RU172270U1 - DEVICE FOR CONTROL OF METAL MELT PARAMETERS - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области черной металлургии и может быть использована для контроля технологических параметров расплавленного металла и/или шлака, в частности для одновременного и/или последовательного замера температуры, активности кислорода, отбора пробы и иных параметров. Предложено устройство для контроля параметров расплавов металла, содержащее корпус, выполненный из теплостойкого материала, рабочий элемент и контактный узел, размещенные в корпусе, причем корпус снабжен покрытием с низким коэффициентом поглощения тепловой энергии. Технический результат - повышение стойкости корпуса устройства контроля параметров расплавов металлов под воздействием теплового излучения до начала измерения. 2 ил.The proposed utility model relates to the field of ferrous metallurgy and can be used to control the technological parameters of molten metal and / or slag, in particular for simultaneous and / or sequential measurement of temperature, oxygen activity, sampling and other parameters. A device for controlling the parameters of metal melts is proposed, comprising a housing made of heat-resistant material, a working element and a contact assembly located in the housing, the housing being provided with a coating with a low absorption coefficient of thermal energy. The technical result is to increase the resistance of the housing of the device for monitoring the parameters of metal melts under the influence of thermal radiation before the measurement. 2 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области черной металлургии и может быть использована для контроля технологических параметров расплавленного металла и/или шлака, в частности для одновременного и/или последовательного замера температуры, активности кислорода, отбора пробы и иных параметров.The proposed utility model relates to the field of ferrous metallurgy and can be used to control the technological parameters of molten metal and / or slag, in particular for simultaneous and / or sequential measurement of temperature, oxygen activity, sampling and other parameters.

Из уровня техники известна конструкция термопары Positherm (https://www.heraeus.com/ru/hen/products_and_solutions_hen/steel/temperature_control_steel/.aspx, описание конструкции представлено на сайте kip-guide.ru›docs/38947-08.pdf, копия прилагается), предназначенной для кратковременного измерения температуры расплава. Устройство состоит из многослойной картонной трубки и установленной в её торец керамической измерительной головки с термопарой и контактной частью. Термопара надевается на погружной жезл, с помощью которого она вводится в жидкий металл.The prior art thermocouple construction is Positherm (https://www.heraeus.com/en/hen/products_and_solutions_hen/steel/temperature_control_steel/.aspx, a description of the design is presented on the website kip-guide.ru ›docs / 38947-08.pdf, copy attached), intended for short-term measurement of the temperature of the melt. The device consists of a multilayer cardboard tube and a ceramic measuring head installed in its end face with a thermocouple and a contact part. A thermocouple is put on a dip rod, with which it is inserted into the molten metal.

Известно устройство для отбора проб расплавов металла, описанное в ГОСТ Р ИСО 14284-2009. Устройство содержит корпус, выполненный в виде картонной трубки, в корпусе посредством песчаного держателя установлена разъемная форма. В центральном отверстии песчаного держателя установлена кварцевая трубка, соединенная с разъемной формой. Через кварцевую трубку расплавленный металл затекает в разъемную форму. A device for sampling metal melts is described in GOST R ISO 14284-2009. The device comprises a housing made in the form of a cardboard tube, a detachable shape is installed in the housing by means of a sand holder. A quartz tube connected to a detachable form is installed in the central hole of the sand holder. Through a quartz tube, molten metal flows into a split mold.

Аналогичную конструкцию, включающую корпус в виде картонной гильзы, имеют и датчики активности кислорода, широко применяемые в металлургическом производстве.A similar design, including a case in the form of a cardboard sleeve, have oxygen activity sensors, which are widely used in metallurgical production.

Из уровня техники также известны комбинированные устройста контроля различных параметров расплавов металла.Combined devices for monitoring various parameters of metal melts are also known in the art.

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 (патент на изобретение РФ № 2155948). 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. Во второй секции размещен зажим – контактный узел из непроводящего материала, например, пластика. Он установлен на прессовой посадке во второй секции корпуса для фиксации термопар. A device for measuring temperature and sampling molten metal containing a removable unit having a casing of heat-resistant material, for example, in the form of a multilayer cardboard impregnated with a refractory composition (patent for the invention of the Russian Federation No. 2155948). In the casing, on one side, a refractory casing is made, made in the form of two sections rigidly interconnected. In one of the sections, a sampling chamber with an element forming the entrance to the chamber is made. The device contains two thermocouples in the form of thermocouples. In the second section there is a clamp - a contact assembly made of non-conductive material, for example, plastic. It is installed on a press fit in the second section of the housing for fixing thermocouples.

Описанное устройство позволяет одновременно проводить отборы проб, а также измерять температуру ванны расплавленного металла и температуру ликвидуса. The described device allows simultaneous sampling, as well as measuring the temperature of the molten metal bath and the temperature of the liquidus.

Известно устройство для отбора проб и измерения параметров расплавов металла и шлака (патент РФ на полезную модель № 159861), содержащее корпус, в котором установлены измерительные блоки с размещенными в них рабочими элементами, и контактный узел, при этом корпус выполнен из теплостойкого материала и снабжен элементом ослабления его конструкции, расположенным в зоне размещения рабочих элементов следующего измерительного блока, при этом корпус выполнен в виде одной детали, представляющей собой полую трубку. Указанное решение выбрано заявителем в качестве прототипа.A device for sampling and measuring parameters of molten metal and slag (RF patent for utility model No. 159861), comprising a housing in which the measuring units are installed with working elements housed in them, and a contact assembly, the housing being made of heat-resistant material and equipped with the weakening element of its design, located in the area of the working elements of the next measuring unit, while the housing is made in the form of a single part, which is a hollow tube. The specified solution is selected by the applicant as a prototype.

Все указанные устройства для контроля параметров расплавов металла, включая прототип, являются устройствами однократного применения и имеют общий конструктивный элемент – корпус из теплостойкого материала, как правило, в виде картонной гильзы, который имеет недостаток в том, что в силу работы устройств в условиях высоких температур (до 1800 град С), он быстро разрушается, причем разрушение в силу воздействия высоких теператур, начинается уже до начала измерения. Это происходит отчасти из-за того, что при производстве устройств контроля параметров расплавов металла для производства корпусов, кожухов и других частей устройств используются материалы с высоким термическим сопротивлением (малым коэффициентом теплопроводности 0,1…2 Вт/м*К), такие как картон, различная керамика, бетоны и т.д. Одновременно все эти материалы имеют высокий коэффициент поглощения тепловой энергии (внешнего теплового излучения), что способствует их быстрому нагреву и ускоренному, преждевременному разрушению.All of these devices for controlling the parameters of metal melts, including the prototype, are single-use devices and have a common structural element - a body of heat-resistant material, usually in the form of a cardboard sleeve, which has the disadvantage that due to the operation of the devices at high temperatures (up to 1800 degrees C), it quickly collapses, and the destruction, due to the influence of high temperatures, begins already before the start of the measurement. This is partly due to the fact that materials with high thermal resistance (low thermal conductivity coefficient 0.1 ... 2 W / m * K), such as cardboard, are used in the manufacture of control devices for the parameters of metal melts for the production of casings, casings and other parts of devices. , various ceramics, concrete, etc. At the same time, all these materials have a high coefficient of absorption of thermal energy (external thermal radiation), which contributes to their rapid heating and accelerated, premature destruction.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании заявляемой полезной модели, является преждевременный нагрев и разрушение корпуса устройства до начала измерения. A technical problem, the solution of which is provided by using the inventive utility model, is the premature heating and destruction of the device body before the measurement.

Техническим результатом является повышение стойкости корпуса устройства контроля параметров расплавов металлов под воздействием теплового излучения до начала измерения.The technical result is to increase the resistance of the housing of the device for monitoring the parameters of metal melts under the influence of thermal radiation before the measurement.

Заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве для контроля параметров расплавов металла, содержащем корпус, выполненный из теплостойкого материала, рабочий элемент и контактный узел, размещенные в корпусе, корпус снабжен покрытием с низким коэффициентом поглощения тепловой энергии.The claimed technical result is achieved by the fact that in the device for controlling the parameters of metal melts, comprising a housing made of heat-resistant material, a working element and a contact assembly located in the housing, the housing is provided with a coating with a low coefficient of absorption of thermal energy.

Наличие корпуса, с размещенными в нем рабочим элементом и контактным узлом, позволяет производить измерение и контроль необходимых параметров расплавов металла и способствует достижению заявленного технического результата за счет обеспечения защиты рабочего элемента и контактного узла от воздействия повышенной температуры.The presence of the housing, with the working element and the contact node located in it, allows the measurement and control of the necessary parameters of metal melts and helps to achieve the claimed technical result by protecting the working element and contact node from exposure to elevated temperature.

Выполнение корпуса из теплостойкого материала способствует достижению заявленного технического результата и позволяет обеспечить измерение или осуществить отбор пробы за определенный промежуток времени при погружении устройство в расплав металла за счет теплостойких свойств материала корпуса. The implementation of the housing of a heat-resistant material contributes to the achievement of the claimed technical result and allows for measurement or sampling for a certain period of time when the device is immersed in the molten metal due to the heat-resistant properties of the material of the housing.

Наличие покрытия корпуса, выполненного из материала с низким коэффициентом поглощения тепловой энергии, обеспечивает дополнительную защиту устройства от преждевременного разрушения до начала измерения под воздействием повышенной температуры, что способствует повышению стойкости корпуса устройства.The presence of a housing cover made of a material with a low coefficient of absorption of thermal energy provides additional protection of the device from premature failure before the start of measurement under the influence of elevated temperature, which helps to increase the durability of the device housing.

Вместе с тем, использование покрытия не ведет к существенному увеличению размеров устройства и материалоемкости, как например, если бы была увеличена толщина стенки корпуса устройства, что исключает удорожание конструкции. Это также является достаточно важным, поскольку применяемое устройство является одноразовым.However, the use of the coating does not lead to a significant increase in the size of the device and material consumption, such as if the thickness of the wall of the device were increased, which eliminates the cost of the structure. This is also quite important, since the device used is disposable.

Заявляемое устройство имеет отличия от прототипа и не следует явным образом из уровня техники, т.е. соответствует критерию «новизна». Кроме того, предлагаемое устройство может быть изготовлено в промышленных масштабах и найдет применение в области металлургии, т.е. характеризуется критерием «промышленная применимость».The inventive device has differences from the prototype and does not follow explicitly from the prior art, i.e. meets the criterion of "novelty." In addition, the proposed device can be manufactured on an industrial scale and will find application in the field of metallurgy, i.e. characterized by the criterion of "industrial applicability".

Сущность заявляемого технического решения поясняется фигурами чертежей, где на фиг.1 представлена конструкция заявляемого устройства, на фиг. 2 - пример конкретного выполнения заявляемого устройства. The essence of the claimed technical solution is illustrated by the figures of the drawings, where in Fig.1 shows the design of the claimed device, in Fig. 2 - an example of a specific implementation of the claimed device.

Устройство для контроля параметров расплавов металла (фиг.1) содержит корпус 1, выполненный из теплостойкого материала, например, в виде склеенной картонной гильзы, рабочий элемент 2 и контактный узел 3, размещенные в корпусе 1, при этом корпус 1 снабжен покрытием 4 с низким коэффициентом поглощения тепловой энергии. В качестве такого покрытия может быть использована, например, алюминиевая фольга, которая одним из известных способов закрепляется на внешних поверхностих устройства, либо алюминиевая краска, наносимая на внешние поверхности устройства, либо любой другой материал с выским коэффициентом отражения.A device for monitoring the parameters of molten metal (figure 1) contains a housing 1 made of heat-resistant material, for example, in the form of a glued cardboard sleeve, a working element 2 and a contact node 3, placed in the housing 1, while the housing 1 is provided with a low coating 4 thermal energy absorption coefficient. As such a coating can be used, for example, aluminum foil, which is fixed by one of the known methods on the external surfaces of the device, or aluminum paint applied to the external surfaces of the device, or any other material with a high reflection coefficient.

Рабочий элемент 2 представляет из себя измерительный блок, содержащий один или несколько датчиков измерения и контроля параметров расплавов металла и/или пробоотборную камеру для отбора проб расплавов металла.The working element 2 is a measuring unit containing one or more sensors for measuring and monitoring parameters of metal melts and / or a sampling chamber for sampling metal melts.

Согласно заявленному решению, устройство содержит, по меньшей мере, один рабочий элемент, но заявитель этим не ограничивает возможности использования заявленного решения в комбинированных устройствах, где рабочих элементов может быть установлено два и более, например, как это описано в примере конкретного выполнения.According to the claimed solution, the device contains at least one working element, but the applicant does not limit the possibility of using the claimed solution in combined devices, where two or more working elements can be installed, for example, as described in the specific embodiment.

В примере конкретного выполнения, изображенном на фиг.2, представлена конструкция устройства для предварительного замера температуры ванны расплавленного металла и последующего повторного замера температуры и отбора пробы расплавленного металла. Корпус 1 выполнен из теплостойкого материала в виде картонной гильзы и снабжен покрытием 4, выполненным из алюминивой фольги, которая одним из известных способов закрепляется на наружной поверхности корпуса устройства. In the specific embodiment shown in FIG. 2, a design of a device for pre-measuring the temperature of a bath of molten metal and subsequent re-measurement of temperature and sampling of the molten metal is presented. The housing 1 is made of heat-resistant material in the form of a cardboard sleeve and is equipped with a coating 4 made of aluminum foil, which is one of the known methods fixed on the outer surface of the device.

В корпусе последовательно установлены два рабочих элемента – измерительных блока 2 и 5 и контактный узел 3. В измерительном блоке 2 установлен термоэлемент 6, имеющий керамический корпус 7 и крышку 8. В измерительном блоке 5 установлен термоэлемент 9, имеющий крышку 10, а также пробоотборная камера 11 с крышкой 12. Термоэлемент 9 и пробоотборная камера 11 установлены в керамическом корпусе 13. Термоэлементы 6 и 9 выполнены в виде термопар. Выводы термопар проходят к контактному узлу 3.Two working elements are installed in series in the housing - measuring units 2 and 5 and a contact assembly 3. In the measuring unit 2, a thermocouple 6 is installed, having a ceramic body 7 and a cover 8. In the measuring unit 5, a thermocouple 9 is installed, having a cover 10, as well as a sampling chamber 11 with a cover 12. The thermocouple 9 and the sampling chamber 11 are installed in a ceramic case 13. Thermocouples 6 and 9 are made in the form of thermocouples. The thermocouple leads pass to the contact node 3.

Для защиты элементов измерения и контроля, используемых в рабочих элементах устройства, обычно используется защитные колпачки 14. В случае исследования параметров шлака и/или отбора пробы шлака защитный колпачок 14 не устанавливается.To protect the measuring and control elements used in the operating elements of the device, protective caps are usually used 14. In the case of studying the parameters of the slag and / or sampling the slag, the protective cap 14 is not installed.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Перед проведением измерения устройство соединяют с контактодержателем, закрепленным в металлическом жезле, металлический жезл установлен в машину для замера параметров плавки и с ее помощью жезл с устройством опускают в ванну расплавленного металла, при этом с помощью рабочего элемента осуществляется замер параметров и/или отбор пробы расплава металла. В случае, если рабочий элемент представляет собой измерительный блок только с термоэлементом, как это показано в примере конкретного выполнения на фиг. 2 (измерительный блок 2 с термоэлементом 6), то осуществляется только измерение температуры расплавленного металла. Если в измерительном блоке установлен пробоотборник или датчик активности кислорода в металле, камера для измерения температуры ликвидуса или другой датчик, то одновременно осуществляется забор пробы расплавленного металла или определение параметров металла соответственно. Before the measurement, the device is connected to a contact holder fixed in a metal rod, the metal rod is installed in the machine for measuring the melting parameters and with its help the rod with the device is lowered into the molten metal bath, while using the working element the parameters are measured and / or the melt sample is taken metal. In the event that the operating element is a measuring unit with only a thermocouple, as shown in the specific embodiment in FIG. 2 (measuring unit 2 with thermocouple 6), then only the temperature of the molten metal is measured. If a sampler or a sensor of oxygen activity in the metal, a chamber for measuring liquidus temperature or another sensor is installed in the measuring unit, then a sample of molten metal is sampled or metal parameters are determined, respectively.

Предварительный замер температуры ванны расплавленного металла с помощью устройства, описанного в примере конкретного выполнения (фиг.2), осуществляется следующим образом.Preliminary measurement of the temperature of the bath of molten metal using the device described in the example of a specific implementation (figure 2) is as follows.

При прохождении через шлаковый слой металлический колпачок 14 измерительного блока 2, а также крышка 8 защищают термоэлемент 6 от воздействия шлака. Когда устройство входит в расплав металла, колпачок 14 и крышка 8 расплавляются, и термоэлемент 6 начинает измерять температуру ванны расплава. Сигнал от термоэлемента 6 через выводы термопар передается в контактный узел 3, а затем через кольца контактодержателя в металлический жезл и далее регистрирующие приборы машины для замера параметров. Предварительный замер осуществляется в течение 8-15 секунд, в течение которых полый корпус 1 прогорает, и при вынимании устройства происходит отрыв части корпуса 1 вместе с измерительным блоком 2, которые сгорают в расплаве металла.When passing through the slag layer, the metal cap 14 of the measuring unit 2, as well as the cover 8, protect the thermocouple 6 from the effects of slag. When the device enters the molten metal, the cap 14 and the lid 8 are melted, and the thermocouple 6 begins to measure the temperature of the molten bath. The signal from the thermocouple 6 is transmitted through the terminals of the thermocouples to the contact node 3, and then through the rings of the contact holder to the metal rod and then recording devices of the machine for measuring parameters. Preliminary measurement is carried out for 8-15 seconds, during which the hollow body 1 burns out, and when the device is removed, part of the body 1 is torn off together with the measuring unit 2, which burn out in the molten metal.

После предварительного замера температуры параметры плавки могут быть откорректированы. Далее металлический жезл повторно на 8-15 секунд погружается в ванну расплавленного металла. Аналогично выше описанному процессу, колпачок 14, установленный на измерительном блоке 5, и крышки 10 и 12 защищают термоэлемент 9 и пробоотборную камеру 11 от воздействия шлака, а затем расплавляются при погружении в расплав металла. Как правило, при повторном погружении происходит замер температуры или других параметров способом, описанным выше, а также производится отбор пробы с помощью пробоотборной камеры 11. Далее измерительный блок вынимается и проба извлекается для проведения химического анализа.After preliminary measurement of the temperature, the melting parameters can be adjusted. Next, the metal rod is re-immersed in the bath of molten metal for 8-15 seconds. Similar to the process described above, the cap 14 mounted on the measuring unit 5 and the covers 10 and 12 protect the thermocouple 9 and the sampling chamber 11 from the effects of slag, and then melt when immersed in the molten metal. Typically, when re-diving, the temperature or other parameters are measured in the manner described above, and a sample is also taken using the sampling chamber 11. Next, the measuring unit is removed and the sample is removed for chemical analysis.

При проведении измерений покрытие 4 корпуса 1 обеспечивает дополнительную защиту устройства от преждевременного разрушения, что позволяет повысить стойкость корпуса устройства в процессе воздействия на него высоких температур.During the measurements, the coating 4 of the housing 1 provides additional protection of the device from premature destruction, which allows to increase the resistance of the housing of the device during exposure to high temperatures.

В случае, когда требуется измерить параметры шлака и/или сделать отбор пробы шлака, то используется устройство без защитных колпачков 14, обеспечивающих защиту измерительных и контрольных элементов устройства от воздействия шлака. Все необходимые замеры параметров шлака осуществляются аналогично описанному выше способу.In the case when it is required to measure the parameters of the slag and / or take a sample of slag, a device is used without protective caps 14 that protect the measuring and control elements of the device from the effects of slag. All necessary measurements of the slag parameters are carried out similarly to the method described above.

Описанный пример конкретного выполнения не ограничивают возможность использования более двух измерительных блоков для измерения других параметров расплава, а также не ограничивает возможности использования в измерительных блоках различных измерительных и контрольных элементов и их сочетаний, например, из следующих возможных: термоэлементы для определения температуры расплава или шлака, датчики активности кислорода в металле или шлаке, датчик содержания серы в металле, камера замера температуры ликвидуса и другие, пробоотборные камеры металла и шлака.The described example of a specific implementation does not limit the possibility of using more than two measuring units for measuring other parameters of the melt, nor does it limit the possibility of using various measuring and control elements and their combinations in the measuring units, for example, from the following possible: thermocouples for determining the temperature of the melt or slag, sensors of oxygen activity in the metal or slag, a sensor for the sulfur content in the metal, a chamber for measuring liquidus temperature and others, sampling cameras Woods of metal and slag.

Предлагаемая полезная модель может быть применена ко всем типам устройств, используемым для контроля параметров расплавов металла, к примеру, таких как термопары, пробоотборники, датчики активности кислорода, устройств для отбора проб и измерения параметров расплавов металлов и шлака и так далее.The proposed utility model can be applied to all types of devices used to control the parameters of metal melts, for example, such as thermocouples, samplers, oxygen activity sensors, devices for sampling and measuring the parameters of metal melts and slag, and so on.

Claims (2)

Устройство для контроля параметров расплавов металла, содержащее корпус, выполненный из теплостойкого материала, рабочий элемент и контактный узел, размещенные в корпусе, отличающееся тем, что корпус снабжен покрытием с низким коэффициентом поглощения тепловой энергии. A device for monitoring the parameters of metal melts, comprising a housing made of heat-resistant material, a working element and a contact assembly located in the housing, characterized in that the housing is provided with a coating with a low absorption coefficient of thermal energy.

Images