Устройство для отбора проб жидкого металла

Устройство для отбора проб жидкого металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С А Н И Е ()972303 изовеитиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сот@в Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.05.81 (21) 3294278/22-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кла 01 N 1/10

Гасударственный квмвтет

СССР

Опубликовано 07.11.82. Бюллетень № 41

Дата опубликования описания 17.11.82 (53) УДК 543.053 (088.8) ле делам вэовретений и аткрмтвй

Б. Л. Марков, А. М. Поживанов, А. А. Угаров, А. А. Кирсанов, В. В. Рябов, Е. А. Журавкин, С. А. Гусев, А. Ф. Бунеев, Н. И. Фарафонов, А. И. Агарышев, Н. Ф. Бахчеев и Ю. Б. Снегирев

Липецкий политехнический институт, Новолипецкий металлургический завод,,Липецкий филиал Государственного союзного института по проектированию металлургических заводов и Магнитогорский металлургический комбинат им. В. И..Ленина (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) УСТРОГ1СТВО Д.ЛЯ ОТБОРА ПРОБ

ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для отбора проб жидкого металла, в частности, в конвертерах и подсобных агрегатах.

Известно устройство для отбора проб жидкого металла, в котором центральная труба -водоохлаждаемого зонда имеет сужение в нижней части, используемое в качестве кристаллизатора металла, а скрепленный с крышкой кристаллизатора поршень используется для доставки пробы по

1О каналу зонда вверх путем подачи под поршень сжатого воздуха (1).

Недостатком этого устройства является то, что жидкий металл обязательно будет кристаллизоваться не только в сужении зонда, но и с наружной торцовой части водоохлаждаемой головки зонда, что сильно затруднит или сделает вовсе невозможным подьем кристаллизовавшейся пробы по внутреннему каналу зонда.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для отбора проб жидкого металла, содержащее водоохлаждаемый зонд с центральным каналом, пробоотборный сосуд, снабженный пробоотборной трубкой, установленной ниже торца зонда (2) .

Однако в известном устройстве из-за отсутствия системы подачи отдувочного газа жидкий металл может затекать в зазор между сужением канала зонда и пробоотборным каналом и кристаллизоваться там, что также затрудняет подъем пробоотборного сосуда с металлом из нижней части зонда по системе пневмотранспорта. Кроме того, пневмотранспорт пробоотборного сосуда по центральному каналу зонда и по пневмопочте затруднен и ненадежен, так как при наружном диаметре сосуда близком к внутреннему диаметру канала может происходить застревание сосуда, а при большом зазоре между стенками канала и сосуда трудно создать перепад давления, достаточный для подъема сосуда.

Цель изобретения — повышение надежности, экономичности, скорости пробоотбора и представительности проб.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для отбора проб жидкого металла, содержащем водоохлаждаемый зонд с центральным каналом, пробоотборный сосуд, снабженный пробоотборной трубкой, установленной ниже торца зонда, и механизм перемещения пробы в виде пневмопочты, 972303 центральный канал выполнен в нижней его части переменного сечения, при этом внутренняя стенка канала расположена на расстоянии от пробоотборной трубки, равном

0,05 — 0,15 наружного диаметра трубки, а пробоотборный сосуд снабжен коаксиально установленным транспортным блоком, выполненным в виде стакана, снабженного защелками и эластичными манжетами, выполненными в виде чаш с загнутыми внутрь кромками и установленными днищами один к другому.

Целесообразно зонд выполнить в нижней части с кольцевой камерой и отверстиями, расположенными под углом 30 — 50 к оси зонда, а устройство снабжено центрирующей шайбой, установленной между манжетами.

Наличие в зонде вокруг пробоотборной трубки кольцевой щели шириной 0,5 — 0,15 наружного диаметра трубки позволяет подавать газ для отдува при погружении зонда в металл и обеспечивает свободный выход отдувочного газа в расплаве даже при перекосах трубки со скоростью 100 — 200 м/с, достаточной для предотвращения затекания и кристаллизации жидкого металла в зазоре и на торце зонда, и создания в жидком металле газовой зоны длиной меньше свободной длины трубки, что повышает качество и надежность отбора проб. Соединение этой щели с кислородопроводом при подаче кислорода после окончания отбора пробы обеспечивает отжигание пробоотборной трубки и настыли, что повышает надежность подьема и транспортировки пробоотборного сосуда. Наличие разъемного соединения сосуда с транспортным блоком обеспечивает ускорение и экономичность анализа проб металла в результате многократного использования транспортного блока..Использование в транспортном блоке двух эластичных манжет, выполненных в виде чашек с загнутыми внутрь кромками и размещенными днищами друг к другу, обеспечивает надежное и быстрое перемещение пробоотборного сосуда с транспортным блоком как в нижний конец зонда, так и из зонда, устраняет опасность заворачивания передней манжеты, а также обеспечивает независимость давления в зоне размещения сосуда от давления газа над манжетами и от давления отдувочного газа. Соединение с атмосферой участка центрального канала зонда (между манжетами и сужением) обеспечивает поддержание в сосуде атмосферного давления, что способствует надежному заполнению его металлом.

B нижней части зонда вокруг трубки выполнена кольцевая камера, сообщающаяся со щелью и воздухопроводом, а в донной части ее выполнены 4 — 12 сквозных отверстий, направленных веерообразно под углом

30 — 50 к. оси зонда. Наличие такой камеры и сквозных отверстий указанных параметров приводит к тому, что отдувочный газ, 1О

zo

25 зо

55 выходящий в расплав, расходится в стороны от трубки, а к ней снизу поступает свежий жидкий металл. При этом металл, затекающий в сосуд, не взаимодействует с отдувочным газом, что повышает надежность отбора и представительность проб.

Кроме того, между днищами резиновых манжет установлена жесткая центрирующая шайба, диаметр которой на 1 — 3 мм меньше внутреннего диаметра центрального канала зонда, при этом максимальный наружный диаметр манжет на 0,5 — 5 мм меньше внутреннего диаметра центрального канала зонда, а наружный диаметр днищ манжет на

1 — 3 мм меньше диаметра центрирующей шайбы.

Центрирующая шайба, диаметр которой на I — 3 мм меньше центрального канала зонда, но на 1 — 3 мм больше диаметра днища манжет обеспечивает движение блока без перекосов и минимальный износ манжет на стыках и поворотах пневмопочтовых труб. Выполнение манжет с максимальным диаметром на 1 — 5 мм меньше центрального канала уменьшает опасность их заворачивания и износ и в то же время способствует сохранению атмосферного давления в зоне размещения сосуда при заполнении ее металлом.

На чертеже изображено устройство.

Водоохлаждаемый зонд устройства выполнен из труб 1 — 3 и приваренной к ним головки 4. Каналы между трубами 1 и 2, 2 и 3 используются для подачи охлаждающей воды. Центральный канал 5 имеет сужение в нижней части. Пробоотборный сосуд 6 выполнен в виде полого негерметического металлического сосуда, к которому снизу прикреплена пробоотборная трубка 7 для подвода жидкого металла из ванны. Трубка 7 закрыта колпачком 8. К верхней части сосуда с помощью пружинных защелок 9 прикреплен транспортный блок, выполненный в виде стакана IO, двух чашеобразных резиновых манжет 11 и 12, расположенных днищами друг к другу, размещенной между днищами манжет центрирующей шайбы 13 из фторопласта, болта 14 и гайки 15. В головке зонда 4 ниже сосуда 6 вокруг трубки 7 выполнена кольцевая камера 16, соединенная трубками 17 с воздухопроводом с возможностью переключения, например краном, на кислородопровод. Ниже кольцевой камеры вокруг трубки 7 выполнена сквозная кольцевая щель 18 шириной 1 — 3 мм, а в, донной части камеры — сквозные отверстия 19 диаметром 3 — 6 мм, направленные к вертикали под углом 30 — 50 . Между началом сужения канала 5 и нижним торцом сосуда 6 установлена уплотнительная прокладка 20, например из асботкани, предотвращающая перетекание отдувочного газа из камеры во внутренний канал зонда. Центральная часть зонда, заключенная между сужением и манже972303

Формула изобретения

55 тами, соединена с атмосферой с помощью трубки 21.

Устройство для отбора проб с помощью стыковочного приспособления (не показано) может соединяться с системой пневмопочты, включающей соединенную с воздухопроводом и вакуум-проводом приемно-отправочную станцию, расположенную, например, в химлаборатории, и зарядное устройство, содержащее несколько пробоотборных блоков (пробоотборных сосудов, скрепленных с транспортными блоками). При этом внутренние диаметры центрального канала зонда и трубы пневмопочты должны совпадать.

Кроме того, устройство должно быть снабжено расположенным в верхней части зонда отсечным клапаном и размещенным под ним патрубком сжатого воздуха (не показаны) .

Устройство работает следующим образом.

До начала отбора проб зонд поднимают (автоматически) в верхнее положение так, чтобы труба 3 состыковалась с трубой пневмопочты. В трубу пневмопочты из зарядного устройства вводят пробоотборный блок и подают сжатый воздух под давлением 1—

3 атм в пневмопочту за зарядным устройством. Под давлением сжатого воздуха задняя резиновая манжета 12 расширяется, прилегает к стенкам трубы, а пробоотборный сосуд с транспортным блоком движется по каналу пневмоцочты и поступает в нижний конец канала 5 зонда так, что трубка 7 выступает ниже торца зонда на 40 — 80 мм. При этом возникающие в процессе движения радиальные усилия и удары воспринимает центрирующая шайба 13.

Зонд расстыковывают с пневмопочтой, закрывают отсечной клапан и подают в канал 5 зонда над пробоотборным блоком сжатый воздух, который прижимает сосуд 6 к суженной части канала, а манжету 12 — к стенкам канала. Благодаря этому сосуд надежно удерживается в нижнем положении, а сжатый воздух не проходит под манжету.

После подачи газа на удержание сосуда включают подачу отдувочного газа, например воздуха, под давлением 1 — 2 атмосферы по трубкам 17 в камеру 16, кольцевую щель 18 и отверстия 19 и погружают зонд в металл на глубину 0,2 — 1 м.

Тонкий металлический колпачок 8 расплавляется и.жидкий металл под действием ферростатического давления по трубке 7 поступает в сосуд 6 и там кристаллизуется.

При этом воздух, находившийся в сосуде, вытесняется жидким металлом через неплотности или специальные отверстия сосуда в канал 5 зонда, а из него через трубку 21 — в атмосферу.

Отдувочный газ (воздух) подается в течение всего времени погружения зонда, отбора пробы и подъема зонда, выходя в расплав через щель 18,и кристаллизации метал5

30 ла в этой щели и на торце головки. Наличие прокладки 20 позволяет уменьшить утечку отдувочного газа в центральный канал зонда.

По окончании отбора пробы зонд автоматически поднимают вверх. При этом во время подъема зонда в систему отдува в течение 1 — 5 с вместо воздуха подают кислород, что приводит к отжиганию пробоотборной трубки и прочистке щели 18 и отверстий 19. После этого подачу отдувочного га-, за и газа на удержание сосуда 6 прекращают, отключают отсечной клапан, зонд состыковывают с пневмопочтовой трубой,.а пневмопочтовую трубу соединяют с вакуум-проводом. В результате в канале 5 зонда создается разрежение, под действием которого манжета 11 прилегает к стенкам центральной трубы и транспортный блок с сосудом 6 двигаются вверх по каналу 5, а затем по пневмопочте поступают в лабораторию.

Вместо сосуда в данном устройстве можно использовать и другие датчики контроля металла, например термопару для контроля температуры жидкого металла или пробницу с термопарой для экспрессного определения содержания углерода по температуре ликвидус, или датчик многоцелевого назначения.

При использовании устройства все процессы перемещения зонда, доставки пробоотборных сосудов в зонд, отбора проб и обратной доставки сосудов из зонда, а также вспомогательные операции выполняются автоматически, что позволяет существенно сократить время контроля металла, а в условиях кислородного конвертера уменьшить и продолжительность плавки.

Конструктивные характеристики системы отдува предлагаемого устройства и, в частности, расположение, форма и размеры камеры, щели и отверстий для выхода газа отработаны с помощью гидравлического моделирования.

Применение предлагаемого устройства позволит сократить продолжительность отбора проб и продолжительность плавки на

40 с, что дает экономию условно-постоянных расходов на 0,098 руб/т. Экономический эффект для ККЦ-2 НЛМЗ составит 352 тыс. руб./г или 0,08 руб./т стали.

1. Устройство для отбора проб жидкого металла, содержащее водоохлаждаемый зонд с центральным каналом, пробоотборный сосуд, снабженный пробоотборной трубкой, установленной ниже торца зонда и механизм перемещения пробы в виде пневмопочты, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства в работе, экономичности, скорости пробоотбора и представительности проб, центральный канал выпол972303 вой камерой и отверстиями, расположенны- ми под углом 30 — 50 к оси зонда.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено центрирующей шайбой, установленной между манжетами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1о № 388215, кл. G 01 N 1/10, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 837955, кл. G 01 N 1/10, 1977.

4

17

f6

Составитель Л. Нечипоренко

Редактор Н. Стащишина Техред И. Верес Корректор А. Ференц

За каз 7670/30 Тираж 8ь7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нен в нижней его части переменного сечения, при этом внутренняя стенка канала расположена на расстоянии от пробоотборной трубки, равном 0,05 — 0,15 наружного диаметра трубки, а пробоотборный сосуд снабжен коаксиально установленным транспортным блоком, выполненным в виде стакана, снабженного защелками и эластичными манжетами, выполненными в виде чаш с загнутыми внутрь кромками и установленными дни ща м и один к другом у.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зонд выполнен в нижней части с кольцеЪ ф ь

1 ь

ВС1

Р

f5

И

13

ff

1Р