Способ определения параметров процесса кипения металла

Способ определения параметров процесса кипения металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1чеснж; ., 44A

ОП ИСА Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 562773

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.12.75 (21) 2300785/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.06.77.Бюллетень № 2З (4б) Дата опубликования описания 01.09.77 (51) М. Кл.

С» 01 М ЗЗ/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и OTNpbITHH (53) УДК 669.046.517. .004.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

E. Н, Ивашина, В. В. Казанский, А. Т. Кольцов, В. В, Яковлев, С. И. Филиппов и М, Н, Макаров

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА

КИПЕНИЯ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области физико-химических исследований металлургических процессов.

Известны способы, в которых исследование кипения стапеппавипьной ванны осу- 5 ществпяют путем опредепения общего объема выделяющегося газа ипи измерения интенсивности газовыделения путем тензометрической регистрации амплитуды и частоты колебаний веса ванны. Эти способы не вскры 10 вают механиз ма всплывання н выхода пузырей, так как дают косвенные усредненные .хаоактеиистики, Для полного описания ггроцесса кипеняя необходимо знание трех основных параметров: глубины всплывания пузырей Н, размеров всплывающих пузырей Р, интенсивности их выделения

Известен способ исследования пузырей в метапле с помощью проникаюшего излу- 20 чения (способ выявления полых дефектов в объеме металла). По этому способу дпя определения размеров и размещения газовых пузырей в жидком металле используют тормозное иэпучение бетатрона. Иэ- 25 пучение, идушее от мишени бетатрона через коппиматор проходит сквозь исследуе1 мый расплав металла и поступает на кассету с фотопленкой. B местах присутствия в расппаве пузырей газа интенсивность почернения фотоспоя отличается от интецсивности почернения в местах сплошного метаппа, что и создает возможность определения параметров пузырей кипящего металла. Недостатками способа являются невозможность исследования процесса кипения ванны промышленных раз меров, так как интенс ивность излучения, проходящего через расплав, падает с толщиной слоя металла по экспоненциапьному закону, при этом толщина споя просвечиваемого металла может составлять лишь нескопько сантиметров; искажение результатов при попадании на линию пучка нескольких пузырей и при наличии в металле частиц иной по сравнению с ним плотности, например не:. етаппических включений; спожность осушествпения и дороговизна применяемого оборудования. Известный способ применим только дпя лабораторных усповий при исспЕдовании одиночных пузырей.

56277 3

{й (2) Мни>к

Т= > м пуз,где - время выдержкитраверсы с мишенями над металлом, сек, — частота вс?п?ывания пузырей под

М вЂ” число капепь, которое необходиниж мо получить на ??ижней мишени;

>? — чиспо капель, необходимое дпя построения распределения частиц по крупности (обычно оно составляет несколько десятков, можно применять 5 = 50);

?tf — число мишеней, которых могут

"мс»кс I сссспс ать каппа, it> - — у — (cCecc g мс>? кс максимально возможный подъем капель

60 метапн», определяется по глубине ванны, Известен также способ определения параметров искрового потока над поверхностью кипя?пего металла .при помощи анализаторов светового излучения.

Недостатком данного способа является получение усредненной характеристики кипения > ?ета????а, не позвопяюшей, в частности, выявить глубину всплывания и размеры пузырей.

?.?е??ь изобретения состоит в расшире- 10 нии функционапьнь?х возможностей исследования процесса кипения в сталеплавильных ва>???ах.

Это достигается тем, что в способе исследования процесса кипения металла, сос-15 тояшем в опредепении параметров искрового потока, определяют высоту выбрасывания, размеры и количество капель металла обP OBBHHI tX ВЫДЕЛЯЮШИМИСЯ K3 B ванны пузырямн, по которым судят. о параметрах вы- 29 депяюшихся из ванны пузырей.

Дпя практического применения данного способа необходимо иметь заранее полученную зависимость между параметрами пузыря и параметрами капли

R,v — размер пузыря и капли; 30

Н И вЂ” глубина вскрывания пузыря и высо> та выброса капель.

Способ включает в себя спедуюшие операции: нахождение функциональной зависимос ти между параметрами всппываюших пу- 35 зырей и выбрас ывае мых и ми капель; подготовка участка ванны; отбор капель металла, выбрасываемых выделяюшимисяпузырями на различных (фиксированных) расстояниях от металла; установпение размеров и числа 40 капель дпя разпичных высот выбрасывания; определение гпубины всппывания и размеров всппываюших пузырей и вычисление интенс ивности их выделения с каждой г луб ины.

О п е р а ц и я 1, Д??яжидкостидаиных 45 физических свойств, т. е. дпя данной марки, стап?!, При о??редепениой температуре находят функционапь зависимость размера выбрасываемой капли и высоты ее выбрасыва.— ния от размера пузыря и глубины его всппывания. Дпя этого через калиброванные керамические трубки, погружаемые в метапп заданной плотности, вязкости ?? Iloaepx??oc Iного натяжения, на нужную глубину пропускают в пузырьковом режиме газ соответству?ошегo состава. С целью создания условий свободного формирования, подъе?ни выхода пузыря керамическую трубку изготовп?пот с изогнутым (à — образным) нижним ко??цо>,>, Выбрасываемые пузырями калли металла отб??ра?от, например, с помощью кварцевых мишеней, устанавливаемых I?an ванной. Мишень крепится на стержне, по которому о??реде."от расстояние ol металла до мишени (стержень на глубину погружения меняет свой внешний вид).

С начапом пропускания пузырей мишень плавно приближают к металлу, и нижний конец стержня все глубже входит s расплав, При этом сверху сквозь кварц наблюдают за нижней плоскостью мишени. Мишень опускают до появпен??я на ее нижней плоскости капель металла. После напипания на мишени нескольких капель ее быстро выводят и охлаждают на воздухе. Затем определяют размер капепь, например, взвешиванием на аналитических весах и замеряют по стержню высоту вылета капель. Изменив глубину погружения трубки ипи ее диаметр и сменив ми>??ень, операцию пов торяют. По результатам опытов находят указанную зависимость.

О и е р а ц и я 2 ° Йля создания усповий свободного выхода пузыря и выбрасывания капли при исследовании кипения сталеплавильной вачны промы?нпенного масштаба поверхность металла на исследуемом участке освобождают от шлака и остатков шихты одним из известнь.х способов.

О и е р а ц и я 3. Отбор капель металла, выбрасываемых выделяющимися пузырями, производят с помощью металлических мишеней, укреппяемых «а общей траверсе. На траверсе также жестко крепят контрольные стержни, по гпубине погружения которых в металл определяют высоту мишеней над ванной. Время выдержки траверсы с мишенями пад исследуемым расппавом зависит от интенсиьчюсти брызгообразования и может быть оцене?ю по формуле

56277 3

R=K v

Н-KZ Е

Составитель А. Абросимов

Редактор Т, Фадеева Техред А. демьянова Корректор А. Кравчеееко

Заказ 1863/169 Тираж 1101 Подписное

Ш1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

J1o делам изобретений и открыт1ей

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4 е2 — шаг расположения мишеней повысоте, расстояние между двумя соседними мишеня ми); / — объем выделяющегося газа, кР/мин; г

11 — средний объем одного пузыря (э.i.а 5 пу величина априорна, можно приближенно при5. нять диаметр пузыря равным 2 см), м

s, 5> — площадь зеркала ванны, м

2 °

9 — ппошадь мишени м;

Величину Ч дпя кипения при обезугперо- 1О

r живании следует рассчитывать по формуле

Т

Vr = 0,0387 с а где Vc, - скорость обезуглероживания,%/мин;

g — масса металла есадка), кг; 1"„- температура при нормальных условиях, оК (Т = 293оК

à — температура ванны, К.

В тех случаях, когда брызги ппохо при- 26 вариваются к мишени (например, имеют малый размер),. ее нижнюю плоскость покрывают плавким составом, удерживающим налетающие частицы.

О и. е р а ц и я 4. Определяют вес частиц взвешиванием на аналитических весах, начиная с верхней мишени. При этом строят распределение частиц по крупности.

Вес частиц удобно представить в виде диффе ренциапьной величины „, где д е — ин Ч тервап размеров частиц, ла — весовая

Р доля частиц, попадающих в этот интервал (Е + " ) от их общего числа в про2 бе, т. е. gq = ) -вес частиц, попадающих в интервал ) I + ), е — вес всей пробы. По этой кривой находят среднее (соответствующее максимуму) значение е а Ilo нему вычисляют R . Кров 1 ме того, считают количество капель

Е 4Р которое равно числу выделившихся под мишенью пузырей. Высота выбрасывания капель и для верхней мишени равна расстояЕ нию от мишени по металла.

Затем строят распределение частиц дпя

45 нижестоящей мишени. Оно включает все частицы, соответствующие данной высоте выбрасывания и всем большим высотам.

Поэтому из кривой распределения частиц дпя каждой нижестоящей мишени, в данном случае дпя второй сверху мишени, вычитают кривую распре депеееия частиц вышестоящей мишени и таким образом получают истшшое распредепееепе частиц, соответствующее уровню 2, расположенному между данной мишенью и вышестояиееее. Максимум кривой соответствует искомому " . Кроме

2 того, определяют число частиц И2, вычитая из количества частиц, уповеееееных данной мишенью, число частиц, уловленных вышестоящей мишенью. Эту операцию повторяют дпя всех мишеней.

О п е р а ц и я 5. Пользуясь зависиrëîñòÿìè 1 и 2 находят дпя каждой про2 бы R и Н . Затем строят распределение размеров пузырей и интееесеевностее их вы де лен ия = (здесь ) с — несло м частиц), Формула изобретения

Способ определения параметров процесса кипения метаппа путем измерения искрового потока, о т и и ч а ю ш и и с я тем, что, с цепью расширения функциональных возможностей измеряют высоту выбрасывания, размеры и количество капель металла, образованных выделяющимися из металла пузырямп, и определяют глубину всппывания и размер пузырей HQ следующим формулам где К, Н-соответственно размер и глу»

Ьина всппывания пузыря; е" И вЂ” соответственно количество и

7 высота выбрасывания капель;

К вЂ” эмпирические коэффициенты, за

2 висящие от состава и температуры метаппа.