Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОБЫ МЕТАЛЛА В ОБДУВОЧНОМ АППАРАТЕ

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для охлаждения проб металла перед определением химического состава чугуна, сталей, цветных металлов и различных сплавов.

Взятая пробоотборником из ковша с жидким металлом проба имеет температуру 800-850°C, а температура, при которой возможно проведение анализа химического состава, должна быть не более 40-45°C. Для охлаждения проб используют различные способы.

Известен способ подготовки проб жидкого металла к анализу химического состава, определяемый ГОСТом (ГОСТ 7565-81). В этом способе предусмотрено охлаждение проб жидкого металла подачей воздуха или воды.

Этот способ имеет следующие недостатки. При охлаждении проб воздухом увеличивается время затвердевания пробы, что приводит к развитию окислительных процессов, особенно вблизи поверхности металла, и к изменению его состава. Имеет место также неравномерность охлаждения пробы, что вызывает развитие нежелательных диффузионных процессов, ведущих к неравномерности химического состава в объеме пробы. Стремление ускорить процесс охлаждения приводит к большому расходу охлаждающего воздуха. При охлаждении водой скорость охлаждения увеличивается, но при этом проявляются существенные окислительные способности водяного пара, находящегося на границе жидкость - металл, а также возможно насыщение пробы водородом.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ охлаждения металла в обдувочном аппарате с наложением акустических колебаний на поток охлаждающего воздуха (патент на полезную модель №135317). При этом охлаждающий воздух подается только с одной стороны металлической пробы, а именно на нижнюю поверхность пробы, и наложение акустического поля на охлаждающий воздух осуществляется именно на поток этого воздуха.

Недостатком этого способа является длительное время охлаждения пробы, так как охлаждение только нижней поверхности пробы замедляет процесс охлаждения в целом всей пробы, кроме того, проба охлаждается неравномерно, что не обеспечивает представительности ее химического состава и приводит к увеличению расхода воздуха на охлаждение.

Техническим результатом данного изобретения является сокращение времени охлаждения пробы и обеспечение представительности ее химического состава при уменьшенном расходе охлаждающего сжатого воздуха.

Технический результат достигается тем, что в способе охлаждения металла в обдувочном аппарате, включающем подачу сжатого воздуха, обработанного акустическим полем, для охлаждения металлической пробы, установленной в корпусе аппарата на расположенной в нем подставке, и отведение из аппарата отработанного воздуха, потоки охлаждающего воздуха, обработанного акустическим полем, направляются на нижнюю и верхнюю поверхности пробы одновременно. При этом на нижнюю поверхность подается воздух в количестве на 30-50% больше, чем на верхнюю поверхность.

Использование двухстороннего охлаждения пробы металла, то есть охлаждения одновременно с нижней и верхней его поверхности, обеспечивает ускорение процесса охлаждения пробы и экономию сжатого воздуха. Наличие акустических колебаний, накладываемых одновременно на нижний и верхний потоки охлаждающего воздуха, обеспечивает дополнительную интенсификацию двухстороннего охлаждения.

При этом замедляется развитие окислительных процессов на поверхности и в ближайших слоях к поверхности металлической пробы. Двухстороннее охлаждение пробы металла обеспечивает также создание более равномерного температурного поля внутри пробы металла, что исключает развитие односторонней температурной диффузии внутри пробы и делает пробу металла более представительной и достоверной по равномерному химическому составу.

В обдувочном аппарате за счет действия подъемных архимедовых сил при охлаждении пробы металла потоки поднимающегося вверх охлаждающего воздуха более интенсивно охлаждают верхнюю поверхность пробы по сравнению с нижней. Поэтому в предлагаемом способе для более быстрого охлаждения нижней поверхности пробы и равномерного охлаждения всей пробы на нижнюю поверхность металла подается на 30-50% больше охлаждающего воздуха, чем на верхнюю поверхность пробы. Меньшее количество подаваемого воздуха на нижнюю поверхность не обеспечивает равномерного охлаждения металла.

Количество воздуха на нижнюю поверхность на 30-50% больше, чем на верхнюю - это оптимальное значение, позволяющее одновременно и равномерно охлаждать нижнюю и верхнюю поверхности пробы. Увеличение этого количества приводит к неравномерному охлаждению пробы. При этом для дополнительной интенсификации процессов охлаждения пробы на нижний и верхний потоки воздуха, как отмечалось, накладывается акустическое поле.

Сущность данного способа поясняется чертежом.

На рис. 1 представлено устройство обдувочного аппарата для охлаждения проб металла, здесь 1 - металлический корпус, 2 - дверца корпуса, 3 - проба металла, 4 - подставка под пробу, 5 - трубопровод подачи сжатого воздуха снизу, 6 - трубопровод подачи сжатого воздуха сверху, 7 - акустический излучатель, 8 - кран подачи воздуха, 9 - труба для удаления отработанного воздуха, 10 и 11 - запорная арматура.

Устройство работает следующим образом. Проба металла 3 с температурой 800-850°C укладывается на подставке 4, дверца 2 корпуса 1 закрывается. Открывается кран подачи воздуха 8, воздух проходит через акустический излучатель 7 к запорной арматуре 10 и 11. Для подачи воздуха по нижнему трубопроводу 5 с помощью запорной арматуры 11 устанавливается подача воздуха на 30-50% больше, чем на верхний трубопровод 6. После открытия и регулировки подачи воздуха с помощью запорной арматуры 10 и 11 сжатый воздух по двум трубопроводам подается на пробу металла, охлаждая ее. Отработанный воздух удаляется из корпуса устройства через трубу 9. Через 1-1,5 минуты проба остывает до температуры 40-45°C, кран подачи воздуха 8 закрывают, пробу металла 3 извлекают из обдувочного устройства и отправляют на анализ для определения химического состава металла.

Использование предлагаемого способа позволяет снизить расход сжатого воздуха, сократить время охлаждения пробы металла и получить равномерно охлажденную по всей поверхности пробу металла, более представительную и достоверную - соответствующую химическому составу жидкого металла в ванне плавильной печи.