Устройство для непрерывного измерения температуры в плавильных и рафинировочныхпечах

 

ОПИСАНИЕ 320127

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ЛьтЕНТЮ

Зависимый от патента №

МПК G 01k 7/02

Заявлено 05.VI I I.1968 (М 1260367/18-10) Приоритет 19.IX.1967, № А8518 67 и 15Х.1968, № А4657/68, Австрия

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 536,532(088.8) Опубликовано 02.ХI.1971. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 25.1.1972

Авторы изобретения

Иностранцы

Майнхард Труппе, Маттиас Шернтанер и Гюнтер Поферль (Австрия) Заявитель

Иностранная фирма

«Ферайнигте Остеррайхише Айзен унд Штальверке А (Австрия) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ В ПЛАВИЛЬНЫХ И РАФИНИРОВОЧНЫХ

ПЕЧАХ

Изобретение относится к устройствам для непрерывного измерения температуры металлической ванны в плавильных или рафинировочных печах, особенно в тиглях или конверторах, которые можно вводить в расплав сверху.

Известны устройства для измерения температуры жидких сред, содержащие термопару, например платиново-радиево-платиновую, заключенную в трубу из высокоогнеупорного материала.

Такие устройства применяются для непрерывного измерения температуры в рафинировочных конверторах, в которых изменения температуры характеризуют процесс рафинирования. Пирометры такого типа вводятся сбоку через кожух тигля и кладку в расплавленную ванну, причем горячий спай термопары находится на одном уровне с кладкой тигля или несколько углубляется внутрь тигля. При длительных измерениях точность показаний не всегда является удовлетворительной, так как на показания влияет температура кладки.

I(,роме того, термопары, выступающие из кладки внутрь печного пространства, могут быть повреждены при загрузке шихты.

Известны также устройства для измерения температуры, вводимые сверху в расплавленную ванну, в которых термопара заключена в защитную трубу из высокоогнеупорного материала, а труба с термопарой находится на острие водоохлаждаемой фурмы, которую можно поднимать и опускать. Так как при введении сверху измерительное устройство проходит плавающий над расплавом слой шлака, то необходимо часть измерительного устройства, расположенную в шлаке, изготовлять особенно стойкой, потому что шлак агрессивнее металлического расплава. Для защиты части прибора, находящейся в шлаке, практически можно использовать только один очень стойкий высокоогнеупорный материал на керамической основе. Поэтому, например, в из15 вестном устройстве фурмы с несущей трубкой выполняют с нижним выступом в виде заплечиков для укрепления наружного кожуха из огнеупорного защитного кирпича. При этом острие защитной трубы, головку фурмы и ко20 жух из защитного кирпича неподвижно скреплятот набивной керамической массой (растворов!) .

Предлагаемое устройство не имеет этих недостатков и отличается от известных тем, что

25 термопара снабжена съемным защитным наружным кожухом, охватывающим наружную защитную трубу и выполненным из огнеупорного материала в виде двух полуцилиндрических подвесных кирпичей, соединенных по про320127

3 дольному шву, а защитная труба сделана составной из стали и металлокерамического материала с соотношением длин этих частей соответственно 2: 1.

Защитная труба образует с термопарой конструктивно единый узел, съемно закрепленный на головке зонда и соединенный штеккером с компенсационным проводом, который кончается в головке зонда.

Штеккер может содержать пружинящий элемент, способствующий длительному прижатию горячего спая термопары к закрытому концу защитной трубы и обеспечивающий теплопередачу к горячему спаю.

Для достижения высокой точности показаний необходимо задать определенные размеры измерительной части фурмы и съемного кожуха и применять для защитного кожуха материал с определенными свойствами.

Согласно этому продольный размер не охлаждаемой водой части кожуха составляет более 250 мм, выходит за точку измерения измерительной части съемного кожуха не менее чем на 40 мм, и тепловое сопротивление съемного наружного кожуха S/Л более 0,03 м час С/ккал, где Л вЂ” коэффициент теплопроводимости, S — толщина стенки съемного огнеупорного кожуха. Предпочтительно, чтобы кожух состоял из магнезитового или высокоглиноземистого кирпича или раствора с толщиной стенки 60 — 80 мм.

Указанные меры относительно минимальной длины измерительной части, выбор огнеупорного материала с определенным минимальным тепловым сопротивлением и размеры кожуха с определенной толщиной подобраны для улавливания и сохранения необходимого большого перепада температур между точкой измерения в устройстве и присоединением измерительной части к водоохлаждаемой фурме.

Когда точка измерения, т. е. место горячего спая термопары, нагревается до температуры, соответствующей температуре ванны, например до 1600 — 1800 С, то выведенный на верхнем конце измерительной части и введенный в водоохлаждаемую часть измерительной фурмы компенсационный провод нагревается до температуры не более 50 С.

Размещение точки измерения на определенном минимальном расстоянии от огнеупорного кожуха, т. е. когда защитная труба с термопарой длиннее кожуха не менее чем на

40 мм (внизу), способствует тому, что на результаты замеров не влияет отвод тепла от места горячего спая и инерционность в показаниях отсутствует.

Благодаря выбранным размерам стенок огнеупорного кожуха тепловой поток не превышает 25000 ккал/м ч. Если, например, толщина стенки кожуха 60 мм и при достижении стационарного температурного поля наружная температура погружаемоговметалл огнеупорного кожуха ъ,=1500 С и его внутренняя температура v;=700 С, то при применении выСокоогнеупорного материала с коэффициен4 том теплопроводности Л=1,65 ккал/м час С тепловое сопротивление S/Л получается равным 0,0365 м, час С/ккал и тепловой поток по формуле д= равным 22000 ккилум час.

5 S/ii

Если огнеупорный кожух измерительного устройства при длительной работе становится более тонким из-за разъедания шлаком (толщина его стенок становится менее 60 мм), то нанесением ремонтной массы кожух следует довести до исходной толщины.

На фиг. 1 показан конвертор, в котором установлено предлагаемое измерительное устройство; на фиг. 2 — вертикальный разрез его измерительной части.

В конверторе находится жидкая ванна 2, покрытая слоем шлака 8. Выше уровня металла вводят фурму 4 для продувки кислородом. Водоохлаждаемый измерительный зонд

>0 б, соединенный со стрелочным прибором б, установлен так, что его можно поднимать и опускать.

Зонд состоит из трех концентричных труб

7, 8 и 9. Во внутренней трубе 7 находится

25 компенсирующий провод, а именно два проводника !О, заключенные в гильзу 11, которые служат для соединения с поверхностью колена термопары, расположенного в измерительной части. Труба 9 зонда соединена с

50 внутренней трубой 7 и образует головку 12 зонда. Труба 8 кончается на некотором расстоянии от головки зонда и служит для циркуляции охлаждающего агента (на чертеже показано стрелками). Измерительная часть

18 устройства может быть соединена с головкой зонда и состоит из защитной трубы 14 в которой заключен горячий спай 15 термопары 1б, и из окружающего защитную трубу кожуха 17 из огнеупорного материала. Защит40 ная труба 14 состоит из огнеупорного металлокерамического материала (по всей длине или по крайней мере на конце, не защищенном кожухом). Длина кожуха, т. е. его осевой размер, такова, что измерительная часть

45 устройства не разъедается шлаком. Внутри защитной трубы 14 может быть предусмотрена герметичная труба 18, в которой находятся колена термопары. Они могут располагаться в изолирующей трубе с двумя отверстия50 ми. На верхнем конце защитной трубки имеется гильза 19, сквозь которую проходит устройство со штеккером 20. Для обеспечения длительного контакта горячего спая 15 с защитной трубой 14 или герметичной трубой 18

55 предусмотрена пружина 21.

Кожух 17 состоит из полуцилиндрических подвесных кирпичей 22, подвешиваемых на наружной трубе 9 зонда и стыкуемых по шву

23 (см. фиг. 1). Труба 14 состоит на две тре60 ти длины из стали, а на одну треть из металлокерамического материала.

Металлокерамическая часть трубы, выступающая из-под нижнего конца кожуха на отрезок а, должна быть не менее 40 мм. Длина

65 в измерительной части без водяного охлаж320127

10 дения, выступающей из зонда, должна быть более 250 мм. Толщина q стенки огнеупорного кожуха составляет 60 — 80 ли.

Предмет изобретения

1. Устройство для непрерывного измерения температуры в плавильных и рафинировочных печах, содержащее съемную защитную трубу, выполненную в виде единой конструкции с термопарой, закрепленную в водоохлаждаемом зонде, штеккер для соединения термопары с компенсационным проводом, пружинящий элемент для прижатия горячего сная термопары к закрытому концу защитной трубы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности термопары, она снабжена съемным защитным наружным кожухом, охватывающим наружную защитную трубу и вы5 полненным из огнеупорного материала.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения удобства эксплуатации, съемный наружный защитный кожух выполнен из двух полуцилиндрических кирпичей, 10 стыкуемых по продольным швам.

3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что защитная труба выполнена составной из двух частей, одна из которых стальная, а вторая — металлокерамическая, с соотношением

15 длин этих частей соответственно 2: 1.