Зонд для вимірювання та взяття проб у металевому розплаві

Реферат: Винахід належить до вимірювального зонда для вимірювання та взяття проб у металевому розплаві за допомогою встановленої на кисневому списі вимірювальної головки, яка має принаймні один температурний датчик та одну камеру для проб, причому камера для проб принаймні частково оточена вимірювальною головкою і має пронизуючий вимірювальну головку впускний канал, причому впускний канал в тій ділянці, що проходить всередині вимірювальної головки, має довжину L, а принаймні в одному місці цієї внутрішньої ділянки має мінімальний 2 -1 діаметр D, і співвідношення L/D є меншим за 0,6 мм , причому протитиск Рg, який чинить вимірювальна головка еталонному потокові газу, є меншим за 20 мбар. UA 108604 C2 (12) UA 108604 C2 UA 108604 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується зонда для вимірювання та взяття проб у металевому розплаві за допомогою встановленої на кисневому списі вимірювальної головки, причому вимірювальна головка має принаймні один температурний датчик та одну камеру для проб, і цю камеру для проб оточує вимірювальна головка, а також має впускний канал із виготовленої із кварцового скла трубки, який проходить крізь вимірювальну головку. Подібні вимірювальні зонди в принципі відомі і поряд з іншим застосовуються при виробництві сталі в так званих конвертерах або електродугових печах. В конвертері (так званому BOF-конверторі - фахове скорочення англійського терміну Basic Oxygen Furnace/конвертерна піч) за допомогою кисневого списа у металевий розплав вдувають кисень. Конвертер облицьовано жаростійким матеріалом, який оптимально протидіє ерозії внаслідок шлаків та тепла під час процесу вдування кисню. В конвертер додають шрот та вапно (оксид кальцію), щоб охолодити розплав та видалити фосфор, кремній та марганець. Кисень спалює вуглець, перетворюючи його в окис вуглецю та двоокис вуглецю. Марганець, кремній та фосфор окислюються і разом з окисом кальцію та окисом заліза перетворюються в шлак. Оскільки ця окислювальна реакція відбувається як надзвичайно екзотермічна, процес потребує охолодження, аби врегульовувати температуру розплаву. Охолодження здійснюється шляхом додавання шроту та залізної руди під час процесу вдування. Сам процес вдування кисню триває 15-20 хвилин, незалежно від розмірів конвертера, який може становити 70-400 тон. При цьому пропускна спроможність кисневого списа узгоджується з розмірами конвертера або вагою розплаву. Завантаження сталі та шлаку, включно з вимірюванням температури та взяттям проб для аналізу розплаву, дає в результаті тривалість процесу між двома виливаннями від 40 до 60 хвилин. Весь процес відрізняється високою продуктивністю і створює сталь з низьким вмістом забруднень. Виливання здійснюється шляхом відхилення печі крізь випускний отвір у ливарний ківш. Під час цієї операції додають сплави заліза, щоб врегулювати склад сталі у ковші. Важливий прогрес у технології застосування кисневих списів полягає у тому, що в розплав крізь дно конвертера вводять інертний газ, зазвичай аргон, щоб перемішувати розплав та шлаки. Завдяки цьому процесу ефективність значно зростає, а втрати заліза і вміст фосфору зменшуються. Крім того, покращується рівновага тепла та маси в процесі, а це призводить до скорочення коштів. Вимірювальні зонди, що застосовуються в конвертері, описані, наприклад, в DE 10 2005 060 492 та в DE 10 2005 060 493. В електродуговій печі шрот плавиться під впливом енергії електричної дуги, створеної між вістрями графітових електродів та електропровідним завантаженням шроту. Три електроди та стелю печі підіймають задля завантаження печі шротом, звільняючи завантажувальний отвір. Електроди підтримують електричну дугу відповідно заданій напрузі та заданій силі струму, завдяки чому створюється необхідна для плавлення та фришування енергія. Електродугові печі мають внутрішній діаметр близько 6-9 метрів та потужність на 100-200 тон сталі. Проміжок часу між двома виливаннями в цих печах триває 90-110 хвилин. Вимірювальні зонди, що застосовуються в електродугових печах, описані, наприклад, в DE 28 45 566, DE 32 03 505 та в DE 13 60 625. Для спостереження за процесом в конвертері або в електродуговій печі потрібно, щоб для взяття проб було забезпечене цілковите заповнення камери для проб вимірювального зонда при відносно низьких показниках температури, причому слід уникати газових пухирців у пробі. Таке взяття проб не завжди є простим, зокрема під час вдування в конвертер, оскільки теоретична щільність сталевого розплаву дуже коливається, по-перше, внаслідок вдування кисню зверху, по-друге, внаслідок вдування інертного газу крізь дно конвертера. Крім того, в промисловості переважає тенденція до застосування таких печей, які дозволяють лише незначне перегрівання розплаву (тобто незначну різницю між температурою ванни та температурою ліквідусу). Тому перед винаходом стоїть задача покращити існуючі вимірювальні зонди та прилади для взяття проб і дозволити брати проби зі значно меншою присутністю газу, тобто підвищити якість проб. Також добре було б спростити видалення проб із вимірювального зонда. Згідно з винаходом задачу вирішено за допомогою ознак незалежних пунктів формули винаходу. Доцільні форми виконання викладені у залежних пунктах формули. Виявилося, що вимірювальний зонд, призначений для вимірювання та взяття проб у металевому розплаві за допомогою встановленої на кисневому списі вимірювальної головки, яка має принаймні один температурний датчик та одну камеру для проб, причому камера для проб принаймні частково оточена вимірювальною головкою і має пронизуючий вимірювальну головку впускний канал, утворений краще за все трубкою із кварцового скла, лише тоді забезпечує отримання відмінних проб без газових пухирців, коли довжина L тієї ділянки трубки 1 UA 108604 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 із кварцового скла, яка проходить у вимірювальній головці, співвідноситься з квадратом мінімального діаметра D, який має трубка із кварцового скла принаймні в одному місці у 2 -1 -1 внутрішній ділянці, як L/D