Устройство для определения содержания углерода

3!нивская

О П И (. А п И E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Реслублнк

«i>771165

К АВ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву 9 34 2912 (22) Заявлено 20. 03. 78 (21) 2591699/22-02 с присоединением заявки Нов

<51) М. Кл.

С 21 С 5/04 (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.10.80. Бюллетень ¹ 38 .

Дата опубликования описания 151 Q80 (53) УДК 543. 05 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.С.Кочо,Л.Ш.Мелик-Шахназаров, Л.Ф.Чупровский, Г.A.Îñèïîâ и Э.A.Ãóñåéíîâ

Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (73) Заявитель (54 } УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к контролю процесса выплавки стали; оно может быть использовано в мартеновском и конвертерном производстве стали.

По основному авт.св.Р 342912 известно устройство для определения содержания углерода, состоящее из пробоотборника, выполненного в виде кварцевого баллона, имеющего отверстие на рабочем торце, термопары, спай которой размещен внутри пробоотборника, защитного металлического колпачка с вставленной в него в виде диска огнеупорной пробкой (1j .

В этом устройстве производится замер температуры кристаллизации по температурной кривой "ликвидус", и на основании этой температуры по диаграмме состояние железо — углерод определяется содержание углерода в жидком металле.

Фиксация точной температуры крис- 25 таллизации в указанном устройстве затруднена иэ-за инерционности термопары, а также из-за неравновесного теплообмена через стенку между выделяющейся при кристаллизации скры- 30 той теплотой плавления и внешней средой.

Целью изобретения является повышение точности определения содержания углерода в сталеплавильной ванне.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем пробоотборник, выполненный в виде кварцевого баллона, укрепленного на водоохлаждаемой штанге, имеющего отверстие на рабочем торце, термопару, спай которой размещен внутри пробоотборника, и защитный металлический колпачок с встроенной в него в виде диска огнеупорной пробкой, на торце штанги параллельно пробоотборнику установлен баллон из вещества, имеющего удельную теплоемкость, равную теплоемкостн жидкого металла, и не имеющего фазовых переходов, например из цирконового огнеупора, в который помещен один спай дифференциальной термопары, а другой спай помещен в пробоотборник.

На фиг.1 покаэано предлагаемое устройство и диаграмма работы прибора определения содержания углерода; на фиг.2 — участок диаграммы железоуглерод.

771165

Устройство состоит из водоохлаждаемой штанги 1, в которой размещен кварцевый пробоотборник 2, имеющий на рабочем торце отверстие 3.С наружной стороны рабочий торец пробоотборника снабжен металлическим колпачком, внутри которого расположен диск 4 из огнеупорного материала, перекрывающий отверстие пробоотборника 2. Внутри пробоотборника 2 находятся термопара 5, защищенная кварцевой трубочкой р .б, алюминиевая проволока 7 и один .спай дифференциальной термопары 8 в кварцевой трубочке 9.

1.

Параллельно пробоотборнику на торце штанги 1 установлен баллон 10, в который погружен второй спай дифференциальной термопары 11 в кварцевой трубочке 12. Пробоотборник 2 и баллон 10 обмурованы асбестовой набивкой 13.Термопара 5 и дифференциальная термопара 8, 11 подключены к одному самопишущему прибору — потенциометру 14. Дифференциальная термопара подключена к прибору 14 одноименными полюсами.

Устройство работает следующим образом.

После отбора пробы жидкого металла, штанга 1 поднимается, и происходит охлаждение как пробы, так и вещества баллона 10. Поскольку спаи дифференциальной термопары 8,11 включены на- 30 встречу друг другу, т.е. одноименные полюса подключены к прибору 14, то уровень ЭДС показаний дифференциальной термопары на диаграмме прибора

14 в процессе охлаждения ее спаев не 35 будет изменяться до тех пор, пока про . ба жидкого металла в пробоотборнике 2 не будет совершать фазовых переходов.

В момент фазового перехода на диаграмме показаний ЭДС дифференциаль- 40 ной термопары 8,11 будут наблюдаться резкие отклонения в виде пиков {а,Ь, с,d). Это достигается тем, что вещество баллона 10, в который помещен спай дифференциальной термопары, в интервале температур, соответствующих Фазовым переходам пробы 7001500 C не испытывает никаких фазоо вых превращений и по массе и теплоемкости равно исследуемому образцу в пробоотборнике 2. В качестве вещества 50 . баллона 10 может служить цирконовый кирпич, так как его теплоемкость В исследуемом интервале температур совпадает с теплоемкостью жидкой стали и равна 0,7 КДж/кг.град. Вследствие этого два спая дифференциальной термопары будут охлаждаться с одинаковой скоростью,и их суммарная ЭДС будет равна нулю до тех пор, пока проба с металлом не начнет совершать фазовых переходов, что приводит к резкому изменению температуры спаев и на диаграмме будет наблюдаться пик.

В предлагаемом устройстве термопара 8,11 фиксирует весьма слабые тепловые эффекты, возникающие в образце, а при помощи термопары 5 определяется значение температуры фазового перехода. Это повышение чувствительности измерения температуры кристаллизации с помощтю термопары 8,11 позволяет определять температурные точки (е,f,g,h) не только по кривой

"ликвидус", но и на кривой "солидус", а-также на других линиях фазовых переходов диаграммы состояния железоуглерод, измерение которых обычной термопарой 5 не представляется возможным ввиду слабых тепловых эффектов фазовых переходов на "солидусе" и в зоне более низких температур.

Сопоставление температур фазовых переходов по диаграмме состояния железо — углерод для одной и той же пробы металла позволяет повысить точность измерения и исключить измерение "ложной" температуры кристаллизации жидкого металла в датчиках с одной термопарой.

Формула изобретения

Устройство для определения содер жания углерода по авт.св. М 342912, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения . содержания углерода, на торце штанги параллельно пробоотборнику установлен баллон иэ вещества, имеющего удельную. теплоемкость, равную теплоемкости жидкого металла, и не имеющего фазовых переходов, например цирконового огнеупора, в который погружен один спай дифференциальной термопары, а другой спай помещен в пробоотборник.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 342912, кл. С 21 С 5/04, 1970.

ПИ

1

1РИ

gf

Ю а1 Рг аЮ РР uS@f 47 al РУ И и t> И "

Яп.g

ВНИИПИ Заказ 6625/36

Тираж 608 Подписное

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