Устройство для определения окисленности и измерения температуры жидкого металла в сталеплавильном агрегате

ОП И И-Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоеетскмкСоцмалмстмческикРеспублик пц 709692 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) Авторы изобретения В. С. Кочо, Л, Ш, Мелик-шахназаров,Л, ф, Чупровский и В. В, Васильев Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия. Великой Октябрьской социалистической революции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКИСЛЕННОСТИ И ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛИДКОГО МЕТАЛЛА В СТАЛЕПЛАВИЛЬНОМ АГРЕГАТЕ Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к контролю параметров плавки.Известно устройство для определения .уровня окисленности металлической ванны 13.5 Это устройство содержит измерительный элемент из вещества чувствительного к кислороду, например, титана, тантала,о и др., которые вырабатывают ЭДС при насыщении их кислородом из расплава жидкого металла. Кислородочувствительный элемент непосредственно контактирует с расплавом металла.На точность измерения кислорода, содержащегося в расплаве; этими устройствами, будет оказывать влияние как температура непосредственно на самом концентрационном элементе, так и содержание примесей при непосредственном контакте с жидким металлом, Кроме того, требуется непрерывное обновление самого чувствительного элемента, что приводит к постоянному расходованию весьма дорогостоящих материалов.Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является устройство дж определения содержания кислорода в металле.В этом устройстве дпя безотборного определения содержания кислорода в расплавленном металле содержится зонд с колпачком, термопара, проводник, соприкасающийся с расплавом, предохранительная трубка для вещества индикатора, термопары и проводника, провода для переде чи на показывающее устройство величины ЭДС, возникающей при введении зонда в металл. 21.В этом устройстве измеряемая ЭДС, характеризующая содержание кислорода в расплаве, будет зависеть от свойств твердого электролита, от его ионной проводимости. Проводимость твердых электролитов величина нестабильная и, как показала практика, дает недостаточную воспроизводнмость результатов измерения. Ион709692 4сквозь электролит и скорости диффузиикислорода в электрод.При прохождении кислорода через твердый электролит 2 он будет диффундировать5в индикатор 3, равномерно распределяясьпо его объему,е При периодическом охлаждении жидкоко индикатора 3 до температуры кристализации можно определить содержание в10 нем кислорода в каждый момент временипо величине кристализационной температуры,Охлаждение индикатора осуществляется тепловыми трубами 7, нижняя часть15 которых погружена в жидкий индикатор, аверхняя часть их введена в регулируемыйхолодильник, -Последующее фразмораживание" индикатора 3 за счет уменьшениятеплоотвода регулируемым холодильником20 8 через тепловые трубы 7, возвращаетиндикатор в жидкое состояние, в которомначинает работать механизм вырабатывания ЭДС гальванического элемента ствердым электролитом. Величина этой25 ЭДС фиксируется прибором 12, показывающего окисленность металла в ванне, Коррекция его показаний осуществляется дискретно от прибора 13, периодически измеряющего температуру кристализации ин -30 дикатора 3, Замер температуры кристаллизации индикатора 3 через определенныепромежутки времени позволит корректировать ошибку измерения. Непрерывный замер температуры осуществлен термопарой35 в трехслойном наконечнике, установленномна торце зонда,Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения окисленностиметалла на 1-1,5 о по сравнению с из 40 вестными датчиками на твердых электролитах,ная проводимость твердых электролитовзависит от их тщательного изготовленияи для различных партий датчиков имеетразличную характеристику, что обуславливает плохую воспроизводимость результатов измерения.Нелью изобретения является повышениточности и воспроизводимости измеренияокиспенности жидкого металла.Поставленная цель достигается тем,что расположенный на торце водоохлаждаемого зонда колпачок из твердого электролита со встроенным в него измерителемтемпературы и проводником, содержиткислородный индикатор с температуройплавления ниже температуры контролируемой среды, например марганца, в который погружена нижняя часть тепловыхтрубок, встроенных в зонд, и введенныхверхней частью в регулируемый холодильник,На чертеже показано описываемоеустройство.На торце водоохлаждаемого зонда 1укреплен колпачок 2,из твердого электролита, например окиси циркония, в который помещен кислородный индикатор З,например, из алюминия илй марганца. Вкислородный индикатор погружена термыпара 4 в кварцевом чехле 5, а такжепроводник 6 съема ЭДС. В индикатор 3погружены нижние части тепловых трубок7, встроенных в зонд 1, верхние частикоторых введены в регулируемый холодильник 8. Тепловые трубки герметизированы и частично заполнены жидким теплоносителем 9, например щелочно-металлическим расплавом. На торце зонда 1установлена термопара 10 в трехслойномнаконечнике 1 1 дпя постоянного замератемпературы жидкой стали.При нахождении колпачка 2 в расплавекислород начнетпроникать из жидкого металла через стенку колпачка в кислородный индикатор 3. Исследования показали,что небольшая доля электронной проводимости твердого электролита у колпачка2 приводит к необратимому переносу вещества сквозь электролит.Поток кислорода растет с ростом температуры и достигает величины порядкаО, 1 г/см в сутки, что может весьмасущественно изменять состав электродасравнения. Вследствии этого измереннаяЭДС этого гальванического элемента будет отличаться от еготермодинамическойЭДС. Эта разница будет зависеть от соотношения величины потока кислорода Формула изобретения45 Устройство дпя определения окисленности и измерения температуры жидкого Металла в сталеплавильном агрегате, содержащее колпачок из твердого электро лита с помещенным в него кислородныминдикатором, измерителем температуры, проводником, и укрепленный на торце водоохлаждаемый зонд, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения 55 точности измерения, оно дополнительносодержит регулируемый холодильник, тепловые трубки, заполненные охлаждающим реагентом, нижняя часть которых введе5на в кислородный индикатор, а верхняячасть - в регулируемый холодильник.Источники информ щии,принятые во внимание при экспертизе 09 о 92 Составитель Ю, РомановТехред О. Андрейко Корректор И Мус ието едактор Подпи Тираж венного к ретений и Ж, Р 608митетаоткрытиущская б., д. 4/5 филиал Патент", г. Ужгород, ул. Проектная аказ 8709/34 БНИИПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, 6