КОНСТРУКЦИЯ ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ОСНАЩЕНИЯ КРИСТАЛЛИЗАТОРА МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК

КОНСТРУКЦИЯ ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ОСНАЩЕНИЯ КРИСТАЛЛИЗАТОРА МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК
Полезная модель относится к непрерывной разливке стали, в частности к конструкции термопреобразователей, используемых для температурного мониторинга стенок кристаллизатора в технологических системах предупреждения прорыва металла на МНЛЗ.
Известна конструкция термопреобразователя с пружинным прижимом к измеряемому объекту, встраиваемая в штатные крепежные шпильки кристаллизатора (CN 200993606). Термопара заключена в жесткий трубный корпус, обеспечивающий необходимую продольную жесткость в направлении усилия поджатая контакта; при этом спай термопары и выводы термопары для подключения к измерительной системе вынесены за пределы трубного корпуса. На трубном корпусе в направлении от спая термопары последовательно установлены следующие монтажные элементы: упорная втулка, жестко зафиксированная на трубном корпусе, пружина, резьбовая втулка, предназначенная для крепления термопреобразователя к кристаллизатору путем ее закручивания в крепежную шпильку кристаллизатора. При закручивании резьбовой втулки происходит сжатие упорной пружины и создается необходимое усилие прижима рабочего контакта к медной стенке кристаллизатора.
Недостатком указанной конструкции термопреобразователя является невозможность обеспечения контроля за состоянием теплового контакта термопреобразователя с медной стенкой кристаллизатора в процессе разливки стали. В результате снижается надежность работы системы предупреждения прорыва металла на МНЛЗ.
Данный недостаток устраняется путем использования медной стенки кристаллизатора в качестве одного из термоэлектродов термопары (US 5158128). При этом щуп термопреобразователя является вторым термоэлектродом термопары и изготавливается из соответствующего материала, например из константана. Общий провод для подключения цепи термопары к измерительной системе берется с непосредственно с медной стенки кристаллизатора (US 5158128). Данное решение позволяет однозначно диагностировать качество контакта термопреобразователя с медной стенкой кристаллизатора, поскольку, его нарушение сопровождается разрывом электрической цепи термопары. Кроме того, контакт термопреобразователя с медной стенкой является одновременно и горячим спаем термопары, что обеспечивает малую постоянную времени измерения температуры. Для обеспечения продольной жесткости в направлении усилия поджатия контакта щуп термопреобразователя выполняется в виде жесткого константанового стержня с монтажными элементами, последовательно расположенными в направлении от рабочего контакта стержня: упорная втулка, припаянная к корпусу стержня, пружина, резьбовая втулка, предназначенная для крепления термопреобразователя к кристаллизатору (US 5158128). Конец стержня выполняется заостренным с целью увеличения давления в месте контакта с медной плитой.
Конструкция термопреобразователя с пружинным прижимом к измеряемому объекту US 5158128 выбрана как наиболее близкий аналог заявляемой полезной модели. Прототипу модели присущи следующие недостатки. Во-первых, электрический контакт стержня и медной плиты имеет точечный характер, что не является надежным. Вторым недостатком данной конструкции является необходимость применения высокотемпературной пайки или сварки для присоединения гибких компенсационных или удлинительных проводов к жесткому константановому стержню, что усложняет процесс изготовления термопреобразователя и снижает надежность конструкции.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении надежности работы системы предупреждения прорыва металла на МНЛЗ.
Технический результат, обеспечивающий решение задачи, заключается в повышении надежности конструкции термопреобразователя и улучшении контакта термопреобразователя с поверхностью стенки кристаллизатора.
Для решения поставленной задачи и достижения технического результата предлагается термоапреобразователь, предназначенный для измерения температуры стенок кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок, представляющий собой константановый термоэлектрод с монтажными элементами, последовательно расположенными в направлении от рабочего контакта термоэлектрода: упорная втулка, пружина, резьбовая втулка, предназначенная для крепления термопреобразователя к кристаллизатору.
Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что константановый термоэлектрод выполнен из многопроволочного константанового провода в термостойкой изоляции, встроенного в жесткий трубный корпус таким образом, что конец провода со стороны рабочего контакта термоэлектрода выступает за пределы трубного корпуса, а в технологический зазор между константановым проводом и трубным корпусом заподлицо с трубным корпусом вставлена медная гильза и выполнена операция обжатия гильзы и провода совместно с жестким трубным корпусом. Дополнительно на жестком трубном корпусе путем его обжатия сформирован упор для фиксирования упорной втулки, выполненной со свободной посадкой на трубном корпусе, в процессе закручивания резьбовой втулки и сжатия пружины.
Использование в качестве константанового термоэлектрода многопроволочного константанового провода позволяет избежать дополнительных и ненадежных промежуточных контактов или высокотемпературной пайки/сварки удлинительных проводов, что повышает надежность конструкции термопреобразователя.
Формирование рабочего контакта термопреобразователя обжатием многопроволочного константанового провода медной гильзой совместно с жестким трубным корпусом обеспечивает надежный многоточечный контакт более устойчивый к окислению медной поверхности и различным видам загрязнений по сравнению с точечным контактом за счет внедрение профилированных концов жесткой константановой проволоки в более мягкую медную стенку кристаллизатора.
Выполнение упора на жестком трубном корпусе термопреобразователя для фиксирования упорной втулки позволяет избежать лазерной сварки или фиксирующей обжимки для крепления упорной втулки к корпусу термопреобразователя, что повышает надежность крепления и упрощает процесс изготовления термопреобразователя, а также обеспечивает оптимальное поджатие пружины за счет пластической деформации упора.
Таким образом, достигается заявленный технический результат.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где
- на фиг.1 изображена конструкция термопреобразователя.
Конструкция термопреобразователя, содержащая многопроволочный константановый провод в термостойкой изоляции (1), помещенный в жесткий трубный корпус (4) и изолированный от него по всей длине за исключением области рабочего контакта термопреобразователя (область А); медную гильзу (7), установленную в технологический зазор между проводом (1) и трубным корпусом (4) заподлицо с его торцевой частью; упорную втулку (3), свободно посаженную на трубном корпусе (4) и зафиксированную в районе упора (область В); прижимной пружины (6) и резьбовой втулки (2), предназначенной для крепления термопреобразователя к кристаллизатору. Рабочий контакт термопреобразователя (область А) сформирован путем совместного обжатия жесткого трубного корпуса (4), медной гильзы (7) и константанового провода (1).
Заявленная конструкция термопреобразователя предназначена для встройки через герметизированные штатные крепежные шпильки кристаллизатора. Термопреобразователь устанавливается внутри полой шпильки до упора рабочего контакта с поверхностью медной стенки кристаллизатора и закрепляется путем закручивания резьбовой втулки. При закручивании резьбовой втулки происходит сжатие упорной пружины и создается необходимое усилие прижима рабочего контакта к медной стенке кристаллизатора. Термопреобразователи встраиваются в медные стенки кристаллизатора по его периметру с определенным шагом и, зачастую, в несколько рядов ниже уровня металла. По характеру изменения показаний термопреобразователей диагностируется вероятность прорыва жидкого металла на выходе из кристаллизатора, что позволяет обслуживающему персоналу принять меры к предотвращению аварии.