Устройство для контроля содержания углерода в расплаве

Устройство для контроля содержания углерода в расплаве

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРСЗЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА В РАСПЛАВЕ, включающее зонд и комбинированный датчик на его конце, свабженрый термопарой и имеющий камеру, вьшолненную в изолированном корпусе датчика, отличающееся тем, что, с цепью расширения диапазона контроля содержания углерода , оно дополнительно содержит две пары электроизолированных друг от друга электродов , при этом камера выполнена герметичной , первая пара электродов располо-жена внутри камеры, вторая - вне ее, один из электродов второй пары расположен на изолированном корпусе, а другим с S электродом является внешняя стенка квмеры , выполненная в виде стандартной &} пластинки-образца из низкоуглеродистой стали; причем электроды второй пары подг С ключены к цепям пуска счетчика времени -, а .электроды первой пары - к цепям остааоаа этого счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) g(58 С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3364261/22-02 (22) 16.12.81 (46) 30.03.83. Бюп. М 12 (72) Л. Г. Рыбалко, Ю. В. Пожидаев, Л, М. Учитель, В. П. Вартышев и И. E. Назаров (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени метаппургический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 669.14:546,26:543.266 (088.8) 56) 1. Каганов В. Ю. и др. Автоматизация управления металлургическими процессами. М., "Метаппургия, 1974, с 321.

2. Скала И. и др. Методы и устройства дпя контроля и регулироваьия парамет.ров кислородно-конвертерной плавки, обзор по системе. М., Информстапь, Черметинформация, 1979, вып. 16(68) с. 18-.

20. (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА В РАСПЛАВЕ, включающее зонд и комбинированный датчик на его конце,. снабженный термопарой и имеющий камеру, вьп опненную в изопированком корпусе датчика, о т л и ч аю ш е е с я тем, что, с целью расширения диапазона контропя содержания углерода, оно дополнительно содержит две пары электроизолированных друг от друга электродов, при этом камера выполнена герметичной, первая пара электродов распопо-. жена внутри камеры, вторая - вне ее, один иэ электродов второй пары распопожен на изолированном корпусе, а другим электродом явпяется внешняя стенка ка- @ меры, выполненная в виде стандартной . пластинки-образца из низкоуглеродистой стали, причем электроды второй пары под кпючены к цепям пуска счетчика времени; а .электроды первой пары - к цепям оста- а нова этого счетчика.

1 10082

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к технике контроля содержания углерода в металлическом расплаве.

Известно устройство, реализующее тер- мо ЭПС, которое содержит "холодный" и

"горячий электроды, элек тронагреватель, термопару и вторичный прибор для конт роля и регулирования температуры горячего" электрода и вторичный прибор-потец- р циометр для контроля термо-ЭЙС цепи

"холодный" электрод — образец - "горячий электрод. Шкала потенциометра, регйстрирую|цего термо-ЭДС образца, градуируется непосредственно в процентах угле- рода jlJ .

Основным недостатком устройства явля ется ограниченность его применения "поскольку. оно применимо только для сталей, в которых отсутствуют значительные количества примесей.

Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля содержания углерода в конверторной ванне по способу "ликвидуса", а также контроля ее тем- д пературы и окисленности. Оно представляет собой зонд с установленным íà его погружаемом конце комбинированным датчиком,.датчик содержит термопару для определения температуры ванны< камеру с раскислителем, термопару для определения содержания углерода и гальванический элемент для определения активности кислорода.

При. замере зонд с комбинированным

35 датчиком погружают в конверторную ванну и выдерживают некоторое время. Железоуглерсдистый расплав (жидкий ме - талл) заполняет камеру, раскисляясь и

40 затем остывая. По температуре ликвидусв, зафиксированной с помощью вторичного прибора, подключенного к термопаре, установленной в камере, и графику зависимости процентного содержания углерода

45 .в расплаве от этой температуры, состав« ленному, для конкретных условий производства, определяют содержание углерода в расплаве (2).

Однако это устройство неприменимо .для чугунсв, в которых присутствуют значительные количества других примесей (кремний, марганец, фосфор и др.), так как они влияют на температуру ликвидуса. При применении же устройства для. железоуглеродистых рвсплавов с содер-жанием углерода в интервале, охватываю щем значения 4,26-4,3%, возникает не однозначная зависимость, когда одной и

48 2 той же температуре ликвидуса соответствуют два разных значения содержания углерода (по диаграмме состояния железс ,углерод).

Ilesü изобретения — расширение диапазона контролируемого параметра.

Укаэанная цель достигается тем, что известное устройство, включающее зонд и комбинированный датчик на ei о конце, погружаемый в расплав и имеющий термопару, и заполняемую расплавом камеру, дополнительно содержит две пары электроизолированных друг от друга электродов, при этом камера выполнена герметичной, первая пара электродов расположена внутри камеры, вторая .- вне ее, один из электродов второй пары расположен на изолированном корпусе, а другим электродом является внешняя стенка камеры, выполненная в виде стандартной пластинкиобразца из низкоуглеродистой стали с заранее определенными зависимостями прод0лжительности его диффузионного расплавления в железоуглеродистом расплаве от содержания в нем углерода с учетом температуры, причем электроды второй пары подключены к цепям пуска счетчика времени, а электроды первой парык цепям остановв этого счетчика, Экспериментально установлено, что при постоянной температуре железоуглеродистого расплава (для интервала концентраций углерода в расплаве от 2,5 до 4,5%) содержание в нем углерода обратно пропорционально продолжительности диффузионного расплавления низкоуглеродистого стандартного образца, причем наличие в расплаве дополнительных приме сей не проявляет существенного влияния на установленную зависимость.

При использовании для контроля одинаковых- по размерам (толщине) и хим- составу расходуемых пластинок-образцов из низкоуглеродистой стали, влияющим фактором является только температура расплава.

При контроле необходимо измерить температуру железоуглеродистого расплава и продолжительность диффузионного расплавления в нем стандартной пластички-образца, взятой из расходуемой партии.,йвлее по заранее установленным для этой партии образцов зависимостям концентрации углерода в рвсплаве от продолжительности диффузионного расплавления пластинки-образца и температуры расплава определяют концентрацию углерода в контролируемом расплаве.

3 10082

Ограничивающим фактором повышения точности при замере продолжительности диффузионного расплавления образца является процесс фиксации моментов начала и конца расплавления пластинки-образца.

Фиксация начала. и конца расплавления осуществляется путем применения двух пар электроизолированных друг от друга электродов и ° ерметичной камеры. При этом пластинка-образец выполняет функции стенки камеры, отделяющей при замере расплав от внутренней, полости камеры. Первая пара электродов располагается вне камеры, а вторая — внутри ее..

Начало расплавления фиксируется замыка- 1> нием- расплавом внешних электродов, при котором запускается счетчик времени, а конец расплавления пластины - замыканием расплавом электродов, находящихся в камере, при котором счетчик останавли i 20 вается (железоуглеродистый расплав при расплавлении пластинки-образца заполняет камеру).

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство дня контроля содержания угле-

1 рода в расплаве, общий вид продольного

paape3a.; на фиг. 2 — поперечный разрез по герметичной камере, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - поперечный разрез в месте разъемного соединения комбинированного датчика с зондом разрез

1 ,Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 — вид на узел установки пластинки-образца, вид B на фиг. 1; на фиг. 5 - фрагмент номограммы зависимости от содержания углерода 3s в расплаве от продолжительности расплав- ления в нем стандартных пластинок-образ,цов толщиной 8 0,8 мм из низкоуглеродистой стали (С = 0,05k) с учетом температуры расплава, 40

Устройство содержит комбинированный .датчик и погружаемый зонд, который имеет термостойкую наружную трубу 1. Комбинированный датчик состоит иэ керамического корпуса 2 и блока термопары, 4 содержащего керамический стакан 3 с усI тановленной в нем стандартной термонарой 4 (например, платинородий-платинородиевой) s кварцевой трубочке 5. Термопара в трубочке 5 и защитный колпачок

6 фиксируются в стакане 3 с помощью термостойкой замазки 7. К any сткана 3, имеющему круглое окно, крепится на клею

8 пластмассовая втулка 9 с двумя каналами для медных проводников 10 соединя-И ющих термоэлектроды термонары 4 с контактными кольцами 11 разъемного соединения. Блок термопары вставляется в ке48 4 рамический корпус 2 и крепится к нему с помощью термостойкой замазки 7. В . корпусе 2 имеется полость 12 с круглым окном и установленными в ней двумя электродами 13 в виде кусочков проволоки (например, медной). Кусочки проволоки . 13 находятся в теле керамического корпуса 2, выступают на.3-5 мм внутрь камеры 12 и соединены со штырьками

14 разъемного соединения. B круглое " окно вставлена круглая стандартная пластинка-образец 15 (фиг. 4) из низкоуглеродистой стали с заведомо известными зависимостями продолжительности ее диффузионного расплавления от содержания . углерода в расплаве и температуры рас- . плава. Эта пластинка 15 одновременно выполняет функции внешнего электрода.

Для электрической связи пластинки .15 с одним из штырьков 14 в круглом окне камеры установлено контактное кольцо

16, а в теле корпуса 2 проходит медный проводник, соединяющий штырек 14 и коль. цо 16. Пластинка-образец 15 закрепляет» ся в окне камеры с помощью термостойкой замазки 7. С помощью этой же замаз-ки герметиэируется камера 12. Вторым внешним электродом является кусок проволоки 17, подсоединенный к одному из штырьков 14, проходящих в теле корпуса .

2 и выступающий иэ. корпуса 2 на 56 мм. Комбинированный датчик соединяется с зондом с помощью разъемного соединения, которое уплотняется термостойкой замазкой 7, Все изолированные провода 18 связи датчика с аппаратурой контроля и управления, а также разъемное соединение находятся внутри зонда.

Устройство работает следующим образом.

Перед замером комбинированный датmz в сборе соединяется- с погружаемым зондом. При этом термопара подключается к вторичному прибору-потенциометру.

Пара внешних электродов (пластинка 15 и электрод 17) подключается к цепям пуска счетчика времени, а пара внутрен иих электродов 13 - к цепям останова счетчика; При опускании датчика в рас» плав возникает контакт между электродом 17,, пластинкой-образцом 1 5 и расплавом и замыкается электрическая цепь пуска. счетчика времени. Для повышения надежности эта цепь блокируется внешней цепью внутри счетчика. Во время контакта пластинки-образца 15 с рас» плавом происходит ее диффузионное ццавление. При расплавлении пластинки 15

5 1008 расппав, заполняя камеру 12, замыкает эпектоды 13 в пепи останова счетчика времени (эта цепь также бпокируется внешней цепью счетчика) ° Одновременно с расплавпением пластинки образца 15 происходит расплавпение защитного коппачка 6 термопары 4, прогрев горячего сная термопары и замер температуры расплава. По показаниям потенциометра и счетчика времени и попученным заренее 1ф зависимостям содержания углерода в расппаве от продолжительности диффузионного расплавления пластинки-образца и температуры расплава определяют содержание углерода в расппаве. Так, например (фиг. 5) по номограммам, полученным дця партии расходуемых пластинок-образ

uos топщиной 0,8 мм из низкоугперодистой стали (С=0,05%), дпя замера, при котором температура расплава составпяетщй

1330 С, а продолжительность диффузио онного расппавпения - 14>32 с содержа ние Угперода в расппаве равно 4,21%, После замера термоэонд поднимают в крайнее верхнее положение и испопьэо- 2> ванный датчик заменяют на новый, При проведении полупромышпенных йспытаний устройства точность контропя для

24с>, б передепьных чугунов составпяет + 0,05%С, а дпитецьность контропя - не более 20 с (при топшине пластинок-образцов 0,8 мм и содержании в них углерода C=0,05%).

При испопьэовании предлагаемого устройства, вспедствие отсутствия влияния на процесс диффузионного расплавпения других примесей диапазон изменения содержания углерода в контролируемом расппаве может быть эначитепьно расширен, до концентрации углерода более, чем 6%, т.е. устройство может испопьзоваться практически дпя всех марок чугуна.

Таким образом, использование. йредпагаемого устройства позволит осуществить экспрессное определение содержания yrnepoaa в чугуне непосредственно перед заливкой его в стапеппавипьные агрегаты. Экспрессное определение содержания углерода в чугуне с помощью устройства поэвопит сократить вдвое количество додувок ипи других корректировок ппавки, что повысит производительность агрегатов и улучшит качество выппавпяемой стали, Экономический эффект при этом составит

9,05 руб. на 1 т выплавленной стали.

1008248

1008248

g б с

БНИИПИ Заказ 2273/35 Тираж 566 Подписное

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