Устройство для контроля содержания углерода в металлических расплавах

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ 53364!

- — - —Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.08.75 (21) 2168477/02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.10.76. Бюллетень ¹ 40 (45) Дата опубликования описания 25. 1.76 (51) Ч.Кл.- С 21 С 5j30

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УД К 669.184.244. .66:621-556 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. М. Митюряев, Г. И. Недужий, П. Я. Вавулин, Ю. С. Изгорев и Ю. А. Вихорев (71) 3 аявитель

Институт автоматики (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА

В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВАХ

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к технике контроля со держания углерода |в жидком металлическом расплаве сталеплавильных агрегатов.

Известно устройство, позволяющее àíà IHзировать содержание углерода в пробах металла,,путем сжигания навески в токе, кислоро.<а при 1200 — 1400 С и определения образующихся газообразных углеродсодержащих окислов,в постоянном объеме, содержащее весовое устройство, высокотемпературную печь, устройство подачи кислорода, анализатор газа и измеритель объема газа. Анализ углерода с помощью такого устройства связан с потерей большого количества, времени, затрачиваемого на отливку и доставку пробы металла, подготовку ее к анализу и производство самого анализа (1).

В у"лавиях значительного ускорения технологичес ких процессов в сталеплавильных агрегатах такой, контроль углерода является недостаточно оперативным и снижает эффективность управления плавкой.

Наиоолее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, включающее охлаж:Iàñìóþ о:<ислительпую камеру с,капиллярным:каналом и каналом для подвода кислорода, газоотводящий тракт с фильтром, сообщающпйся с газоанализатором, которое позволяет лолучпть достаточную скорость контроля углерода в жилкой ванне. обеспечивая точность строго постояп отбором количества металла для производства анализа (2).

Однако,под действием гпдростатпческо-.о давления жидкий расплав через, .àïèëëÿðíûé ,канал затекает в окнслптельчую камеру нера впомерцо, а его поступление зависит от многих случайных факторов и прежде всего от уровня металлического расплава в ванне, тпаметра капиллярного канала, величины давления в окпслительной камере и т. д. Указанные факторы являются функциями времени и ме няются в тече|ше всего периода контроля содержания углерода.

Целью изобретения является повышение точности контроля содержания углерода путем стабилизации отбора расплава в окислительную камеру.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство дополнительно снабжено датчиками расхода кислорода и отходящих газов, задатчиком и корректором количества расплава и регулятором давления газа .в газоотводящем тракте, причем вход корректора связан с задатчиком количества расплава, датчиками расхода кислорода, отходящих газов и газоаналп затором кислорода, а выход его подключен

533641 на вход регулятора давления газа в газоот.водящем тракте. Определяя фактическое «оличество отбираемо"o расплава по расход кислорода на входе и выходе окислительной камеры и сравнивая его с заданным значением, устройство ст" áèëèçèðóåò поступление метал1a путем изменения давления,з газоотводящем тракте.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устрой =тза. 10

Устройство содержит охлаждаемую окисaHTeoisiiyio «ai iepy 1 c «a:.ia aaxi» 2 ii 8, на аноде,которой установлен датчик 4 расхода кислорода, а на выходе — датчик б расхода отходящих газов и газоанализатор б кислорода. 15

Газоотводящпй тракт 7 с фильтром (на чертеже,нс показан) связан с регулятором 8 даз лепия газа, Датчики и газоанализатор подключе ы к корректору 9, на зхол,которого подкл1очен также задатчик 10.количества рас 20 глаза. Выход .корректора соединен с регулятором давления "a3a и регистратором 11 содержания углерода.

Устройстзо работает следующим образом.

Перед погружением окислпте,ты- ой камеры 25

I s металлп.еский рас- лаз в нее через канал

8 подают кислород, при этом газоотводящпй тракт 7 закрыт. Кисло род, выходя через капал 2, предотвращает попадание шлака 3 окислительную .«амеру 1 прп ее:погружении 30 ,в ванну. Задатчик 10 количества металла устанавливается в опредечепное положение. Устройство готово для осуществлеш1я анализа содержания у.-лерода. Для контроля углерода окислительную камеру 1 погружают в жид- 35 и и расплав и,включают в работу корректор

9. Корректор 9,,воздействуя на регулятор 8 давления газа, открывает,газоотзодящин тракт 7. После чего, когда избыточное давление,з окислптельной,камере 1 отсутствует, по 40 капиллярпому .каналу 2 под действием гидростатического давления поступает металл, который полностью окисляется,кислородом, поступающим сюда по каналу 8. Расход кислсрода измеряется датчиком 4. Газы, образук - 45 щпеся при окислении металла, удаляются из окислительной камеры 1 по газоотзодящему тракту 7.в атмосферу.

Количество образующихся газов и концептра цию в,них кислорода измеряют датчиком б и газоанализатором б. Корректор 9,в соответствии с сигнала ми, поступающими от датчиков 4, 5 и газоанализатора б, оцределяетмгновенное значение количества окисленного металла по уравнению:

55 м,— (о, 1 — К

+ 1, г а где Z — количество отбираемого распла- 60 ,ва, кг;

poI, к — расход кислорода и отходящих тазов м ;

К вЂ” концентрация .кислорода в отходящих газах, %; 65 а, b — стехиометрические,коэффициенты окисления железа и углерода.

Приведенное уравнение (1) получено путем преобразования следующей системы балансо вых уравнений: (ах + Jl) Z Co! К< 2

bg Z (1 К) <з2

Z+g=1, (2) (3) (4) где х, у — содержание железа и угле"ода ". анализируемом раоплаве, Полученное значение количества металла в зил" сигнала сравнивается корректором 9 с его заданным значением, вырабатываемым залатчпком 10 количества металла, а сигнал рассогласования подается на вход регулятора давления газа. Регулятор в соответствии с этим сигналом изменяет избыточное давлени . газа в газоотводящем тракте 7 так, чтобы уменьшить разницу между заданным и фактичееким поступлением металла. Процесс ре..i.лпрозания протекает до тех пор, пока величина рассогласования не станет равной нулю.

Таким образом, количество отоираемого расплава в о«ислительную камеру для контроля содержания углерода непрерывно поддерживается постоянным»а заданном урозне. Одновременно с этим корректор 9, решая уравнение (3), вырабатывает сигнал, пропорцио нальный содержанию углерода,в анализируемом расплаве и выдает его на регистпатор 11.

По окончании контроля содержания углерода з жилкой ванне корректор 9,выключает ся, регулятор 8 давления газа отрабатывает

iia закрытие газоотзодящего тра«та 7 и избыто ное давление кислорода в о«ислительчой камере 1 вытесняет металл из канала 2. После этого о«ислительная камера 1 извлекается пз ванны, Точность,контроля содержания углерода в металлических расплазах будет зависеть в основном от точности измерителей расхода и концентрации кислорода в отходящих газах, класс точности I«îторых не должен быть ниже 0,5. Кроме того, на величину точ ности может оказывать также влияние переменного состава жидкого металла по другим, кроме железа и углерода, элементам (Мп, Si, S, P и др.). Однако это влияние в случае передела чугуна в сталь значительно только в начальный момент плавки после слива чугуна в ванну, позднее, спустя несколько минут, ве личина погрешности ми нимальна. Например. если средний состав передельного чугуна солержит, %: углерода 4,0 — 4,3; марганца 0,8 —1,2; кремния О,б — 1,0; серы 0,0б — 0,03; фосфора 0,08 — 0,20, то,ма ксимальная относительная погрешность от недоучета окисления Мп, Si, S и Р составляет 1,5 (о. В дальнейшем, когда кремний полностью окисляется, марганец стабилизируется в пределах 0,2 — 0,15%, а сера и фосфор примерно остаются в тех же пределах, относителыная погрешность составит уже

0,25 (p, т. е. значительно ниже, класса точности

Формула изобретения

Ссстав|г;ель А. Абросимов

Техред В. Рыбакова

Корректор В. Гутман

Редактор 3. Ходакова

Заказ 1024/1566 Изд. № 1777 Тираж 651 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж,-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фнл. пред. «Патент» измерительной аппаратуры, и их недоучет не может сказываться HB точности:контроля углерода в металлическом расплаве в жидкой ванне.

Устройство для контроля содержания уг. лерода в металлических расплавах, содержащее охлаждаемую окислительную камеру с капиллярным каналом и каlналом для подвода .кислорода, газоотводящий тракт с фильтром, сообщающийся с газоанализатором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, устройство дополнительно снабжено датчиками расхода кислорода и отходящих газов, задатчиком и корректором количества расплава, регулятором давления газа в отводящем тракте, причем вход корректора связан с задатчиком,количества расплава, датчиками расхода кислорода, отходящих газов и газоанализатором, а выход его подключен на вход регулятора давления газа в отводящем тракте.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Яковлев П. Я. и др. Определение углерода в .металлах. «Металлургия», 1972 (аналог).

2. Авт. св. № 463715, Кл. С 21 С 5/30, 07. 12. 73.