Способ получения закаленной пробы металла

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АРТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистических,Республик(22)Завалено 30,01,81(21) 3241533/22 26с присоединением заявки Эй(51) М. Кл. 01 8 1/10 3 Ьаударстюхцй комитат СССР ао долам изобретений к открытийВ. А. Попов. В, С. Рыбаков, В. В. Покидышев и Ь.НогФерМагнитогорский дважды ордена Ленина и ордена Трудовых всего. "(7 Заявители Знамени металлургический комбинат им. В. И. Ленина и центральньтй-"- тмФжр: научно-исследовательский институт черной металлургии им. И; П. Бардина(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАКАЛЕННОЙ ПРОБЫ МЕТАЛЛА1Изобретение относится к исследованию металлургических процессов, в частности к способам получения закаленных проб металла, предназначенных для химическо го анализа.Известен способ получения проб ме талла, включающий заполнение пробоотборной камеры пером, что сводит к миниму-. му пригорание пробы в камере 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 сушности 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 2жидкого металла на медный врашаюшийся диск, при этом струя металла разбиваеъся на капли, которые, затвердевая,сбрасываются под действием центробежных сил в емкость с охлаждающей жидкостью, В качестве зашитного газа используют азот или аргон, а охлаждающей жидкостью служит вода 23Однако при осуществлении известного способа жидкий металл, разбиваясь на капли, растекается по поверхности медного врашаюшегося диска, в результате чего образуются частицы застывшего металла в форме пластин, вес каждой иэ которых превышает величину навески, необходимой для анализа. Увеличение скорости врашения 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 для2 4рой - гелий - является инертным газом, а другой - водород - восстановителем, нейтрализуюшим 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 теплопроводностью (при, температуре 20 С и Р 1 атм), 150 кал/см.с "С х 10.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 разливаемого металла поверхность поцучаемых частиц окисляется и имеет темный цвет, Для анализа такие частицы не пригодны. При со держании водорода в смеси выше 5,0% она становится взрывоопасной и использоваться в промышленных условиях не может.Гелий, входящий в состав, хорошо предохраняет 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 тепло 3 97633анализа, необходима дополнительная разделка полученных пластин. Эта операциятрудоемка и продолжительна по времени,что определяет большую продолжительноствподготовки пробы к анализу.5Цель изобретения - сокращение времени подготовки пробы к анализу.Эта цель достигается тем, что согласно способу получения закаленной пробы ме- .талла, включающему отбор пробы жидкого .10металла, разливку пробы с одновременнымдиспергированием, охлаждение полученныхчастиц в защитной атмосфере и закалкуих в охлаждающей жидкости, диспергирование пробы осуществляют путем воздействия потоком парогазовой смеси, охлаждение проводят в защитной атмосфере изпарогазовой смеси, при атом используютпарогазовую смесь следующего состава,об. %:аоВодород 2,0- 5,0Водяной пар 8,0 - 16,0Гелий ОстальноеЗа счет того, что разделение на каплиосуществляют путем воздействия на струю а 5расплавленного металла потоком парогазовой смеси, скорость которого не ограничивается, в отличие от скорости вращения диска в известном способе, достигается получение частиц малого размера, которые 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.35Использование для разделения струижидкого металла на капли и в качествезащитной атмосферы смеси водорода, водяного пара и гелия дает возможность40выполнить два требования, необходимыхдля достижения цели изобретения,Во-первых, получаемые частицы должны по химическому составу полностью соответствовать всему объему исследуемогометалла, т. е. необходимо, чтобы в про 45цессе 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 5 фполученные частицы не будут соответствовать понятию проба, и по их химическомусоставу нельзя будет судить о химическомсоставе всего объема исследуемого металла.55Выполнение атого требования достигается за счет высокой инертности используемой смеси, один иэ компонентов кото5 9763 проводность, поэтому значения теплопроводности смеси в зависимости от содержания водорода не приводится. 33,0 - 34,045,0 0 8,0 16,0 56,0 82,0 22,0 Содержание водяного пара в смеси, используемой в предлагаемом изобретении,13 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 30 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%з 0 и смесь станет взрывоопасной, т. е. осуществление способа станет невозможным.Таким образом-; из сказанного следует, что соотношение компонентов парогазовой смеси, об,%:35Водород 2,0 - 5,0Водяной пар 8,0 - 16,0Гелий Остальное используемое для создания потока, разделяющего на капли струю разливаемого ме-й 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 продолжитель ную операцию разделки пробы, что в значительной степени сокращает время подготовки пробы к анализу.П р и м е р. 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 - 5,0Водяной пар 8,0 - 16,0Гелий Остальное 32 б3, Охлаждение капель в защитной атмосфере того же состава.4, Закалка затвердевших частиц в емкости с охлаждающейидкостью.5. Выгрузка пробы.6. Подготовка пробы к анализу,Контрольный отбор проб по известномуи предлагаемому способам проводится следующим образом,Иэ печи отбирают порции жидкого металла весом 0,3 - 0,4 кг, причем частькаждой порции разливают по известномуспособу, а часть - по предлагаемому способу, т. е. условия разливки и химическийсостав стали одинаковы,По известному способу жидкий металл,разливаемый в патрубок устройства, попадает на вращающийся медный круг. Образовавшиеся пластины отбрасываются наемкости 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 длязаливки металла, патрубком для подводапарогазовой смеси в верхней части и емкостью, заполненной водой в нижней части.Струя металла, поступая в верхнюючасть шахты, разбивается потоком парогазовой смеси, состоящей из водорода, водяного пара и гелия, взятых в различныхсоотношениях, при этом водород и гелийпоступают иэ баллонов, а водяной пар иэцеховой магистрали. Соотношение компонентов смеси устанавливается по расходометрам. Эта же смесь заполняет и весьсвободный объем ШахтыОбразовавшиеся при разливке каплизастывают в свободном падении и закаляются, попадая в воду.По окончании разливки пробы, представляющие порции металла, состоящиеиз сферических частиц весом 0,5 - 0,6 г,выгружаются и поступают на анализ.При осуществлении контрольных отборов подготовка проб, .полученных иэ однойпорции металла, осуществлялась параллельно, а время, затрачиваемое на разделкуи Взвешивание, фиксировалось.Результаты контрольных отборов показали, что при уменьшении содержания всмеси водяного пара, а именно при 4,0%и при полном его исключении иэ соетавасмеси, время, затрачиваемое на подготовку к анализу проб, получаемых по извесгному и предлагаемому способам, отлича7 9763ется не существенно, т. е. цель изобретения не дбстигается.При увеличении количества водяногопара в смеси до 28,0% время, затрачиваемое на подготовку пробы, уменьшается,но при этом в значительной степени возрастает количество кислорода в пробе,Это говорит о том, что поверхность полученных частиц окислена, твк как при нормальном состоянии поверхности содержание кислорода в пробе, полученной по известному способу, и в пробе, полученнойпо предлагаемому способу иэ одной порцииметалла, должно быть одинаковым илиотличаться незначительно, Частицы с таким содержанием кислорода не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к пробе,и по их химическому составу нельзя судить о химическом составе всего объемаисследуемого металла. 29При содержании водяного пара в смесиот 8,0 до 16,0%, наблюдается значительное снижение времени, затрачиваемого наподготовку пробы к анализу, кроме того,соблюдаются требования, предъявляемые кгпвпробе. Таким образом, время, затрачиваемое на подготовку пробы к анализу, сокращается в среднем нв 0,92 мин илина 71%,Сравнительный; анализ результатовконтрольных отборов показывает, что пред 32 8 лагаемая совокупность признаков является техническим решением, обеспечивающим достижение пели изобретения - сокращение времени на подготовку пробы к анализу. формула изобретения Способ получения закаленной пробыметалла, включающий отбор пробы жидкого металла, разливку пробы с одновремен-"ным диспергированием, охлаждение полученных частиц в защитной атмосфере изакалку их в охлаждающей жидкости, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюсокращения времени подготовки пробы канализу, диспергирование пробы осуществляют потоком парогазовой смеси, охлаждение проводят в защитной атмосфере иэпарогазовой смеси, при этом используютпарогазовую смерь следующего состава,об. %;Водород 2,0 - 5,0Водяной пар 8,0 - 16,0Гелий ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США4118015,кл. б 01 М 1/10, 1978.2, Авторское свидетельство СССР411343, кл, й 01 М 1/10, 1972.Составитель Л, НечипоренкоРедактор С. Патрушева Техред Л.Пекарь Корректор В. БутягаЗаказ 8994/70 . Тираж 887 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4