Устройство для контроля содержания углерода в расплаве

1 10082Изобретение относится к черной металлургии, а именно к технике контроля содержания углерода в металлическом расплаве.Известно устройство, реализующее тер-мо ЭДС, которое содержит "холодный" и"горячий электроды, электронагреватель,термопару и вторичный прибор для контродя и регулирования температуры горячего" электрода и вторичный прибор-потец 1 Оциометр для контроля термо-ЭДС цепи"холодный" электрод - образец - фгорячий" электрод, Шкала потенциометра, регйстрируюцего термо ЭДС образца, градуируется непосредственно в процентах угле-рода 1.Основным недостатком устройства является ограниченность его применения"поскольку, оно применимо только для сталей, в которых отсутствуют значительные количества примесей.Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля содержанияуглерода в конверторной ванне по способу "ликвидуса", а также контроля ее тем- дпературы и окисленности, Оно представляет собой зонд с установленным на его погружаемом конце комбинированным датчиком, Датчик содержит термопару для определения температуры ванны 1 камеру сраскислителем, термопару для определения содержания углерода и гальванический элемент для определения активностикислорода,При. замере зонд с комбинированным35 датчиком погружают в конверторную ванну и выдерживают некоторое время. Железоуглеродистый расплав (жидкий ме- талл) заполняет камеру, раскисляясь и40 затем остывая. По температуре ликвидусв, зафиксированной с помощью вторичного прибора, подключенного к термопаре, установленной 3 камере, и графику зависимости процентного содержания углерода45 .в расплаве от этой температуры, состав ленному, для конкретных условий производства, определяют содержание углерода в расплаве 2.Однако это устройство неприменимо .для чугунов, в которых присутствуют значительные количества других примесей (кремний, марганец, фосфор и др.), так как они влияют на температуру ликвидуса, При применении же устройства для. железоуглеродистых рвсплавов с содер- фф жанием углерода в интервале, охватываю- щем значения 4,26-4,3%, возникает неоднозначная зависимость , когда одной и 48 2 той же температуре ликвидуса соответствуют два разных значения содержания углерода (по диаграмме состояния железс ;углерод),Цель изобретения - расширение диапазона контролируемого параметра.Укаэанная цель достигается тем, что известное устройство, включающее зонд и комбинированный датчик на его конце, погружаемый в расплав и имеющий термопару, и заполняемую расплавом камеру, дополнительно содержит две пары электро- изолированных друг от друга электродов, при этом камера выполнена герметичной, первая пара электродов расположена внутри камеры, вторая .- вне ее, один из электродов второй пары расположен на изолированном корпусе, а другим электродом является внешняя стенка камеры, выполненная в виде стандартной пластинкиобразца из низкоуглеродистой стали с заранее определенными зависимостями проролжительности его диффузионного расплавления в желеэоуглеродистом расплаве от содержания в нем углерода с учетом температуры, причем электроды второй пары подключены к цепям пуска счетчика времени, а электроды первой парык цепям останова этого счетчика,Экспериментально установлено, чтопри постоянной температуре железоуглеродистого расплава (для интервала концентраций углерода в расплаве от 2,5до 4,5%) содержание в нем углерода обратно пропорционально продолжительностидиффузионного расплавления низкоуглеродистого стандартного образца, причем наличие в расплаве дополнительных примесей не проявляет существенного влиянияна установленную зависимость.При использовании для контроля одинаковых- по размерам (толщине) и хим-составу расходуемых пластинок-образцовиз низкоуглеродистой стали, влияющимфактором является только температурарасплава,При контроле необходимо измеритьтемпературу железоуглеродистого расплава и продолжительность диффузионногорасплавления в нем стандартной пластички-образца, взятой из расходуемой партии. Далее по заранее установленным дляэтой партии образцов зависимостям концентрации углерода в рвсплаве от продолжительности диффузионного расплавленияпластинки-образца и температуры расплава определяют концентрацию углерода вконтролируемом расплаве.рамический корпус 2 и крепится к немус помощью термостойкой замазки 7, Вкорпусе 2 имеется полость 12 с круглымокном и установленными в ней двумя электродами 13 в виде кусочков проволоки(например, медной). Кусочки проволоки13 находятся в теле керамического корпуса 2, выступают на.3-5 мм внутрькамеры 12 и соединены со штырьками14 разъемного соединения. И круглое "окно вставлена круглая стандартная пластинка-образец 15 (фиг, 4) из низкоуглеродистой стали с заведомо известнымизависимостями продопжительности ее диффузионного расплавпения от содержания .углерода в расплаве и температуры рас- .плава. Эта пластинка 15 одновременновыполняет функции внешнего электрода,Для электрической связи пластинки .15 содним из штырьков 14 в круглом окнекамеры установлено контактное кольцо16, а в теле корпуса 2 проходит медныйпроводник, соединяющий штырек 14 и кольцо 16, Пластинка-образец 15 закрепляется в окне камеры с помощью термостойкой замазки 7. С помощью этой же замазки герметиэируется камера 12. Вторымвнешним электродом явпяется кусок провоштырьков 14, проходящих в теле корпуса .2 и выступающий иэ корпуса 2 на 56 мм, Комбинированный датчик соединяется с зондом с помощью разъемного соевода 18 связи датчика с аппаратуройконтроля и управления, а также разъемПеред замером комбинированный датчик в сборе соединяется с погружаемым зондом. При этом термопара подключается к вторичному прибору-потенциометру. Пара внешних электродов (пластинка 15 и электрод 17) подключается к цепям пуска счетчика времени, а пара внутрен них электродов 13 - к цепям останова счетчика; При опускании датчика в рас ппав возникает контакт между электродом 17 пластинкой-образцом 1 5 и расппавом и замыкается электрическая цепь пуска. счетчика времени. Для повышения надежности эта цепь блокируется внешней цепью внутри счетчика. Во время контакта пластинки-образца 15 с рас плавом происходит ее диффузионное плавление. При расплавпении пластинки 15 3 1008248 фОграничивающим фактором повышенияточности при замере продолжительностидиффузионного расплавления образца является процесс фиксации моментов началаи конца расплавления пластинки-образца,фиксация начала. и конца расплавленияосуществляется путем применения двухпар электроизолированных друг от другаэлектродов и ерметичной камеры. Приэтом пластинка-образец выполняет функ- .10ции стенки камеры, отделякнцей при замере расплав отвнутренней, полости камеры, Первая пара электродов располагается вне камеры, а вторая - внутри ееНачало расплавления фиксируется замыканием расплавом внешних электродов, прикотором запускается счетчик времени, аконец расплавления пластины - замыканием расплавом электродов, находящихсяв камере, при котором счетчик останавли0вается (железоуглеродистый Расплав прирасплавлении пластинки-образца заполняет камеру).На фиг, 1 представлено предлагаемоеустройство дпя контроля содержания угле- фрода в расплаве, общий вид продольногоразреза.; на фиг, 2 - поперечный разрез по герметичной камере, разрез А-Ана фиг. 1; на фиг. 3 - поперечный раз- доки 17, подсоединенный к одному изрез в месте разъемного соединения ком- Зфбинированного датчика с зондом разрез1,Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 - вид на узелустановки пластинки-образца, вид В нафиг. 1; на фиг. 5 - фрагмент номограммы зависимости от содержания углерода и. кой замазкой 7. Все изолированные пров расплаве от продолжительности расплав-ления в нем стандартных пластинок-образ,цов тмшиной О0,8 мм из низкоуглер.- ное соединение находятся внутри зонда.дистой стали (С = 0,05%) с учетом тем- Устройство работает следующим обпературы расплава,4 р разомеУстройство содержит комбинированный.датчик и погружаемый зонд, который имеет термостойкую наружную трубу 1. Комбинированный датчик состоит иэ керамического корпуса 2 и блока термопары, фсодержащего керамический стакан 3 с ус 1тановпенной в нем стандартной термонарой 4 (например, ппатинородий-платинородиевой) в кварцевой трубочке 5. Термопара в трубочке 5 и защитный колпачок6 фиксируются в стакане 3 с помощьютермостойкой замазки 7, К дну сткана 3,имеющему круглое окно, крепится на клею8 пластмассовая втулка 9 с двумя каналами для медных проводников 10 соединя-Иющих термоэлектроды термонары 4 с контактными кольцами 11 разъемного соединения, Блок термопары вставляется в ке 5 1008расплав, заполняя камеру 12, замыкаетэлектоды 13 в пепи останова счетчикавремени (эта цепь также блокируетсявнешней цепью счетчика)Одновременнос расплавлением пластинки образца 15происходит расплавление защитного колпачка 6 термопары 4, прогрев горячегосная термопары и замер температуры расплава, По показаниям потенциометра исчетчика времени и полученным заренее 1 фзависимостям содержания углерода в расплаве от продолжительности диффузионного расплавления пластинки-образца и температуры расплава определяют содержание углерода в расплаве, Так, например(фиг, 5) по номограммам, полученнымДля партии расходуемых пластинок-образ,цов толщиной 0,8 мм из низкоуглеродистой стали (С=0,05%), для замера, прикотором температура расплава составляетщо1330 С, а продолжительность диффузиоонного расплавления - 14,32 с содержиние углерода в расплаве равно 4,21%,После замера термоэонд поднимают вкрайнее верхнее положение и испольэованный датчик заменяют на новый,При проведении полупромышленных йспытаний устройства точность контроля для 248,передельных чугунов составляет + 0,05%С,а длительность контроля - не более 20 с(при толщине пластинок-образцов 0,8 мми содержании в них углерода С=0,05%).При использовании предлагаемого устройства, вследствие отсутствия влияния на процесс диффузионного расплавления других примесей диапазон изменения содержания углерода в контролируемом расппаве может быть значительно расширен, до концентрации углерода более, чем 6%, т.е, устройство может использоваться практически для всех марок чугуна,Таким образом использование йредлагаемого устройства позволит осуществить экспрессное определение содержания углерода в чугуне непосредственно перед заливкой его в сталеплавильные агрегаты. Экспрессное определение содержания углерода в чугуне с помощью устройства позвонит сократить вдвое количество додувок или других корректировок плавки, что повысит производительность агрегатов и улучшит качество выплавляемой стали, Экономический эффект при этом составит9,05 руб, на 1 т выплавленной стали.