Способ отбора пробы расплава из металлургического агрегата

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 176738 й 1/10 Е ИЗ БРЕТЕНИЯ И СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТ Р следовательллургии им. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Центральный научно-ис ский институт черной мета И,П.Бардина(72) В.М.Темчурин, В,П.Замараев, А.А.Иванов, В.В.Покидышев и В.А,Литвиненко (56) 1. Авторское свидетельство СССР % 802837, кл,б 01 М 1/10, 1981,2, Авторское свидетельство СССР М 974193, кл, 6 01 й 1/10, 1982, (54) СПОСОБ ОТБОРА ПРОБЫ РАСПЛАВА ИЗ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО АГРЕГАТА (57)Изобретение может быть использовано в химической и металлургической отраслях Изобретение относится к технике получения и подготовки образцов для исследований, в частности к отбору проб расплава из металлургических агрегатов для определения его элементного состава,Известен способ отбора пробы расплава, включающий ввод пробоотборника на заданную глубину в ванну металлургического агрегата, заполнение расплавом кристаллизатора пробоотборника, кристаллизацию пробы, вывод пробоотборника из ванны и извлечение из него пробы 1.При отборе пробы этим способом иэ химически неоднородного расплава она не отражает средние содержания химических элементов во всей ванне агрегата, а характеризует лишь содержания элементов в месте ее отбора, что является недостатком этого способа. ности для отбора проб расплатей. Сущность изобретения зав создании условий, щих получение проб, отражаюительное содержание химичентов в объеме исследуемого огласно предлагаемому спосоие камеры усреднения пробоотроизводят на стадии его в расплав, при этом погружают ик со скоростью, прямо проной произведению средней сколнения камеры усреднения а величину заданной глубины и обратно пропорциональной ры усреднения, 2 ил,промышленвов из емкосключаетсяобеспечивающих действских элемематериала, Сбузаполненборника ипогруженияпробоотборнпорциональрости запорасплавом нпогруженияобъему каме В качестве прототипа выбран способ отбора проб расплава из металлургического агрегата, включающий ввод пробоотборника в расплав на заданную глубину, заполнение расплавом камеры усреднения пробоотборника, заполнение кристаллизатора пробоотборника расплавом из верхней части камеры усреднения, вывод пробоотборника из расплава, извлечение пробы из пробоотборника (2.Этот способ обладает двумя недостатками, проявляющимися при отборе проб из неоднородного расплава. Первый заключается в низкой представительности пробы иэ-за отбора ее на одной глубине и невозможности попадания в камеру усреднения и кристаллизатор расплава из других глубин. Второй - в неоднородности пробы, поскольку кристаллизатор заполняется расплавомиз верхней части камеры усреднения, Приэтом всплывающие в камере неметаллические и газовые включения попадают в кристаллизатор и остаются в пробе,Цель изобретения - повышение пред, ставительности пробы, отбираемой из химически неоднородного расплава.Цель достигается тем, что в известномспособе. отбора пробы расплава из метал,.Млургического агрегата вклкчающем погружение пробоотборникав расплав назаданную глубину, заполнение расплавомкамеры усреднения пробоотборника, заполнение кристаллизатора пробоотборникарасплавом из камеры усреднения, кристаллизацию пробы, вывод пробоотборника израсплава и извлечение из него пробы, согласно изобретению предварительно определлют среднюю (по времени, дляконкретных условий) скорость заполнениякамеры усреднения расплавом, камеру усреднения заполняют на стадии погруженияпробоотборника в расплав, при этом погружение пробоотборника произвоДят со скоростью, прямо пропорциональнойпроизведению средней скорости заполнения камеры усреднения на величину заданной глубины погружения пробоотборника иобратно пропорциональной объему камерыусреднения, а заполнение кристаллизаторапроизводят расплавом из нижней части камеры усреднения.Заполнение камеры усреднения расплавом на стадии погружения пробоотборника обеспечивает забор расплава изразных глубин ванны, что после перемешивания в камере усреднения позволяет получить расплав, более полно отражающийдействительные средние содержания химических элементов во всей ванне металлургического агрегата,Погружение пробоотборника со скоростью, прямо пропорциональной произведению средней скорости заполнения камерыусреднения на величину заданной глубиныпогружения и обратно пропорциональнойобъему камеры усреднения, обеспечивает кмоменту остановки пробоотборника на заданной глубине полное заполнение камерыусреднения и равномерное распределениехимических элементов в объеме камеры.Заданная глубина погружения пробоотборника и средняя скорость заполнения камеры усреднения определяются в каждомконкретном случае, исходя из конструкциииспользуемого пробоотборника.Использование в предлагаемом способе совокупности известных и отличительных признаков приводит к новомурезультату; повышению представительно 10 20 25 30 35 40 45 50 55 сти пробы при отборе ее изнеоднородногорасплава. Это результат обусловлен проявлением новогО свойства отличительных признаков: способности формировать пробу из расплава разных глубин и способности исключать попадание в объем пробы неметаллических или газовых включений,Нафиг.1 показана циклограмма процесса отбора пробы; на фиг,2 - схема пробоотборника для реализации предлагаемого способа.Циклограмма (фиг,1) показывает положения нижнего конца пробоотборника относительно границы шлак-металл йо в металлургическом агрегате в течение всегопроцесса отбора пробы, На ней указаны следующие моменты времени: 1 - началоввода пробоотборника с максимальной скоростью; 2 - момент пересечения пробоотборником границы шлак-металл; 3 - момент достижения заданной глубины погружения пробоотборника в расплав; 4 - момент начала вывода пробоотборника из расплава; момент остановки пробоотборника после окончания процесса отбора пробы. В течение времени 2 - 3 прохождения нижним концом пробоотборника слоя расплава заполняют камеру усреднения, в течение времени 3 - 4 заполняют кристаллизатор.Пробоотборник (фиг,2) состоит из картонного корпуса 1, керамической камеры усреднения 2 с входными отверстиями 3, разъемного стального кристаллизатора 4, кварцевой металлопроводной трубки 5 с входным отверстием 6. Отверстия 3 закрыты расплавляемыми в металле шлакоотделительными колпачками 7, а отверстие 6 - расплавляемым газоотделительным колпачком 8. Пробоотборник соединен со штангой 9 манипулятора. Показаны также шлак 10, расплав 11, неметаллические и газовые включения 12, уровень границы йо раздела шлак-металл и проба 13,В исходном положении пробоотборник находится над расплавом.Реализация способа показана на примере отбора проб полупродукта стали после слива ее из электродуговой печи в ковш внепечной обработки, т.е. на промежуточной технологической стадии, когда полупродукт весьма неоднороден й насыщен по всему объему неметаллическими и газовыми включениями,Основные. параметры и режимы, характеризующие предлагаемый способ:Масса пробы, кг 0,095 Объем пробы, м 12 10 Масса стали в камере усреднения, кг 0,2 Объем камеры усреднения, м 26 105 10 15 20 30 35 40 45 50 55 Диаметр отверстий в камере, м 4 10 З Количество отверстий в камере 3 Скорость заполнениякристаллизатора, кг/с 25 10 Средняя скорость заполнениякамеры усреднения, кг/с 60 10 з Длительность заполнениякристаллизатора, с 3,8 Длительность заполнения камеры, с 3,3 Максимальная скоростьввода пробоотборника, м/с 1,2 Скорость погруженияпробоотборника в расплав, м/с 0,21 Глубина погружения, м 0,7 Способ реализуется следующим образом (см, фиг.1).В момент времени 1 начинают ввод пробоотборника в расплав с максимальной скоростью 1,2 м/с до уровня М границы шлак-металл, В момент 2 уменьшают скорость ввода до величины 0,21 м/с и начинают заполнение камеры усреднения. В момент 3 пробоотборник достигает заданной глубины погружения (0,7 м), и к этому моменту камера усреднения полностью заполняется расплавом. Неметаллические и газовые включения поднимаются в верхнюю часть камеры усреднения. Прекращают ввод пробоотборника и начинают заполнение кристаллизатора расплавом из нижней части камеры усреднения. Кристаллизатор полностью заполняется к моменту 4, после чего проба в нем кристаллизуется, Далее пробоотборник со скоростью 1,2 м/с выводят из расплава, извлекают из него пробу.В пробоотборнике (см. фиг,2) за время отбора пробы происходят следующие процессы. Во время прохождения слоя шлака 10 колпачки 7 закрывают отверстия 3, При достижении отверстиями 3 границы Ьо колпачки 7 расплавляются и расплав 11 начинаедаполнять камеру 2, Заполнение пройВодится иэ всего слоя Ьо - Ь 2 расплава до достижения отверстиями 3 нижней границы 12, Во время прохождения слоя 10-П 2, происходит интенсивное перемешивание расплава в камере 2 и его усреднение, а также всплывание вверх неметаллических и газовых включений 12, имеющих меньшийудельный вес, чем основной расплав.К моменту достижения отверстиями 3 уровня М камера оказывается полностью. заполненной, колпачок 8 расплавляется и расплав из нижней части камеры под действием ферростатического давления расплава 11 через отверстие 6 и трубку 5 начинает заполнять кристаллизатор 4, В кристаллизатор попадает только усредненный по элементному составу и свободный от неметаллических и газовых включений металл. После заполнения кристаллиэатора 4 и кристаллизации пробы 13 пробоотборник извлекают из пробоотборника, разрушая корпус 1, разнимая части кристаллизатора 4, и отделяют пробу от металла, закристаллизовавшегося в трубке 5 и камере 2,Результаты, полученные при отборе пробы известным и предлагаемым способами, приведены в таблице. Сопоставляли содержание фосфора. За действительное значение принимали содержание фосфора в готовом металле.Для реализации предлагаемого способа пригодны манипуляторы для ввода датчиков в расплав (например, МВДР ТУ 14-18-014- 85), имеющие возможность изменения скорости ввода, и пробоотборники, выполненные в соответствии с фиг.2.В сравнении с базовым объектом,.за который взят способ 2, предлагаемый способ позволяет повысить представительность пробы, так как последняя формируется из объема хорошо усредненного расплава, взятого их разных глубин ванны, у которого отделены неметаллические и газовые включения.Особенно эффективным представляется использование способа при отборе проб из неоднородного по элементному сос 1 аву расплава, имеющему градиент элементного состава по глубине агрегата. Такими свойствами обладает расплав при промежуточных технологических операциях, например после слива его из агрегата выплавки, перед началом внепечной обработки. Формула изобретения Способ отбора пробы расплава из металлургического агрегата, включающий погружение пробоотборника в расплав на заданную глубину, заполнение расплавом последовательно камеры усреднения и кристаллиэатора и робоотборника, кристаллизацию пробы, вывод пробоотборника из расплава и извлечение из него пробы, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения представительности пробы, предварительно определяют среднюю скорость заполнения камеры усреднения расплавом, заполнение камеры усреднения производят на стадии погружения пробоотборника в расплав, при этом погружение пробоотборника производят со скоростью, прямо пропорциональной произведению средней скорости заполнения камеры усреднения на заданную глубину погружения пробоотборника и обратно пропорциональной объему камеры усреднения, а заполнение кристаллизатора производят расплавом из нижней части камеры усреднения,1767384 Составитель В.ТемчуринТехред М.Моргентал Корректор О. Юрковецка едакт аказ 3543 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Т СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101