Устройство для замера температуры и отбора проб расплавленного металла

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА ТЕМПЕРАТУРЫ И ОТБОРА ПРОБ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА
Полезная модель относится к области черной металлургии и может быть использована для контроля технологических параметров расплавленного металла, в частности для одновременного замера его температуры и отбора пробы.
Известно устройство для замера температуры и отбора пробы расплавленного металла, содержащее рукоятку в виде полой картонной трубки, пробоотборник и термоэлемент, выполненный в виде термопары. Пробоотборник и термопара размещены в картонных трубках, скрепленных между собой. Блок пробоотборника и термопары является сменным: одна из трубок соединена с вставленной в него рукояткой (1). Устройство позволяет одновременно проводить одноразовый отбор пробы и измерение температуры ванны расплавленного металла. В случае необходимости предварительного замера температуры ванны расплавленного металла, сменный блок заменяется на новый. На эту операцию требуется дополнительное время.
Известно также устройство для замера температурь и отбора пробы расплавленного металла, содержащее корпус, который имеет две секции, жестко соединенные между собой, две металлические пластины, образующие камеру для забора пробы, расположенную между секциями корпуса, элементы. образующие вход в камеру (2). Устройство позволяет одновременно проводить одноразовый отбор пробы и измерять температуру ванны расплавленного
МПК: G01K 7/02, G01N 1/12
металла. Известному устройству присущ тот же недостаток, что и предыдущему аналогу.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому рещению является устройство для замера температуры и отбора пробы расплавленного металла, содержащее сменный блок, имеющий кожух из теплостойкого материала, например, в виде многослойного картона, пропитанного огнеупорным составом. В кожухе с одной стороны закреплен огнеупорный корпус, выполненный в виде двух жестко соединенных между собой секций. В одной из секций выполнена пробоотборная камера с элементом, образующим вход в камеру. Устройство содержит два термоэлемента в виде термопар. Одна термопара зафиксирована в первой секции корпуса с помощью огнеупорного материала, например, огнеупорного цемента. Термоэлектроды этой термопары выходят за торец огнеупорного корпуса и предназначены для определения температуры ванны расплавленного металла. Термоэлектроды другой термопары размещены в пробоотборной камере первой секции и предназначены для определения температуры ликвидуса расплавленного металла в процессе затвердевания. Во второй секции размещен зажим - контактный узел из
непроводящего материала, например пластика. Он установлен на прессовой
посадке во второй секции корпуса для фиксации термопар. Элемент, образующий вход в пробоотборную камеру, и термопара, выходящая за торец огнеупорного корпуса, закрыты общим металлическим колпачком. Еще один металлический колпачок закрывает элемент, образующий вход в пробоотборную камеру. Термоэлектроды термопар защищены тонкостенными кварцевыми
трубками. Поверх устройства для замера температуры и отбора пробы размещен бумажный колпачок (3).
Устройство позволяет одновременно проводить отбор пробы, а также измерять температуру ванны расплавленного металла и температуру ликвидуса. Однако, в случае необходимости предварительного замера температуры ванны расплавленного металла, с целью корректировки параметров дальнейшей плавки, данное устройство является неоправданно сложным и дорогостоящим, т.к. сменный блок является невосстанавливаемым и рассчитан на одно погружение в жидкий металл, т.е. является одноразовым.
Предлагаемая полезная модель решает задачи упрощения конструкции устройства, расширения его эксплуатационных возможностей, а также повышения производительности при необходимости предварительного замера температуры ванны расплавленного металла с последующим одновременным отбором пробы расплавленного металла и замером его температуры.
Для достижения указанного технического результата предлагается устройство для замера температуры и отбора пробы расплавленного металла, которое, как и наиболее близкое к нему известное по патенту России №2155948, содержит сменный блок, имеющий кожух из теплостойкого материала, в котором закреплен огнеупорный корпус с пробоотборной камерой и первым термоэлементом. Пробоотборная камера и первый термоэлемент закрыты первым металлическим колпачком. Это устройство содержит также второй термоэлемент и второй металлический колпачок.
В отличие от известного, предлагаемое устройство снабжено дополнительным полым кожухом из теплостойкого материала с закрепленным в нем дополнительным огнеупорным корпусом. Второй термоэлемент размещен в дополнительном корпусе и закрыт вторым металлическим колпачком. Полые кожухи установлены последовательно и соединены между собой, а на наружной стороне дополнительного полого кожуха выполнена проточка.
Благодаря наличию этих признаков появляется возможность предварительного замера температуры ванны расплавленного металла с последующим одновременным отбором пробы расплавленного металла и замером его температуры. При этом по сравнению с прототипом упрощена конструкпия устройства и расширены его эксплуатационные возможности. Кроме того, за счет произведения двух замеров температуры одним устройством без снятия сменного блока ускоряется процесс определения параметров расплавленного металла.
Для наилучшей реализации этих преимуществ первый полый кожух из теплостойкого материала с огнеупорным корпусом частично вставлен в дополнительный полый кожух, а проточка на наружной стороне дополнительного кожуха выполнена кольцевой и размешена на уровне первого металлического колпачка.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами: на фиг. 1 изображено сечение устройства для измерения температуры и отбора пробы расплавленного металла; на фиг.2 - увеличенное изображение I на фиг. 1: увеличенное изображение II на фиг.2. .
Устройство для замера температуры и отбора пробы расплавленного металла содержит сменный блок 1, имеющий полый кожух 2 из теплостойкого материала, например, многослойного картона, пропитанного огнеупорным составом. Внутри кожуха 2 со стороны одного из его торцев закреплен огнеупорный керамический корпус 3 с пробоотборной камерой 4 и первым термоэлементом 5. Для попадания расплавленного металла в пробоотборную камеру предназначена кварцевая трубка 6, в которой установлен алюминиевый раскислитель 7. Камера 4 является сборной, ее половины зажаты упругим элементом 8. Камера 4 и трубка 6 зафиксированы в корпусе 3, например, с помощью суспензии 9. Термоэлемент 5 зафиксирован в корпусе 3, например с помощью заливочной массы 10. Трубка 6 и термоэлемент 5 закрыты общим металлическим колпачком 11. Устройство снабжено дополнительным полым кожухом 12 из теплостойкого материала, например многослойного картона, пропитанного огнеупорным составом. В кожухе 12 с помощью промежуточных втулок 13 и 14, засыпки 15, например щамотом, и заливки 16, например, суспензией, зафиксирован дополнительный огнеупорный корпус 17 из керамического материала. В нем размещен второй термоэлемент 18 и закрыт вторым металлическим колпачком 19. .На наружной стороне дополнительного кожуха 12 выполнена кольцевая проточка 20. Полый кожух 2 с корпусом 3 вставлен в дополнительный полый кож) 12 таким образом, чтобы кольцевая проточка 20 находилась на уровне первого металлического колпачка 11. Термоэлементы 5 и 18 выполнены в виде термопар. Термоэлектроды 21, 2 Г термопар изолированы тонкостенными кварцевыми трубками 22, 22 и закрыты
крышками 23, 23. Четыре вывода 24, 24 термопар проходят к контактному узлу 25, представляющему собой втулку с четырьмя контактами. Паз 26 во внутренней втулке 27 полого кожуха 2 предназначен для отвода воздуха из пробоотборной камеры 4. Со свободной стороны в полый кожуха 2 вставлен закрепленный в металлическом жезле контактодержатель. Металлический жезл с контактодержателем прикреплены к машине для замера параметров плавки (на чертежах не показаны).
Перед проведением измерения устройство соединяют с контактодержателем, закрепленном в металлическом жезле, металлический жезл устанавливают в машину для замера параметров плавки и с ее помощью жезл опускают в ванну расплавленного металла. Первоначально осушествляется предварительный замер температуры расплавленного металла. Это необходимо для дальнейшей корректировки параметров плавки. При прохождении через шлаковый слой металлический колпачок 19, крышка 23 и кварцевая трубка 22 защищают термоэлектроды 21 термопары 18 от воздействия шлака. Когда устройство входит в расплав металла, металлический колпачок 19 и крышка 23 термопары 18 расплавляются, и термопара 18 начинает определять температуру ванны расплава. Сигнал от термопары 18 по проводам 24 передается на контакты узла 25, а затем через кольца контактодержателя в металлический жезл и далее на регистрирующие приборы (на чертеже не показаны). Предварительный замер температуры осуществляется в течение.4...6 секунд. За это время полый кожух 12 прогорает в месте кольцевой проточки 20, и при вынимании жезла
происходит отрыв части кожуха 12 с вторым термоэлементом 18 по линии кольцевой проточки и дальнейшее их сгорание.
После предварительного замера температуры параметры плавки корректируются, и металлический жезл без замены блока 1 повторно на 4...6 секунд опускается в ванну расплавленного металла. При прохождении через шлаковый слой металлический колпачок 11, крышка 23 и кварцевая трубка 22 зашищают термоэлектроды 2 Г термопары от воздействия шлака. Когда устройство входит в расплав металла, металлический колпачок 11, закрывающий трубку 6 пробоотборной камеры 4 и чувствительный элемент 2Г, крышка 23 термопары 5 и колпачок 11 расплавляются. Расплавленный металл под воздействием ферростатического давления через кварцевую трубку 6, взаимодействуя с алюминиевым раскислителем 7, попадает в пробоотборную камеру 4, заполняя ее. При этом воздух из пробоотборной камеры 4 отводится через паз 26 во внутренней втулке 27 полого кожуха 2. Термопара 5 снова определяет температуру ванны расплава для выяснения правильности откорректированных параметров плавки. Сигнал от термопары 5 по проводам 24 передается на контакты контактного узла 25, затем через кольца контактного узла в металлический жезл и на регистрирующие приборы (на чертеже не показаны). По истечении времени, необходимого для измерения температуры и взятия пробы (4...6 секунд), сменный блок вынимается и разбивается для изъятия пробы с целью проведения ее химического анализа.
параметров плавки. А в дальнейшем без замены сменного блока производится отбор пробы расплавленного металла и повторный замер температуры. При этом по сравнению с прототипом упрощена конструкция устройства и расширены его эксплуатационные возможности. Кроме того, за счет проведения двух замеров температуры одним устройством без снятия сменного блока ускоряется процесс определения параметров расплавленного металла.
ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Устройство для замера температуры и отбора пробы расплавленного металла, содержащее сменный блок, имеющий полый кожух из теплостойкого материала, в котором закреплен огнеупорный корпус с пробоотборной камерой и первым термоэлементом, закрытыми первым металлическим колпачком, второй термоэлемент и второй металлический колпачок, устройство снабжено дополнительным полым кожухом из теплостойкого материала с закрепленным в нем дополнительным огнеупорным корпусом, второй термоэлемент размещен в дополнительном корпусе и закрыт вторым металлическим колпачком, полые кожухи установлены последовательно и соединены между собой, а на наружной стороне дополнительного полого кожуха выполнена проточка, полый кожух из теплостойкого материала с огнеупорным корпусом частично вставлен в дополнительный полый кожух, проточка на наружной стороне дополнительного кожуха выполнена кольцевой и размещена на уровне первого металлического колпачка.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1.Патент США №4069715, МПК GO IN 1/12, ППК: 73/354, опубл. 1978 г.
3. Патент России №2155948, МПК G01N 1/10, 1/12, опубликован 2000 г. (основной натент США №5577841, МПК G01N 1/12, ППК: 374/140, опубликован 1996 г.) - прототип.
Авторы
С.И.Подлесных с4.о
Ю.Е.Смирнова .