Устройство для определения содержания углерода в жидком металле

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ 960269,(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 170381 (2 т) 3259329/22-02,рм Кз С 21.С 5/30 сприсоединением заявки МГосударственный комитет СССР. по делам изобретений и открытийДата опубликоваиия описания 230982 ров А,У УседЪИщтно. 13(72) Авторы изобретения ТЕХНИЧЖЕКиевский ордена Ленина политехнический и ститут"(71) Заявитель им. 50-летия Великой Октябрьской социалистическо революции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА В ЖИДКОМ МЕТАЛЛЕ Изобретение относится к черйой1 металлургии, а именно к контролю па-раметров плавки в сталеплавильномпроцессе. 5Известно устройство для определения содержания углерода, в которомпробоотборник выполнен в виде кварцевого баллона с выступающей снизукварцевой трубкой, внутри баллонаустановлена термопара, измеряющаятемпературу кристаллизации, а снаружи в трубке установлена термопара,измеряющая температуру жидкого металла 1,Однако это устройство требует по"вышенного расхода термопар. Крометого, инерционность термопары непозволяет точно фиксировать температуру фазового перехода "ликвидус",:что снижает точность измерения содержания углерода.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является устройстводля определения содержания углерода и температуры жидкого металла,в котором на торце водоохлаждаемогозонда установлены три полости, выполненные в огнеупорном материале,например кварце. Одна из полостей 30 пробоотборная, а в две дополнительные полости помещены эталонныесплавы железо - углерод с различнымсодержанием углерода. Пробоотборнаяполость герметизирована сверхупрозрачным материалом, а на ее боковой поверхности на разных уровнях вы,полнены отверстия. Внутри зонда установлен фотоэлемент, свизированныйна поверхность трех проб жидкого металла, одна из которых затекает в пробоотборную полость из ванны с жидким металлом, а две другие пробы в дополнительных полостях с эталонами расплавляются под влиянием высокой температуры окружающего их расплава. После и .днятия .зондауровнем расплава в ванне все три пробы бхлаждаются. Момент перехода каждой из проб точки нликвидусн Фиксируется Фотоэлементом в виде изломов на кривой охлаждения. Соотношение между двумя отрезками времени, образованными тремя точками изломов, определяет содержание углерода в расплаве 2.Экспрессность измерения зависит от времени расплавления двух эталонных сплавов железо - углерод, помещенных в кварцевые баллоны. Времярасплавления их может достигать 1 мин и больше, в зависимости от температуры ванны. Это снижает возможности известного устройства для измерения быстротекущих процессов в конвертерах. 5Целью изобретения является повы,шение экспрессности измерения.Поставленная целЬ достигаетсятем, что в устройстйе, содержащем 10фотоэлемент, встроенный в водоохлаждаемый зонд, на торце котороговыполнены, по крайней мере, два огнеупорных пробоотборника из кварца сполостями, герметизированными сверху 15прозрачным материалом, и помещенныев полостях эталоны с различным содержанием углерода, эталонные дозы углерода выполнены в виде слоя графита,нанесенного на внутреннюю. поверхность пробоотборных полостей.На фиг. 1 показано устройство дляопределения содержания углерода вжидком металле; на фиг, 2 - диаграмма железо - углерод.; на фиг. 3 кривая охлаждения; на фиг. 4 - тарировочный график зависимости концентрации углерода от соотношения временных отрезков.На торце водоохлаждаемого зонда1 расположены полости 2 и 3 в пробоотборниках 4 и 5 из кварца. В полостях 2 и 3 помещены эталоны с различным содержанием углерода в виде слояграфита б и 7. Пробоотборники 4 и 5закрыты сверху прозрачным материалом 358. Внутри зонда установлен фотоэлемент 9 с линзой 10. Фотоэлемент подключен к самопишущему потенциометру11. Отверстия 12 и 13 закрыты легкоплавкими колпачками 14. 40Устройство работает следующим образом.При погружении в жидкий металлзонда 1 легкоплавкие колпачки 14 расплавляются и в полости 2 и 3 затекает 45жидкий металл из ванны. Происходитпрактически мгновенное науглероживание двух проб жидкого металла засчет эталонных масс графита б и 7,нанесенных тонким слоем на внутрен-нюю поверхность полостей 2 и 3 нижеотверстий 12 и 13. После поднятиязонда происходит охлаждение проб жидкого металла в полостях 2 и 3.На фиг, 2 показан участок диаграммы железо - углерод в диапазоне 550-0,5 С, соответствующего концентрацйям стали, в конечный период плавки,когда происходит практически замеруглерода, например, в конвертере.Точка Х соответствует концентрации 60углерода расплава ванны. Точки С 1исоответствуют концентрациям углерода в расплаве плюс два различныхуглеродных эталона, которые растворяются в пробах жидкого металла,затекшего в полости 2 и 3 из ванны. Если, например, эталонного графита, в полостях помещено в количестве, соответствующем объему полостей 2 и 3 ниже нижних отверстий 12 и 13. так, что при полном растворении эталонов в затекшем жидком металле образуются пробы с концентрацией углерода х + 0,1% в полости 2 и Х + 0,2 С в полости 3, то при охлаждении этих проб, соответствующих точкам о и Ь на фиг. 2, отрезки с -1 и д-Ь определяют время фазовых переходов от "ликвидуса 1 до "солидуса". Так как отрезки с-Е и Д -Й (как видно из диаграммы на фиг. 2) жестко привязаны за счет эталонов к точке х, соответствующей искомой концентрации углерода в расплаве, то соотношение этих отрезков определяет однозначноконцентрацию углерода в расплаве. Соотношение отрезков С- т и д-Ь соответствует соотношению отрезков времени фазовых переходов от "ликвидуса" к "солидусу" и не зависит от скорости охлаждения двух проб в полостях 2 и 3. При фиксации кривой охлаждения одним фотоэлементом точки с-т соответствуют отрезку времени Хц, а точки О-Й - отрезку времени Х . Можно фикСировать кривую охлаждения с помощью двух фотоэлементов, свизированных отдельно на пробоотборные полости 2 и 3.На фиг. 4 показан график зависимости концентрации углерода от соотношения отрезков времени фазовых переходов Х и О После замера два пробоотборника 4 и 5 вынимаются, а на их место вставляются два новых, с нанесенными на внутренние поверхности полостей 2 и 3 .слоями эталонных порций графита б и 7.Годовой экономический эффект от применения предлагаемого устройства составляет 85 тыс.руб. на один конвертер.формула изобретенияУстройство для определения содержания углерода в жидком металле, содержащее фотоэлемент, встроенный в водоохлаждаемый зонд, на торце которого установлены, по крайней мере, два огнеупорных пробоотборника из кварца с полостями, герметизированными сверху прозрачным материалом, и помещенные в полостях эталоны с различным содержанием углерода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экспрессности измерения, эталонные дозы углерода выполнены.в виде слоя графита, нанесенного на внутреннюю поверхностьпробоотборных полостей,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССРМ 415545, кл, С 01 й 1/10, 1979.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2885956/22-02,кл. С 21 С 5/30, 16.09.80.а Заказ 715 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж НИИПИ Государстве по делам изобрет 13035, Москва, Ж 87 Подписного комитета СССРний и открытий5, Раушская наб., д. 4/5