DE10007102A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Eigenschaften metallurgischer Abdeckmittel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung von Eigenschaften metallurgischer Abdeckmittel, insbesondere des Aufschmelzverhaltens von Gießpulver. Um die Eigenschaften von Abdeckmitteln in einfacher Weise und reproduzierbar ermitteln zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine Probe (3) des Abdeckmittels mittels einer elektrothermischen Heizeinrichtung (2) auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt wird, daß die Probe (3) über einen Zeitraum auf der vorgegebenen Temperatur oder in einem gegenüber der Raumtemperatur erhöhten Temperaturbereich gehalten wird und daß während der Untersuchung das Verhalten der Probe (3) über eine Aufzeichnungseinrichtung (4) visuell aufgezeichnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung von Ei­ genschaften metallurgischer Abdeckmittel, insbesondere des Aufschmelzverhaltens von Gießpulver.

Gießpulver spielen im Gießprozeß des Stahls eine wichtige Rolle und haben auf die erzielten Qualitäten einen entscheidenden Einfluß. Die Zusicherung von gleichblei­ benden Eigenschaften der eingesetzten Gießpulver ist daher sowohl für den Herstel­ ler als auch für den Anwender der Gießpulver von erheblichem Interesse. Neben wei­ teren Kenndaten ist bei der Charakterisierung eines Gießpulvers das Aufschmelzver­ halten von besonderer Bedeutung.

Aus der Praxis ist es bekannt, das Aufschmelzverhalten von Gießpulver derart zu un­ tersuchen, daß ein aus dem Gießpulver geformter Würfel mit einer Kantenlänge von etwa 6 mm in einen auf 1.300°C vorgeheizten Ofen eingebracht wird und anschlie­ ßend das Aufschmelzverhalten visuell von einem Laboranten beobachtet wird.

Das vorgenannte bekannte Verfahren hat jedoch eine Reihe von Nachteilen. Zu­ nächst einmal ist der Einsatz von aus Gießpulver geformten Würfeln erforderlich. Hierzu muß das Gießpulver entsprechend gepreßt werden. Dies ist nicht nur mit einem zusätzlichen Arbeitsaufwand verbunden, das Zusammenpressen und die Untersu­ chung der Probe als Würfel kann ggf. auch die Eigenschaften bzw. das Aufschmelz­ verhalten des Gießpulvers beeinflussen. Von erheblichem Nachteil ist es in diesem Zu­ sammenhang, daß sich mit dem bekannten Verfahren granuliertes Gießpulver als sol­ ches nicht untersuchen läßt. Bisher ist es so, daß das granulierte Gießpulver mit einem Mörser pulverisiert und anschließend das so erhaltene Pulver in die erforderliche Würfelform gepreßt wird. Problematisch ist, daß granuliertes Gießpulver nicht unbe­ dingt die gleichen Eigenschaften hinsichtlich des Aufschmelzverhaltens zeigt wie aus dem gleichen Material bestehendes pulverförmiges Gießpulver. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß der Ofen zwar sehr genau auf eine vor­ bestimmte Temperatur vorgeheizt werden kann. Je nach dem, wie lange der Ofen zum Einsetzen der Probe geöffnet wird, verringert sich aber die Ofentemperatur, was bei Messungen ein und desselben Gießpulvers zu erheblichen Unterschieden beim Auf­ schmelzverhalten bzw. der Zeitdauer des Aufschmelzens führen kann. Schließlich ist es bei dem bekannten Verfahren so, daß das Aufschmelzverhalten von einem Laboranten beobachtet und die Aufschmelzdauer mit einer Stoppuhr festgehalten wird. Je nach Blickwinkel des Beobachters kann es dazu kommen, daß der Zustand des voll­ ständigen Aufschmelzens nicht richtig von dem Laboranten wahrgenommen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung insbesondere des Aufschmelzverhaltens von Gießpulver zur Verfü­ gung zu stellen, mit dem bzw. der exakte Untersuchungen in einfacher und reprodu­ zierbarer Weise durchgeführt werden können.

Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe ist bei dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Probe des Abdeckmittels elektrothermisch auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt wird, daß die Probe über einen Zeitraum auf der vorgegebenen Temperatur oder in einem gegenüber der Raumtemperatur er­ höhten Temperaturbereich gehalten wird und daß während der Untersuchung das Verhalten der Probe über eine Aufzeichnungseinrichtung visuell aufgezeichnet wird. Vorrichtungsmäßig weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine elektrothermische Heizeinrichtung zum Aufheizen einer Probe des Abdeckmittels und eine Aufzeich­ nungseinrichtung zur visuellen Aufzeichnung des Verhaltens der Probe während der Untersuchung auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnen sich durch eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik zur Untersuchung des Aufschmelzverhaltens von Gießpulver aus. Durch die elektrothermische Heizeinrichtung ist es zunächst einmal möglich, die Probe in gleicher Weise mit einer entsprechend hohen Aufheizgeschwindigkeit aufzuheizen, wie dies auch im betrieblichen Einsatz der Fall ist, wenn das Gießpulver auf die Stahl­ schmelze aufgebracht wird. Die Aufheizung der Probe über die elektrothermische Heizeinrichtung von der Raumtemperatur bis zur gewünschten vorgegebenen (Un­ tersuchungs-) Temperatur ist im übrigen ohne weiteres reproduzierbar, so daß dem­ entsprechend reproduzierbare Versuchsergebnisse erzielt werden können. Die Ge­ nauigkeit der Versuchsergebnisse wird im übrigen dadurch verbessert, daß das Ver­ halten der Probe während der Untersuchung visuell aufgezeichnet wird. Durch die Aufzeichnung kann zu einem späteren Zeitpunkt und auch mehrfach das Auf­ schmelzverhalten beobachtet und die Aufschmelzdauer dementsprechend bestimmt werden. Die Aufzeichnung der Messung bietet im übrigen eine hervorragende Do­ kumentationsmöglichkeit.

Im einzelnen weist die Heizeinrichtung eine Heizbrücke mit einem Tiegel zur Auf­ nahme der Probe auf, wobei die Heizbrücke und der Tiegel bevorzugt als separate Bauteile ausgebildet sind und in der Heizbrücke eine Aufnahme zum Einsetzen des Tiegels vorgesehen ist. Durch diese Ausgestaltung ist gewährleistet, daß für einzelne Versuche lediglich der jeweilige, die Probe aufweisende Tiegel ausgetauscht werden muß. Eine Entnahme der Heizbrücke ist nicht unbedingt notwendig.

Im übrigen ist es günstig, daß die Dicke der Heizbrücke etwa der Höhe des Meßtie­ gels entspricht. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine sichere Anordnung des Tiegels in der Heizbrücke, es ist auch über die gesamte Höhe des Tiegels ein guter Wärmeüber­ gang von der Heizbrücke auf den Tiegel gewährleistet.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im übri­ gen darin, daß als Probe ungepreßtes Gießpulver in Pulver- und/oder Granulatform verwendet werden kann. Eine Vorbehandlung des Gießpulvers durch Pressung die­ ses Materials in Würfelform ist nicht erforderlich. Besonders positiv wirkt sich dies in Verbindung mit granulatförmigem Gießpulver aus, da dieses nun als solches unter­ sucht werden kann, eine vorherige Pulverisierung also nicht mehr erforderlich ist. Darüber hinaus lassen sich nunmehr auch ohne weiteres Mischungen aus pulver- und granulatförmigen Gießpulvern untersuchen.

Weiterhin ist verfahrensgemäß vorgesehen, daß die Probe beim Aufheizen der Luft­ atmosphäre ausgesetzt ist, obwohl es grundsätzlich möglich ist, das Aufheizen auch in einer Schutzatmosphäre unter Verwendung eines Schutz- oder Inertgas durch­ zuführen, um die Heizbrücke und den Tiegel zu schützen. Das Aussetzen der Probe der Luftatmosphäre während einer Untersuchung führt dazu, daß die mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführten Versuche etwa den Betriebsbedingungen in der Praxis entsprechen. Um unter Luft­ atmosphäre aufheizen zu können, ist die Verwendung eines entsprechenden Materi­ als der Heizbrücke und des Tiegels erforderlich. Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß die Heizbrücke und der Tiegel aus hochwarmfestem Stahl bestehen sollten, um eine Wiederverwendbarkeit des Tiegels und der Heizbrücke gewährleisten zu können.

Vorzugsweise wird die Probe beim erfindungsgemäßen Untersuchungsverfahren mit einer Aufheizgeschwindigkeit von mehr als 25 K/s aufgeheizt, was den betrieblichen Bedingungen sehr nahe kommt. Konstruktiv ist zur Erzielung einer schnellen Aufhei­ zung des Tiegels vorgesehen, daß die Heizbrücke im Bereich der Aufnahme eine Verjüngung aufweist, die zu einer sehr schnellen und sehr starken Erhitzung in die­ sem Bereich führt.

Um Beschädigungen an der Vorrichtung durch wärmebedingte Längenänderungen der Heizbrücke zu vermeiden, sind entsprechende Halterungen für die Heizbrücke vorgesehen, an denen die Heizbrücke derart mit Spiel gehalten ist, daß wärmebe­ dingte Längenänderungen der Heizbrücke möglich sind. Die Halterungen bleiben hierbei von den wärmebedingten Längenänderungen der Heizbrücke unbeeinflußt.

Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, daß die Halterungen an An­ schlüssen vorgesehen sind, die gekühlt, vorzugsweise wassergekühlt sind. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, daß die Anschlüsse und damit die Halterungen nicht zu heiß werden.

Im übrigen ist es von Vorteil, daß die Stromversorgungseinheit (Trafo) der Heizein­ richtung einerseits und die Heizbrücke andererseits derart voneinander räumlich ge­ trennt sind, daß Vibrationen der Stromversorgungseinheit nicht auf die Heizbrücke übertragen werden. Durch die Vibrationsfreiheit der Heizbrücke ist gewährleistet, daß keine störenden Einflüsse während der Untersuchung auftreten.

Grundsätzlich ist es möglich, die Aufheizgeschwindigkeit beim Aufheizen manuell einzustellen. Um auch im Zusammenhang mit der Aufheizgeschwindigkeit eine Re­ produzierbarkeit einzelner Versuche und Vergleichbarkeit der Versuchsergebnisse zu gewährleisten, ist verfahrensgemäß vorgesehen, daß das Aufheizen der Probe pro­ grammgesteuert erfolgt. Vorrichtungsgemäß ist in diesem Zusammenhang ein mit der Heizeinrichtung gekoppelter Rechner zur Steuerung der Heizleistung der Heizein­ richtung und damit der Aufheizgeschwindigkeit der Probe vorgesehen.

Eingangs ist darauf hingewiesen worden, daß das Verhalten der Probe während der Untersuchung visuell aufgezeichnet wird, um die Versuchsauswertung nach Durch­ führung des Versuches zu ermöglichen. Bei einer einfachen Ausgestaltung der Erfin­ dung weist die Aufzeichnungseinrichtung eine Kamera auf. Hierbei kann es sich um eine Digitalkamera oder eine Videokamera handeln, die mit einem Videorecorder ge­ koppelt ist. Dabei ist die Kamera oberhalb, insbesondere senkrecht oberhalb des Tie­ gels angeordnet, wozu vorzugsweise eine entsprechende Halterung in Art eines Sta­ tivs an der Vorrichtung vorgesehen ist. Über die Halterung kann gewährleistet wer­ den, daß die Kamera stets an der gleichen Stelle oberhalb des Tiegels angeordnet wird und daß damit die Versuchsdurchführung für jeden einzelnen Versuch stets gleich ist. Da es auch bei einem programmgesteuerten Aufheizen der Probe zu Fehlern kommen kann, ist weiter verfahrensgemäß vorgesehen, daß die Temperatur der Probe während der Untersuchung gemessen und vorzugsweise die Temperaturmeßwerte während der Untersuchung automatisch aufgezeichnet werden. Auf diese Weise ist im nach­ hinein feststellbar, ob das Aufheizen der Probe nach dem jeweils vorgegebenen Pro­ gramm abgelaufen ist. Vorrichtungsgemäß ist in diesem Zusammenhang eine Tempera­ turmeßeinrichtung zur Messung der Temperatur der Probe vorgesehen, die vorzugs­ weise mit dem Rechner gekoppelt ist. Über die Rechnerkopplung läßt sich dann über einen entsprechenden Vergleich der Soll- und der Ist-Temperaturwerte sehr schnell und ohne weiteres anzeigen, ob das Aufheizen entsprechend dem vorgegebenen Programm erfolgt ist.

Bei Versuchen ist festgestellt worden, daß sich für die Temperaturmessung, insbeson­ dere ein NiCrNi- oder ein PtRh10%Pt-Thermoelement mit zugehörigem Meßgerät eignet, wobei die erhaltenen Meßwerte dann zur Dokumentation im Sekundentakt mittels des Rechners aufgezeichnet werden. Für eine exakte Temperaturmessung bis 1200°C wird vorzugsweise das NiCrNi-Thermoelement wegen der Linearität der er­ haltenen Meßwerte verwendet. Für darüberliegende Temperaturen wird ein anderes Thermoelement, beispielsweise das PtRh10%Pt-Thermoelement verwendet. Im übri­ gen ist es grundsätzlich möglich, während der eigentlichen Messung bzw. Untersu­ chung des Gießpulvers die Temperaturmessung durchzuführen. Dies würde allerdings zur Zerstörung des Thermoelements führen. Es ist aber auch möglich, den Tempera­ turverlauf nur durch Messung der Temperatur im Leertiegel aufzuzeichnen. Aus Kenntnis des Temperaturverlaufs bei Messung der Temperatur im Leertiegel kann dann auf den Temperaturverlauf bei der eigentlichen Untersuchung von Gießpulver im gefüllten Tiegel geschlossen werden.

Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine über die Heizbrücke gestülpte Glocke verwendet, die zum einen einen gewissen Schutz für den Betrachter und zum anderen einen zusätzlichen Schutz der Meßanordnung vor äußeren Einflüs­ sen, wie beispielsweise Zugluft bietet. Die Verwendung einer (Schutz-)Glocke der vorgenannten Art beeinträchtigt nicht die zuvor bereits erwähnte Messung unter Luftatmosphäre. Bei Verwendung einer Glocke kann eine zusätzliche Luftzuführung vorgesehen sein. Bei Verwendung einer Glocke ist es im übrigen aber auch möglich, den von der Glocke umschlossenen Raum mit einem Gas zu spülen. Der Anschluß für die Gasspülung befindet sich dann vorzugsweise am Boden des Probenraumes.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung ermögli­ chen aber nicht nur in einfacher und reproduzierbarer Weise die Untersuchung des Aufschmelzverhaltens von Gießpulver, sondern auch die Ermittlung anderer Eigen­ schaften. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die während der Untersu­ chung entstehenden Gase und/oder Dämpfe, die beim Aufheizen der Probe und Ver­ brennen des Kohlenstoffs des Gießpulvers entstehen, aufgefangen und gemessen werden. Vorrichtungsgemäß ist in diesem Zusammenhang über der Brücke eine gloc­ kenförmige Auffangeinrichtung mit einer entsprechenden Meßeinrichtung vorgese­ hen.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine Ansicht einer Heizbrücke für eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 5 eine Ansicht eines Tiegels zum Einsetzen in die in Fig. 4 dargestellte Heizbrücke und

Fig. 6 die Darstellung der Aufheizcharakteristik während der Untersuchung einer Probe.

In den Fig. 1 bis 3 ist jeweils eine Vorrichtung 1 zur Untersuchung von Eigenschaften metallurgischer Abdeckmittel und insbesondere des Aufschmelzverhaltens von Gieß­ pulver dargestellt. Obwohl sich die nachfolgenden Ausführungen nur auf Gießpulver beziehen, versteht es sich, daß die Vorrichtung 1 auch zur Untersuchung anderer Ab­ deckmittel einsetzbar ist.

Wesentlich ist, daß die Vorrichtung 1 eine elektrothermische Heizeinrichtung 2 zum Aufheizen einer Probe 3 des Gießpulvers sowie eine Aufzeichnungseinrichtung 4 zur visuellen Aufzeichnung des Verhaltens der Probe 3 während der Untersuchung auf­ weist. Die Heizeinrichtung 2 weist eine Heizbrücke 5 auf, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Des weiteren ist ein Tiegel 6 zur Aufnahme der Probe 3 vorgesehen, wie er in Fig. 5 dargestellt ist. Bei der Heizbrücke 5 und dem Tiegel 6 handelt es sich um separat handhabbare Bauteile. Zur Anordnung des Tiegels 6 in der Heizbrücke 5 ist eine Aufnahme 7 vorgesehen, in der der Tiegel 6 vorzugsweise über eine große Fläche an der Aufnahme 7 anliegt, so daß sich ein guter Wärmeübergang in diesem Bereich er­ gibt. Zu diesem Zweck entspricht die Höhe des Tiegels 6 im wesentlichen der Dicke der Heizbrücke 5. Da die Heizbrücke 5 und der Tiegel 6 beim Aufheizen hohen Tem­ peraturen in Luftatmosphäre ausgesetzt sind, bestehen diese beiden Bauteile aus hochwarmfestem Stahl.

Die Heizbrücke 5 weist, wie sich dies aus Fig. 4 ergibt, im Bereich der Aufnahme 7 jeweils eine Verjüngung 8 auf. Im einzelnen sind die beiden äußeren Enden 9 der Heizbrücke 5, an denen die Heizbrücke 5 befestigt wird, vergleichsweise breit. An die äußeren Enden 9 schließt sich jeweils zur Aufnahme 7 hin die Verjüngung 8 an, die vorliegend noch über einen schmalen Steg 10 in die Aufnahme 7 übergeht. Durch die gewählte Form der Heizbrücke 5 läßt sich diese in einfacher Weise an den äußeren Ende 9 befestigen, während sich im Bereich der Aufnahme 7 beim Aufheizen schon nach kurzer Zeit eine starke Erhitzung ergibt.

Im Betriebszustand, wie er in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, ist die Heizbrücke 5 an den äußeren Enden der Anschlüsse 11, 12 der Heizeinrichtung 2 gehalten. Hierzu sind nicht im einzelnen dargestellte Halterungen 13, 14 vorgesehen, und die Heizbrücke 5 ist derart mit Spiel an den Halterungen 13, 14 gehalten, daß wärmebedingte Län­ genänderungen der Heizbrücke 5 beim Aufheizen bzw. beim Abkühlen möglich sind, ohne daß es zu einer mechanischen Beanspruchung der Anschlüsse 11, 12 oder der Halterungen 13, 14 kommt.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Heizeinrichtung 5 zweiteilig ausgebil­ det. Sie weist einerseits eine Stromversorgungseinheit 15 und andererseits eine Pro­ benhalterung 16 mit der Heizbrücke 5 und den Anschlüssen 11, 12 auf. Dabei ist die Heizeinrichtung 15 über entsprechende Anschlußleitungen 17, 18 mit den Anschlüs­ sen 11, 12 verbunden. Nicht dargestellt ist in diesem Zusammenhang, daß die An­ schlüsse 11, 12 im Bereich der Anschlußstellen zu den Anschlußleitungen 17, 18 was­ sergekühlt sind.

Es ist im übrigen darauf hinzuweisen, daß es grundsätzlich auch möglich ist, die Stromversorgungseinheit 15 und die Probenhalterung 16 innerhalb eines gemeinsa­ men Gehäuses anzuordnen, wobei dann die Stromversorgungseinheit 15 vorzugswei­ se unterhalb der Probenhalterung 16 angeordnet ist. Die dargestellte Ausführungs­ form hat den Vorteil, daß etwaige Vibrationen der Stromversorgungseinheit 15 nicht auf die Probenhalterung 16 und damit die Heizbrücke 5 mit der im Tiegel 6 befindli­ chen Probe 3 übertragen werden, so daß sich aufgrund etwaiger Vibrationen erge­ bende Probleme nicht auftreten können.

Im übrigen ist ein mit der Heizeinrichtung 2 gekoppelter Rechner 19 zur Steuerung der Heizleistung der Heizeinrichtung 2 vorgesehen, der mit der Stromversorgungseinheit 15 gekoppelt ist, so daß das Aufheizen der Probe 3 rechnergesteuert nach ei­ nem vorgegebenen Aufheizprogramm vorgenommen wird.

Bei der Aufzeichnungsvorrichtung 4 handelt es sich vorliegend um eine Kamera, die oberhalb und zwar senkrecht oberhalb des Tiegels 6 angeordnet ist, so daß über die Kamera das Aufschmelzverhalten des Gießpulvers aufgezeichnet werden kann. Zur Befestigung der Kamera ist eine Halterung 20 vorgesehen, bei der es sich um eine Art Stativ handelt, wodurch eine reproduzierbare Höheneinstellung der Kamera oberhalb der Probe 3 ohne weiteres möglich ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Kamera mit dem Rechner 19 gekoppelt, so daß über den Rechner 19 erhaltene Werte ohne weiteres dem jeweiligen, über die Kamera aufgenommenen Bild zugeordnet werden können. Eine Rechnerkopplung ist aber nicht unbedingt erforderlich. Es reicht an sich die Aufzeichnung aus, wozu zumindest bei einer Videokamera zum Ab­ spielen und Auswerten ein entsprechender Videorecorder mit Bildschirm verwendet werden sollte.

Zur Temperaturmessung der Temperatur der Probe 3 ist eine Temperaturmeßeinrich­ tung 21 vorgesehen. Die Temperaturmeßeinrichtung 21 ist mit dem Rechner 19 ge­ koppelt. Im einzelnen weist die Temperaturmeßeinrichtung 21 ein Thermoelement 22, vorzugsweise ein NiCrNi-Thermoelement, mit einem zugehörigen Meßgerät 23 auf. Das Thermoelement 22 ist während der Untersuchung in den Tiegel 6 eingelegt und mit dem Meßgerät 23 verbunden. Das Meßgerät 23 ist mit dem Rechner 19 verbun­ den.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 darge­ stellten nur dadurch, daß oberhalb des Tiegels 6 eine glockenförmige, vorzugsweise aus Glas bestehende Auffangeinrichtung 24 mit einer Meßeinrichtung 25 vorgesehen ist. Die Meßeinrichtung 25 ist vorliegend ebenfalls mit dem Rechner 19 gekoppelt. Es versteht sich, daß die Auffangeinrichtung 24 derart ausgebildet ist und aus einem sol­ chen Material besteht, daß eine Aufzeichnung des Verhaltens der Probe 3 während der Untersuchung ohne weiteres möglich ist.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 2 darge­ stellten dadurch, daß am Boden der Probenhalterung 16 ein Anschluß 26 für Spülgas vorgesehen ist, während an der Oberseite der Probenhalterung 16 ein Auslaß 27 für Spülgas vorgesehen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft nun bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wie folgt ab:

Zunächst wird die Probe 3 in den Tiegel 6 eingebracht. Hierzu wird eine genau vor­ gegebene bzw. eingewogene Menge z. B. zwischen 100 mg und 300 mg verwendet. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, daß es sich bei der Probe 3 um ungepreßtes, d. h. "unbehandeltes" Gießpulver handelt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eignet sich dabei ohne weiteres dazu, nicht nur pulver- oder granulatförmiges Gießpulver an sich zu untersuchen, sondern auch Mischungen aus pulver- und granulatförmigem Gießpulver.

Nach Einsetzen des mit der Probe 3 gefüllten Tiegels 6 in die Aufnahme 7 der Heiz­ brücke 5 erfolgt das Aufheizen der Probe 3 über die Heizeinrichtung 2. Das Aufhei­ zen erfolgt dabei, wie zuvor ausgeführt, rechnergesteuert über den Rechner 19 nach einem vorgegebenen Aufheizprogramm. Die Probe 3 wird dabei mit einer Aufheizge­ schwindigkeit von mehr als 25 K/s, vorzugsweise im Bereich von etwa 30 K/s aufge­ heizt. Hierdurch ist es möglich, die Probe 3 von Raumtemperatur innerhalb von weni­ ger als 30 sec. auf über 1000°C aufzuheizen. Bei den durchgeführten Versuchen er­ folgte die Aufheizung jeweils unter Luftatmosphäre und es wurde auf jeweils ca. 1200°C aufgeheizt. Zum Aufheizen wird mit einem Gleichstrom von 360 Ampere bei 10 Volt Gleichspannung gearbeitet. Nach dem Aufheizen der Probe 3 auf die ge­ wünschte Endtemperatur wird die Temperatur für einen vorgegebenen Zeitraum, vor­ liegend für etwa 200 sec. gehalten. Anschließend wird die Heizeinrichtung 2 abge­ stellt, so daß die Probe 3 abkühlen kann. Die Aufheizcharakteristik eines gesamten Versuches ist in dem Diagramm in Fig. 6 dargestellt. Hierbei ist der Verlauf der Tempe­ ratur T über die Zeit t dargestellt.

Die gesamte Messung bzw. das Verhalten der Probe während der Untersuchung wird über die Aufzeichnungseinrichtung 4 aufgezeichnet und nach der Aufzeichnung ausgewertet, und zwar auch in Verbindung mit den bei der Untersuchung gemesse­ nen Temperaturmeßwerten der Probe 3.

Um den Einfluß verschiedener Heizbrücken 5 und Tiegel 6 auf die Reproduzierbar­ keit der erreichbaren Temperatur zu ermitteln, sind beim Zustandekommen der Erfin­ dung verschiedene Versuchsreihen mit unterschiedlichen Heizbrücken/Tiegel-Kom­ binationen über einen vorgegebenen Zeitraum aufgeheizt und die Temperatur im In­ nern des Tiegels 6 mittels des Thermoelements 22 registriert worden. Im Ergebnis er­ reichten alle Kombinationen etwa die gleiche gewünschte Temperatur. Individuelle Abweichungen lagen im Rahmen der Meßgenauigkeit.

Bei allen durchgeführten Versuchen, d. h. auch mit unterschiedlichen Brücken/Tiegel- Kombinationen, wurde jeweils die in Fig. 6 dargestellte Aufheizcharakteristik ermit­ telt, was die Reproduzierbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bzw. des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens belegt.

Claims (29)

1. Verfahren zur Untersuchung von Eigenschaften metallurgischer Abdeckmittel, ins­ besondere des Aufschmelzverhaltens von Gießpulver, dadurch gekennzeichnet, daß eine Probe des Abdeckmittels elektrothermisch auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt wird, daß die Probe über einen Zeitraum auf der vorgegebenen Temperatur oder in einem gegenüber der Raumtemperatur erhöhten Temperaturbereich gehalten wird und daß während der Untersuchung das Verhalten der Probe über eine Auf­ zeichnungseinrichtung visuell aufgezeichnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Ei­ genschaften der Probe anhand der Aufzeichnung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Probe unge­ preßtes Abdeckmittel in Pulver- und/ oder Granulatform verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe beim Aufheizen der Luftatmosphäre ausgesetzt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe mit einer Aufheizgeschwindigkeit von mehr als 25 K/s aufgeheizt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheizen der Probe programmgesteuert erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Probe während der Untersuchung gemessen wird und daß, vorzugs­ weise, die Temperaturmeßwerte während der Untersuchung automatisch aufgezeich­ net werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe während der Untersuchung abgeschirmt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die während der Untersuchung entstehenden Gase und/oder Dämpfe aufgefangen und gemessen werden.

10. Vorrichtung (1) zur Untersuchung von Eigenschaften metallurgischer Abdeckmit­ tel, insbesondere des Aufschmelzverhaltens von Gießpulver, vorzugsweise zur Durch­ führung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektrothermische Heizeinrichtung (2) zum Aufheizen einer Probe (3) des Abdeckmittels und eine Aufzeichnungseinrichtung (4) zur visuellen Aufzeichnung des Verhaltens der Probe (3) während der Untersuchung.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (2) eine Heizbrücke (5) mit einem Tiegel (6) zur Aufnahme der Probe (3) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizbrücke (5) und der Tiegel (6) separate Bauteile sind und daß in der Heizbrücke (5) eine Auf­ nahme zum Einsetzen des Tiegels (6) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Heizbrücke (5) im wesentlichen der Höhe des Tiegels (6) entspricht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizbrücke (5) und/oder der Tiegel (6) aus Stahl, insbesondere hochwarmfestem Stahl bestehen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizbrücke (5) im Bereich der Aufnahme eine Verjüngung (8) aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 1 S. dadurch gekennzeichnet, daß Halterungen (13, 14) für die Heizbrücke (5) vorgesehen sind und daß, vorzugsweise die Heizbrücke (5) derart mit Spiel an den Halterungen (13, 14) gehalten ist, daß wär­ mebedingte Längenänderungen der Heizbrücke (5) möglich sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (13, 14) an, vorzugsweise wassergekühlten Anschlüssen (11, 12) vorgesehen sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (2) eine Stromversorgungseinheit (15) aufweist und die Strom­ versorgungseinheit (15) von der Heizbrücke (5) derart separat angeordnet ist, daß Vi­ brationen der Stromversorgungseinheit (15) nicht auf die Heizbrücke (5) übertragen werden.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Heizeinrichtung (2) gekoppelter Rechner (19) zur Steuerung der Heizlei­ stung der Heizeinrichtung (2) vorgesehen ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungseinrichtung (4) eine Kamera, insbesondere eine Digitalkamera oder Videokamera aufweist und vorzugsweise eine Abspieleinrichtung, insbesondere ein Videorecorder, zur Kopplung mit der Kamera vorgesehen ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungseinrichtung (4) oberhalb, insbesondere senkrecht oberhalb des Tiegels (6) angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung (20) zur Befestigung der Aufzeichnungsvorrichtung (4) vorgesehen ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungseinrichtung (4) mit dem Rechner (19) gekoppelt ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturmeßeinrichtung (21) zur Messung der Temperatur der Probe (3) vor­ gesehen ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur­ meßeinrichtung (21) mit dem Rechner (19) gekoppelt ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßeinrichtung (21) ein Thermoelement (22), insbesondere ein NiCrNi- oder PtRh10%Pt-Thermoelement, mit zugehörigem Meßgerät (23) aufweist und vor­ zugsweise das Thermoelement (22) während der Untersuchung in den Tiegel (6) ein­ gesetzt ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizbrücke (5) mit Tiegel (6) über eine Glocke abgeschirmt ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Zuführung von Spülgas in den Probenraum unterhalb der Glocke vorgesehen ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß über der Heizbrücke (5) eine glockenförmige Auffangeinrichtung (24) vorgesehen ist und die Auffangeinrichtung (24) vorzugsweise mit einer Meßeinrichtung (25) ver­ bunden ist.