Устройство для контроля содержания углерода в металлических расплавах

ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ 1)53364 Са 1 оз Советских Социалистических Республик(61 ополнитель к авт. свид-ву -51) М.Кл.- С 21 С 5/30 68477 вкиисоединением осударственный комите авета Министров ССС по делам изобретенийи открытий(71) Заявитель титут автоматики 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТР СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛА(22) Заявлено 27.08.75 (21) Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к технике контроля со. держания углерода в жидком металлическом расплаве сталеплавильных агрегатов,Известно устройство, позволяющее анализировать содержание углерода в пробах металлапутем сжигания цавески в токе, кислорода при 1200 в 14 С и определения образующихся газообразных углеродсодержащих окислов,в постоянном объеме, содержащее весовое устройство, высокотемпературную печь, устройство подачи кислорода, анализатор газа и измеритель объема газа. Анализ углерода с помощью такого устройства связан с потерей большого количества, времени, затрачиваемого на отливку и доставку пробы металла, подготовку ее к анализу и производство самого анализа 11.В условиях значительного ускорения техе 1 ологичеоких процессов в сталеплавильцых агрегатах такой, контроль углерода является недостаточно оперативным и снижает эффективность управления плавкой.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, включающее охлаждаемую окислнтельцую камеру с,капиллярным:кацалом и каналом для подвода кислорода, газоотводящий тракт с фильтром, сообщающцися с газоанализатором, которое позволяет долучцть достаточную скорость контроля углерода в жилкой ванне, обеспечивая точность строго постоя 1 гпым отбором количества металла для производства анализа 2.Однако,под действием гцдростатпческого давления жидкий расплав через кдпцллярный ,канал затекает в окцслптельную камеру неравцомерцо, а его поступление зависит от мцог 11 х случайных факторов и прежде всего от уровня металлического расплава в ванне, дпа. метра капиллярцого канала, величины давления В окцслительной ка)мере ц т. д. 1 казанные факторы являются функциями времени ц ме няются в течение всего периода контроля содержания углерода.Целью изобретения является повышеше точности контроля содержания углерода путем стабилизации отбора расплава в окислительную камеру.Это достигается тем, что предлагаемое устройство дополнительно снабжено датчиками расхода кислорода ц отходящих газов, задагчиком и корректором количества расплава и регулятором давления газа в газоотводящем тракте, причем вход корректора связан с задатчиком количества расплава, датчиками расхода кислорода, отходящих газов и газоаналц затором кислорода, а выход его подключенна вход регулятора давления газа в газоот,водящем тракте. Определяя фактическое количество отбираемого расплаза по расходу кислорода на входе и выходе окислительной камеры и сравнивая его с заданным значением, устройство стабилизирует поступление металла путем изменения лавлеция,в газоотводящем тракте.На ертеже представлена б,ок-схеа предлагаемого устройства. 10Устройство содержит охлаждаемую окислитсгьцуо каьчсру 1 с ка:ал;ми 2 и 8, ца Вхо. де:которой установлен датчик 4 расхода кислорода, а на выходе - датчик б расхода от. ходящих газов и газоана;изатор б кислорода. 15 Газоотволящцй тракт 7 с фильтром (на чертеже,нс показан) связан с регулятором 8 дав леция газа. Датчики ц газоа;ализатор подкгпочсцы к корректору 9, на вход ,которого полк;очен также задатчик 10,количества рас. 20 илаза. Выход корректора соединен с регулятором давления газа и регистратором 11 содержания углерода,Устройстзо работает следующим образом.Перед погружением о.сислпте,ьно 4 камеры 25 1 з металли еский расглав в цее через канал д полают кислорол, при этом газоотволящпй тракт 7 закрыт. Кислорол, выходя через капал 2, предотвращает попадание шлака з окислительную камеру 1 прц ее,погружеции зо ,в ванну. Залатчик 10 количества металла ус. таназлизается в определенное положеис. Ус . ройство готово для осуществлешя анализа содержания углерода. Для контроля углерола окислительцуо камеру 1 погружают в жил кий расплав и,включают в работу корректор 9. Корректор 9 воздействуя на регулятор 8 давления газа, открывает,газоотзодящиц тракт 7. После чего, когда избыточное лавление,в окислптельной,камере 1 отсутствует, по 40 капиллярцому каналу 2 под действием гилростатического давления поступает металл, который полностью окисляется,кислородом, поступающим сюда по каналу 8, Расход кислс. рода измеряется датчиком 4. Газы, образук щпеся при окислении металла, улаляются из окислительной камеры 1 по газоотзодящему тракту 7 в атмосферу.Количество образующихся газов и концецтрацию в,них кислорода измеряют датчиком б 50 и газоанализатором б. Корректор 9,в соответствии с сигналами, поступающими от датчи. коз 4, б и газоатализатора б, определяетмгновенное значение количества окисленного металла по уравнению:55о- сог 1 - К2 -"+ -ига где Л - количество отбираемого расплаа, Ь - стехиометрические,коэффициенты окислеция железа и углерола.Приведенное уравнение (1) получено путем преобразования следующей системы балансо. вых уравзетний:+у=1,(2) (3) (4) гле х, у - солержагние железа и угле"ола "анализируемом расплаве, %.Полученное значение количества металла в зила сигнала сравнивается корректором 9 с его заданным значением, вырабатываемые задатчиком 10 количества металла, а сигнал рассогласования подается ца вход регулятора давления газа. Регулятор в соответствии с этим сигналом изътеняет избыто ное давлени; газа в газоотводящем тракте 7 так, чтобы умецьшить разницу между заданным и фактичсоким поступлением металла. Процесс регслирозания протекает до тех пор, пока величина рассогласования не станет равной цуло. Таким образом, количество отбираемого расплава в окислительцую камеру для контроля содержания углерода непрерывно поллержпвается постоянным ца залагном урозне. Олцовременно с этим корректор 9, решая уравнегпе (3), вырабатывает сигнал, пропорцио цальный содержанию углерода,в анализируемом расплаве и выдает его ца регистратор 11.По окончании контроля содержания углерода в жилкой ванне корректор 9,выключает. ся, регулятор 8 лавлеция газа отрабатьзает .а закрытие газоотволящего тракта 7 и избыточное давление кислорода в окислительчой камере 1 вытесняет металл из канала 2, После этого окислительная камера 1 извлекается цз залпы, Точность,контроля содержания углерола в металлических расплазах будет зависеть в основном от точности измерителей расхода и концентрации кислорода в отходя щих газах, класс точности которых не должен быть ниже 0,5. Кроме того, на величину точности может оказывать также влияние переменного состава жидкого металла по другим, кроме железа и углерода, элементам (Чг, Я, 5, Р и лр.). Однако это влияние в случае передела чугуна в сталь значительно только в начальный момент плавки после слива чугуна в ванну, позднее, спустя несколько минут, ве. личина погрешности минимальна. Например, если средний состав передельного чугуна содержит, %: углерода 4,0 - 4,3; марганца 0,8 - - 1,2; кремния О,б - 1,0; серы 0,0 б - 0,03; фосфора 0,08 - 0,20, то;максимальная относительная погрешность от недоучета окисления Мп, 5., 8 и Р составляет 1,5%. В дальнейшем, когда кремний полностью окисляется, марганец стабилизируется в пределах 0,2 - 0,15%, а сера и фосфор примерно остаются в тех же пределах, относительная погрешность составит уже 0,25%, т. е. значительно ниже, класса точностиизмерительной аппаратуры, и их недоучет не может сказываться на точности контроля углерода в металлическом расплаве в жидкой ванне. Устройство для контроля содержания уг. лерода в металлических расплавах, содержащее охлаждаемую окислительную камеру с капиллярным каналом и каналом для подвода кислорода, газоотводящий тракт с фильт. ром, сообщающийся с газоанализатором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, устройство дополнительно снабжено датчиками расхода кислорода и отостави;ель А. АбросимовТехред В. Рыбакова Корректор В, Гутма Редак одако 1 зд.1777рственного комитета делам изобретений и ва, 7 К, Раушская Заказ 1024/1566 ЦНИИПИ Госуд п МоТираж 654овета Министров СС открытийаб., д, 4/5 дписное Тип. Харь л. пред. Патент Формула изобретения ходящих газов, задатчиком и корректором количества расплава, регулятором давления газа в отводящем тракте, причем вход корректора связан с задатчиком,количества распла ва, датчиками расхода кислорода, отходящихгазов и газоанализатором, а выход его подключен на вход регулятора давления газа в отводящем тракте. 10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Яковлев П. Я, и др. Определение углерода в металлах. Металлургия, 1972 (аналог),15 2. Авт. св.463715, Кл, С 21 С 5/30,07,12.73.