Устройство для определения содержания углерода в жидком металле

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическия

Республик

«ii 960269, (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 170381 (2 ) 3259329/22 "02 р,ц g+ з

С 21. С 5/30 сприсоединением заявки МГосударственный комитет

СССР. по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 230982 Бюллетень М 35 (Щ УДК 669. 184..14(088.8) Дата опубликоваиия описания 230982

I ров

А ° °

t усе"%ЙЕНТНО13

Л.Ш. Мелик-Шахназаров, В.С. Кочо, Л.Ф. Чу

А.Н. Киенко, М.A. Галициян,.T.Е. Шевченко

M.Ñ. Йелешенко, В.Б. Яровой и Э.А. (72) Авторы изобретения

ТЕХНИЧЯСЕ

Киевский ордена Ленина политехнический и ститДР (? 1 ) Заявитель им. 50-летия Великой Октябрьской социалистическо революции (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

УГЛЕРОДА В ЖИДКОМ МЕТАЛЛЕ

Изобретение относится к черйой ,металлургии, а именно к контролю па- раметров плавки в сталеплавильном процессе. 5

Известно устройство для определения содержания углерода, в котором пробоотборник выполнен в виде кварцевого баллона с выступающей снизу кварцевой трубкой, внутри баллона установлена термопара, измеряющая температуру кристаллизации, а снаружи в трубке установлена термопара, измеряющая температуру жидкого металла f1).

Однако это устройство требует по" вышенного расхода термопар. Кроме того, инерционность термопары не позволяет точно фиксировать температуру фазового перехода "ликвидус", :.что снижает точность измерения содержания углерода.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения содержания углерода и температуры жидкого металла, в котором на торце водоохлаждаемого зонда установлены три полости, выполненные в огнеупорном материале, например кварце. Одна из полостей пробоотборная, а в две дополнительные полости помещены эталонные сплавы железо - углерсщ с различным содержанием углерода. Пробоотборная полость герметизирована сверху прозрачным материалом, à íà ее боковой поверхности на разных уровнях вы полнены отверстия. Внутри зонда установлен фотоэлемент, свизированный на поверхность трех проб жидкого ме. талла, одна из которых затекает в пробоотборную полость из ванны с жидким металлом, а две другие пробы в дополнительных полостях с эталонами расплавляются под влиянием высокой температуры окружающего их расплава. После и .днятия .зонда уровнем расплава в ванне все три пробы бхлаждаются. Момент перехода каждой из проб точки "ликвидус" фиксируется фотоэлементом в виде изломов на кривой охлаждения. Соотношение между двумя отрезками времени, образованными тремя точками изломов, определяет содержание углерода в расплаве 2 .

Экспрессность измерения зависит от времени расплавления двух эталонных сплавов железо — углерод, помещенных в кварцевые баллоны. Время

966269 расплавления их может достигать

1 мин и больше, в зависимости от температуры ванны. Это снижает возмож. ности известного устройства для измерения быстротекущих процессов в конвертерах. 5

Целью изобретения является повы,шение экспрессности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем 0 фотоэлемент, встроенный в водоохлаждаемый зонд, на торце которого выполнены, по крайней мере, два огнеупорных пробоотборника из кварца с полостями, герметизированными сверху 15 прозрачным материалом, и помещенные

s полостях эталоны -с различным содержанием углерода, эталонные дозы углерода выполнены в виде слоя графита, нанесенного на внутреннюю. поверхность пробоотборных полостей.

На фиг. 1 показано устройство для определения содержания углерода в жидком металле; на фиг. 2 — диаграмма железо - углерод.; на фиг. 3кривая охлаждения; на фиг. 4 — тарировочный график зависимости концентрации углерода от соотношения временных отрезков.

На торце водоохлаждаемого зонда

1 расположены полости 2 и 3 в пробо- 30 отборниках 4 и 5 из кварца. В полос тях 2 и 3 помещены эталоны с различным содержанием углерода в виде слоя графита б и 7. Пробоотборники 4 и 5 закрыты сверху прозрачным материалом 35

8. Внутри зонда установлен фотоэлемент 9 с линзой 10. Фотоэлемент подключен к самопишущему потенциометру

11. Отверстия 12 и 13 закрыты легкоплавкими колпачками 14. 40

Устройство работает следующим образом.

При погружении в жидкий металл зонда 1 легкоплавкие колпачки 14 расплавляются и в полости 2 и 3 затекает45 жидкий металл из ванны. Происходит практически мгновенное науглероживание двух проб жидкого металла за счет эталонных масс графита б и 7, нанесенных тонким слоем на внутрен- нюю поверхность полостей 2 и 3 ниже отверстий 12 и 13. После поднятия зонда происходит охлаждение проб жидкого металла в полостях 2 и 3.

На фиг. 2 показан участок диаграммы железо — углерод в диапазоне 55

0-0,5% С, соответствующего концентрацйям стали, в конечный период плавки, когда происходит практически замер углерода, например, в конвертере.

Точка Х соответствует концентрации 60 углерода расплава ванны. Точки ц и соответствуют концентрациям углерода в расплаве плюс два различных углеродных эталона, которые растворяются в пробах жидкого металла, затекшего в полости 2 и 3 из ванны.

Если, например, эталонного графита, в полостях помещено в количестве, соответствующем о(чьему полостей 2 и 3 ниже нижних отверстий 12 и 13. так, что при полном растворении эталонов в затекшем жидком металле образуются пробы с концентрацией углерода x + 0,1% в полости 2 и

Х + 0,2% С в полости 3, то при охлаждении этих проб, соответствующих точкам о и Ь на фиг. 2, отрезки с -1 и d-Ü определяют время фазовых переходов от "ликвидуса" до

"солидуса". Так как отрезки с-f и Д -Й (как видно из диаграммы на фиг. 2) жестко привязаны за счет эталонов к точке х, соответствующей искомой концентрации углерода в расплаве, то соотношение этих отрезков определяет однозначно концент-. рацию углерода в расплаве. Соотношение отрезков С- т и с3-Й соответствует соотношению отрезков времени фазовых переходов от "ликвидуса" к "солидусу" и не зависит от скорости охлаждения двух проб в полостях 2 и 3. При фиксации кривой охлаждения одним фотоэлементом точки с-т соответствуют отрезку времени Хд, а точки О-Й вЂ” отрезку времени Т . Можно фиксировать кривую охлаждения с помощью двух фотоэлементов, свизированных отдельно на пробоотборные полости 2 и 3.

На фиг. 4 показан график зависимости концентрации углерода от соотношения отрезков времени фазовых переходов Х и о . После замера два пробоотборника 4 и 5 вынимаются, а на их место вставляются два новых, с нанесенными на внутренние поверхности полостей 2 и 3 .слоями эталонных порций графита б и 7.

Годовой экономический эффект от применения предлагаемого устройства составляет 85 тыс.руб. на один конвертер.

Формула изобретения

Устройство для определения содержания углерода в жидком металле, содержащее фотоэлемент, встроенный в водоохлаждаемый зонд, на торце которого установлены, по крайней мере, два огнеупорных пробоотборника из кварца с полостями, герметизированными сверху прозрачным материалом, и помещенные в полостях эталоны с различным содержанием углерода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экспрессности измерения, эталонные дозы углерода вы960269 полнены.в виде слоя графита, нанесенного на внутреннюю поверхность пробоотборных полостей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 415545, кл. С 01 N 1/10, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2885956/22-02, кл. С 21 С 5/30, 16.09.80.,960269

Составитель О. Попов

Техред М. Рейвес

Редактор Л. Лукач .

4»

КорректорУ. Пономаренко

Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7152/32

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4