Способ определения металлургических свойств ферросплавных шихт и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>789714

К АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 18. 05. 78 (21) 2617230/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 23.12.80. Бюллетень ¹ 47 (51)М. Кл.

G 01 и 25/00

Государственный комитет

СССР ио деяам изобретений и открытий (53) УДК 669. .168(088.8) Дата опубликевания описания 25 ° 12 ° 80

I 1 .,gУ

T.A. Чубинидзе, Г.Г. Аре ап(зе,".A.Ю;"Арсени или и В.Д. Бейдер:

1 !

Институт металлургии им. 50-летия СССР AH Грузинской ССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ФЕРРОСПЛАВНЫХ ШИХТ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1О

Изобретение относится к металлургии, в частности к определению металлургических свойств ферросплавных шихт и их составляющих, и может быть использовано в лабораторных условиях для одновременного определения температуры размягчения, величины усадки и электропроводимости шихт и их составляющих.

Одним из основных показателей при производстве ферросплавов фосфора, карбида кальция и других про-. дуктов в электрических руднотермических печах является электрическое сопротивление материалов. С изме- 15 нением электрического сопротивления шихты, находящейся в руднотермичес-- кой печи, связано изменение основного параметра этой печи — рабочего напряжения. От величины рабочего на- 20 пряжения зависит мощность печи, ее электрические и тепловые потери.

Определяя электрическое сопротивление необходимо знать причины, вы зывающие его изменения. Для этого 25 вместе с измерением электросопротивления шихт или их составляющих определяют степень их размягчения.

При работе ферросплавных рудовосстановительных печей шихта за- 30 сыпается порциями на калашнике в передвигается постепенно к зоне плавления. Уровень шихты на калашнике поддерживается присадкой новых порций.

По мере передвижения шихты в нижние горизонты ванны печи она подвергается возрастающим воздействиям температуры и давления.

Шихта, таким образом, на каждом уровне ванны имеет определенную температуру и находится @од определенным давлением.

Этим условиям соответствуют усадка шихты и ее:электросопротивление

Следовательно, для изучения усадки и электросопротивления необходимо шихту подвергать давлению при соответствующей температуре, имитируя тем самым соответствующий уровень в печи.

Известен способ, позволяющий оп-.. ределять электрическое сопротивление кусковых материалов и шихт при температуре до 1800 С с одновременным определением степени их размягчения, Этот спосбб предусматривает нагрев исследуемого материала и измерение электропроводности и усадки под. нагрузкой в зависимости от температуры, 789714

Устройство для осуществления способа содержит нагревательную печь и неподвижно закрепленный в ней тигель с электродами, подключенными к измерительной схеме, один из которых установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости и находится под постоянной нагрузкой Г11 .

Однако вследствие того, что исследуемый материал при измерении находится под воздействием изодинамической нагрузки, получаемые результаты измерений соответствуют какомуто одному уровню печи. Поэтому невозможно обеспечить реальную картину передвижения шихты в ферросплавных печах с верхних горизонтов калашника к зоне высоких температур, вследствие чего получаемые результаты лабораторных измерений усадки и электропроводности не соответствуют реальным значениям, существующим в производственных условиях.

Цель изобретения — получение результатов измерений, максимально прибли>кенных к производственным 2$ условиям.

Поставленная цель достигается тем ю что в способе определения металлургических свойств ферросплавных шихт и их составляющих включающем нагрев 3Q исследуемого материала и измерение электропроводности и усадки,исследуемый материал подвергается воз- действию возрастающей нагрузки и температуры. 35

Кроме того, поставленная цель достигается устройством, содержащим нагревательную печь и неподви>кно закрепленный в ней тигель с электродами, подключенными к измерительной схеме, один иэ которых установлен с воэможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости и снабжен механизмом нагружеиия, последний включает жестко связанную с электродом емкость и рас» 45 положенный выходным отверстием к низу, над емкостью, автономно закрепленный сосуд с насыпным грузом, причем выходное отверстие выполнено с возможностью регулирования. $0

На чертеже схематично изображено устройство, обеспечивающее реализацию предлагаемого способа. .Устройство представляет собой нагревательную печь 1 типа Тамман, $5 внутри которой на подставке 2 жестко закреплен магнетизовый тигель 3.

Основанием тигля 3 служит электрод

4, а в верхнюю часть тигля 3 вставлен подвижно установленный электрод 5.

В электрод 4 вмонтирована термо- 40 пара 6. На электроде 5 с помощью трубки 7 смонтирована открытая емкость 8 с плоскостью 9 для отсчета нуля. Над емкостью 8 выходным отверстием 10 книзу автономно и неподвиж ° 65,но закреплен сосуд 11 с насыпным грузом 12, например вольфрамовым порошком. Выходное отверстие 10 снабжено диафрагмой 13 для регулирования поперечного сечения выходного отверстия 10.

Измерительная схема представляет собой мостовую схему измерения, включающую многоточечный потенциометр 14, с одной стороны к которому подключен механо-электрический преобразователь

15 с коро>>ыслом 16, упирающимся в плоскость 9, а с другой стороны термопара б и синхронный выпрямитель 17. В свою очередь, синхронный выпрямитель 17 соединен с генератором 18 и с мостом переменного тока 19, а последний — с генератором

18 и с обоими электродами 4 и 5.

Предлагаемый способ апробируют на установке по следующей методике.

Исследованию подвергают три вида шихт: шихту, включающую кварцит, марганцевый концентрат П сорта известняк, каменный уголь и кокс; офлюсованный марганцевый агломерат и неофлюсованный марганцевый агломерат.

Кусковатость исследуемых шихт колеблется в пределах 0,5-3 мм.

Условия проведения исследований для всех трех видов шихт одинаковы.

Исследования для проведения сравнительного анализа проводятся как при изодинамической (P=const) нагрузке так и при динамической (Р-переменное).

Первоначальная высота испытуемой шихты составляет 20 ю, которая принимается нулевой точкой для отсчета изменения линейных размеров. Начальная нагрузка с учетом веса оборудования при исследовании с динамической нагрузкой составляет 0,025 кг/см.

Я

При изодинамической нагрузке вес груза равняется 0,25 кг/см, с начала опыта и до его конца, а при динамической нагрузке вес изменяется в минуту на 1,6 г/см и в конце опытов при 1550 С давление составляет 0,25 кг/см . Скорость нагрева принимается 10 град/мин в интервале. температур 25-1600 C. Площадь рабочего пространства тигля составляет 12-13 см

Один и тот же вид шихты испытывают при постоянной и переменной нагрузке. Для этого шихту помещают в тигель 3 и последний размещают в печи 1. Предварительно в сосуд 11 насыпают вольфрамовый порошок 12 около 3 кг и регулируют диафрагму

13 таким образом, что высыпание груза обеспечивает изменение нагрузки в минуту на 1,6 г/см . Одновременно фиксируют показания, соответствующие начальному положению и принимаемые за нуль, а именно установку коромыс-1 ла 16 на плоскости 9. После этого

789714 осущеСтвляют замеры в диапазоне от 25оС до 1600 С.

Температура в зоне нагрева изменяется термопарой 6 и записывается на многоточечном нотенциометре 14. Генератор 18 питает мост переменного тока 19 и схему синхронного выпрямителя 17, с выхода которой на потенциометр 14 подается выпрямленный сигнал, пропорциональный измеряемому сопротивлению. Сигнал разбалансировки моста, зависящий от измеряемого сопротивления, поступает на выпрямитель 17 и выпрямляется. Испытуемая шихта при нагревании размягчается и под действием груза претерпевает. усадку.

Преобразователь 15 с помощью коромысла 16, перемещающегося вмест с грузом, непрерывно фиксирует Аа потенциометре 14 изменение линейных размеров образца. Одновременно при усадке материала происходит измерение и запись величины электропроводности на потенциометре 14.

В ходе исследований снимаются зна © чения 0 (изменение линейных размеров испытуемых образцов на высоте в процессе нагрева) и (gal (логарифм удельного сопротивления), которые сведены в таблицу.

789714

01 «-3 «-3 СЧ «3 М ! о .3 О 3С Со М 3 с с с с с с с а lA U1 сч сч ««т-3 гч!

СЧ т3 а-3 ч с с с (Ч «-3 СЧ

«Ф ч-3 «3 а к сс» 00 с с с с о о ч ч и» о е в «сч с»»

СО Ф СЧ Ф «-3 Ф 3 М с с с с с с с с м с» е ч о

I а 3 О e O 3

«34 С» М а O Ch ч-3 с с с с с с с

О О О 3 СЧ О М

«-3 «3 3 М с с с с а сч с» о

Ю

О» 3 а 3

Ф Ю Г с с с О а-3 СЧ «-3 чЧ

I а о о сч

O CO С«3 М с с с с

М 3 O Ь

«-3 сО СЧ СЧ а-3 с с с с

СЧ 3

%-«

1 а а л о co w сс» in сч О1 сч l3» Ф о» м «3 а с с с с с с с с с с с а .3 м 3 о о о о 3 ч

1 1 I 1 1 1

Ф ю м 3 с о а 3 со c»» w co с с с с с с с с

O O а-3 гс СЧ СЧ СЧ М СЧ

M C3» т3 «3 Ln Ln с с

%-3 %-3 %-«

I I I 1

СО а О

М CO Ch с с о о о

1 1 I

ln cf м а «3 сО

3» о а сч 3 3 о с»» о с с с с с с с с с с о о о сч сч сч сч о

I о о о о о о о о о о о о о о о а а о о о о о ч сч w а а

СЧ СЧ 3, СО Ф 3 3 Н а-.3 сЧ 3

Е М О Со с с с с сс» \О сс» ln

«3 3 СО

10 ОЪ М с с с о о о

Ф QO 3 Ю

Ф Со Ф «3 с с с с

«3 «Р Ф «3 сч сч сс» ln

ln co сч с с с о о о

Сс Ol м ln 3«3 с с

СЗ СЧ . ° О

%-«

00 а а о с с

%-«%-«

789714

Формула изобретения

Составитель Ю. Романов

Редактор Г. Кацалап Тех М.Голинка Ко екто IH:. М ска

Заказ 9023 36 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4 5

Филиал ППП Патент, d- Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из таблицы, значения (и <9Р при переменной нагрузке превышают те же значения при постоянной нагрузке, что свидетельствует о приближенйи лабораторных условий эксперимента к производственным.

Предлагаемая установка, в которой применена переменная нагрузка, электромеханический преобразователь и мост переменного тока с последующим выпрямлением сигнала, позволяет устранить расходы на разработку и со- вершенствование специальных устройств для решения подобных задач.. 1 ° Способ определения металлургических свойств ферросплавных шихт, включающий нагрев исследуемого материала и определение электропроводности и усадки под нагрузкой в зависимости от температуры, о тл и ч а ю шийся т.ем, ч то, с целью получения результатов измерений, максимально приближенных к производственным условиям, исследуемый материал подвергают воздействию возрастающей нагрузки и температуры.

2. Устройство по и. 1, содержащее нагревательную печь и неподвижно закрепленный в ней тигель с элеМтродами, подключенными к измеритель" ной схеме, один из которых установлен с воэможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости и снабжен механизмом

l0 нагружения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения условий проведения измерений, максимально приближенных к производственным. механизм нагружения включает жестко 5 связанную с электродом емкость и расположенный выходным отверстием к низу, над емкостью, автономно закреп" ленный сосуд с насыпным грузом, причем выходное отверстие емкости выпол2О нено с воэможностью регулирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Жучков В.И. и Микулинский А.С.

Методика определения электрического сопротивления кусковых материалов и шихт. — Сб. трудов Института металлургии AH СССР. М., "Наука", 1966.