УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБЫ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА ИЗ МЕТАЛЛОТРАКТА

Полезная модель относиться к металлургии, в частности к устройствам для отбора пробы металла из расплавов алюминиевых сплавов.
Известно устройство для отбора пробы жидкого металла, содержащее штангу для погружения, прикрепленной к корпусу пробозаборной камеры, внутри которой расположен поршень с возможностью вертикального перемещения с помощью штока, расположенного в направляющей штанге в виде полой трубы, соединенной соосно с пробоотборной камерой (см. рисунок 41 - Альтман, М.Б. Вакуумирование алюминиевых сплавов / М.Б. Альтман, Е.Б. Глотов, В.А. Засыпкин [и др.] - М.: Металлургия, 1977. - 240 с).
Недостатком известного устройства является низкое качество пробы и невысокие эксплуатационные характеристики, а при многократном использовании данного устройства будет происходить образование настылей на внутренней поверхности пробозаборной камеры, что затруднит вертикальное перемещение поршня при заборе расплава. Недостатком известного устройства также является то, что его конструкционные особенности препятствует выходу воздуха из пробозаборной камеры во время забора пробы, что существенно снижает точность измерений при определении содержания в ней водорода. Кроме того, во время перелива расплава в специальные тигли стационарных исследовательских комплексов в пробозаборной камере всегда будет оставаться какое-то количество расплава, которое в виде настылей будет присутствовать и нарастать при каждом последующем заборе пробы. Все это будет приводить к трансформации качественных характеристик проб расплава.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, по технической сущности и достигаемому результату является устройство для отбора пробы жидкого металла, состоящее из корпуса, штанги для погружения и крышки, выполненной из медного листа, а корпус изготовлен из двух плоских прямоугольных медных пластин, скрепленных между собой болтами, и по разъему пластин корпус имеет сквозное отверстие, соосно с которым выполнена пробоотборная камера в виде клинообразной щелевидной полости, при этом с одного конца сквозного отверстия установлена кварцевая трубка для прохождения жидкого металла к пробоотборной камере, а с другого - сквозное отверстие соединено со штангой, выполненной в виде полой трубы для отвода газов, а крышка выполнена в виде защитного колпачка и надета на кварцевую трубку. (Патент на полезную модель №120772 РФ, МПК G01N 1/10, G01N 33/20. Устройство для отбора пробы жидкого металла / B.C. Гуляков, А.С. Вусихис (РФ) - №2012117936/05, заявл. 28.04.2012; 27.09.2012 Бюл. №27).
Однако данное устройство предназначено только для отбора пробы жидкого металла с последующей его кристаллизацией в пробозаборной камере, невозможность точного места отбора пробы, а так же его невозможно использовать для перелива расплава в специальные тигли стационарных исследовательских комплексов.
Основной задачей полезной модели является повышение качества отобранных из расплава проб, обеспечивающих точный анализ содержания водорода и примесей в алюминиевом расплаве.
Для достижения поставленной задачи устройство для отбора пробы жидкого металла из металлотракта, содержащее штангу, соосно установленную с пробоотборной камерой, которая выполнена таким образом, что верхняя ее часть расположена в зоне расплава и соединена со штангой через фланец, а нижняя ее часть расположена в сквозном отверстии дна металлотракта, выходит за пределы зоны расплава и снабжена термопарой, устройством для нагрева, блоком управления и вентилем для отбора пробы. Кроме того, штанга и пробозаборная камера в зоне расплава снабжены пазами, совпадающими во время отбора пробы.
Фланец, точно фиксирует высоту погружения штанги относительно пробозаборной камеры, а наличие пазов в штанге и пробозаборной камере обеспечивает отбор пробы.
Установка пробозаборной камеры в донной части металлотракта позволяет беспрепятственный доступ отобранной пробы в тигель без образования настылей на внутренней поверхности пробозаборной камеры;
- нагрев пробозаборной камеры с помощью устройства для нагрева с блоком управления с термопарой, исключает конденсат паров воды, и преждевременную кристаллизацию пробы жидкого металла в пробозаборной камере;
- вентиль в нижней части пробозаборной камеры позволяет точно регулировать поступления необходимого количества расплава из пробозаборной камеры.
Во время отбора проб в предлагаемом устройстве совершенно исключен контакт с окружающей средой. При многократном использовании предлагаемого устройства не требуется проводить очистку устройства от остатков металла предыдущей пробы.
Выполнение предлагаемого устройства для отбора пробы жидкого металла из металлотракта, имеющего указанную выше совокупность конструктивных особенностей заявляемого устройства по сравнению с прототипом, характеризующиеся отличительными признаками, позволяет повысить качество отобранных из расплава проб, обеспечивающих точный анализ содержания водорода и примесей в алюминиевом расплаве.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства. На фиг. 2 при положении штанги в положение «закрыто» (фиг. 2, разрез А-А), и закрытом вентиле. На фиг. 3 - при в положении «открыто» (фиг. 3, разрез А-А) в момент отбора пробы.
Предлагаемое устройство для отбора пробы жидкого металла 17 из металлотракта 6 содержит штангу 1 с ручкой 2 и фиксаторами 3 положения штанги 1 на опорной плите 4 с отверстием 5, расположенной в верхней части металлотракта 6, штанга снабжена фланцем 7, пробозаборная камера 8, а на конце штанги 1, расположенным в пробозаборной камере 8, имеется поперечный паз 9, совпадающий с поперечным пазом 10 в пробозаборной камере 8. Кроме того, пробозаборная камера 8 установлена в сквозном отверстии 11 на дне металлотракта 6, а выходная нижняя часть пробозаборной камеры 8 снабжена вентилем 12, термопарой 13, устройством для нагрева 14, блоком управления 15.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Ручку 2 штанги поворачивают в положение «закрыто» (фиг. 2, разрез А-А), и вентиль 12 перекрывают. Затем включают устройство для нагрева 14 до температуры не меньше 100°С. Данная температура будет поддерживаться автоматически в течение работы предлагаемого устройства с помощью блока управления 15 и термопары 14. Когда необходимо произвести отбор пробы жидкого металла 17 из металлотракта 6 (обычно в конце разливки расплава) ручку 2 поворачивают в положение «открыто» (фиг. 3, разрез А-А), в течение 8÷10 секунд и затем снова возвращают ее в положение «закрыто» (фиг. 2, разрез А-А). После этого открывают вентиль 12 и отобранный необходимый объем пробы жидкого металла заливается в тигель 16. После того, как весь металл выльется в тигель 16, вентиль 12 перекрывают. Далее данная проба передается для проведения дальнейших аналитических исследований в заводскую лабораторию. При необходимости можно снова взять пробу, при этом весь рабочий цикл повторяют.
Пример. Для сравнения качества отобранных из расплава проб с использованием предлагаемого устройства и известного в виде специального ковша производили отбор проб расплава на одном из предприятий ОК «РУСАЛ» во время плавки алюминиевого сплава 1ХХХ серии. Отливался слиток размером 600×1750×4700 мм общей массой 45 тонн. Приготовление и литье слитка производилось с обязательным применением дегазационных установок SNIF; фильтрация производилась через трубчатый металлофильтр PTF (Mitsui) и пенокерамический фильтр ПКФ. Отливка слитка осуществлялась через распределитель металла Combo-Bag, модифицирование производилось прутковой лигатурой Al-Ti-B после выходного портала PTF (Mitsui) из расчета 1÷2 кг/т. Во время подачи расплава по металлотракту из миксера перед литейной машиной производился отбор проб для анализа содержание водорода в расплаве с использованием предлагаемого устройства и штатного пробоотборника
Содержание водорода в расплаве определяли с помощью таких стационарных исследовательских комплексов, как анализатор содержания водорода ALU Compact и аппарат для измерения плотности образцов под низким давлением 3VT, после перелива расплава из предлагаемого устройства и штатного пробоотборника в специальные тигли стационарных приборов.
При исследовании с использованием проб, полученных с помощью штатного пробоотборника в виде специального ковша разброс получаемых значений составлял до 50%, а с использованием предлагаемого устройства - не более 15%. При этом на поверхности ковша постоянно образовывались настыли которые необходимо было убирать после каждого пробоотбора. При эксплуатации предлагаемого устройства каких-либо недостатков не было выявлено.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными позволяет повысить качество отобранных из расплава проб, обеспечивающих точный анализ и повышения эксплуатационных характеристик устройства.