Датчик измерения активности кислорода к стали

Датчик измерения активности кислорода к стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ КИСЛОРОДА В МЕТАЛЛЕ, содержащий корпус, выполненный 8 виде цилиндра и являющийся одновременно токосъемником, в котором расположен твердый эпектролит , отличающийся тем, что,с целью повьшения точности изн ренйй и увеличения срока служ&ы, токосъемник выполнен из графита, шамота и связующего состава, вес.%: ГрафитбО-ВО Шамот15-30 Связующее Остальное а величина зерен составляет: шамота . 1,0-3,0 мм; графита 0,05-0,20 ми.

СОО3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21} 3361368/13"25 (22) 27,. 11. 81 (46) 07.06.83. Бюл. Р 21 (72) А.А.Казаков, Ю.В.Иатвеев, П.А.Кандыла, А.А.Курдюков, Л,С.Алексеенко, В.Д.Суздальцев, В.А.Бычковский, В.Н, Нетреба, В.И.Прилепский, P.3.Элимелах, А.Ф.Промский и Н.И.Виноградов (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (53) 543.275(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 552549, кл. G 01 И 27/46, 2. Патент СЙА 11 3661749, кл, G 01 и 27/46, опублик. 1972 (прототип).

„„Яф„, 1022035 А (54) (57) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗИЕРЕНКЯ АКТИВНОСТИ КИСЛОРОДА В ИЕТАЛЛЕ, содержащий корпус, выполненный в виде цилиндра: и являющийся одновременно токосъемником, в котором расположен твердый электролит, о т л и. ч а ю щ и " с я тем, что, с целью повышения точности измеренйй и увеличения срока слуяФы, токосьемник выполнен из графита, шамота и связующего состава, вес.3:

Графит 60"80

Шамот 15-30

Связующее ; Остальное а величина зерен составляет: вамота .

1,0-3,0 мм; графита 0,05-0,20 мм.

1022035

1

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к измерению активности кислорода в жидкой стали ме8) тодом ЭДС концентрационного элемента,,и может быть использовано для контроля технологии выплавки стали в промышленных агрегатах, Известен датчик для измерения активности кислорода в металлах, содержащий корпус в виде огнеупорной трубки из твердого электролита, в котором расположен электрод сравнения и токосъемник из серебра с погруженным в него токоотводом из нерастворимого

15 в серебре материала $1 ) .

Недостатком данного датчика является высокая стоимость и недостаточная точность измерений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик для измерения активности кислорода в металле, содержащий корпус, выполненный в виде цилиндра и являющийся одновременно токосъемником, в

25 котором расположен твердый электролит (2 ), Недостатком графитового токосъемника является его быстрое растворение в стали. Исследования показывают, что при толщине стенок графитового стакана 5 мм, продолжительность его растворения в жидкой стали составляет

2 мин. Скорость растворения графита при этом составляет 2,5 мм/мин. По этой причине графитовый токосъемник не может быть использован для изме.рения активности кислорода в жидкой стали, так как быстро растворяющийся графит раскисляет сталь. 40

Целью изобретения является повышение точности измерений и увеличение срока службы.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике для измерения активное- 45 ти кислорода в металле, содержащем корпус, выполненный в виде цилиндра и являющийся одновременно токосъемником, в котором расположен твердый электролит, токосъемник выполнен из графита, шамота и связующего состава, вес.Ф:

Графит 60-85

Шамот 15-30

Связующее Остальное а величина зерен составляет: шамота

1,0-2,0 мм; графита 0,05-0,20 мм.

На чертеже изображено устройство для измерения активности кислорода в жидком металле, общий вид.

Датчик состоит из твердого электролита из стабилизированной двуокиси циркония в виде колпачка 1, который защищен алундовой трубкой 2 и токо-. съемника 3 в виде трубки из графитошамота, содержащего 60-85ã. шамота с величиной зерен 1,0-3,0 мм и 1530/ графита с величиной зерен 0,050,2 мм.

Внутрь колпачка из твердого электролита помещена двухканальная алундовая трубка 4, в которой находится термопара 5. От термопары и токосъемника сделаны выводы 6 на контактные кольца 7 разъема 8, в последнем для подачи воздуха сделано отверстие 9.

Между контактными кольцами расположены изолирующие фторопластовые .прокладки 10, Для выхода воздуха из полости твердого электролита в разъеме сделано отверстие 11. Снизу на датчик надет растворимый в стали графитовый стакан 12.

Датчик работает следующим образам.

Через 2-3 мин после погружения датчика в металл графитовый стакан. растворяется в стали и металл начинает контактировать с твердым электролитом 1 и токосъемником 3. В качестве эталонного газа используется воздух, который подается через отверстие 9 и выводится через отверстие 11

За счет разницы окислительного потенциала сред по обе стороны твердого электролита 1 на его стенках возникает скачок потенциала. С внутренней стороны твердого электролита потенциал снимается с помощью одного из проводов платинородиевой термопары 5, а с наружной стороны - через жидкий металл с помощью токосъемника 3, По разности потенциалов рассчитывают активность кислорода.

Продолжительность для измерения активности кислорода в применении датчика стали в мартеновских печах составит для первого случая (153 графита) минимум 143 мин и для второго случая (30 граФита) - минимум 50 мин, Нижний предел содержания графита в графитошамоте выбран из соображений обеспечения надежной электронной проводимости, При меньшем содержайии графита образуется пленка шамота со смешанной проводимостью, Верхний предел содержания графита в графитошамоте выбран из соображений приемлемой продолжительности непрерывного

Место испытаний

Отклонение в показаниях приборов от измеряемой величины

Опыты, Р

i !

Содержание графит.а фракции

0,050,20 мм, о

Содержание шамота фрак ции 1-3 мм, о ф

Продолжительность,испыта ния, мин

78

76

74

180

16

18

5

6

УНРС 2

180

4

120

100

Мартеновская печь 6

24

26

69

67

63

3

29

9

3

Остальное - каменноугольный пек.

3 10220 измерения активности. кислорода. При более высоком содержании графита скорость растворения графитошамота резко увеличивается и составляет при 40 графита .0,4-0,5 мм/мин. Содержание шамота в графитошамоте определяется содержанием графита. Кроме этих двух ингредиентов, в графитошамоте имеется только 5-103 связующего материала, например каменноугольного пека или 1î огнеупорной глины.

Гранулометрический состав графитошамота соответствует поставленной цели. При применении зерен шамота крупностью менее 1 мм при выдержке 15 в жидкой стали образуется слой шамота со смешанной проводимостью. Эксперименты показывают, что при этом возникает дополнительная ЭДС, которая искажает результаты измерений, При величине зерен шамота более 3 мм возрастает скорость растворения графитошамота, при этом растворение носит не упорядоченный(не послойный) харак- . тер, Тоже происходит при применении графита с размером зерен более 0,2 мм.

При разработке датчика руководствуются необходимостью предотвратить раскйсление стали углеродом графитошамота в .зоне измерения активности

35 4 кислорода, При содержании графита в графитошамоте 151,скорость поступления графита в сталь составляет (диаметр токосъемника 33 мм, его высота

40 мм) примерно 0,07 г/мин, а при содержании графита 303 - примерно

0,2 г/мин. По сравнению со скоростью окисления углерода, например, в 250 т . мартеновской печи, которая находится в пределах О, 5 ° 10 — 1, 0 ° 10. r/мин. т это ничтожно малая величина, Работоспособность датчика и отсутствие раскисления стали углеродом в зоне измерения доказано экспериментально.

Активность кислорода в стали измеряли в мартеновской печи в течение

1,0- 1,5 ч (5 опытов) ц в промежуточном ковше УНРС в течение 2,0-3,0 ч (5 опытов) одновременно двумя датчиками, которые отличались токосъемниками. В одном иэ них во всех опытах использовали серебрянный токосъемник . эталонный активометр, второй датчик (опытный) был оборудован токосъемниками из графитошамота.

Результаты испытаний датчиков с токосъемниками различного. состава приведены в таблице.

Составитель Г.Боровик

Техред О.Неце Корректор О.Билак

Редактор А.Шандор

Заказ 4029/35 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 5 1022035 4

Датчики находились на расстоянии 1 м ния графита в жидкой стали зерна ша. друг от друга. B течение всего пе- мота, теряя связь между собой,.смыва.риода измерений разница в показаниях ются жидким металлом, обнажая новый датчиков не превышала 93, что счита" слой графитошамота, и таким образом. ется удовлетворительным для измерений 5 сохраняется электронная проводимость подобного рода. материала.

Таким образом, в графитошамоте, Применение датчика при производстсодержащем 60-853 шамота с величиной se стали в мартеновских печах поэзо" зерен 1,0-3,0 мм и 15-304 графита с ляет сократить продолжительность плав величиной зерен 0,05-0,20 мм обнару- О ки на 23, снизить .расход ферромарганжено новое свойство, которое .заклю" ца на 63, уменьшить головную обрезь .:чается в том, что по.мере растворе- на 0,53.