Посудина для металевого розплаву, а також застосування посудини

1. Посудина для металевого розплаву із пристроєм для вимірювання температури, встановленим в отворі у стінці посудини, причому пристрій для вимірювання температури має закриту на розміщеному у посудині кінці захисну оболонку і вставлений у отвір захисної оболонки термочутливий елемент, яка відрізняється тим, що захисна оболонка містить жаростійкий оксид металу і графіт, а також тим, що закритий кінець віддалений від стінки посудини щонайменше на 50мм. 2. Посудина за п. 1, яка відрізняється тим, що закритий кінець віддалений від стінки посудини на 75-200мм. 3. Посудина за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що пристрій для вимірювання температури встановлений у частині стінки посудини, що утворює дно посудини. 4. Посудина за будь-яким із пп. 1-3, яка відрізняється тим, що захисна оболонка як жаростійкий C2 2 (11) 1 3 85831 льний тигель для металів, у стінці якого встановлений термодатчик. Термодатчик має захисну трубку із металокерамічного матеріалу, такого як молібден і оксид алюмінію. Захисна тр убка вивищується своїм кінцем приблизно на 25мм у вн утрішній простір тигля. У [публікації US 3,610,045] описано плавильний тигель для розплаву заліза, в бічній стінці якого встановлено термоелемент. Термоелемент захищений конічною захисною оболонкою із оксиду алюмінію і оксиду кремнію. Подібна посудина відома із [ЕР 314 807 В1]. І в цій посудині термоелемент крізь стінку вставлений всередину посудини. Термоелемент захищений трубкою із оксиду алюмінію, яка у свою чергу всередині посудини оточена захисною оболонкою із нітриту бору. Із [US 6,309,442 B1] відома посудина для металевих розплавів, на внутрішній поверхні якої розміщені один над іншим контакти із діоксиду цирконію чи діоксиду торію для визначення висоти поверхні поділу між металевим розплавом і шлаком. В основі винаходу лежить задача такого вдосконалення посудини для металевих розплавів, що температура поміщеного до неї розплаву протягом тривалого часу може бути виміряна з якомога вищою точністю. Крім того, в основі винаходу лежить задача подальшого вдосконалення відомого способу визначення поверхні поділу. Згідно з винаходом задача вирішена ознаками незалежних пунктів формули винаходу. Вигідні форми виконання винаходу наведені у додаткових пунктах формули винаходу. Завдяки тому, що описана вище посудина має захисну оболонку із жаростійкого оксиду металу і графіту, і що закритий кінець захисної пристрою для вимірювання температури віддалений від стінки посудини щонайменше на 50мм, переважно на 75-200мм, може бути виміряна дійсна температура металевого розплаву без похибки виміряного значення внаслідок можливого охолодження розплаву стінкою тигля. Захисна оболонка пристрою для вимірювання температури виконана досить стійкою проти агресивної дії металевого розплаву, зокрема розплаву сталі, і тому придатна для тривалої експлуатації. Термочутливий елемент із захисною оболонкою може бути встановлений у дні посудини, тому вимірювання може бути здійснене навіть при низькому рівні розплаву у посудині. Захисна оболонка виготовлена в основному із оксиду алюмінію і графіту, причому частка оксиду алюмінію може становити від 20 до 80мас.%, а частка графіту може становити від 5 до 60мас.%. Крім того, захисна оболонка може містити вуглець у іншій формі, ніж графіт, і/або інші жаростійкі оксиди. Всередині захисної оболонки термочутливий елемент, переважно термопара, оточений захисною трубкою, виготовленою переважно із оксиду алюмінію. Доцільним є виконання, при якому зовнішній діаметр захисної трубки на 0,1-1мм менший, ніж внутрішній діаметр отвору в захисній трубці. Для забезпечення надійного вставляння в стінку посудини, а також достатньої стабільності за 4 хисної оболонки вона принаймні на частині своєї довжини маже мати конічну форму зі зменшенням діаметра у напрямку вн утрішньої порожнини посудини. Крім того, може бути доцільним встановлення на захисній оболонці датчика для визначення зміни матеріалу або зміни властивостей матеріалу, зокрема електрохімічного, електромагнітного чи оптичного датчика чи датчика для реєстрації електричної напруги і/або електричного струму і/або електричного опору, за допомогою якого можуть бути здійснені вимірювання поверхні поділу між металевим розплавом, зокрема сталевим розплавом і розміщеним поверх нього шлаком. Як тільки поверхня поділу торкнеться датчика, змінюється сигнал, знятий з датчика і таким чином реєструється досягнення поверхні поділу. Крім того, може бути доцільним встановлення в отворі у стінці посудини між стінкою посудини і захисною оболонкою втулки із жаростійкого матеріалу, переважно із мулліту, причому втулка може мати конічну форму зі зменшенням діаметра у напрямку вн утрішньої порожнини посудини. Згідно з винаходом посудина може бути використана як ливарний ківш, зокрема для сталевих розплавів. У ливарному ковші металевий розплав постійно рухається, тому необхідна особлива міцність вимірювального пристрою, висунутого порівняно далеко в порожнину посудини. Ливарний ківш зазвичай попередньо нагрівають, тому вимірювальний пристрій також підігрітий. Внаслідок цього час реакції дуже короткий, термочутливий елемент дуже швидко досягає температури розплаву і вимірювання може бути здійснене дуже швидко. Задача щодо вказаного вище способу вирішена тим, що всередині наявного у посудині нижнього матеріалу встановлюють датчик для визначення зміни матеріалу або зміни властивостей матеріалу, зокрема електрохімічний, електромагнітний чи оптичний датчик або датчик для реєстрації електричної напруги і/або електричного струму і/або електричного опору, вимірюють вимірювальний сигнал датчика під час розливання чи витікання матеріалу із посудини і констатують зміну сигналу при дотиканні датчика з поверхнею поділу між матеріалами. Зміні сигналу ставлять у відповідність віддаленість поверхні поділу від дна посудини. Крім того, може бути доцільним припинення процесу розливання чи виливання розплаву при зміні сигналу. Для цього вимірювальний сигнал передають на обладнання, що керує процесом розливання чи виливання розплаву з посудини. Незважаючи на порівняно велику довжину, з якою захисна оболонка вдається у розплав, пристрій має достатню міцність, завдяки чому можливе вимірювання температури металевого розплаву, а також визначення положення поверхні поділу між металевим розплавом і розміщеним на ньому шлаком. Нижче приклад виконання винаходу пояснюється з використанням фігур. На них зображено: Фіг.1 Поздовжній переріз пристрою для вимірювання температури, встановленого у стінці посудини, 5 85831 Фіг.2 Закритий кінець пристрою для вимірювання температури з електрохімічним датчиком. Відповідний винаходові вимірювальний пристрій має втулку 1 із мулліту. Вона встановлена у дні заради наочності не зображеного ливарного ковша для стального розплаву. Такі ливарні ковші відомі фахівцям, наприклад, із уже згаданої публікації [US 6,309,442 B1] (Фіг.1, поз.16). У втулці 1 встановлена захисна оболонка 2. Захисна оболонка 2 виготовлена в основному із суміші оксиду алюмінію і графіту. Захисна оболонка 2 має - принаймні в частині, розміщеній у втулці 1 - конічну форму. Це полегшує виймання захисної оболонки 2 з термочутливим елементом 3 із втулки 1 при заміні. Термочутливий елемент 3 всередині захисної оболонки 2 оточений трубкою 4 із оксиду алюмінію. Захисна оболонка 2 зафіксована у втулці 1 жаростійким цементом 5. Вершина захисної оболонки 2 заходить всередину ливарного ковша приблизно на 120мм, завдяки чому вимірювання температури, яке здійснюється вершиною термочутливого елемента 3, не зазнає впливу стінок ковша. На кінці термочутливого елемента 3, протилеглому внутрішній порожнині ливарного ковша, встановлений так званий з'єднувач 6, призначений для механічного і електричного приєднання вимірювального елемента 3. Уся конструкція із виготовленої із мулліту втулки 1 і встановленої на цементі 5 захисної оболонки 2 забезпечує герметичність, завдяки чому навіть у разі руйнування частини цієї конструкції розплавлений метал не зможе витікати із ливарного ковша. На Фіг.2 зображена вершина захисної оболонки 2 з термочутливим елементом 3 і електрохімічним датчиком 7. Електрохімічний датчик 7 видається із захисної оболонки 2 і зафіксований жаростійким цементом 8. Жаростійким цементом 8 зафіксована також трубка 4 із оксиду алюмінію. 6 Датчик 7 є звичайним електрохімічним датчиком, що містить трубку 9 із діоксиду цирконію, що служить як твердий електроліт, в якій встановлений опорний електрод 10 в опорному матеріалі 11 і наповнювачі 12. Такі електрохімічні датчики в принципі відомі, наприклад, із публікації [US 4,342,633]. Термочутливий елемент 3 містить термопару, причому зовнішня оболонка виготовлена із оксиду алюмінію, а один із термоелектродних провідників 13 прокладений у відкритій з обох кінців трубці 14 із оксиду алюмінію. Усі електричні провідники прокладені у трубці 4 із оксиду алюмінію і підведені до з'єднувача 6, через який вони можуть бути з'єднані з вимірювальним пристроєм. Напруга, вироблена електрохімічним датчиком 7, суттєво залежить від умов вимірювання. Тому відразу ж після зміни оточення датчика відбувається зміна напруги. Це відбувається, наприклад, коли поверхня наявного у ливарному ковші сталевого розплаву опускається і електрохімічний датчик 7 вступає в контакт з наявним над розплавом шаром шлаку. Завдяки цьому можливе точне визначення висоти цієї поверхні поділу між стальним розплавом і шлаком над дном ливарного ковша. Як тільки електрохімічний датчик 7 зафіксує поверхню поділу, може бути сформований, наприклад, сигнал припинення виливання стального розплаву із ливарного ковша шляхом закривання виливного отвору. В принципі можуть бути встановлені кілька електрохімічних датчиків по довжині захисної оболонки 2 з певними проміжками, завдяки чому можна отримувати інформацію про зміну положення поверхні поділу. Замість електрохімічного датчика можуть бути використані також інші датчики, придатні для виявлення зміни властивостей матеріалів на межі розплаву металу і шлаку, зокрема електрохімічні, електромагнітні чи оптичні датчики або датчики для реєстрації електричної напруги і/або електричного струму і/або електричного опору. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 85831 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601