Устройство для измерения темпера-туры металла b kohbeptepe

 

0 11 И С А Н M Е (ii)8I9I82

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТМЬСТВУ

Ьи)е ьоеВтю)(И)(Ооциейистииеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.02.79 (21) 2720805/22-02 с присоединением заявки № (51) М. К, С 21С 5/30

G 01К 1/07

- й1 -

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13 (53) УДК 669.183.212. .6(088.8) (45) Дата опубликования описания 07.04.81 ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. Н. Гончаров, С. М. Сердюк, Г. В. Трунов, А. И.

В. Д. Колесник и Б. А. Першиков

Киевский институт автоматики имени ХХЧ съезда (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям устройств для измерения температуры жидкого металла, и может быть использовано для контроля температуры в процессе конвертерной плавки.

Известно устройство, замеряющее температуру ванны металла в процессе зондирования ее сверху через горловину конвертера (1). В силу того, что в процессе измере- 1о ния чувствительные элементы этих устройств попадают в наиболее высокотемпературную и химически агрессивную часть ванны металла, срок их службы очень ограничен, вследствие чего возможен лишь 15 дискретный, периодический контроль температуры, не дающий достаточно полной информации о ходе плавки. Кроме того, указанные устройства требуют, как правило, применения громоздких, сложных и дорогостоящих приводов, вес которых нередко измеряется десятками тонн.

Известно также устройство, монтируемое в менее агрессивных зонах ванны металла, например в футеровке конвертера ниже уровня расплава, и обладающее более продолжительным сроком службы, что позволяет в течение нескольких плавок вести непрерывный контроль температуры. Такое устройство содержит установленную в кир- Зо пиче футеровки втулку из огнеупорного материала, в которую ввинчен сменный наконечник с термопарой, входящей в гнездо втулки (2).

К недостаткам описанного устройства следует отнести невысокую точность измерения, обусловленную тем, что термопара не контактирует непосредственно с ванной металла, а замеряет температуру торцевой стенки втулки, зависящую в большой мере от слоя шлака неконтролируемой толщины, налипшего на футеровку в зоне установки устройства.

Кроме того, при прогаре торцевой стенки втулки неизбежно попадание жидкого шлака и металла в полость устройства и выход последнего из строя с невозможностью замены.

Указанные недостатки частично устранены в устройстве для измерения температуры жидкого металла, содержащем установленную в канале кирпича футеровки втулку из огнеупорного материала, имеющую цилиндрический участок уменьшенного диаметра в виде проточки, заполненной уплотнительной терморасширяющейся массой, и размещенную во втулке термопару, конец защитного чехла которой выступает за огневую поверхность футеровки и контактирует непосредственно с металлом (3).

819182

Зо

При постановке устройства в канал кирпича футеровки терморасширяющаяся масса увеличивается в объеме и плотно закрывает зазор между втулкой и кирпичом. Однако вследствие того, что участок уменьшенного диаметра, на который нанесена уплотняющая масса, удален от огневого торца втулки, в оставшейся между кирпичом и концом втулки торцовый зазор проникает металл, который, затвердевая, прочно связывает втулку и кирпич футеровки.

При выходе после нескольких плавок из строя термопары, это в значительной мере затрудняет замену устройства, которое лишь с большим трудом удается выбить внутрь конвертера. При налипании на футеровку слоя шлака значительной толщины, который играет роль теплоизолятора, металл в зазоре может полностью затвердеть и демонтаж устройства становится невозможным. Кроме того, следует подчеркнуть, что устройство подлежит замене лишь в перерыве между плавками, когда металл из конвертера спущен и футеровка с налипшим шлаком быстро охлаждается.

Все вышесказанное нередко приводит к невозможности заменить вышедшее из строя устроиство, что в свою очередь препятствует в дальнейшем осуществлению непрерывного контроля за ходом плавок вплоть до остановки конвертера для ремонта футеровки, в ходе которого можно установить новый кирпич с каналом для монтажа устройства.

Отсутствие непрерывного контроля ведет к нарушению оптимального режима плавок и отрицательно сказывается на производительности конвертера и качестве выпускаемого металла.

Цель изобретения — повышение надежности контроля температуры на протяжении всего межремонтного периода работы конвертера за счет обеспечения оперативной многократной замены устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры металла в конвертере, содержащем установленную в канале футеровки конвертера втулку из огнеупорного материала, имеющую цилиндрический участок уменьшенного диаметра, на который нанесена уплотнительная терморасширяющаяся масса, участок уменьшенного диаметра примыкает к контактирующему с металлом торцу втулки и образует кольцевой уступ, стенка которого ориентирована по отношению к продольной оси втулки под углом 70 — 110, предпочтительно — 90 .

Наличие указанного кольцевого выступа способствует, при смене устройства, выбиванию затекшего в образующийся зазор металла и спекшейся уплотнительной массы, что во многом облегчает заменуустройства, позволяет исключить случаи заклинивания его в канале футеровки и обеспечивает тем самым возможность ведения постоянного бесперебойного контроля температуры в ходе плавок.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит втулку 1, изготовленную из огнеупорного материала, например прессованного и спеченного порошка.

Втулка 1 помещена в канале кирпича футеровки 2, Через втулку 1 проходит чехол термопары 3, рабочий конец которого выступает за огневую поверхность футеровки на 25 — 30 мм.

Конец втулки 1, обращенный к металлу, выполнен в.виде цилиндрического участка уменьшенного диаметра, причем переход имеет форму кольцевого уступа.

Стенка уступа ориентирована, как уже указывалось, по отношению к продольной оси втулки под углом 70 — 110, предпочтительно 90 . Угол наклона стенки выбран в таких пределах, чтобы образованный уступ имел, с одной стороны, достаточную прочность кромки (уменьшающуюся при уменьшении угла), а с другой стороны — не способствовал бы, при своем продвижении вперед, расклиниванию уплотнительной массы и затекшего в зазор металла. Оптимальным с точки зрения изложенных требований является выполнение уступа под углом 90 . Разность диаметров втулки и уменьшенного участка составляет 4 — 10 мм, предпочтительно 6 мм. Длина участка уменьшенного диаметра может составлять от 30 до 50 мм, предпочтительно 40 мм. На участок уменьшенного диаметра нанесена уплотнительная огнеупорная терморасширяющаяся масса 4 на основе интрада бора (15 — 25% ), алюмофосфатной связки (10—

20% ) и электрокорундового порошка (остальное) .

На поверхности терморасширяющейся массы предусмотрен слой неспекаемого материала, например графитового порошка (на чертеже не показан).

Длина участка уменьшенного диаметра и разность диаметров выбираются исходя из того, чтобы, с одной стороны, обеспечить наличие в зазоре уплотняющей массы при частичном вымывании последней в процессе плавок, а с другой стороны, предотвратить полное затвердевание затекшего в образовавшуюся полость металла, который затвердевает тем быстрее, чем уже зазор между втулкой и кирпичом футеровки.

При установке устройства втулку с нанесенной массой вводят в канал кирпича футеровки таким образом, что ее передний торец устанавливается в плоскости огневой поверхности кирпича. По мере прогрева уплотнительная масса расширяется, спекается и образует плотное уплотнительное кольцо, частично выступающее над плоскостью футеровки. Термопару, заключенную во втулке, подключают к регулирующему

819182 прибору (на чертеже не показан) и в дальнейшем ведут измерение и контроль температуры известным образом, При необходимости замены устройства, что имеет место при выходе из строя (сгорании) защитного наконечника термопары, последнюю извлекают из канала кирпича футеровки, после чего втулку вместе с вышедшим из строя наконечником термопары выбивают внутрь конвертера и заменяют ip новой.

Следует подчеркнуть, что уплотнительная масса в процессе плавок может быть, как уже указывалось, частично размыта и в образовавшийся зазор может проник- 15 нуть металл. Тем не менее выбивание втулки не представляет затруднений, так как при смещении втулки вперед кольцевой уступ на ее поверхности оказывает давление на проникший в зазор металл, выдавливая его подобно поршню, после чего остальная часть втулки без труда проходит в освободившееся отверстие.

При выбивании же втулки в устройствепрототипе, гладкая цилиндрическая стенка втулки неспособна вытолкнуть проникший в зазор металл, вследствие чего продвижение втулки требует преодоления сил трения между металлом и втулкой по всей длине последней. При этом, как уже указы- зо валось, втулка продвигается медленно и с трудом, металл успевает полностью затвердеть и продвижение втулки становится невозможным.

В предлагаемом же устройстве смещение З5 втулки на несколько миллиметров, что происходит уже при первом ударе, ведет к выталкиванию не успевшего затвердеть металла и дальнейшему беспрепятственному выходу втулки. 40

Выбиванию проникшего в зазор металла способствует также большая (до 3 мм) ширина зазора, благодаря чему металл затвердевает в меньшей степени и сохраняет к моменту выбивания втулки пластичность. 45

Таким образом, указанная форма выполнения втулки, участок уменьшенного диаметра которой примыкает к торцу и образует прямоугольный кольцевой уступ, обеспечивает возможность оперативной и многократной замены устройства на протяжении всего межремонтного периода работы конвертера, что, в свою очередь, обеспечивает ведение постоянного бесперебойного контроля температуры в течение всего указанного периода, повышая тем самым производительность конвертера и способствуя улучшению качества металла.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры металла в конвертере, содержащее установленную в канале футеровки конвертера втулку из огнеупорного материала, имеющую цилиндрический участок уменьшенного диаметра, на который нанесена уплотнительная терморасширяющаяся масса, и размещенную во втулке термопару, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля температуры путем обеспечения оперативной многократной замены устройства, участок уменьшенного диаметра примыкает к контактирующему с металлом торцу втулки и образует кольцевой уступ, стенка которого ориентирована по отношению к продольной оси втулки под углом 70 — 110 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 352941, кл. С 21С 5/30, 1970.

2. Патент США № 3473968, кл. 136 †2, 1972.

3. Материалы республиканского семинара «Непрерывное измерение температуры в сталеплавильных агрегатах». Киев, Изд. украинского научно-исследовательского института научно-технической информ ации, 1966, с. 11 — 13 (прототип).

Редактор С. Титова

Составитель А. Абросимов

Техред И. Заболотнова

Корректор А. Галахова

Заказ 639/9 Изд. № 273 Тираж 634 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открь . "

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2