжено дополнительным полым кожухом из теплостойкого материала с закрепленным в нем дополнительным огнеупорным корпусом, второй термоэлемент размещен в дополнительном корпусе и закрыт вторым металлическим колпачком, полые кожухи установлены последовательно и соединены между собой, а на наружной стороне дополнительного полого кожуха выполнена проточка, полый кожух из теплостойкого материала с огнеупорным корпусом частично вставлен в дополнительный полый кожух, проточка на наружной стороне дополнительного кожуха выполнена кольцевой и размещена на уровне первого металлического колпачка. Наличие двух измерительных головок (огнеупорных корпусов) позволяет по ходу плавки производить два последовательных замера температуры расплава одним зондом. Однако, в тоже время, зонд имеет узкоспециализированное назначение и не позволяет измерять другие параметры расплава, например, окисленность, при этом наряду с возможностью отбора пробы металлического расплава при повторном замере, отсутствует возможность отбора пробы шлакового расплава.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по конструкции и технической сущности является «Погружной зонд для замера температуры, окисленности и отбора пробы металлического расплава» (Патент РФ на полезную модель №172338 от 27.03.2017 г., МПК G01K 7/02, G01N 1/10, опубл. 04.07.2017, Бюл. №19 - прототип), содержащий сменный блок в виде составного полого кожуха из теплостойкого материала, в котором последовательно установлены два керамических огнеупорных корпуса. Первый корпус содержит пробоотборную камеру и термоэлемент, а второй корпус содержит только термоэлемент. Оба корпуса закрыты индивидуальным металлическим колпаком, при этом второй керамический корпус размещен в дополнительном полом кожухе, на наружной стороне которого выполнена проточка. Полый кожух с первым керамическим корпусом частично вставлен в дополнительный полый кожух, а проточка на наружной стороне дополнительного кожуха выполнена кольцевой и размещена на уровне первого металлического колпака. При этом устройство дополнительно содержит тубулярный тигель с электролитом для определения активности кислорода в металлическом расплаве. Зонд-прототип позволяет производить два погружных замера одним зондом и определять температуру, активность кислорода и производить отбор пробы металлического расплава. Его главным недостатком, наряду с аналогами, является отсутствие возможности отбора шлакового расплава при повторном замере. Как правило, при ведении конвертерной плавки сталевар-оператор производит первый замер температуры стального расплава по окончанию основной продувки, после чего принимает решение о необходимости «додувки», ее продолжительности и других параметрах. После окончательной обработки производят второй замер температуры стального расплава и отбирают его пробу, при этом также очень желательно одновременно отобрать пробу шлакового расплава с целью определения его основности, содержания FeO и других параметров. Данная информация позволяет скорректировать технологию последующей обработки плавки на агрегате доводки стали или агрегате печь-ковш для минимизации выхода негодной продукции и брака. Кроме того, по содержанию в шлаке оксида магния (MgO) корректируют параметры кислородного дутья и отдачу магнезиальных флюсов для повышения стойкости футеровки конвертера.

Целью изобретения является создание такого зонда, который позволял бы производить два погружных замера температуры металлургического расплава, в частности жидкой стали, с возможностью отбора проб как металлического, так и шлакового расплава при повторном замере.

Поставленная цель достигается тем, что предлагается погружной зонд для замера температуры и отбора пробы металлического и шлакового расплава в конвертере, содержащий сменный блок в виде составного полого кожуха из теплостойкого материала, в котором последовательно установлены два керамических огнеупорных корпуса - первый, содержащий термопреобразователь и пробоотборную камеру и второй, содержащий только термопреобразователь, оба корпуса закрыты индивидуальным металлическим колпаком, при этом второй керамический корпус размещен в дополнительном полом кожухе, на наружной стороне которого выполнена проточка, основной полый кожух с первым керамическим корпусом частично вставлен в дополнительный полый кожух, а проточка на наружной стороне дополнительного кожуха выполнена кольцевой и размещена на уровне первого металлического колпака, отличающийся тем, что на наружной стороне полого кожуха установлен дополнительный элемент для отбора пробы шлакового расплава, расположенный на расстоянии от кольцевой проточки, которое от 2 до 15 раз превышает расстояние от данной проточки до начальной части зонда. В предпочтительном варианте изобретения дополнительный элемент выполнен в виде металлической пружины, зафиксированной на кожухе с обеих сторон специальными защитными полукольцами. Как показали проведенные эксперименты, фиксирующие полукольца играют особую роль - они защищают пружину от перегрева при первоначальном замере. Установка пружины без защитных полуколец на наружной стороне полого кожуха не обеспечивала надежный отбор, ввиду ее частой деформации и разрушения при первом погружении. При этом опытным путем также установили, что наилучшим материалом пружины является жаростойкая сталь или сплав, а проволока пружины должна иметь диаметр от 1 до 8 мм с количеством витков от 2 до 50 с целью обеспечения качественного отбора пробы. При диаметре проволоки менее 1мм и количестве витков менее двух, надежный пробоотбор не обеспечивался ввиду малой и не развитой поверхности для зацепления пробы шлака. Диаметр проволоки более 8мм и количество витков более 50 нецелесообразно технически и экономически.

Важным моментом является также место фиксации на полом кожухе дополнительного элемента для отбора пробы шлака. Экспериментально установили, что качественный отбор пробы шлакового расплава возможен при фиксации дополнительного элемента на определенном расстоянии от начальной части зонда, а именно расстояние до кольцевой проточки должно от 2 до 15 раз превышать расстояние от указанной кольцевой проточки до начальной части зонда. При меньшем расстоянии до кольцевой проточки, дополнительный элемент находился ниже уровня шлака, а при большем - выше уровня слоя шлака. Оптимальным оказалось расположение на полом кожухе дополнительного элемента на расстоянии от кольцевой протоки от 4 до 10 раз превышающем расстояние от данной проточки до начальной части зонда. Такое соотношение расстояний позволяет при повторном замере надежно отобрать пробы как стального расплава, так и шлакового расплава.

Кожух зонда целесообразно изготавливать из специального картона повышенной огнестойкости. Второй керамический корпус со вторым термоэлементом должны быть размещены в начальной части зонда, а в хвостовой части зонда должна быть установлена керамическая втулка электродов с контактодержателем для соединения с измерительным блоком. Первый керамический корпус может содержать тубулярный тигель с электролитом для контроля активности кислорода в металлическом расплаве.

Общий вид нового устройства (продольный разрез) представлен на фиг. 1. Оно содержит полый кожух 1 с керамическим корпусом 2, содержащим термопреобразователь 3, пробоотборную камеру с пробницей 4 и кварцевой трубкой 5, дополнительный элемент для отбора пробы шлака в виде пружины 6, зафиксированной с обеих сторон защитными полукольцами 14, защитный колпак 7, устройство также содержит дополнительный полый кожух 8 с внешней кольцевой проточкой 13, керамическим корпусом 9, оборудованным термопреобразователем 10 и защитным колпаком 11, в хвостовой части зонда установлена керамическая втулка электродов с контактодержателем 12. На чертеже расстояние от кольцевой проточки 13 до начальной части зонда обозначено как «А» с целью наглядности изображения места фиксации на наружной поверхности кожуха 1 пружины 6 с защитными полукольцами 14 (расстояние до проточки показано как «2-15А»).

Работа устройства осуществляется следующим образом. Зонд закрепляется на жезл или автоматический манипулятор и подключается к измерительному прибору через контактодержатель 12. По сигналу светофора проверяется исправность подключения, после чего зонд погружается в расплав на несколько секунд. Защитный колпак 11 сгорает и производится замер температуры жидкой стали посредством термопреобразователя 10. Повторное погружение производится после окончательной «доводки» плавки, зонд вновь погружается в расплав, при этом происходит излом кожуха 8 по кольцевой проточке 13, в результате чего оголяется металлический колпак 3 и жидкий металл затекает по кварцевой трубке 5 в пробницу 4, одновременно производится замер температуры готового металла посредством термопреобразователя 3, а также производится отбор пробы шлака, который налипает на металлическую пружину 6. После извлечения зонда пробы металла и шлака отбираются и передаются в экспресс-лабораторию для определения химического состава.

1. Погружной зонд для замера температуры и отбора пробы металлического и шлакового расплава в конвертере, содержащий сменный блок в виде составного полого кожуха из теплостойкого материала, в котором последовательно установлены два керамических огнеупорных корпуса - первый, содержащий термопреобразователь и пробоотборную камеру, и второй, содержащий только термопреобразователь, оба корпуса закрыты индивидуальным металлическим колпаком, при этом второй керамический корпус размещен в дополнительном полом кожухе, на наружной стороне которого выполнена проточка, основной полый кожух с первым керамическим корпусом частично вставлен в дополнительный полый кожух, а проточка на наружной стороне дополнительного кожуха выполнена кольцевой и размещена на уровне первого металлического колпака, отличающийся тем, что на наружной стороне полого кожуха установлен дополнительный элемент для отбора пробы шлакового расплава и размещен на расстоянии от кольцевой проточки, в 2-15 раз превышающем расстояние от данной проточки до начальной части зонда.

2. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный элемент выполнен в виде металлической пружины, зафиксированной на кожухе с обеих сторон специальными защитными полукольцами.

3. Зонд по п. 2, отличающийся тем, что пружина выполнена из жаростойкой стали или сплава.

4. Зонд по любому из пп. 2, 3, отличающийся тем, что пружина изготовлена из проволоки диаметром от 1 до 8 мм с количеством витков от 2 до 50.

5. Зонд по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что дополнительный элемент для отбора пробы шлакового расплава зафиксирован на расстоянии от кольцевой проточки, которое от 4 до 10 раз превышает расстояние от данной проточки до начальной части зонда.

6. Зонд по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что второй керамический корпус со вторым термоэлементом размещены в начальной части зонда.

7. Зонд по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что теплостойкий кожух зонда выполнен из специального огнестойкого картона.

8. Зонд по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что первый керамический корпус может содержать тубулярный тигель с электролитом для определения активности кислорода в металлическом расплаве.

9. Зонд по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что содержит керамическую втулку электродов с контактодержателем, закрепленную в хвостовой части зонда.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицины, а именно к инфекционным болезням, терапии, медицинской генетике, и может быть использовано для прогнозирования риска развития рожи.

Предложенная группа изобретений относится к области биомедицины, в частности молекулярной и клинической онкологии. Предложен способ диагностики светлоклеточного почечно-клеточного рака (скПКР), при котором у обследуемых лиц берут образцы ткани почки, производят выделение и очистку ДНК из взятых образцов и производят методом МС-ПЦР анализ метилирования фрагментов ДНК с применением праймеров.

Изобретение относится к области биохимии, в частности к моноклональному антителу, которое специфически связывает полипептид KIR3DL2, а также к фармацевтической композиции для лечения рака или воспалительного или аутоиммунного нарушения, его содержащей.

Изобретение относится к области медицины. Предложен способ диагностики нарушений обмена нуклеиновых кислот (НК) у критических больных.

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для оценки эффективности нейроретинопротекции первичной открытоугольной глаукомы.

Изобретение относится к способам и методам петрофизических и геохимических исследований коллекции керна нетрадиционного резервуара юрской высокоуглеродистой формации (ЮВУФ) и может быть использовано при определении линейных ресурсов нефти и газа, технически извлекаемых из ЮВУФ, с учетом их различной степени связанности с матрицей породы и заполнения сообщающихся и/или не сообщающихся пор.

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для оценки эффективности нейроретинопротекции первичной открытоугольной глаукомы.

Изобретение относится к медицине, а именно к гинекологии и патологической анатомии, предназначено для прогнозирования рецидивирования эндометриоидных кист яичников (ЭКЯ).

Изобретение относится к способу количественного определения пептидогликанов (PGN) в образце полимера глюкозы. Способ включает a) обработку образца полимера глюкозы посредством ультразвука, нагревания и/или ощелачивания для фрагментации и разрушения содержащихся в образце PGN и для образования растворимых PGN с размерами между 30 и 5000 кДа; b) приведение обработанного образца в контакт с рекомбинантной клеткой, экспрессирующей экзогенный рецептор TLR2 (Toll-подобный рецептор 2) и репортерный ген при прямой зависимости от сигнального пути, связанного с рецептором TLR2, причем указанный репортерный ген кодирует секретируемую щелочную фосфатазу; c) измерение сигнала репортерного гена и d) определение количества PGN в образце с применением калибровочной кривой на основе зависимости количества PGN от интенсивности сигнала репортерного гена, где калибровочную кривую зависимости количества PGN от интенсивности сигнала репортерного гена стандартизируют или калибруют с использованием трихлоргидрата PAM3Cys-Ser-(Lys)4.
Изобретение относится к аналитической химии, предназначено для определения органического соединения фитина в семенах растений. Способ определения солей фитиновой кислоты в семенах растений включает экстракцию фитина из сырья соляной кислотой, проведение дополнительной очистки солянокислой вытяжки добавлением к ней смеси изоамилового спирта с хлороформом (1:24 об.

Изобретение относится к способу определения свинца(II) в водных объектах окружающей среды и биологических образцах. Способ включает приготовление полимерной сенсорной пленки, которую помещают в испытуемый образец и по изменению цвета полимерной сенсорной пленки определяют наличие в нем свинца(II), количество которого определяют по калиброванной цветовой шкале, предварительно полученной из не менее 5-ти испытуемых образцов с известными концентрациями свинца.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения ртути в рыбе и рыбных продуктах. Для этого гомогенизируют мясо рыбы или рыбных продуктов и помещают образец в смесь 1% раствора перманганата калия, азотной, хлорной и серной кислот, деионизированной воды в соотношении 1:10:10:50:200.

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта, в частности к исследованиям биокоррозии в лабораторных и промысловых условиях на наружной поверхности трубопроводов и оценки биокоррозионной агрессивности почвогрунтов в зонах прокладки магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов (МНПП), учитывающего наиболее значимые факторы внешней среды, влияющие на формирование микробиоценоза.

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для мониторинга состояния нарушенных земель в районах освоения газовых месторождений Крайнего Севера. Для этого, после проведения рекультивации нарушенных земель, проводят комплексное исследование проб почвы рекультивированного и незагрязненного фонового участков.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано для оценки склонности к преждевременному разрушению (трещиностойкости) деталей упрочненных деталей рабочих органов почвообрабатывающих машин.

Изобретение относится к анализу поверхности разрыва или трещины металлической детали турбомашины. Представлен способ анализа поверхности разрыва или трещины металлической детали турбомашины, при котором указанная поверхность соответствует плоскости разрыва или плоскости трещинообразования перед открытием в лаборатории для треснувшей, но не разорванной детали, включающий по меньшей мере один из следующих этапов, на которых: а) определяют на поверхности положение и ориентацию граней спайности, чтобы идентифицировать зону начала разрыва или трещины и определить направление распространения этого разрыва или трещины, b) исследуют поверхность и выявляют зоны присутствия равноосных зерен и/или пластинчатых зерен, чтобы оценить температуру, при которой произошел разрыв или трещина, и с) сравнивают цвет или цвета побежалости поверхности с цветами побежалости образцов из альбома цветов побежалости, причем эти образцы выполнены из такого же материала, что и деталь, и были подвергнуты окисляющим термическим обработкам при заранее определенных температурах и в течение заранее определенного времени, чтобы оценить скорость распространения разрыва или трещины, при этом этапы а), b) и/или с) осуществляют в любом порядке.

Изобретение относится к изготовлению, монтажу, эксплуатации современного машиноприборостроения, включая энергетику, нефтехимию, транспорт. Способ включает контроль изменений характеристик надежности изделий по плотности распределения, используя квантильные границы, определяющие характер пессимистического и оптимистического прогноза, при установленном назначенном ресурсе γ-процентном ресурсе, заданном предельным значением характеристики долговечности, методом вероятностной оценки предельного состояния изделий, который характеризует проявление тенденций к параметрическим отказам, причем для каждого конкретного изделия моделируют аппроксимирующую функцию, определяющую вид тренда интенсивности отказов по прогнозируемым характеристикам надежности изделия с момента начала его нормальной эксплуатации, оценивают и формируют область контроля остаточной дефектности изделия, предусматривая вероятностное оценивание рисков, и выполняют мониторинг остаточной дефектности изделия.

Группа изобретений относится к испытаниям трубных сталей на склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением. В способе испытания трубных сталей на КРН вырезают образец из стенки трубы магистрального газопровода и/или из неэксплуатировавшейся трубы.

Изобретение может быть использовано при разработке технологии ручной дуговой сварки и нормировании сварочных работ. Расплавляют два электрода одной марки и типоразмера при зафиксированных максимальном и минимальном значениях тока дуги из диапазона, рекомендуемого техническими условиями на электроды.

Изобретение относится к металлургии, в частности к области анализа и определения водорода в алюминиевых сплавах. Предложен способ определения содержания водорода в алюминиевых сплавах, включающий отбор расплава, его последующую кристаллизацию сразу в двух подогреваемых тиглях: один под атмосферным давлением, а другой под низким давлением, и измерение разности плотностей полученных слитков.

Изобретение относится к биотехнологии и медицине. Раскрыт способ скрининга веществ, обладающих противовоспалительной активностью, включающий смешивание исследуемого вещества с фиксированным количеством человеческого ФНО-альфа и добавление этой смеси к культуре клеток хондрального ряда с последующим измерением экспрессии биологического маркера.

Изобретение относится к средствам измерения и касается устройств погружных зондов для замера температуры и отбора проб металлургических расплавов, в частности жидкой стали и сталеплавильного шлака. Предлагается погружной зонд для замера температуры и отбора пробы металлического и шлакового расплава в конвертере, содержащий сменный блок в виде составного полого кожуха из теплостойкого материала, в котором последовательно установлены два керамических огнеупорных корпуса - первый, содержащий термопреобразователь и пробоотборную камеру, и второй, содержащий только термопреобразователь. Оба корпуса закрыты индивидуальным металлическим колпаком, при этом второй керамический корпус размещен в дополнительном полом кожухе, на наружной стороне которого выполнена проточка. Основной полый кожух с первым керамическим корпусом частично вставлен в дополнительный полый кожух, а проточка на наружной стороне дополнительного кожуха выполнена кольцевой и размещена на уровне первого металлического колпака. На наружной стороне полого кожуха установлен дополнительный элемент для отбора пробы шлакового расплава, выполненный в виде пружины, зафиксированной с обеих сторон специальными защитными полукольцами, и расположенный на расстоянии от вышеуказанной кольцевой проточки, в 2-15 раз превышающем расстояние от данной проточки до начальной части зонда. Технический результат - создание нового зонда, оснащенного двумя измерительными головками с термопреобразователями и элементами, позволяющими производить одновременный отбор проб металлического и шлакового расплава при втором замере. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх