Зонд для занурення у розплав металу та спосіб узяття проби розплавленого металу за допомогою зонда

1 Зонд для погружения в расплавленный металл для определения температуры ликвидус расплавленного металла в процессе его затвердевания, имеющий удлиненную форму с возможностью контактирования с расплавом металла первым осевым концом при его погружении в расплав металла в направлении погружения, первый огнеупорный корпус с погружным торцом, обращенным к первому концу зонда, внутреннюю пробоотборную камеру, ограниченную множеством внутренних стенок, одна из которых первая концевая стенка, ближайшая к погружному торцу или грани, канал, проходящий между отверстием в погружном торце или грани и главным входным отверстием в первой концевой стенке, и датчик температуры расплава, расположенный внутри пробоотборной камеры, отличающийся тем, что он содержит теплоприемник, расположенный внутри пробоотборной камеры, примыкающий к первой ее концевой стенке и имеющий выполненное в нем отверстие, соответствующее главному входному отверстию в первой концевой стенке, внутренние стенки пробоотборной камеры выполнены с возможностью отбора тепловой энергии от ее внутренней части с первой скоростью R-i, и установленный внутри пробоотборной камеры и примыкающий к теплоприемнику изолирующий экран с выполненным в нем отверстием, соответствующим отверстию в теплоприемнике и главному входному отверстию в первой концевой стенке, причем изолирующий экран выполнен с возможностью отбора тепловой энергии от внутренней части пробоотборной камеры со второй скоростью F?2, более низкой, чем первая скорость Ri 2 Зонд по п 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит раскисл итель внутри, по меньшей мере, части входного канала для раскисления расплавленного металла, текущего через канал 3 Зонд по п 1, отличающийся тем, что для одновременного определения температуры ванны расплава металла и температуры ликвидус расплавленного металла в процессе затвердевания он дополнительно содержит датчик температуры ванны расплава, расположенный за погружным торцом или гранью 4 Зонд по п 3, отличающийся тем, что первый огнеупорный корпус дополнительно имеет обычно продольный канал, проходящий сквозь него, при этом зонд дополнительно содержит датчик температуры для измерения температуры ванны расплава, проходящий через продольный канал за погружной торец или грань к датчику температуры ванны расплава 5 Зонд по п 4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит материал из изолирующего наполнителя, заполняющий продольный канал вокруг датчика температуры ванны расплава и обеспечивающий крепление чувствительного элемента для измерения температуры ванны к первому корпусу 6 Зонд по п 3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит металлическую крышку, расположенную на первом конце, закрывающую датчик температуры ванны расплава и предназначенную для растворения при соприкосновении с расплавом металла при погружении в него зонда 7 Зонд по п 3, отличающийся тем, что первый корпус дополнительно имеет первую соединяемую встык грань, обычно обращенную в противоположную относительно первого конца зонда сторону, и тем, что он дополнительно содержит второй огнеупорный корпус, имеющий вторую соединяемую встык грань, соединенную встык с первой соединяемой встык гранью первого корпуса, и соединительную грань, обычно, противолежащую второй соединяемой встык грани, при этом первый и второй корпуса соединены вместе у первой и второй соединяемых встык граней, и часть второй соединяемой встык грани образует о 0 0 48949 вторую концевую стенку пробоотборнои камеры 8 Зонд по п 7, отличающийся тем, что он дополнительно содержит электрический соединительный зажим, проходящий во второй корпус от соединительной грани датчика определения температуры ликвидус, электрически соединенного с и проходящего от электрического соединительного зажима через первую и вторую соединенные встык грани к датчику определения температуры ликвидус, и датчик измерения температуры ванны расплава, электрически соединенный с и проходящий от электрического соединительного зажима через первую и вторую соединенную встык грани к датчику измерения температуры ванны расплава 9 Зонд по п 7, отличающийся тем, что он дополнительно содержит слой огнеупорного цемента для закрепления датчика определения температуры ликвидус, датчик измерения температуры ванны расплава и электрический соединительный зажим ко второму корпусу 10 Зонд по п 7, отличающийся тем, что первая и вторая соединяемые встык грани обе имеют ступенчатую радиальную конфигурацию, при этом первая соединяемая встык грань взаимно принимается второй соединяемой встык гранью 11 Зонд по п 10, отличающийся тем, что одна из соединяемых встык граней содержит шпонку, выступающую в направлении к другой из соединяемых встык граней, которая дополнительно имеет канавку, взаимно принимающую шпонку 12 Зонд по п 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит впускную трубку, проходящую через канал и за погружной торец или грань, обычно, в направлении погружения к наружному концу 13 Зонд по п 12, отличающийся тем, что он дополнительно содержит металлическую крышку, закрывающую наружный конец впускной трубки, при этом крышка является растворимой при соприкосновении с расплавленным металлом 14 Зонд по п 12, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гильзу, проходящую вдоль, по меньшей мере, части впускной трубки для раскисления расплавленного металла, текущего через впускную трубку 15 Зонд по п 3, отличающийся тем, что датчик определения температуры ликвидус содержит первую термопару и датчик измерения температуры ванны расплава содержит вторую термопару, при этом каждая термопара имеет пару выводов, отходящих от нее, и тем, что он дополнительно Настоящее изобретение относится, в основном, к погружным датчикам для использования в печах для обработки расплава металла, который может измерять температуру ликвидус расплавленного металла в процессе твердения В частности, настоящее изобретение относится к погружаемым в расплав металла зондам, которые обеспечивают взятие пробы расплава металла, и в которых проба затвердевает определенным образом для получения более надежной информации о температуре ликвидус содержит электрический соединительный зажим, при этом выводы термопар соединены с электрическим соединительным зажимом множеством компенсационных узлов, каждый из которых расположен в такой же основной продольной позиции внутри зонда, так что все узлы находятся в тепловом равновесии 16 Способ взятия пробы расплавленного металла посредством зонда для определения в пробе температуры ликвидус расплавленного металла в процессе затвердевания, в котором погружают в расплав металла зонд, отбирают пробу расплава металла в пробоотборную камеру до тех пор, пока пробоотборная камера не заполнится полностью, герметизируют пробу внутри пробоотборнои камеры затвердевающей частью расплавленного металла и определяют по затвердевающей пробе температуру ликвидус расплавленного металла в процессе затвердевания посредством датчика температуры, отличающийся тем, что осуществляют отбор тепловой энергии от затвердевающей части расплавленного металла при прекращении течения расплава металла таким образом, что внутренние стенки пробоотборнои камеры отбирают тепловую энергию с первой скоростью R-i, a изолирующий экран отбирает тепловую энергию со второй скоростью F 2 более низкой, чем ско? рость R-i, тем самым вызывая распространение фронта затвердевания герметизированной пробы в направлении изолирующего экрана, что предотвращает образование газовых пустот 17 Способ по п 16, отличающийся тем, что осуществляют раскисление расплавленного металла, текущего через главное входное отверстие, имеющее раскислитель внутри канала 18 Способ по п 16, отличающийся тем, что используют датчик измерения температуры ванны расплава, расположенный за погружным торцом или гранью, и осуществляют одновременное определение температуры ванны расплава металла посредством указанного датчика температуры ванны расплава и температуры ликвидус расплавленного металла в процессе затвердевания посредством датчика определения температуры ликвидус 19 Способ по п 18, отличающийся тем, что используют металлическую крышку, расположенную на первом осевом конце для закрытия датчика измерения температуры ванны расплава, и осуществляют растворение металлической крышки при контактировании с расплавом металла Обычная технология взятия проб для определения химического состава расплава металла предусматривает измерение температуры, при которой расплав металла затвердевает Соответственно, пробоотборное устройство, имеющее внутреннюю полость и температурочувствительный элемент, расположенный внутри этой полости, погружают в ванну расплавленного металла, расплав металла через вход втекает в полость, и полость заполняется под действием статического давления железа В типичных известных пробоот 48949 борных устройствах проба расплава металла затвердевает вдоль фронта затвердевания, который распространяется от стенок полости в направлении теплового и геометрического центра полости Как известно, в процессе затвердевания газы в расплаве металла разделяются вдоль фронта затвердевания и могут накапливаться с образованием газовых пустот или раковин в затвердевающем последним металле, т е вблизи теплового центра полости Однако в обычных известных пробоотборных устройствах является проблемой то, что температурочувствительный элемент, обычно располагается в или вблизи центра заполненной полости, и примыкающие или расположенные по соседству газовые пустоты или раковины препятствуют теплопереносу от затвердевающего металла к чувствительному элементу Помехи в теплопереносе приводят к неточным противоречивым измерениям температуры Затем существует необходимость регулирования затвердевания расплава металла в пробоотборном устройстве для предотвращения образования газовых пустот или раковин у или вблизи температурочувствительного элемента Другой проблемой для известных пробоотборных устройств является то, что надежность устройства зависит от способности внутренней полости заполняться полностью при погружении в ванну расплава металла и оставаться заполненной при извлечении устройства из ванны расплава металла Как можно понять, образование пустот вблизи температурочувствительного элемента также может произойти, когда часть пробы расплава металла выпускается из полости и/или когда полость не полностью заполнена расплавом металла Таким образом необходимо, чтобы пробоотборное устройство, имеющее внутреннюю полость, было, по существу, полностью заполнено при погружении пробоотборного устройства в ванну расплава и оставалось, по существу, полностью заполненным при извлечении пробоотборного устройства из ванны расплава Также известны пробоотборные устройства, имеющие два отдельных температурных датчика, один - для измерения температуры ликвидус, при которой затвердевает расплав металла, и второй для измерения окружающей температуры ванны расплава металла В случае, когда температурочувствительными устройствами являются термопары, необходимо поддерживать постоянную температуру спаев термопар и их соответствующих компенсационных подводящих проводов Однако еще одной типичной проблемой для известных пробоотборных устройств является то, что скрытое тепло, отдаваемое затвердевающим металлом во внутреннюю полость, может воздействовать на эти спаи и компенсационные выводы и может выразиться в неточных показаниях температуры Кроме того, для пробоотборных устройств существует необходимость экранирования этих спаев и выводов от воздействия этого скрытого тепла Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является зонд для погружения в расплавленный металл для определения температуры ликвидус расплавленного металла в процессе его затвердевания, известный из патента США № 4401389А (кп G01N1/12, 30 08 1983) Известный зонд имеет удлиненную форму с возможностью контактирования с расплавом металла первым осевым концом при его погружении в расплав металла в направлении погружения, первый огнеупорный корпус с погружным торцем, обращенным к первому концу зонда, внутреннюю пробоотборную камеру, ограниченную множеством внутренних стенок, одна из которых первая концевая стенка, ближайшая к погружному торцу или грани, канал, проходящий между отверстием в погружном торце или грани и главным входным отверстием в первой концевой стенке, и датчик температуры расплава, расположенный внутри пробоотборной камеры Такое конструктивное выполнение зонда препятствует теплопереносу от затвердевающего металла к датчику, что приводит к неточным противоречивым измерениям температуры Кроме того известен способ взятия пробы расплавленного металла посредством зонда для определения в пробе температуры ликвидус расплавленного металла в процессе затвердевания, который раскрыт в патенте США № 4361053 (кл G01N 1/10, 30 11 1952) Известный способ включает следующие операции погружают в расплав металла зонд удлиненной формы в направлении погружения в виде первого огнеупорного корпуса с погружным торцем или гранью, обращенным в сторону первого конца зонда, отбирают пробу расплава металла в пробоотборную камеру, ограниченную множеством внутренних стенок, одна из которых первая концевая стенка, ближайшая к погружному торцу или грани, через канал, проходящий между отверстием в погружном торце или грани и главным входным отверстием в первой концевой стенке, до тех пор, пока пробоотборная камера не заполнится полностью, герметизируют пробу внутри пробоотборной камеры затвердевающей частью расплавленного металла и определяют по затвердевающей пробе температуру ликвидус расплавленного металла в процессе затвердевания посредством датчика температуры, расположенного внутри пробоотборной камеры Такая реализация способа не предотвращает образования газовых пустот, образующихся вокруг датчика определения температуры ликвидуса, что приводит также к неточным измерениям температуры В основу изобретения положена задача разработать погружной зонд и способ взятия пробы расплавленного металла для определения его температуры ликвидус в процессе затвердевания расплавленного металла, которые обеспечили бы повышение точности определения температуры ликвидус расплавленного металла Поставленная задача решается тем, что зонд для погружения в расплавленный металл для определения температуры ликвидус расплавленного металла в процессе его затвердевания, имеющий удлиненную форму с возможностью контактирования с расплавом металла первым осевым концом при его погружении в расплав металла в на 48949 правлении погружения, первый огнеупорный корпус с погружным торцем, обращенным к первому концу зонда, внутреннюю пробоотборную камеру, ограниченную множеством внутренних стенок, одна из которых первая концевая стенка, ближайшая к погружному торцу или грани, канал, проходящий между отверстием в погружном торце или грани и главным входным отверстием в первой концевой стенке, и датчик температуры расплава, расположенной внутри пробоотборнои камеры, согласно изобретению, содержит теплоприемник, расположенный внутри пробоотборнои камеры, примыкающий к первой ее концевой стенке и имеющий выполненное в нем отверстие, соответствующее главному входному отверстию в первой концевой стенке, внутренние стенки пробоотборнои камеры выполнены с возможностью отбора тепловой энергии от ее внутренней части с первой скоростью Ri, и установленный внутри пробоотборнои камеры и примыкающий к теплоприемнику изолирующий экран с выполненным в нем отверстием, соответствующим отверстию в теплоприемнике и главному входному отверстию в первой концевой стенке, причем изолирующий экран выполнен с возможностью отбора тепловой энергии от внутренней части пробоотборнои камеры со второй скоростью F 2 более низкой, чем первая скорость Ri ? При таком конструктивном выполнении зонда датчик определения температуры ликвидус, расположен внутри пробоотборнои камеры в стороне от изолирующего экрана Кроме того зонд дополнительно содержит раскислитель внутри, по меньшей мере, части входного канала для раскисления расплавленного металла, текущего через канал Для одновременного определения температуры ванны расплава металла и температуры ликвидус расплавленного металла в процессе затвердевания он дополнительно содержит датчик температуры ванны расплава, расположенный за погружным торцем или гранью Первый огнеупорный корпус дополнительно имеет обычно продольный канал, проходящий сквозь него, при этом зонд дополнительно содержит датчик температуры для измерения температуры ванны расплава, проходящий через продольный канал за погружной торец или грань к датчику температуры ванны расплава Далее зонд дополнительно содержит материал из изолирующего наполнителя, заполняющий продольный канал вокруг датчика температуры ванны расплава и обеспечивающий крепление чувствительного элемента для измерения температуры ванны к первому корпусу Помимо этого зонд дополнительно содержит металлическую крышку, расположенную на первом конце, закрывающую датчик температуры ванны расплава и предназначенную для растворения при соприкосновении с расплавом металла при погружении в него зонда Первый корпус дополнительно имеет первую соединяемую встык грань, обычно обращенную в противоположную относительно первого конца зонда сторону, и тем, что он дополнительно содержит второй огнеупорный корпус, имеющий вторую соединяемую встык грань, соединенную встык с первой соединяемой встык гранью первого 8 корпуса, и соединительную грань, обычно, противолежащую второй соединяемой встык грани, при этом первый и второй корпуса соединены вместе у первой и второй соединяемых встык граней, и часть второй соединяемой встык грани образует вторую концевую стенку пробоотборнои камеры Зонд дополнительно содержит электрический соединительный зажим, проходящий во второй корпус от соединительной грани датчика определения температуры ликвидус, электрически соединенного с и проходящего от электрического соединительного зажима через первую и вторую соединенные встык грани к датчику определения температуры ликвидус, и датчик изменения температуры ванны расплава, электрически соединенный с и проходящей от электрического соединительного зажима через первую и вторую соединенную встык грани к датчику измерения температуры ванны расплава Зонд дополнительно содержит слой огнеупорного цемента для закрепления датчика определения температуры ликвидус, датчик измерения температуры ванны расплава и электрический соединительный зажим ко второму корпусу Первая и вторая соединяемые встык грани обе имеют ступенчатую радиальную конфигурацию, при этом первая соединяемая встык грань взаимно принимается второй соединяемой встык гранью При этом одна из соединяемых встык граней содержит шпонку, выступающую в направлении к другой из соединяемых встык граней, которая дополнительно имеет канавку, взаимно принимающую шпонку Зонд дополнительно содержит впускную трубку, проходящую через канал и за погружной торец или грань, обычно, в направлении погружения к наружному концу Зонд также дополнительно содержит металлическую крышку, закрывающую наружный конец впускной трубки, при этом крышка является растворимой при соприкосновении с расплавленным металлом Зонд дополнительно содержит гильзу, проходящую вдоль, по меньшей мере, части впускной трубки для раскисления расплавленного металла, текущего через впускную трубку Предпочтительно, если датчик определения температуры ликвидус содержит первую термопару и датчик измерения температуры ванны расплава содержит вторую термопару, при этом каждая термопара имеет пару выводов, отходящих от нее, и если зонд дополнительно содержит электрический соединительный зажим, при этом выводы термопар соединены с электрическим соединительным зажимом множеством компенсационных узлов, каждый из которых расположен в такой же основной продольной позиции внутри зонда, так что все узлы находятся в тепловом равновесии Поставленная задача решается также тем, что в способе взятия пробы расплавленного металла посредством зонда для определения в пробе температуры ликвидус расплавленного металла в процессе затвердевания, в котором погружают в расплав металла в направлении погружении зонд, отбирают пробу расплава металла в пробоотборную камеру до тех пор, пока пробоотборная камера не заполнится полностью, герметизируют пробу внутри пробоотборнои камеры затвердева 48949 ющеи частью расплавленного металла и определяют по затвердевающей пробе температуру ликвидус расплавленного металла в процессе затвердевания посредством датчика температуры, согласно изобретению, осуществляют отбор тепловой энергии от затвердевающей части расплавленного металла при прекращении течения расплава металла таким образом, что внутренние стенки пробоотборнои камеры отбирают тепловую энергию с первой скоростью R-i, а изолирующий экран отбирает тепловую энергию со второй скоростью F?2, более низкой, чем скорость R-i, тем самым вызывая распространение фронта затвердевания герметизированной пробы в направлении изолирующего экрана, что предотвращает образование газовых пустот Кроме того, осуществляют раскисление расплавленного металла, текущего через главное входное отверстие, имеющее раскислитель внутри канала, а также используют датчик измерения температуры ванны расплава, расположенный за погружным торцем или гранью, и осуществляют одновременное определение температуры ванны расплава металла посредством указанного датчика температуры ванны расплава и температуры ликвидус расплавленного металла в процессе затвердевания посредством датчика определения температуры ликвидус Используют металлическую крышку, расположенную на первом осевом конце для закрытия датчика измерения температуры ванны расплава, и осуществляют растворение металлической крышки при контактировании с расплавом металла Такая реализация способа в еще большей мере способствует повышению точности определения температуры ликвидус расплавленного металла Основное преимущество заявленного зонда для взятия пробы и способа взятия пробы расплавленного металла обеспечивается за счет изолирующего экрана, который отбирает тепловую энергию, а также за счет расположения датчика температуры на удалении от изолирующего экрана с тем, чтобы более точно определять температуру ликвидуса расплавленного металла Таким образом, когда расплавленный металл поступает в камеру, теплоприемник обеспечивает затвердевание расплавленного металла, герметизируя пробу внутри камеры, благодаря чему герметизированная проба затвердевает вдоль фронта затвердевания, который распространяется в направлении изолирующего экрана Таким образом, осуществляется решение проблем, которые присущи противопоставленным техническим решением, изложенным в разделе "Предшествующий уровень техники" описания изобретения При таком направлении фронта затвердевания предотвращается образование газовых пустот, примыкающих к датчику температуры ликвидус и температура ликвидус расплавленного металла в процессе затвердевания определяется датчиком температуры ликвидусов затвердевшей пробе Предыдущее краткое описание, также как и подробное последующее описание предпочтительных вариантов изобретения, становятся более понятными при рассмотрении с приложенными чертежами Для иллюстрации изобретения на 10 чертежах изображен вариант изобретения, являющийся наиболее предпочтительным, Должно быть понятно, однако, что изобретение не ограничивается точным расположением и оборудованием, изображенным на чертежах На чертежах Фиг 1 является продольным поперечным разрезом погружаемого в расплав металла зонда, сконструированного в соответствии с предпочтительным изобретением, и Фиг 2 является видом сбоку термопары и электрических соединительных зажимов зонда, изображенного на Фиг 1 В последующем описании может быть использована определенная терминология, применяемая только для удобства и не являющаяся ограничивающей Термины "левый", "правый", "верхний", "нижний" обозначают направления на чертежах, на которые делается ссылка Термины "внутрь" и "наружу" являются дополнительными направлениями к или от, соответственно, геометрического центра упоминаемого объекта Терминология включает термины, специально упомянутые выше, их производные и термины, сходные по смыслу Согласно чертежам, на которые подобные элементы обозначены одинаковыми позициями, на Фиг 1 изображен погружной зонд 10, погружаемый в расплав металла, для взятия пробы расплавленного металла и определения температуры ликвидус металла в процессе затвердевания в соответствии с настоящим изобретением Зонд 10 обычно имеет удлиненную форму и погружается в расплавленный металл в направлении погружения 1 По существу, зонд 10 сначала контактирует с расплавом металла первым осевым концом 12 Зонд 10 имеет первый и второй обычно огнеупорные корпуса 14 и 16, соединенные вместе, соответственно, первым и вторым примыкающими друг к другу встык торцами 18, 20, при этом зонд размещен у одного конца расходуемой картонной трубки 22 Трубка 22 может быть соединена с зондом 10 у второго корпуса 16, как показано на Фиг1, и для надежного закрепления трубки 22 к второму корпусу 16 может использоваться связующее вещество или слой 23 клея Первый корпус 14 имеет погружной торец 24, обращенный лицевой поверхностью в направлении первого конца 12 зонда 10 и расположенный напротив первой соединенной встык грани 18 Внутри первого корпуса 14 расположена внутренняя пробоотборная камера 26, ограниченная множеством внутренних стенок 27, включая первую концевую стенку 28, примыкающую и обычно параллельную погружаемой грани или торцу 24 Материал, окружающий пробоотборную камеру 26 и образующий внутренние стенки 27, отбирает тепловую энергию из внутренней части пробоотборнои камеры с первой скоростью R-i, и затвердевание пробы расплавленного металла (не показана) в пробоотборнои камере 26 осуществляется с требуемой для термического анализа скоростью Предпочтительнее, чтобы размеры и геометрия пробоотборнои камеры 26 обеспечивали взятие достаточно большой пробы расплавленного металла для определения собственно температуры ликвидус Также предпочтительнее, чтобы одна из внутренних стенок 27 пробоотборнои каме 12 11 48949 ры 26 имела большой, плоский поверхностный приемник 46, имеющий отверстие 48, соответстучасток для создания подобного плоского участка вующий по размеру и сцентрованный с главным поверхности затвердевшей пробы расплава мевходом 34 в первой концевой стенке 28, через талла Когда это можно реализовать, такая плокоторое расплав металла проходит из впускной ская поверхность способствует приготовлению трубки 36 в пробоотборную камеру 26 Предпочтизатвердевшей пробы для спектрометрического тельнее, теплоприемник 46 является кольцевой анализа стальной шайбой Однако также могут использоваться такие высокотеплопроводные материалы, Предпочтительнее, чтобы первый и второй как медь, или керамика, как например, нитрат корпуса 14 и 16 были выполнены из пористого алюминия, в пределах духа и сферы применения материала, как например, из спеченного со смонастоящего изобретения Покрывая теплоприемлой песка, для обеспечения вытягивания воздуха ник 46, внутри пробоотборной камеры 26 распоиз пробоотборной камеры 26, при заполнении каложен прилегающий к нему изолирующий экран меры 26 пробой расплавленного металла Также 50 Экран 50 имеет отверстие 52, соответствуюявляется предпочтительным, чтобы материал, щую по размеру и сцентрованную с апертурой или окружающий пробоотборную камеру 26, был досотверстием 48 в теплоприемнике 46 и главным таточно толстым для обеспечения необходимой входом 34 в первой концевой стенке 28 Важно, механической прочности и для теплового экраничто изолирующий экран 50 отбирает тепловую рования или изолирования затвердевающей проэнергию от внутренней части пробоотборной кабы в пробоотборной камере 26 от воздействия меры 26 со второй скоростью F?2, которая ниже, тепловой энергии от ванны расплавленного мечем первая скорость Ri отбора тепла от внутренталла них стенок 27 Первый корпус 14 имеет канал 30, проходящий между отверстием в погружаемом торце 24 и Соответственно, является предпочтительным, главным входом 34 в первой концевой стенке 28, и чтобы изолирующий экран был выполнен из высов данном варианте, впускную трубку 36, проходякотеплоизоляционного волокнистого огнеупорного щую через канал 30 за погружной торец 24 обычно материала Предпочтительнее, чтобы изолируюв направлении погружения 1 к наружному концу щий экран устанавливался внутри пробоотборной 38 Предпочтительнее впускную трубку выполнять камеры на прессовой или особо тугой посадке и из кварца и закреплять на месте огнеупорным цезакреплял теплоприемник 46 на месте ментом 40 Однако впускная трубка 36 также моПри перекрывании теплоприемника 46 изолижет быть выполнена из другого материала, как рующим экраном 50 масса расплавленного менапример, керамики или металла, и может закреталла внутри пробоотборной камеры 26 термичепляться на месте посредством других фиксаторов, ски изолирована от теплоприемника 46 Таким не отходя от духа и сферы применения настоящеобразом теплоприемник защищен от воздействия го изобретения Альтернативно, трубка 36 может тепловой энергии расплавленного металла внутри быть исключена, так что расплав металла течет пробоотборной камеры 26 Соответственно, тепнепосредственно через канал 30 лоприемник может поглощать только тепловую энергию от расплава металла у или над отверстиВнутри впускной трубки 36 имеется раскислием 48, проходящим через него В результате при тель, в настоящем варианте - это раскисляющая и погружении зонда 10 в ванну расплавленного мевосстановительная гильза 42, которая проходит, талла и заполнении пробоотборной камеры пропо крайней мере, вдоль части впускной трубки 36, бой расплава металла течение расплава металла предпочтительнее, вдоль всей длины трубки 36 в камеру прекращается и часть расплава металла, Как должно быть понятно, раскисляющая гильза находящаяся в контакте с теплоприемником 46 у 42 раскисляет пробу расплавленного металла, отверстия 48, быстро затвердевает, захватывая и когда она поступает в пробоотборную камеру 26 герметизируя пробу расплавленного металла через впускную трубку 36 Предпочтительнее, расвнутри пробоотборной камеры 26 кисляющей гильзой или вкладышем является алюминиевый вкладыш, хотя специалистам изПоскольку изолирующий экран 50 отбирает вестны другие материалы раскислителей и другие или поглощает тепловую энергию из внутренней геометрические формы (например, проволока, части пробоотборной камеры 26 со второй скоросита, полосы, ленты), которые могут применяться стью F?2, более низкой, чем первая скорость Ri в пределах духа и сферы применения настоящего отбора тепла от внутренних стенок пробоотборной изобретения камеры, тепловой центр пробоотборной камеры 26 удаляется от геометрического центра пробоотВ настоящем варианте зонд 10 имеет первую борной камеры 26 в направлении погружного торметаллическую крышку 44, закрывающую наружца 24 первого корпуса 14, и расплавленный меный конец 38 впускной трубки 36 для предотвраталл пробы, загерметизированный внутри щения неожиданного поступления материала в пробоотборной камеры 26, затвердевает вдоль пробоотборную камеру 26 Как должно быть пофронта затвердевания, который распространяетнятно, первая крышка 44 должна быть выполнена ся в направлении изолирующего экрана 50 Соотиз металлического материала, растворяющегося ветственно, металл, который начинает замерзать при соприкосновении с расплавом металла в тепоследним и металл, наиболее подверженный чение заданного промежутка времени Если необобразованию в нем газовых пустот или раковин, ходимо, первая металлическая крышка 44 может примыкает к изолирующему экрану 50 быть исключена в некоторых применениях Внутри пробоотборной камеры 26 и примыкая Зонд 10 имеет устройство 54 для определения к первой концевой стенке 28 расположен теплотемпературы ликвидус, который проходит через 14 13 48949 отверстие в первой соединенной встык грани 18 венно, первой и второй соединенных встык граней первого корпуса 14 в пробоотборную камеру 26 в 18 и 20 таким образом, что часть второй соедидатчику 56 у воспринимающего конца Датчик 56 ненной встык грани 20 образует одну из внутренрасположен внутри пробоотборной камеры 26 в них стенок 27 пробоотборной камеры 26 Также стороне от изолирующего экрана 50 и, следовавторой корпус 16, предпочтительнее, имеет сотельно, в стороне от термического центра пробоединительную поверхность 70, обычно противоотборной камеры 26 Соответственно, предотвралежащую второй соединенной встык грани 20, и щается образование газовых пустот или раковин, электрический зажим 69 проходит от соединипримыкающих к датчику 56 Предпочтительнее, тельной поверхности 70 во второй корпус 16 Как чтобы датчик 56 располагался в или около геовидно из Фиг 1 электрический соединительный метрического центра пробоотборной камеры 26, зажим 69 поддерживает устройство 54 для опрехотя установлено, что датчик 56 также может быть деления температуры ликвидус и устройство 60 размещен и в других местах, удаленных от изолидля определения температуры ванны расплава, рующего экрана 50, в пределах духа и сферы припри этом температурочувствительные устройства менения настоящего изобретения 54 и 60 электрически соединены и проходят от электрического соединительного зажима 69 к соПредпочтительнее, зонд 10 используется для ответствующим датчикам 56 и 62 одновременного определения температуры ванны расплавленного металла и температуры ликвидус Электрический соединительный зажим 69 вырасплавленного металла в процессе затвердеваполнен из непроводящего материала, например, ния Поэтому первый корпус 14 имеет продольный пластика, и установлен на перссовой или особо канал 58, проходящий между погружным торцем тугой посадке внутри второго корпуса 16 у отвер24 и первой соединенной встык гранью 18, и устстия 72 в соединительной поверхности 70 Второй ройство 60 определения температуры ванны раскорпус 16, предпочтительнее, имеет отверстия 73 плава проходит сквозь продольный канал 58 за у второй соединенной встык грани 20, через котопогружной торец 24 к датчику 62 температуры рый проходят температурочувствительные устванны расплава на воспринимающем конце ройства 54, 60, при этом второй корпус имеет таПредпочтительнее оставшееся пространство в кую форму, которая обеспечивает только одну продольном канале 58 заполнять материалом 64 возможную ориентацию для установки соединиизолирующего наполнителя для закрепления усттельного электрического зажима 69 и температуройства 60 для определения температуры ванны рочувствительных устройств 54, 60 или датчиков 60 к первому корпусу 14 Материал 64, предпочти56, 62 к второму корпусу 16 Для закрепления тельнее, является огнеупорным материалом, как, электрического соединительного зажима 69 и датнапример, покрытый смолой песок или огнеупорчиков 56, 62 к второму корпусу 16, предпочтительный цемент, хотя специалистам известны другие нее, используется огнеупорный цемент 74 подобные материалы, которые могут применяться Первая и вторая соединенные встык грани 18 в пределах духа и сферы применения настоящего и 20 соответствующих первого и второго корпусов изобретения Как должно быть понятно, материал 14 и 16, предпочтительнее, имеют радиальную 64 обеспечивает необходимую изоляцию от возступенчатую конфигурацию 76, так что первая действия тепловой энергии, высвобождающейся соединенная встык грань 18 полностью принимаот затвердевающего расплавленного металла ется второй соединенной встык гранью 20 При пробы в пробоотборной камере 26, а также от окрадиальной ступенчатой конфигурации прочное ружающей ванны расплава металла соединение участка соединительной поверхности между первым и вторым корпусом максимально Предпочтительнее, первый корпус 14 также усиливается посредством связующего вещества имеет вторую металлическую крышку 66, распо78 Связующим веществом, предпочтительнее, ложенную у первого осевого конца 12 зонда 10 является огнеупорный цемент, хотя специалистам для защиты первой крышки 44 и датчика 62 устизвестны и другие связующие материалы, которойства 60 для определения температуры ванны рые могут использоваться в пределах сферы исперед и в процессе погружения зонда 10 в ванну пользования настоящего изобретения расплава металла Для размещения второй крышки 66 является предпочтительным выполнение в Первая и вторая соединенные встык грани 18 погружном торце или грани 24 первого корпуса 14 и 20, предпочтительнее, такие имеют устройство канавки 68, в которой закрепляется кромка второй 80 для предотвращения поворота первого и втокрышки 66 Вторая крышка 66 может быть закрепрого корпусов друг относительно друга в виде лена в канавке 68 связующим цементом или друшпонки и канавки Как видно из Фиг 1, шпонка 80а гими закрепляющими веществами, известными проходит из первого корпуса 14 и принимается специалистам При погружении зонда 10 в ванну канавкой 80Ь второго корпуса 16 Конечно, соотрасплава металла вторая металлическая крышка ветствующие позиции шпонки и канавки 80а, 80Ь растворяется при соприкосновении с расплавленмогут быть перевернуты, или быть другими средным металлом в течение заданного промежутка ствами для предотвращения вращения первого и времени, и датчик 62 устройства 60 для опредевторого корпусов друг относительно друга, котоления температуры ванны расплава и первая мерые могут применяться в пределах сферы испольталлическая крышка 44 оказываются открытыми зования настоящего изобретения для воздействия расплава металла в ванне В соответствии с Фиг 2 далее будут рассмотКак видно из Фиг1, второй огнеупорный коррены более детально термочувствительные устпус 16, предпочтительнее, пригоняется к первому ройства 54, 60 Оба устройства, предпочтительогнеупорному корпусу посредством, соответстнее, являются термопарами, имеющими 15 48949 благородные биметаллические термоэлементы, например, платина/платина-родий (не показаны) Однако специалистам известны другие типы термоэлементов и термопар, которые могут применяться в пределах сферы использования настоящего изобретения Датчики 56, 62 соответствующих устройств 54, 60 в виде термопар защищены тонкостенными кварцевыми трубками 84а, 84Ь, хорошо известными для расходуемых термопар, и выводы 86а, 86b, 88a, 88b соответственно проходят от датчиков 56, 62 к электрическому зажиму 69 Было бы предпочтительнее, чтобы выводы 86а, 86Ь, 88а, 88Ь соединены с электрическим соединительным зажимом 69 посредством компенсационных узлов 90а, 90Ь, 90с Как видно из Фиг 2, вывод 86а соединен с узлом 90а, выводы 86Ь и 88Ь соединены с узлом 90Ь и вывод 88а соединен с узлом 90с Компенсационные узлы 90а, 90Ь, 90с, предпочтительнее, расположены в такой же обычно продольной позиции в слое 74 огнеупорного цемента 4 второго корпуса 16 Соответственно, компенсационные узлы 90а, 90Ь, 90с находятся в термическом равновесии, и исключаются нежелательные термоэлектрические силы Предпочтительнее, чтобы компенсационные узлы 90а, 90Ь, 90с были соответственно электрически соединены с компенсационными контактами 92а, 92Ь, 92с, и регистратор температуры (не показан) электрически соединен с зондом 10 контактами 92а, 92Ь, 92с при использовании зонда 10 Как должно быть понятно, ванна расплава металла обычно имеет шлаковый слой в самой верхней области ванны, в которой расплав металла подвергается воздействию воздуха и частично затвердевает Соответственно, когда все вышеупомянутые элементы собраны, образуя зонд 10, предпочтительнее, что бы поверх зонда 10 был помещен бумажный колпачок 94 (как это видно из Фиг 1) для защиты зонда 10 и в особенности первого конца 12 зонда 10, когда он сначала вводится через шлаковый слой в процессе погружения Бумажный колпачок 94 расходуется в процессе прохода через шлаковый слой, но намерзание шлака на второй крышке 66 в процессе прохода зонда 10 к расплаву металла ниже шлакового слоя предотвращается Далее описан способ взятия пробы расплавленного металла и определения из пробы температуры ликвидус расплавленного металла в процессе затвердевания и также одновременного определения температуры ванны расплава с использованием описанного выше зонда 10 Предварительно зонд 10 подвешивается посредством картонной трубки 22 из металлического шеста (не показан), который имеет ненаправленный сопрягаемый конец, находящийся в электрическом контакте с электрическим соединительным зажимом 69 Затем зонд 10 погружают в ванну расплава металла через шлаковый слой поверх расплавленного металла в собственно расплавленный металл Бумажный колпачок 94 расходуется в то время, пока зонд 10 пересекает шлаковый слой, но вторая металлическая крышка 66 и датчик 62 температуры ванны расплава и впускная трубка 36 защищены от шлака Когда зонд 10 входит в расплав металла, рас 16 плавленный металл контактирует и растворяет вторую крышку 66, открывая первую крышку 44 и устройство 60 для определения температуры ванны расплава для воздействия расплава металла Соответственно, датчик 62 температуры ванны расплава начинает определять температуру ванны расплава почти немедленно, и расплав металла контактирует и растворяет первую крышку 44, открывая впускную трубку 36 В результате проба расплавленного металла течет в пробоотборную камеру 26 через впускную трубку 36 под ферростатическим давлением до тех пор, пока пробоотборная камера 26 не заполнится В то время как проба расплавленного металла течет через впускную трубку 36, проба раскисляется посредством раскисляющей гильзы 42 Как должно быть понятно, воздух из пробоотборной камеры 26 эвакуируется в течение операции заполнения через пористые первый и второй огнеупорный корпуса 14, 16 Когда камера 26 полностью заполнена пробой расплава металла, течение через впускную трубку прекращается, теплоприемник 46 отбирает тепловую энергию от части расплава металла, примыкающего к отверстию 48 теплоприемника 46 для затвердевания этой части Соответственно, затвердевшая часть металла, примыкающая к теплоприемнику 46 герметизирует пробу расплавленного металла внутри пробоотборной камеры 26, и датчик 56 ликвидус, расположенный внутри пробоотборной камеры 26, начинает определять температуру расплавленного металла, герметизированного внутри пробоотборной камеры 26 Поскольку изолирующий экран 50 отбирает тепловую энергию от внутренней части пробоотборной камеры 26 со второй скоростью F?2, более низкой, чем первая скорость Ri отбора тепла от внутренних стенок камеры 27 пробоотборной камеры 26, тепловой центр пробоотборной камеры 26 перемещается, удаляясь от датчика 56 ликвидуса, герметизированная проба затвердевает вдоль фронта затвердевания, который распространяется в направлении изолирующего экрана 50, и при этом предотвращается образование газовых пустот или раковин вблизи датчика 56 ликвидус в процессе затвердевания Когда фронт затвердевания проходит датчик 56 ликвидус, скрытое тепло, высвобождающееся в процессе затвердевания, уравновешивает тепло, удаляемое или отбираемое через внутренние стенки 27 пробоотборной камеры 26, и характеризующая ликвидус остановка температуры может быть измерена датчиком 56 ликвидус Соответственно, имея показания температуры, обеспеченные датчиком 56 ликвидуса в процессе затвердевания, можно осуществить анализ кривой охлаждения в процессе затвердевания для определения химического анализа расплава металла После этого зонд 10 может быть извлечен из ванны расплава металла, и затвердевшая проба внутри пробоотборной камеры может быть извлечена из последней для дополнительного анализа Из предшествующего описания видно, что настоящее изобретение включает новый и полезный погружаемый в расплав датчик, который предотвращает образование в пробоотборной камере газовых пустот, примыкающих к датчику 56 опре 48949 18 17 деления температуры ликвидус что гарантирует быть понятно что могут быть сделаны изменения то что пробоотборная камера 26 полностью зав варианте описанном выше в пределах духа и полняется и остается заполненной даже во время сферы применения настоящего изобретения Поизвлечения из ванны расплава металла и что этому понятно что изобретение не ограничиваетпредотвращает неравномерный нагрев компенсася описанным частным вариантом но предназнационных узлов устройств 54 и 60 для определения чено для охватывания модификаций в пределах температуры ликвидус и температуры ванны рассферы использования настоящего изобретения плава соответственно Специалистам должно как заявлено в приложенной формуле 92 Ь 92с 92о ФІГ. 1 ФІГ. 2