RU216141U1

RU216141U1 - Melt metal sampling device

Info

Publication number: RU216141U1
Application number: RU2022121973U
Authority: RU
Inventors: Марат Миндигаянович Зарипов
Original assignee: Марат Миндигаянович Зарипов
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2023-01-18

Abstract

Полезная модель относится к области металлургии и может быть использована в устройствах для отбора пробы металла из расплава. Устройство содержит огнеупорный корпус в форме стакана с углублением, в котором на расстоянии друг от друга установлены металлические диски с образованием между ними пробоотборной камеры. Камера снабжена входным отверстием для расплава, расположенным в боковой стенке корпуса. Углубление с торца корпуса закрыто крышкой. Корпус содержит армирующий слой, охватывающий область размещения пробоотборной камеры. Армирующий слой может быть выполнен в виде металлической или неметаллической сетки, в виде элементов проволоки, размещенных в исходной огнеупорной смеси в процессе формования, или в виде слоя с добавлением волокон в исходную огнеупорную смесь. В результате обеспечивается повышение прочности и надежности пробоотбойника в процессе отбора пробы металла. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

The utility model relates to the field of metallurgy and can be used in devices for sampling metal from a melt. The device contains a refractory case in the form of a glass with a recess, in which metal disks are installed at a distance from each other with the formation of a sampling chamber between them. The chamber is equipped with an inlet for the melt, located in the side wall of the housing. The recess at the end of the housing is closed with a lid. The housing contains a reinforcing layer covering the area of the sampling chamber. The reinforcing layer can be made in the form of a metal or non-metal mesh, in the form of wire elements placed in the initial refractory mixture during molding, or in the form of a layer with fibers added to the initial refractory mixture. The result is an increase in the strength and reliability of the sampler in the process of metal sampling. 3 w.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области металлургии, в частности к устройствам для отбора пробы металла из расплава.The utility model relates to the field of metallurgy, in particular to devices for sampling metal from a melt.

Известно устройство для отбора пробы жидкого металла (патент на изобретение RU 2122194), которое содержит огнеупорную ампулу с отверстием, перекрытым металлической фольгой, снабженную металлическим холодильником, выполненным в виде стаканчика с боковым отверстием, совпадающим с отверстием в ампуле, которая изготовлена из пористого материала с пористостью 20-70%.A device for sampling liquid metal is known (patent for invention RU 2122194), which contains a refractory ampoule with a hole covered with metal foil, equipped with a metal refrigerator made in the form of a cup with a side hole coinciding with the hole in the ampoule, which is made of a porous material with porosity 20-70%.

Известно устройство для отбора пробы расплава металла (https://www.heraeus.com/media/media/hen/media_hen/products_hen/iron/qs3000.pdf), которое содержит огнеупорный корпус, выполненный в форме стакана с крышкой. Корпус со стороны крышки снабжен углублением, в котором на расстоянии друг от друга установлены металлические диски, между которыми образована пробоотборная камера. В боковой стенке корпуса в зоне расположения пробоотборной камеры выполнено отверстие для заполнения указанной камеры расплавом металла, отверстие закрыто шлакозащитным колпачком. С противоположной от крышки стороны корпуса также выполнено центральное отверстие для крепления несущей трубки. Известное решение выбрано заявителем в качестве ближайшего аналога.A device for sampling a metal melt is known (https://www.heraeus.com/media/media/hen/media_hen/products_hen/iron/qs3000.pdf), which contains a refractory body made in the form of a glass with a lid. On the side of the cover, the housing is provided with a recess in which metal disks are installed at a distance from each other, between which a sampling chamber is formed. In the side wall of the housing in the area of the sampling chamber, there is a hole for filling said chamber with metal melt, the hole is closed with a slag-protective cap. On the side of the housing opposite from the cover, there is also a central hole for attaching the carrier tube. The well-known solution is chosen by the applicant as the closest analogue.

Недостатком ближайшего аналога является необходимость использования специальных песчаных смесей, соединенных со специальными связующими веществами, которые обеспечивают прочность корпуса в процессе отбора проб из расплава. Однако в современных условиях связующие вещества в виде смол зарубежных производителей, а также специальные песчаные смеси либо очень дороги, либо не доступны на российском рынке, в связи с чем известная конструкция с применением каких-либо других известных связующих веществ не обеспечивает требуемой прочности пробоотборника и надежной его работы в условиях высоких температур. Кроме того, поскольку пробоотборник является устройством одноразового применения, его стоимость имеет существенное значение для металлургической промышленности.The disadvantage of the closest analogue is the need to use special sand mixtures combined with special binders, which provide the strength of the hull during sampling from the melt. However, in modern conditions, binders in the form of resins from foreign manufacturers, as well as special sand mixtures, are either very expensive or not available on the Russian market, and therefore the known design using any other known binders does not provide the required strength of the sampler and reliable its operation at high temperatures. In addition, since the sampler is a disposable device, its cost is significant for the metallurgical industry.

Технической проблемой, решаемой заявляемой полезной моделью, является создание простой и дешевой конструкции устройства для отбора проб расплава металла, а так же повышение его эксплуатационных характеристик без ухудшения качества отбираемых проб металла.The technical problem solved by the claimed utility model is the creation of a simple and cheap design of a device for sampling a metal melt, as well as an increase in its performance without deteriorating the quality of the metal samples taken.

Техническим результатом является:The technical result is:

- повышение прочности пробоотбойника в процессе отбора пробы расплава металла;- increasing the strength of the sampler in the process of sampling the metal melt;

- повышение надежности пробоотбойника в процессе отбора пробы расплава металла для отбора проб расплава металла.- increasing the reliability of the sampler in the process of sampling the molten metal for sampling the molten metal.

Дополнительным результатом является снижение стоимости изготовления устройства для отбора проб расплава металла.An additional result is a reduction in the cost of manufacturing a device for sampling the molten metal.

Заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве для отбора проб расплава металла, содержащем огнеупорный корпус, выполненный в форме стакана с углублением, в котором на расстоянии друг от друга установлены металлические диски с образованием между ними пробоотборной камеры, снабженной входным отверстием для расплава в боковой стенке корпуса, углубление с торца корпуса закрыто крышкой, согласно полезной модели, корпус содержит армирующий слой, охватывающий область размещения пробоотборной камеры, при этом армирующий слой может быть выполнен в виде металлической или неметаллической сетки, в виде элементов проволоки, размещенных в исходной огнеупорной смеси в процессе формования, или выполнен в виде слоя с добавлением волокон в исходную огнеупорную смесь. Входное отверстие пробоотборной камеры снабжено шлакозащитным колпачком.The claimed technical result is achieved by the fact that in a device for sampling a metal melt, containing a refractory housing made in the form of a cup with a recess, in which metal disks are installed at a distance from each other with the formation of a sampling chamber between them, equipped with an inlet for the melt in the side housing wall, the recess at the end of the housing is closed with a lid, according to the utility model, the housing contains a reinforcing layer covering the area of the sampling chamber, while the reinforcing layer can be made in the form of a metal or non-metal mesh, in the form of wire elements placed in the initial refractory mixture in the molding process, or is made in the form of a layer with the addition of fibers to the initial refractory mixture. The inlet of the sampling chamber is equipped with a slag-protective cap.

Входное отверстие пробоотборной камеры может быть закрыто шлакозащитым колпачком и сверху бумажным слоем (бумажный колпачок или бумажная лента). В случае применения устройства в расплавах без шлака применяют вариант исполнения устройства без шлакозащитного колпачка, когда входное отверстие закрыто бумажной лентой.The inlet of the sampling chamber can be closed with a slag cap and a paper layer on top (paper cap or paper tape). In the case of using the device in slag-free melts, the version of the device without a slag-protective cap is used, when the inlet is closed with paper tape.

Наличие и особенности выполнения указанных в формуле элементов конструкции позволяет создать устройство для отбора проб расплава металла, обладающего простотой и надежностью конструкции с одновременными получением наиболее высоких эксплуатационных характеристик.The presence and features of the execution of the structural elements indicated in the formula make it possible to create a device for sampling a metal melt, which has a simple and reliable design, while obtaining the highest operational characteristics.

Под улучшением эксплуатационных характеристик устройства следует понимать то, что за счет изменения корпуса устройства обеспечивается повышение прочности и надежности пробоотборника в процессе отбора пробы.By improving the performance of the device, it should be understood that by changing the body of the device, an increase in the strength and reliability of the sampler during sampling is ensured.

Наличие корпуса из огнеупорного материала позволяет осуществлять отбор пробы раскаленного расплава металла.The presence of a body made of refractory material allows sampling of hot metal melt.

Выполнение корпуса в форме стакана с углублением, в котором на расстоянии друг от друга установлены металлические диски, позволяет создать полость пробоотборной камеры, куда через входное отверстие в боковой стенке корпуса затекает расплавленный металл в процессе отбора пробы.The execution of the body in the form of a cup with a recess in which metal disks are installed at a distance from each other makes it possible to create a cavity of the sampling chamber, where molten metal flows through the inlet in the side wall of the body during sampling.

Крышка изолирует металлический диск от внешней среды и фиксирует его в нужном положении.The cover isolates the metal disk from the external environment and fixes it in the desired position.

Наличие металлических дисков обеспечивает охлаждение расплава в пробоотборной камере и способствует быстрой направленной кристаллизации, повышению плотности структуры и улучшению поверхности получаемой пробы металла, а также обеспечивает получение пробы заданной высоты.The presence of metal discs provides cooling of the melt in the sampling chamber and promotes rapid directional crystallization, increasing the density of the structure and improving the surface of the resulting metal sample, and also ensures obtaining a sample of a given height.

Выполнение в корпусе армирующего слоя, охватывающего область размещения пробоотборной камеры, способствует укреплению стенок корпуса в процессе работы устройства при высоких температурах без использования дорогостоящих и труднодоступных связующих материалов, что позволяет повысить надежность работы устройства. Кроме того, наличие армирующего слоя обеспечивает снижение себестоимости устройства за счет простоты, доступности и дешевизны применяемых материалов, поскольку в качестве армирующего слоя может быть использована металлическая или неметаллическая сетка, проволока или волокна, размещенные в исходной огнеупорной смеси в процессе формования корпуса устройства.The implementation of a reinforcing layer in the housing, covering the area of the sampling chamber, helps to strengthen the walls of the housing during operation of the device at high temperatures without the use of expensive and hard-to-reach binding materials, which improves the reliability of the device. In addition, the presence of a reinforcing layer reduces the cost of the device due to the simplicity, availability and cheapness of the materials used, since a metal or non-metallic mesh, wire or fibers placed in the initial refractory mixture during the formation of the device body can be used as a reinforcing layer.

Наличие шлакозащитного колпачка на входном отверстии пробоотборной камеры обеспечивает защиту отверстия от попадания в него шлака в процессе погружения пробоотборного устройства в расплав. При использовании в условиях отсутствия шлака, колпачок может быть заменен на бумажную ленту либо вовсе не использоваться.The presence of a slag-protective cap on the inlet of the sampling chamber protects the hole from slag entering it during the immersion of the sampling device into the melt. When used in a slag-free environment, the cap can be replaced with paper tape or not used at all.

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 claimed device differs 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 чертежами, где на фиг.1 представлен пример конкретного выполнения пробоотборника (продольный разрез), на фиг.2 - пример конкретного выполнения пробоотборника (сечение А-А).The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where figure 1 shows an example of a specific implementation of the sampler (longitudinal section), figure 2 - an example of a specific implementation of the sampler (section A-A).

Устройство для отбора проб расплава металла представляет собой быстросъемную вставку-пробоотборник, как показано в примере конкретного выполнения устройства на фиг.1-2. Пробоотборник содержит огнеупорный корпус с крышкой 1, при этом корпус и крышка изготовлены из отформованной песчаной смеси с добавлением связующего вещества. Корпус выполнен в форме стакана с углублением, образующим пробоотборную камеру. В стенке корпуса выполнен армирующий слой 2, охватывающий область размещения пробоотборной камеры, причем указанный слой может быть выполнен в виде металлической или неметаллической сетки, устанавливаемой в процессе формования детали корпуса, в виде слоя, содержащего элементы проволоки, также устанавливаемой в процессе формования детали корпуса. Также армирующий слой может представлять собой слой, образованный добавлением каких-либо волокон в процессе получения детали корпуса, например, рубленой керамической нити.The molten metal sampling device is a quick-release insert-sampler, as shown in the example of a specific implementation of the device in Fig.1-2. The sampler contains a refractory body with a cover 1, while the body and cover are made of molded sand mixture with the addition of a binder. The body is made in the form of a glass with a recess forming a sampling chamber. A reinforcing layer 2 is made in the body wall, covering the area of the sampling chamber, and the specified layer can be made in the form of a metal or non-metal mesh installed in the process of forming the body part, in the form of a layer containing wire elements, also installed in the process of forming the body part. Also, the reinforcing layer can be a layer formed by adding some fibers in the process of obtaining a body part, for example, chopped ceramic filament.

Пробоотборная камера размещена в полости корпуса 1 между двумя металлическими дисками 3, установленными на определенном расстоянии друг от друга, определяющим высоту получаемой пробы. Пробоотборная камеры имеет входное отверстие для расплава металла, которое может быть закрыто шлакозащитным колпачком 4 при необходимости получения глубинной пробы. Для получения пробы с поверхности расплава данный колпачок не используется. Снаружи шлакозащитный колпачок или входное отверстие пробоотборной камеры без колпачка закрыто бумажной лентой, закрепляемой на корпусе.The sampling chamber is placed in the cavity of the housing 1 between two metal disks 3, installed at a certain distance from each other, which determines the height of the resulting sample. The sampling chamber has an inlet for the metal melt, which can be closed with a slag cap 4 if it is necessary to obtain a deep sample. To obtain a sample from the surface of the melt, this cap is not used. Outside, the slag-protective cap or the inlet of the sampling chamber without a cap is closed with a paper tape fixed on the body.

С другого конца корпуса вдоль его оси выполнено углубление для установки несущей трубы, с помощью которой пробоотборник погружается в расплав. Труба может быть металлической в случае взятия поверхностных проб, для получения глубинных проб может быть использована картонная трубка, например, от бывшей в употреблении погружной термопары.At the other end of the body along its axis, a recess is made for installing a carrier pipe, with the help of which the sampler is immersed in the melt. The pipe may be metal for surface sampling, for depth sampling a cardboard tube, such as from a used immersion thermocouple, may be used.

Устройство для отбора пробы жидкого металла работает следующим образом. При вводе пробоотборника в расплав на определенную глубину жидкий металл прожигает бумажную ленту 5 и шлакозащитный колпачок 4 (если он предусмотрен конструкцией устройства) и через входное отверстие пробоотборной камеры затекает в полость камеры. В результате охлаждающего действия холодильника, выполненного в виде двух металлических дисков 3, происходит быстрая направленная кристаллизация пробы. Через несколько секунд после погружения пробоотборник вынимают из расплава и извлекают пробу. Для дальнейшего исследования пробы ее поверхность зачищается.Device for sampling liquid metal operates as follows. When the sampler is introduced into the melt to a certain depth, the liquid metal burns through the paper tape 5 and the slag-protective cap 4 (if provided by the device design) and flows into the chamber cavity through the inlet of the sampling chamber. As a result of the cooling effect of the refrigerator, made in the form of two metal discs 3, there is a rapid directional crystallization of the sample. A few seconds after immersion, the sampler is removed from the melt and a sample is removed. For further examination of the sample, its surface is cleaned.

Преимуществами данного устройства являются простота использования, полнота заполнения кристаллизационной камеры, легкая разделка пробы, быстрота подготовки пробы для анализа, отсутствие заусенцев, простота удаления остатка от входного канала, однородность пробы, стабильность ее размеров и чистота.The advantages of this device are ease of use, full filling of the crystallization chamber, easy sample cutting, rapid sample preparation for analysis, no burrs, easy removal of residue from the inlet channel, sample homogeneity, dimensional stability and cleanliness.

Claims

1. A device for sampling a metal melt, containing a refractory housing made in the form of a cup with a recess, in which metal disks are installed at a distance from each other to form a sampling chamber between them, provided with an inlet for the melt in the side wall of the housing, a recess at the end the body is closed with a lid, characterized in that the body contains a reinforcing layer covering the area of the sampling chamber.

2. The device according to claim 1, characterized in that the reinforcing layer is made in the form of a metal or non-metal mesh installed during the molding of the body part.

3. The device according to claim 1, characterized in that the reinforcing layer is made in the form of wire elements placed in the initial refractory mixture during the molding of the body part.

4. The device according to claim 1, characterized in that the reinforcing layer is made in the form of a layer with the addition of fibers to the initial refractory mixture during the molding of the body part.