BE1006490A3

BE1006490A3 - Dompelmonsternemer voor gesmolten metaal.

Info

Publication number: BE1006490A3
Application number: BE9201166A
Authority: BE
Inventors: Omer Paul Ivo Cure; Paul Christina Henri Bernard
Original assignee: Heraeus Electro Nite Int
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1992-12-30
Publication date: 1994-09-13
Also published as: EP0556474A1; AU658049B2; AR247024A1; DE4204952A1; JPH0611502A; AU3318093A; BR9300606A; JP3299329B2; DE4204952C2; US5421215A

Abstract

De uitvinding betreft een dompelmonsternemer voor gesmolten metaal met een kokervormige monsternamesonde uit kwartslglas of een vuurvast materiaal met een instroomopening aan één einde, waarbij het einde van de monsterkamer dat tegenover de instroomopening ligt in een kartonnen koker vastgehouden is. Ten einde een dompelmonsternemer voor gesmolten metaal te maken, bij dewelke met een eenvoudige bouw een monstername met kleine instroomsnelheid met verhindering van de vorming van insluitsels en speldeprikporiën in het monster mogelijk gemaakt wordt, vertoont de instroomopening voor het vullen van de monsterkamer uitsluitend via de ferrostatische druk een open doorsnede ten opzichte van de doorsnede van de monsterkamer onmiddellijk achter de instroomopening, gezien in tegengestelde richting van de indompelrichting, die zo groot gekozen is dat de vulsnelheid van de monsterkamer hoogstens een vijfde bedraagt van de vulsnelheid ten gevolge van de ferrostatische druk bij een instroomopening overeenkomstig de doorsnede van de monsterkamer in het bereik achter de instroomopening, en dat het instromende gesmolten metaal onder een hoek, die groter is dans 0 graden...

Description

Dompelmonsternemer voor gesmolten metaal.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een dompelmonsternemer voor gesmolten metaal met een kokervormige monsterkamer uit kwartsglas of een vuurbestendig materiaal met een instroomopening aan het ene einde, waarbij het tegenover de instroomopening gelegen einde van de monsterkamer in een kartonnen koker vastgehouden is.

Zulke dompelmonsternemer is bekend uit het DE-OS 24 06 764. De hier beschreven monsternamedompelsonde dient voor de bepaling van het gasgehalte van een gesmolten metaal. Ze vertoont een monsterkamer, die gelegen is voor een andere kamer, waarin een drukregeling door middel van een stroom van een inert gas plaatsvindt. Daardoor wordt de instroomsnelheid van het gesmolten metaal in de monsterkamer geregeld. Daartoe worden een gastoevoer en een vakuümkamer via ventielen met de voorkamer van de dompelmonsternemer verbonden, zodat naar keuze de druk in de dompelmonsternemer verhoogd of verlaagd kan worden. Door deze drukregeling wordt het tijdstip van het instromen van het gesmolten metaal in de monsterkamer zo geregeld, dat het indringen van slakken in de monsterkamer verhinderd wordt.

In het gebied van de ingang van het gesmolten metaal in de monsterkamer bevindt zieh een vernauwing, welke het sluiten van de monsterkamer na geslaagde monstername moet veroorzaken, doordat op deze plaats het gesmolten metaal zeer snel stolt.

Dompelmonsternemers van deze soort zijn relatief duur, aangezien ze middelen nodig hebben voor de toevoer respektievelijk de afvoer van gassen, om een drukregeling mogelijk te maken. Om de gastoevoer langs de monsterkamer mogelijk te maken, vertonen zulke dompelmonsternemers een relatief komplexe uitvoering van hun monsternamedompeleinde.

Een andere dompelmonsternemer is bekend uit het DE-AS 12 66 024. In dit dokument is beschreven dat de regeling van de gasdruk in de monsterkamer door een kolf-cilinderopstelling plaatsvindt. Door deze drukregeling wordt de instroomsnelheid van het gesmolten metaal in de monsterkamer geregeld, zodat de vorming van insluitsels of luchtbellen in het monster verhinderd wordt. Zulke dompelmonsternemer heeft eveneens een hoge apparatuurprijs.

De huidige uitvinding heeft tot doel te voorzien in een dompelmonsternemer voor gesmolten metaal, bij dewelke met een eenvoudige bouw een monstername met kleine instroomsnelheid mogelijk gemaakt wordt, terwijl de vorming van insluitsels en speldeprikporiën in het monster verhinderd wordt.

Dit doel wordt voor de in de aanhef beschreven dompelmonsternemer volgens de uitvinding opgelost, doordat voor de vulling van de monsterkamer uitsluitend via de ferrostatische druk de instroomopening een open doorsnede vertoont ten opzichte van de doorsnede van de monsterkamer onmiddellijk achter de instroomopening, gezien in tegengestelde richting van de indompelrichting, die zo groot gekozen is dat de vulsnelheid hoogstens een vijfde bedraagt van die vulsnelheid ten gevolge van de ferrostatische druk bij een instroomopening overeenkomstig de doorsnede van de monsterkamer in het bereik achter de instroomopening, en doordat de instroomopening zodanig geplaatst is, dat het instromende gesmolten metaal onder een hoek, groter dan 00 ten opzichte van de lengte-as van de monsterkamer binnenstroomt.

Door een dusdanige reduktie van de vulsnelheid met eenvoudige konstruktieve middelen loopt het gesmolten metaal zonder te spuiten in de monsterkamer. Daarbij wordt de monsterkamer zeer gelijkmatig met het gesmolten metaal gevuld, zodat het

ontstaan van insluitsels en speldeprikporiën verhinderd wordt. Het monster bekomt daarbij een zeer glad oppervlak. De instroomopening kan eenvoudigheidshalve door zagen of frezen vervaardigd worden, zodat ze spleetvormig uitgevoerd is. Voor een gelijkmatige instroming is de plaatsing van deze spleetvormige instroomopening loodrecht op de lengte-as van de monsterkamer doelmatig bevonden.

De mogelijkheid bestaat echter om de instroomopening bij voorbeeld in de vorm van een boring uit te voeren. Door de zijdelingse plaatsing volgens de uitvinding van de instroomopening wordt ook het gevaar van het indringen van verontreinigingen verminderd, zoals bij voorbeeld van deeltjes van een kap die eventueel voorzien is en de monsterkamer beschermt tijdens het indompelen. Met een dergelijke dompelmonsternemer is het niet enkel mogelijk het gasgehalte van gesmolten metalen te bepalen, zoals bij voorbeeld het zuurstof- of stikstofgehalte, maar wegens de hoge monsterkwaliteit is het ook mogelijk de koncentratie van andere elementen, zoals koolstof of zwavel met hoge nauwkeurigheid reproduceerbaar te bepalen. Dit zou niet het geval zijn indien het monster met verontreinigingen, zoals bij voorbeeld insluitsels, vermengd zou zijn.

De monstername en het gereedhouden voor analyse neemt slechts zeer weinig tijd in beslag, zodat snel gereageerd kan worden op veranderingen in het proces van de metaalvervaardiging, en een hoge kwaliteit van het metaal na het smeltproces bekomen wordt.

Het heeft zieh voordelig getoond dat de instroomopening een hoek tussen 300 en 150 met de lengte-as van de monsterkamer insluit, meer bijzonder een hoek tussen 80 en 1000 ten opzichte van de indompelrichting. Daarbij is de instroomopening buiten het snijpunt van de lengte-as van de monsterkamer met het einde van de monsterkamer geplaatst, bij voorbeeld aan het cilindrische zijvlak van de buisvormige monsterkamer. Bij een zodanig geplaatste

instroomopening zullen resten van een in het gesmolten metaal vernietigde beschermkap niet in de monsterkamer binnendringen, maar aan de instroomopening voorbijstromen.

Voor een voldoende reduktie van de vulsnelheid is het voordelig dat het open doorsnedevlak van de instroomopening tussen 0, 4 en 3 mm2 bedraagt. Daarbij is het doelmatig dat de kleinste openingsbreedte van de instroomopening minstens 0, 1 mm bedraagt.

Voordelig is het einde van de monsterkamer dat wordt ingedompeld zodanig uitgevoerd dat het een zieh verkleinende doorsnede vertoont. Meer bijzonder kan dit einde afgerond gesloten zijn. Daardoor wordt het stromingsgedrag van het gesmolten metaal in het bereik van de instroomopening tijdens het indompelen verbeterd.

In een voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding is in het einde van de monsterkamer tegenover het indompeleinde een stop met open poriën geplaatst, die de doorsnede van de monsterkamer opvult. Deze stop is voordelig uit vormzand of siliciumcarbid gemaakt, d. w. z. dat hij doorlaatbaar is voor gas maar ondoorlaatbaar voor het gesmolten metaal. Door zulke gasdoorlatende stop kunnen tijdens het vullen van de monsterkamer gassen uit de monsterkamer ontsnappen, zodat een gelijkmatige vulling, in het bijzonder een gelijkmatige vulsnelheid verzekerd worden.

Hieronder wordt een uitvoeringsvorm voor een monsternamedompelsonde volgens de uitvinding nader beschreven. In de tekeningen geeft figuur 1 een schematische doorsnede weer van de dompelmonsternemer ; figuur 2 een schematische voorstelling weer van het

dompeleinde van de monsterkamer ; en figuur 3 een schematische voorstelling weer van het dompeleinde van de monsterkamer, ten opzichte van figuur 2 900 gedraaid.

De in figuur 1 weergegeven dompelmonsternemer vertoont een kokervormige monsterkamer 1, die aan haar van het dompeleinde afgewende einde in een rotatiesymmetrisch vormlichaam 2 uit een vuurvast materiaal, zoals bij voorbeeld vormzand, ingebed is. Dit vormlichaam 2 dient voor het vasthouden van de monsterkamer 1 in een in de tekening niet weergegeven kartonnen koker. Het op die wijze vastgehouden einde van de monsterkamer 1 is door een poreuze stop 3 uit vormzand afgesloten. Het dompeleinde van de monsterkamer is tijdens het onderdompelen van de dompelmonsternemer in het gesmolten metaal beschermd door een op het vormlichaam 2 geplaatste beschermkap 4. In het gesmolten metaal wordt deze beschermkap 4 dan vernietigd, zodat de monsterkamer 1 met het gesmolten metaal in aanraking komt.

Aan haar van het dompeleinde afgewende einde is de monsterkamer 1 daarenboven omgeven door een metalen kokertje 5, dat de stabiliteit van de monsterkamer verhoogd en als gasdicht koppelstuk voor een niet weergegeven lans kan dienen.

In de figuren 2 en 3 is het dompeleinde van de monsterkamer 1 met de instroomopening 6 weergegeven. De monsterkamer 1 is kokervormig met een binnendiameter van 4 mm en een lengte van ongeveer 70 mm. Het dompeleinde van de monsterkamer 1 is boogvormig gesloten. In het bereik van de overgang tussen de boogvormige afsluiting en de cilindrische zijwand van de monsterkamer is de instroomopening in de vorm van een zieh loodrecht op de lengte-as van de monsterkamer 1 uitstrekkende spleet weergegeven. Deze spleetvormige instroomopening 6 wordt door zagen of frezen vervaardigd. Ze vertoont een open

EMI6.1
2 doorsnedevlak van ongeveer 1, De kleinste openingsbreedte van de instroomopening 6 bedraagt ongeveer 0, 5 mm.

De instroomrichting van het gesmolten metaal wordt bepaald door de richting van de snijkanten 7 van de instroomopening 6 met betrekking tot de lengte-as van de monsterkamer. Deze snijkanten 7 verlopen parallel met elkaar en sluiten met de indompelrichting van de monsterkamer 1 een hoek in van ongeveer 800 tot 900, zodat het gesmolten metaal tegen de indompelrichting in de monsterkamer 1 instroomt.

Door de zeer kleine, aan de zijkant geplaatste instroomopening 6 vloeit het gesmolten metaal na de vernietiging van de beschermkap 4 zeer langzaam in de monsterkamer 1 in (de vultijd bedraagt ongeveer 0, 8 sekonden ; dit betekent een reduktie met een faktor van ongeveer 9 ten opzichte van een vultijd van ongeveer 0, 09 sekonden bij een instroomopening waarvan het doorsnedevlak even groot is als het doorsnedevlak van de monsterkamer).

Het instromen van het gesmolten metaal in de monsterkamer vindt daarom zeer gelijkmatig plaats en daardoor wordt de monsterkamer gevuld met gesmolten metaal vrij van insluitsels en speldeprikporiën, waardoor na het stollen ervan een monster met een zeer glad oppervlak ontstaat.

Door de zijdelingse plaatsing van de instroomopening 6 wordt ook verhinderd dat resten van de vernietigde beschermkap 4 in de monsterkamer 1 binnendringen, aangezien zulke verontreinigende deeltjes zich door de indompelbeweging van de dompelmonsternemer voorbij de instroomopening 6 bewegen.

De wanddikte van de monsterkamer 1 bedraagt ongeveer 1 mm.

Bij deze dikte vertoont ze met het oog op de kleine instroomopening 6 zulke hoge warmtekapaciteit dat het

gesmolten metaal eerst in de ten opzichte van het gesmolten metaal koudere instroomopening 6 stolt. Na verwarming van de monsterkamer 1 smelt het in de instroomopening 6 gestolde gesmolten metaal en maakt de instroomopening 6 vrij. Dit gebeurt pas op een voor monstername geschikte dompeldiepte. Op dat moment zijn de resten van de beschermkap 4, ten gevolge van de indompelbeweging, reeds uit het bereik van de instroomopening 6 verwijderd.

Claims

Konklusies. l.-Dompelmonsternemer voor gesmolten metaal met een kokervormige monsterkamer uit kwartsglas of een vuurvast materiaal met een instroomopening aan een einde, waarbij het einde van de monsterkamer tegenover de instroomopening in een kartonnen koker vastgehouden is, daardoor gekenmerkt dat, voor de vulling van de monsterkamer (1) uitsluitend via de ferrostatische druk, de instroomopening (6) een open doorsnede vertoont, ten opzichte van de doorsnede van de monsterkamer (1) onmiddellijk achter de instroomopening (6) bekeken in tegengestelde richting van de indompelrichting, die zodanig groot gekozen is dat de vulsnelheid van de monsterkamer (1) hoogstens een vijfde bedraagt van de vulsnelheid ten gevolge van de ferrostatische druk bij een instroomopening (6)

overeenkomstig de doorsnede van de monsterkamer (1) in het bereik achter de instroomopening (6), en dat de instroomopening (6) zodanig geplaatst is dat het instromende gesmolten metaal onder een hoek (), die groter is dan 00, ten opzichte van de lengte-as van de monsterkamer (1) instroomt.
2.-Dompelmonsternemer volgens konklusie 1, daardoor gekenmerkt dat de instroomrichting een hoek () tussen 300 en 1500 met de lengte-as van de monsterkamer (1) insluit.
3.-Dompelmonsternemer volgens konklusie 2, daardoor gekenmerkt dat de instroomopening (6) zodanig geplaatst is dat het gesmolten metaal ten opzicht van de indompelrichting onder een hoek tussen 800 en 1000 instroomt.
- 4.-Dompelmonsternemer volgens een der konklusies 1 tot 3, daardoor gekenmerkt dat het open doorsnedevlak tussen 0, 4 tot 3 mm2 bedraagt. <Desc/Clms Page number 9>
5.-Dompelmonsternemer volgens een der konklusies 1 tot 4, daardoor gekenmerkt dat de kleinste openingsbreedte van de instroomopening (6) minstens 0, 1 mm bedraagt.
6.-Dompelmonsternemer volgens een der konklusies 1 tot 5, daardoor gekenmerkt dat het ingedompelde einde van de monsterkamer (1) een zieh verkleinende doorsnede vertoont.
7.-Dompelmonsternemer volgens konklusie 6, daardoor gekenmerkt dat het ingedompelde einde van de monsterkamer (1) gesloten afgerond is.
8.-Dompelmonsternemer volgens een der konklusies 1 tot 7, daardoor gekenmerkt dat in het einde van de monsterkamer (1) tegenover het dompeleinde een stop, (3) met open poriën geplaatst is, die de doorsnede van de monsterkamer (1) vult.
9.-Dompelmonsternemer volgens konklusie 8, daardoor gekenmerkt dat de stop (3) uit vormzand bestaat.