Устройство для измерения температуры в процессе кристаллизации металла

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ПЮЦЕССЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕТАЛЛА, содержащее термопару, установленную внутри жаростойкой ар|у|атуры, выполнешюй в виде размещенных одна в другой коаксиально оболочек, между которыми расположен теплозащитный слой, о т л н, ч а ю щ ё е с я тем, что, с целью новышений надежности устройства, каждый из терМоэлектродов вьшолнен в виде предварительно сжатой пружины, при этом зшцитные оболочки выполнены гофрированными, а теплозащитный слой изготовлен из Жаропрочного бетона, содержащего алундовую пудру.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„I 049753

- 3(g) 6 01 К 7 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетекий, и ОтнРитий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3375752/18-10 (22) 050182 (46) 23.10.83. Бюл. Н 39 (72) В. 3. Литвиибв (T1) Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения (53) 536.532 (088.8) (56) 1.,"Авторское свидетельство СССР

1Р 289307, кл. 6 01 К 7/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 289306, кл. G 01 К 7 02, 1969 (прототип).

/ (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ В ПРОЦЕССЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕТАЛЛА, содержащее термопару, . установленную внутри жаростойкой арматуры, выполненной в виде раэмещеннъи одна в друоН коаксиально оболочек, между которым» расположен теплозащитный слой, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышен»» на- .

: дежности устройства, каждый из термоэлектродов выполнен в виде предварительно сжатой

1 пружины, при этом защитные оболочки samos- ° иены гофрированными, а теплозащитный спой изготовлен иэ жаронрочного бетона, содержащего алундовую пудру.

1049753

1О

1

Изобретение относится к измерению высоких температур в металлургии, в частности для измерения температуры в процессе кристаллизации металла.

Известно устройство для измерения температуры изделий нри их деформации, содержащее термопару в стальной оболочке, установленную в защитную арматуру, выполненную в виде телескопически соединенных стальных трубок (T) .

Недостатком этого устройства является недостаточная защищенность термопары, воэможность разрушения стальных трубок вследствие растяжения под действием деформации материала и воэможность использования при деформациях направленных в одну сторону.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения температуры в процессе кристаллизации металла, содержащее термопару, установленную внутри жаростойкой арматуры, выполненной в виде размещенных одна в другой коаксиально оболочек, между которыми расположен теплозащитный слой 12).

К недостаткам, указанного устройства относится следующее:

Возможность разрушения оболочек и термопары. Это происходит вследствие того, что оболочки деформируются и разрушаются нод действием растягивающих сил, возникающих в оболочках прн кристаллизации и усадке стали, что не обеспечивает работоспособность термо ары особенно при наличии участков незакристаллизовавщегося (жидкого) .металла, которьй по участкам разрушения оболочек может достигнуть собственно термопары и разрушить ее, либо замкнуп между собой ее термоэлектроды. Подобное явление возможно при измерениях температуры кристаллизующихся массивных и предельно массивных слитков и .отливок, когда процессы кристаллизации растянуты во .времени, а линейные размеры части устройства, погруженной в металл, велики, в в то время как величина усадки, особенно в цент-, ральньи зонах слитка и его прибыли, значительна; в устройстве предусмотрена возможность перемещения наружной оболочки относительно вну.тренней (одной или нескольких) под действием растягивающих can, возникающих в оболочке при кристаллизации и усадке металла. Следовательно, в этом случае между наружной оболочкой и внутренней, где расположена термопара, образуется зазор. Этот зазорпредставляет собой дополнительное тепловое сопротивление, которое увеличивает инерционность термо. пары, а следовательно снимает точность. измерений и достоверность результатов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем термопару, установленную внутри жаростойкой арматуры, выполненной в виде размещенных одна в другой коаксиально оболочек, между которыми расположен теплоэащитный слой, каждый из термоэлектродов термопары выполнен в виде предварительно сжатой пружины, при этом защитные оболочки выполнены гофрированными, а теплозащитный слой изготовлен из жаропрочного бетона, содержащего алундовую пудру.

Гофры защитной оболочки могут быть выполнены в виде "гладкой волны", направленной вдоль продольной оси устройства. При этом кривая, образующая поверхность гофров, имеет вид синусоиды. Конфигурация гофров может быть зубчатой, ступенчатой или иной.

Но при этом форму, размеры и количество гофров устанавливают в зависимости от действующих в оболочке растягивающих сил, soartrtкающих при кристаллизации и усадке слитка.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство содержит термопару 1, например нлатинородийплатиновую, каждый из термоэлектродов которой в пределах .рабочей зоны снабжен термоизоляцией 2, например, иэ жаростойкого стекловолокна, и выполнен в виде предварительно сжатой пружины, например, вягэагообраэной формы. Рабочий спай термопары жестко зафиксирован в толстостенном стальном дни де 3.

Термопара в термоизоляции размещается внутри системы нескольких (например, двух) стальных защитных оболочек: наружной 4 и внутренней 5, выполненных гофрированными, и закрытых,с одного конца днищем 3. Размеры, форма и количество гофров устанавливаются в зависимости от деиствутрщих в оболочке растягивающих сил, возникающих при кристаллизации и усадке. стали. Обьем между термопарой 1 и внутренней оболочкой 5 заполняется тугоплавкнм порошком, например, кварцевой пудрой,б, а пространство между внутренней и наружной оболочками заполнено жа- ропрочным бетоном 7,содержащим алундовую пудру

С конца, противоположного днищу 3, оболочки 4 и 5 закрыты жестко закрепленной переходной колодкой 8, которая обеспечивает нахождение термопары в сжатом состоянии.

Посредством переходника оболочки крепятся к удлйнительиой трубе 9, в которой размещены нерабочие концы термопары в изоляции, например в алундовой двухканальной соломке, крепящейся свободно в переходных колодках

8 и 10. На удлиняющей трубе 9 крепятся

Genre изобретения является повышение надежности устройства. упорные фланцы 11 и 12, с помощью которых устройство устанавливают в требуемом положе3 10497 нии, например, на несущей раме 13, которую располагают на прибыльной надставке сразу после заливки слитка.

Например, в устройстве, которое было использовано для измерения температуры металла на оси и вблизи поверхности слитков высокоуглеродистой легированной стали массой

28,5 т при их кристаллизации и последующем охлаждении в изложнице, гофры на защитной оболочке были выполнены в виде "гладкой волны", направленной вдоль продольной оси устройства.

Кривая, образующая поверхность гофров, имела вид синусоиды беэ начальной фазы с амплитудой, величина которой не превышала

0,25 периода синусоиды (длины волны). Такой . вид образующей представляется предпочтительным, так как обеспечивает мягкую схему на-. пряженного состояния металла оболочки при растяжении и является относите)тьно несложным при изготовлении последней. При толщине стенки оболочки 10 мм амплитуда синусоццы, образующей поверхность гофров, составляла

8 мм при периоде синусоиды (длине волнъ )

60 мм. Протяженность синусоиды в пределах 25 одного периода составляла величину, порядка

78 мм. Применение гофров указанной конфигурации и параметров позволяет компенсировать изменение длины устройства под действием растягивающих сил, возникающих в оболочке при кристаллизации и усике металла, на величину порядка (18: 60) 100 — 100% = 30% ири полном деформировании гофров. Это свиде-.. телъствует о том, что конструкция устройства гарантирует работоспособность последнего во всем диапазоне иэмеряемъгх температур. Однако 35 конфигурация и параметры гофров могут отлииться от предложенных в зависимости от технОлогических возможностей изготовителя.

Выполнение оболочек гофрированными, а тер- 40 моэлектродов термопары в виде предварительно

53 4 сжатой пружины позволяет компенсировать их удлинение за счет действия.растягивающих сил, имеющих место при кристаллизации и усадке стали, без уменьшения тожцины стенки оболочки.

Кроме того, выполнение термоэлектродов термопары в виде предварительно сжатой пружины при жесткой фиксации рабочего сная термопары в толстостенном днище, закрывающем защитные оболочки с одного конца, позволяет обеспечить.отсутствие зазора между спаем термопары и днищем, непосредственно контактирующим. с металлом, температуру которого необходимо измерить, позволяет обеспечить постоянный и надежный контакт сная термопары и днища.

Устройство работает следующим образом.

Одно нли несколько устройств предварительно укрепляют на несущей раме 13, обеспечивающей возможность перемещения и фиксации устройств в заданном положении, например, с помощью сферических опор 14 с фиксаторами. По окончании, заливки слитка, несущую раму 13 с устройствами жестко крепят на прибыльной надставке. Затем ориентируют устройства в предварителъно выбранной позиции, в которой затем они фиксируются. Масса несущей рамы в сборе с устройствами выбирается таким образом, чтобы предохранить последние от действия выталкиваняцих сил жидкой стали. Затем термопара присоединяется к регистрируюп1ему устройству, например к электронному самопишущему потенциометру, который фиксирует изменение температуры в заданных точках иа всей продолжительности измерений. .

Использование предлагаемого устройства для измерения температуры в процессе кристаллизации металла позволит устранить возможность разрушения оболочки и электродов под действием растягивающих сил, а также обеспечить удовлетворителъную тепловую инерционность,. что в конечном итоге позволит повысить точность измерений и надежность результатов. l!

049753

Составитель Г. Мухина

Редактор А. Шандор Техред И.Ме елева Корректор А. Повх

Заказ 8403/38 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

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