Способ определения параметров процесса кипения металла

1 чесимМд ОП ИСА Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид 2) Заявле о 22.12,75 (21) 230078 ь/02 М. Кл.Ь 01 М ЗЗ/ ис некием вкисударстаениыи комитет авета Мииистрое СССР по делам изобретеиий. Яковлев,Ивашина, В, В. Казанский, С. И. Филиппов и М, Н, М Т, Кольцов,ена Трудового Красного Знамени цнс и сплавов 71) Заявите ковс ОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕ КИПЕНИЯ МЕТАЛЛА области физий металпургичес их и к роцессов.Известны способы, в которых исследование кипения стапеппавипьной ванны осуществляют путем опредепения общего объема выделяющегося газа ипи измерения интенсивности газовыделения путем тензометрической регистрации амплитуды и частоты колебаний веса ванны. Эти способы не вскры вают механиз ма всплывания и выхода пузырей, так как дают косвенные усредненные хаоактеоистики,Для полного описания ггроцесса кипения неодимо знание трех основных параметров;ины всплывания пузырей Н, размеров вспль вающих пузырей Р, интенсивности их выдемыц итеис цвностьрез расппаветапла по экс обхг,луб е Известен спосов метаппе с помощ иссп ью пр пения Подования пузырейникаюшего изпуполых дефектовтому способу дпя размещения гаметалле испопьчения (способ выяв в объеме металла опредепенця раэм эовых пузырей в ж эуют тормозное иэ идко чение бетатрона. ИэИзобретение относитсо-химических исследов пучение, идущее от мишени бетатрона через коппиматор проходит сквозь цсследуе 1 ый расплав металла и поступает на кассету с фотопленкой. В местах присутствия в расппаве пузырей газа интенсивность почер. пения фотоспоя отличается от цнтесцвности почернения в местах сплошного металла,что и создает возможность опредеценцяпараметров пузырей кипящего металла. Недостатками способа являются невозможность исследования процесса кипения ванныленных размеров, так какизлучения, проходящего чепадает с толщиной слоя м ненциапьному закону, прц этом топшцнаслоя просвечиваемого металла может составлять лишь несколько сантиметров; цскажение результатов прц попадании на линию пучка нескольких пузырей и прц наличии в метаппе частиц иной по сравнению с нцм плотности, например не:цетаппцческих включений;спожность осуществления и дороговизна применяемого оборудования. Известный способ применим только дпя лабораторных усповий прц цсспЕдованцц одиночных пузырей.(й (2) ник 60 К . и 1р Вми. где 1. - время выдержки траверсы с мишенями над металлом, сек,- частота всииыванця пузырей подМ - число каиепь, которое необходинцжмо получить на нижней мишени;К - чцспо капель, необходимое дияпостроения распределения частиц ио крупности (обычно оно составляет несколькодесятков, можно применять М = 50);И - число мишеней, которых могутмокспоста ать капи,- - у - ео ,максмаксимально возможный подъем капель60метяпия, определяется по глубине ванны,Известен также способ определения параметров искрового потока над поверхностьк кипящего металла .при помощи анализаторов светового излучения.Недостатком данного способа является получение усредненной характеристики кипения металла, не позволяющей, в частности, выявить глубину всплывания и размеры пузырей.цепь изобретения состоит в расшире нцц функциональных возможностей исследования процесса кипения в сталеплавильных ваиах.Это достигается тем, что в способе исследования процесса кипения металла, состоящем в оиредепении параметров искрового потока, определяют высоту выбрасывания, размеры и количество капель металла образованных выделяюшимися из вванны пузырямн, по которым судят о параметрах вы депяющцхся цз ванны пузырей.Дия практического применения данного способа необходимо иметь заранее полученную завцсимость между параметрами пузыря и параметрами капли Й," - размер пузыря и капли; 30Н И - глубина вскрывания пузыря и высота выброса капель.Способ включает в себя следующие операции: нахождение функциональной зависимос ти между параметрами всплывающих пу зырей и выб ряс ывае мых и ми капель; подготовка участка ванны; отбор капель металла, вьюрасываемых выделяюшимисяпузырями на различных (фцксцрованных) расстояниях от метания; установпенце размеров ц числа 40 капель дпя разицчных высот выбрасывания; определение гпубцны всппывания ц размеров всипывающцх пузырей ц вычисление интенс ивностц цх выделения с каждой г луб цны.О и е р я ц и я 1, Йпяжцдкостцдацных 45 физических свойств, т. е. дпя данной марки, стапц, прц определенной температуре находят функциональную зависимость размера выбрасываемой капли и высоты ее выбрасыва. - ния от размера пузыря ц глубины его всппыванця. Дпя этого через калиброванные керамические трубки, погружаемые в метяпп заданной плотности, вязкости и поверхностного натяжения, на нужную глубину пропускают в пузырьковом режцме газ соответствующего состава. С целью создания условий свободного формирования, подъемь и выходя пузыря керамическую трубку изготовляют с изогнутым ( Г - образным) нижним конно. Выбрасываемые пузырями каили металла отбцрают, например, с помощьюкварцевых мишеней, устанавливаемых надванной, Мишень крепится на стержне, покоторому оиредежчт расстояние от металладо мишени (стержень на глубину погружения меняет свой внешний вид),С начапом иропускания пузырей мишеньплавно приближают к металлу и нижнийконец стержня все глубже входит в расплав,При этом сверху сквозь кварц наблюдаютза нижней плоскостью мцшени, Мишеньопускают до появления на ее нижней плоскости капель металла. После напипания намишени нескольких капель ее быстро выводят и охлаждают на воздухе, Затем определяют размер капель, например, взвешиванием на аналитических весах и замеряют по стержню высоту вылета капель. Изменив глубину погружения трубки ипи еедиаметр и сменив мишень, операцию повторяют. По результатам опытов находятуказанную зависимость.О и е р а ц и я 2Йля создания усповий свободного выхода пузыря и выбрасывания капли при исследовании кипениясталеплавильной вачны промышленного масштаба поверхность металла на исследуемомучастке освобождают от шлака и остатковшихты одним из известнь;х способов.О п е р а ц и я 3. Отбор капель металла, выбрасываемых выделяющимисяпузырями производят с помощью металлических мишеней, укреппяемых на общей траверсе. На траверсе также жестко крепятконтрольные стержни, по гпубцне погружения которых в металл определяют высотумишеней над ванной. Время выдержки траверсы с мишенями иад исследуемым расппавом зависит от интенсивности брызгообразования и может быть оценено по формулеЗаказ 1863/169 Тираж 1101 Подписное Ш 1 ИИГ 1 И Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная 4 И - шаг расположения мишеней повысотерасстояние между двумя соседними мишеня ми);- объем выделяющегося газа, мф/мин;г- средний объем одного пузыря 1,эта 5пу,величина априорна, можно приближенно приЬ,нять диаметр пузыря равным 2 см), мЯ,,э 1, - площадь зеркала ванны, мй9 - ппошадь мишени, м;Величину Ч дпя кипения при обезугперогжцвании следует рассчитывать по формулеТ08 с7агде Чс - скорость обезуглероживания%/мин;д - масса металла садка), кг;Ч- температура прц нормальных условиях, оК (Т 293 оКГ - температура ванны, К,В тех случаях, когда брызги плохо привариваются 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 25частиц взвешиванием на аналитических весах, начиная с верхней мишени, При этомстроят распределение частиц по крупности.Вес частиц удобно представить в виде дифференциапьной величины, где Ь г - индЧтервап размеров частиц, ьс - весоваядоля частиц, попадающих в этот интервал( + " ) от цх общего числа в про+ 2бе, т. е. д =--вес частиц, попадающих в интервалР+), ( - весвсей пробы. По этой кривой находят среднее (соответствующее максимуму) значение г а по нему вычисляют Р . КроЭме того, считают количество капель ИОкоторое равно числу выделившихся подмишенью пузырей, Высота выбрасывания капель И для верхней мишени равна расстоянию от мишени по металла,Затем строят распределение частиц дпя45нижестоящей мишени, Оно включает всечастицы соответствующие данной высоте выбрасывания и всем большим высотам. Поэтому цз кривой распределения частиц дпя каждой нижестоящей мишени, в данном случае дпя второй сверху мишени вычитают кривую распределения частиц выщестояшей мишени ц таким образом получают истинное распределение частиц, соответствующее уровню Ь , расположенному между данной мишенью и вышестоящей. Максимум кривой соответствует искомому" . Кроме2того, определяют число частиц и, вычитая из количества частиц, уловленных данной мишенью, число частиц, уловленных вышестоящей мишенью. Эту операцию повторяют дпя всех мишеней. О п е р а ц и я 5, Пользуясь зависимостями 1 ц 2 находят дпя каждой пробы Й и Н . Затем строят распределение размеров пузырей и интенсивности цх выделения= (здесь 1 - шсчогчастиц),формула изобретения Способ определения параметров процесса кипения метаппа путем измерения искрового потока о т и ц ч а ю ш ц йс я тем, что, с цепью расширения функциональных возможностей измеряют высоту выбрасывания, размеры ц количество капель металла, образованных выделяющимися из металла пузырямп, ц определяют глубину всппывания и размер пузырей по следующим формулам где й, Н-соответственно размер и глу Ьина всппывания пузыря;" И - соответственно количество и высота выбрасывания капель;К- эмпцрическце коэффициенты, заЯвисящие от состава ц температуры метаппа.