Пробоотборник жидкого металла

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4(5 1 И 1 ЮПО ДЕЛдМ ИЗОЬ 1 ЕТЕНИИ И ОтнятийОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ юл. У в, О.И(54)(57) 1. ПРОМЕТАЛЛА, содерж концов кварцевый металлоприемник, соосно с ним установленную тепло- изоляционную трубу, открытую сверху, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения представительной и плотной пробы по всей высоте ванны,он снабжен дополнительной концентрично установленной снаружи пробоотборника Р , трубой, закрытой с нижнего торца, при этом теплоизоляционная труба установлена закрытым концом выше дополнительной, заплолнена воспламеняющейся смесью и Снабжена воронкой с охлаждающим агентом. О Щ11373732. Пробоотборник по и, 1, о т л и, Пробоотборник по и. 1, о т - ч а ю щ и й с я тем, что воронка л и ч а ю щ и й с я тем, что верх- установлена с воэможностью вертикаль- ние концы труб выполнены цнлнндро- ного перемещения. коническими.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для отбора пробы по высоте жидкого металлического расплава, например, из сталеплавильного агрега та, ковша, изложницы с целью исследования химического состава и распределения неметаллических включений.Известно устройство для отбора проб жидкого металла, состоящее из 1 О картонного корпуса, мульды с пробоотборной трубкой, снабженной металлическим колпачком, корпус пробницы снабжен емкостью с охладителем, установленной над мульдой Е 13. 15Данное устройство предназначено для отбора пробы из локального объема металла с поступлением охлаждающего агента после отбора пробы за счет плавления материала, отделя бГющего его от пробницы (мульды).Недостатками устройства являются локальный (местный) отбор пробы и значительное перемешивание металла из-за газовыделения.Наиболее близким к изобретению является пробоотборник жидкого металла, содержащий открытый с двух концов кварцевый металлоприемник, соосно с ннм установленную теплоизо- ЗО ляционную трубу, открытую сверху 2 3,При погружении пробоотборника металл поступает в кварцевый металлоприемник, который отбирая часть тепла металла, прогревается, в результате чего происходит плавление и испарение хладореагента (хлориданатрия).Указанный пробоотборник исключает перемешивание металла отбираемой пробы и позволяет отобрать непрерывную (сплошную) по высоте расплава пробу металла.Основным недостатком такого пробоотборника является ограниченная высота отбираемой пробы, которая не превышает 700-900 мм, Это связана с тем, что попавшая в металлоприемник первая порция металла при последующем поступлении металла, поднимаясь, постоянно контактирует с холодными стенками металлоприемника, теряет тепло перегрева расплава, ко-, торое расходуется на нагрев металлоприемника. При полной потере тепла перегрева верхние слои металла затвердевают, и дальнейшее погружение пробоотборника в металл становится неэффективным При отборе проб указанным пробоотборником высота отбираемой пробы из кристаллизующегося слитка, где перегрев практически отсутствует, не превышает 500 мм.Цель изобретения - получение представительной и плотной пробы по всей высоте ванны.Поставленная цель достигается тем, что пробоотборник жидкого мегалла, содержащий открытый с двух концов кварцевый металлоприемник, соосно с ним-установленную теплоизоляционную трубу, открытую сверху, снабжен дополнительной.концентрично установленной снаружи пробоотборника трубой, закрытой, с нижнего конца, при этом теплоизоляционная труба установлена закрытым концом выше дополнительной, заполнена воспламеняющейся смесью и снабжена воронкой с охлаждающим агентом. При этом воронка установлена с возможностью вертикального перемещения, а верхние концы труб выполнены цилиндроконическими,Б пробоотборнике взаимодействие экзотермической смеси, находящейся между металлоприемником, внутренней теплоизоляционной трубкой и хлад- агентом, поступающим в наружную полость, обеспечивает опережающий прогресс металлоприемника при поступлении металла, необходимый для подьема металла на требуемую высоту, и последующее охлаждение нижних гори7373 4 3 113зонтов пробы для извлечения пробыиэ объема металла.Эффект охлаждения создается после отбора пробы, тогда как ему предшествует предварительный и опережающий уровень поступающего металла,прогрев металлоприемника, препятствующих переохлаждению и кристаллизации поднимающегося металла.Охлаждающий реагент воздействуетна незначительную (нижнюю) частьпробы за счет созданной внизу полости между металлоприемником и наружной дополнительной трубой, в которую поступает хладагент после отбоРа пробы. Целесообразность охлаждения нижних горизонтов обусловленанеобходимостью прогрева металлоприемника перед подъемом металла, ко"торое обеспечивает непрерывность отбираемой пробы по всей высоте иссле-дуемой емкости, и необходимостьюизвлечения отобранной пробы, которая достигается за счет затвердевания металла в зоне воздействия хладагента.На чертеже изображен пробоотборник, общий вид,Пробоотборник жидкого металласодержит кварцевый металлоприемник1 с открытыми концами, который заключен в две концечтрично расположенные металлические трубы 2 и 3. Наружная труба 3 выведена на одинуровень с металлоприемником 1, и торцовая часть между ними запрессованаогнеупорной массой 4. Внутренняятруба 2 - теплоизолятор - установлена на 100-200 мм выше наружной,а торцовая часть пространства междуней и металлоприемником 1 также запрессована огнеупорной масссй 4. Полость между внутренней трубой 2 иметаллоприемником 1 заполнена легковоспламеняющейся экзотермическойсмесью 5, Верхняя часть труб 2 и 3выполнена расширяющейся в виде конуса, переходящего в цилиндр, К конусутеплоизоляционной трубы 2 посредством пружины б прижимается загрузочная воронка 7, имеющая цилиндрическую форму. Объем между цилиндрической частью теплоизоляционной трубы 2 и загрузочной воронкой 7 за,полнен хладагентом 8.Устройство работает следующимобразом.При погружении пробоотборника вметалл и поступлении металла в квар 5 10 15 20 25 Зб 35 40 45 50 55 цевый металлодриемник 1 происходитвоспламенение смеси 5. Процесс горения распространяется вверх, опережаяподъем металла. В результате сгора- .ния экэотермической смеси металлоприемник прогревается, и поднимающийся металл практически не теряеттепло на его нагревПри достижениинижнего уровня металла пробоотборник упирается в донную часть емкости, в которой находится расплав.Под действием дополнительного усилияпружина 6 сжимается, а загрузочнаяворонка 7 опускается, образуя зазормежду конической частью теплоиэоляционной трубы 2. Через образовавшийся зазор в полость между трубами2 и 3 поступает хладагент 8, которыйпод действием силы тяжести скапливается в нижней части, приходя в соприкосновение с металлоприемником 1.Хладагент плавится и испаряется, поглощая значительное количество тепла, что вызывает кристаллизацию металла в месте контакта хладагента скварцевым металлоприемником. Появление значительного выделения паровхладагента свидетельствует о началекристаллизации металла в нижнейчасти пробы. После 10 - 15-секундного интенсивного выделения паровхладагента в нижней части пробы образуется прочный пережим в виде закристаллизовавшсгося металла пробы,позволяющий беспрепятственно извлекать пробу из металла,В качестве зкзотермической смесицелесообразно использовать порошок657-ного ферросилиция и марганцевойРуды, при отборе проб металла иэкристаллизующегося слитка смесь подбирается более зкзотермичной и рекомендуется составлять из порошкаалюминия, магния с добавкой кислородоносителя.Пробоотборник позволяет отбиратьпробы металлов из плавильных агрегатов, ковшей и кристаллизаторовнеограниченной длины. Это дает возможность более точно оценить неоднородность расплавов и внести корректчвы по ее устранению. При исследовании процессов кристаллизации вслитках возможна оценка развитияликвационных явлений и последующаяразработка мероприятий с целью подавления этого явления, В,целом пробоотборник позволяет совершенство 1 вать технологические процессы с1137373 Отборка металла Углерод Время Уровень отднища, м Марганец 0,016 0,008 0,016 0,009 До обработки 0,08 1 ь 35 0,31 0,09 0,5 аргоном 0,009 1,0 0,08 0,32 Оь 30 1 ь 38 0,006 0,008 0,017 2,0 Оь 08 0,008 ь 5 0,08 0,019 0,009 3,0 0,08 0,017 Оь 009 1,50 Оь 018 0,008 0,017 0,009 0,017 0,012 0,018 0,012 0,018 0,012 0,09 0,20 После обработкиаргоном 0,24 0,5 0,09 0,25 1,0 0,018 Оь 018 0018 0,012 Оь 012 0,012 2,0 0,08 О,О 9 целью повышения качества металла. П р и м е р, При оценке эффективности усреднения металла в 350-тонном ковше продувкой аргоном отбирали пробу по высоте пробоотборником прототипом. 2 ь однако высота отбираемой пробы не превысила 950 мм, тогда как высота металла в ковше составляла 3800;4000 мм, поэтому оценить эффективность обработки металла арноном по результатам отбираемых проб было невозможно из-за непредставительности отбираемой пробы, При отборе пробы металла пробоотборником установлена существенная неоднородность химического состава металла по высоте ковша кото" рая присуща элементам, присаживаемым в качестве раскислителей в ковш во время слива металла из конвертера. Установлено, что состав металлаусредняется при обработке его газообразным аргоном в течение 7-8 мин.В таблице приведен химический сос тав металла из сталеразливочногоковша до и после обработки аргоном,Таким образом, кроме усреднения,обработка металла аргоном с конвертерным шпаком приводит к увеличе О нию угара легирующих элементов(кремнияь алюминия) и к переходу изшлака в металл Фосфора.Кроме оценки химического состава,отбираемые пробы позволяют оценить 15 содержание неметаллических включений и содержание растворенных газовв металле по высотеванны или ковша,Получаемые данные дают возможностьоценить состояние металла в объеме И и разработать мероприятия, направленные на улучшение качества металла.1 Химический состав металла, 7. Кремний Сера Фосфор1137373 Продолжение таблицы Химический состав металла, Х Отборка металла Углерод Марганец Кремний Сера фосор Время Уровень отднища, м О,018 0,012 1,48 0,25 3,0 0,09 0,012. 0,018 1,48 0,25 0,08 1,48 0,018 0,012 4,0 0,08 0,25 Составитель Л. НечипоренкоРедактор Н. Швыдкая ТехредЛ.Коцюбняк КорректорМ. Леонтюк Заказ 10514/32 Тираж 898 . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, Ж, Раушская наб д.4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4