Способ получения закаленной пробы металла

Способ получения закаленной пробы металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (ц976332

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцналмстичесинх

Ресттублнк

К АРТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) заявлено 30.01.81(21) 3241533122-26 {51) M. Кл.

401 8 1/10 с присоединением заявки Ла

3Ьаударстаеннцй комнтат

СССР ао илам изобретений н атхрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 23.11.82. Бюллетень № 43 (Я) УдК 543.053 (088.8) Дата опубликования описания 23.11.82 т ( ( (;

В. А. Попов. В. С. Рыбаков, В. В. Покидышев и B..тт НогФер

/"- -,." -:,i

Магнитогорский дважды ордена Ленина и ордена Трудовж фйсйЬга " / .,Л (7() Заявтттели - Знамени металлургический комбинат им. B. И. Ленина и Бентральньтй-" 1 т «« . «„Р

: научно-исследовательский институт черной металлургии им. И: П. Бардина (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАКАЛЕННОЙ

ПРОБЫ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к исследованию металлургических процессов, в частности к способам получения закаленных проб металла, предназначенных для химическо го анализа.

Известен способ получения проб металла, включающий заполнение пробоотборной камеры паром, что сводит к миниму-. му пригорание пробы в камере (1 1 .

При осуществлении данного способа получают пробу, которую в ряде случаев необходимо разделывать на более мелкие части. Размер их должен соответствовать техническим требованиям оборудования, используемого для химического анализа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения закаленной пробы, включающий отбор пробы жидкого металла, разливку пробы с дисперго гированием, охлаждение полученных частиц в защитной атмосфере и закалку их в охлаждающей жидкости. Разделение на капли происходит в результате попадания струи

2 жидкого металла на медный вращающийся диск, при этом струя металла разбиваелся на капли, которые, затвердевая, сбрасываются под действием центробежных сил в емкость с охлаждающей жидкостью.

В качестве защитного газа используют азот или аргон, а охлаждающей жидкостью служит вода f2 ) .

Однако при осуществлении известного способа жидкий металл, разбиваясь на капли, растекается по поверхности медного вращающегося диска, в результате чего образуются частицы застывшего металла в форме пластин, вес каждой иэ которых превышает величину навески, необходимой для анализа. Увеличение скорости вращения диска не дает уменьшения размера частиц, так как в этом случае капли металла в жидком состоянии перемешаются под действием центробежных сил к краям дифка и при соприкосновении свариваются, что еше более повышает размер получаемых частиц. Для доведения веса частиц металла до величины ыавески, нужной для

3 97633 анализа, необходима дополнительная разделка полученных пластин. Эта операция трудоемка и продолжительна по времени, что определяет большую продолжительноств подготовки пробы к анализу.

Цель изобретения - сокращение времени подготовки пробы к анализу.

Эта цель достигается тем, что согласно способу получения закаленной пробы ме- . талла, включающему отбор пробы жидкого .)6 металла, разливку пробы с одновременным диспергированием, охлаждение полученных частиц в защитной атмосфере и закалку . их в охлаждающей жидкости, диспергирование пробы осуществляют путем воздействия потоком парогазовой смеси, охлаждение проводят в защитной атмосфере из парогазовой смеси, при этом используют парогазовую смесь следующего состава, об. %: ло

Водород 2,0- 5,0

Водяной пар 8,0 - 16,0

Гелий Остальное

За счет того, что разделение на капли осуществляют путем воздействия на струю 2 расплавленного металла потоком парогазовой смеси, скорость которого не ограничивается, в отличие от скорости вращения диска в известном способе, достигается получение частиц малого размера, ко« торые не требуют разделки перед анализом.

Разделка заменяется подбором необходимого для анализа количества частиц, который занимает гораздо меньше времени.

Это дает возможность значительно сократить время подготовки пробы к анализу.

Использование для разделения струи жидкого металла на капли и в качестве защитной атмосферы смеси водорода, водяного пара и гелия дает возможность

40 выполнить два требования, необходимых для достижения цели изобретения.

Во-первых, получаемые частицы должны по химическому составу полностью соответствовать всему объему исследуемого металла, т. е. необходимо, чтобы в про45 цессе получения пробы поверхность указанных частиц не окислялась, кроме того, должно быть полностью исключено выгорание с поверхности таких элементов, как. углерод, сера и т. д. В противном случае полученные частицы не будут соответствовать понятию проба, и по их химическому составу нельзя будет судить о химическом составе всего объема исследуемого металла.

Выполнение этого требования достигается за счет высокой инертности используемой смеси, один иэ компонентов кото2 4 рой - гелий - является инертным газом, 1 а другой - водород — восстановителем, нейтрализующим окислительное действие третьего компонента — водяного пара.

Во-вторых, используемая сера должна обладать высокой теплопроводностью, так как ..для сохранения малого размера частиц необходимо возможно быстро их охладить, чтобы снизить вероятность столкновения частиц в жидком состоянии, избежав тем самым их сваривание, т. е. увеличения размера полученных частиц.

Выполнение этого требования достигает» ся также за счет состава используемой смеси, в которую включены гелий и водород - газы, обладающие наибольшей теплопроводностью иэ используемых в промышленности для создания зашитных сред.

Дополнительно повышает теплопроводность среды водяной пар, входящий в состав и обладающий теплопроводнос тью (при, температуре 20 С и P 1 атм), 150 кал/см.с

0(х10 .

Высокая теплопроводность используемой смеси позволяет сохранить малый размер получаемых частиц и тем самым исключить дополнительную разделку, что сокращает время подготовки пробы к анализу.

Достижению максимального эффекта от использования предлагаемого способа служит выбранное соотношение компонентов парогазовой смеси.

Водород, входящий в смесь в количестве 2,0 - 5,0% от общего объема, обеспечивает нейтрализацию окислительного действия водяного пара особенно при высокой температуре раэливаемого металла. При содержании водорода в смеси ниже 2,0%, при высоких температурах разливаемor. o металла поверхность поцучаемых частиц окисляется и имеет темный цвет. Для анализа такие частицы не пригодны. При содержании водорода в смеси выше 5,0% она становится взрывоопасной и использоваться в промышленных условиях не может.

Гелий, входящий в состав, хорошо пре;,дохраняет поверхность металлических частиц от окисления, но не обладает теплопроводностыо, достаточной для их быстрого охлаждения.

Тепропроводность смеси повышается за счет введения в смесь водяного пара в количестве 8,0 - 16,0%. Влияние содержания водяных паров на теплопроводность смеси приведено в таблице. Водород, ввиду его малого содержания в смеси, ока,зывает несущественное влияние на тепло33,0 — 34,0

45,0

8,0

56,0

16,0

82,0

22,0

5 9763 проводность, поэтому значения теплопроводности смеси в зависимости от содержания водорода не приводится.

Содержание водяного пара в смеси, используемой в предлагаемом изобретении,15 является оптимальным с точки зрения доститижения цели изобретения, так как при содержании водяного пара в смеси ниже

8,0% она не будет обладать достаточной теплопроводностью. Частицы металла в 20 этом случае, не успевая затвердевать, будут свариваться при столкновении, и конечный продукт будет нуждаться в дополнительной разделке перед анализом.

Увеличение содержания водяногр пара 25 свыше 16,0% приведет к потере инертных свойств смеси, которые уже нельзя будет получить, одновременно повышая содержание водорода в смеси, так как содержание последнего, в этом случае,;превысит 5,0%50 и смесь станет взрывоопасной, т. е. осуществление способа станет невозможным.

Таким образом-; из сказанного следует, что соотношение компонентов парогазовой смеси, об.%:

3S

Водород 2,0 - 5,0

Водяной пар 8,0 — 16,0

Гелий Остальное используемое для создания потока, разделяющего на капли струю разливаемого ме- > талла, и в качестве защитной атмосферы при затвердевании этих капель, дает возможность получить частицы металла, имеющие малый размер и пригодные для прс ведения анализа. Малый размер получаемых: частиц позволяет исключить продолжительную операцию разделки пробы, что в значительной степени сокращает время подготовки пробы к анализу.

Пример. Предлагаемый способ включает следующие операции.

1. Отбор пробы жидкого металла.

2, Разделка с разделением на капли путем воздействия на струю жидкого металла потоком парогазовой смеси следующего состава, об. %:

Водород 2,0 - 5,0

Водяной пар . 8,0 - 16,0

Гелий Остальное

32 6

3. Охлаждение капель в защитной атмосфере того же состава.

4. Закалка затвердевших частиц в емкости с охлаждающей»едкостью.

5. Выгрузка пробы.

6. Подготовка пробы к анализу, Контрольный отбор проб по известному и предлагаемому способам проводится следующим образом.

Иэ печи отбирают порции жидкого металла весом 0,3 - 0,4 кг, причем часть каждой порции разливают по известному способу, а часть — по предлагаемому способу, т. е. условия разливки и химический состав стали одинаковы.

По известному способу жидкий металл, разливаемый в патрубок устройства, попадает на вращающийся медный круг. Образовавшиеся пластины отбрасываются на емкости и после закалки выгружаются.

Далее с помощью ножниц пластины разделяются на части весом 0,5 - 1,0 г каждая и отправляется на анализ.

Жидкий металл разливается в шахту, выполненную в виде стальной трубы высотой 200 см и диаметром 30 см, с отверстием в крышке, предназначенным для заливки металла, патрубком для подвода парогазовой смеси в верхней части и емкостью, заполненной водой в нижней части.

Струя металла, поступая в верхнюю . часть шахты, разбивается потоком парогазовой смеси, состояшей из водорода, водяного пара и гелия, взятых в различных соотношениях, при этом водород и гелий поступают иэ баллонов, а водяной пар иэ цеховой магистрали. Соотношение компонентов смеси устанавливается по расходометрам. Эта же смесь заполняет и весь свободный объем Шахты .

Образовавшиеся при разливке капли застывают в свободном падении и закаляются, попадая в воду.

По окончании разливки пробы, представляющие порции металла, состоящие из сферических частиц весом 0,5 - 0.6 r, выгружаются и поступают на анализ.

I1ðH осушествлении контрольных отборов подготовка проб, полученных иэ одной порции металла, осуществлялась параллельно, а время, затрачиваемое на разделку и Взвешивание, фиксировалось.

Результаты контрольных отборов пока зали, что при уменьшении содержания в смеси водяного пара, а именно при 4,0% и при полном его исключении иэ состава смеси, время, затрачиваемое на подготов ку к анализу проб, получаемых по иэвест ному и предлагаемому способам, отлича7 9763 ется не существенно, т. е. цель изобретения не дбстигается.

При увеличении количества водяного пара в смеси go 28,0% время, затрачиваемое на подготовку пробы, уменьшается, у но при этом в значительной степени возрастает количество кислорода в пробе.

Это говорит о том, что поверхность полученных частиц окислена, так как при нормальном состоянии поверхности содержа- tO ние кислорода в пробе, полученной по известному способу, и в пробе, полученной по предлагаемому способу иэ одной порции металла, должно быть одинаковым или отличаться незначительно. Частицы с та- 3S ким содержанием кислорода не удовлетво« ряют требованиям, предъявляемым к пробе, и по их химическому составу нельзя су« дить о химическом составе всего объема исследуемого металла. 20

При содержании водяного пара в смеси от 8,0 до 16,0%, наблюдается значительное снижение времени, затрачиваемого на подготовку пробы к анализу, кроме того, соблюдаются требования, предъявляемые zts пробе. Таким образом, время, затрачиваемое на подготовку пробы к анализу, сокращается в среднем на 0,92 мин или на 71%. Сравнительный; анализ результатов контрольных отборов показывает, что пред32 8 лагаемая совокупность признаков является техническим решением, обеспечивающим достижение пели изобретения - сокращение времени на подготовку пробы к анализу.

Формула изобретения

Способ получения закаленной пробы металла, включающий отбор пробы жидкого металла, разливку пробы с одновремен-" ным диспергированием, охлаждение полученных частиц в защитной атмосфере и закалку их в охлаждающей жидкости, о ч л и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени подготовки пробы к анализу, диспергирование пробы осуществляют потоком парогазовой смеси, охлаждение проводят в защитной атмосфере иэ парогазовой смеси, при этом используют парогазовую смерь следующего состава, об. %:

Водород 2,0 - 5,0

Водяной пар 8,0 — 16,0

Гелий Ос тальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 4118015, кл. 9 01 N 1/10, 1978.

2, Авторское свидетельство СССР № 411343, кл. G 01 М 1/10, 1972.

Составитель Л. Нечипоренко

Редактор С. Патрушева Техред Л.Пекарь Корректор В. Бутяга

Заказ 8994/70 . Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5

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