DE1773164A1

DE1773164A1 - Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Bad

Info

Publication number: DE1773164A1
Application number: DE19681773164
Authority: DE
Inventors: Francois Mangin
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1967-04-10
Filing date: 1968-04-09
Publication date: 1971-12-30
Also published as: LU55820A1; US3490289A; FR1527039A; BE713342A; NL6804931A; GB1173864A

Description

DR.-ING. EUGEN MAIER

PATENTANWALT STUTTGART

A IP 676 §. April

i «" Pt?

DB HECHEROHES DE IA SIDEKtJRGIE PHAHCAISE

185, rue President RooBevelt_t Saint Germain -en -3

(Yvelines) Prankreich.

Vorrichtimg zur Entnahme von Proben aus einem Bad

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme von Proben aua einem Bad, insbesondere aus einer Metallschmelze, wie dies bei der Stahlerzeugung insbesondere während des Prischens zur Kontrolle des Prisohprozesses notwendig ist»

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Üblicherweise erfolgt das Entnehmen yon Proben aus einer Metallschmelze mittels handbedienter Vorrichtungen, so daß die Entnahme einer Probe verhältnismäßig viel Zeit in Anspruch nimmt und auch die erstarrten Proben nicht unmittelbar für die Durchführung einer Analyse verwendet werden können. Die Entnahme solcher Proben gestaltet sich auch deshalb besonders schwierig, weil man sich hierzu sehr nahe an einer Gießpfanne oder einem Ofen aufhalten muss, um das Gerat zur Entnahme der Prpbe in die Schmelze eintauchen zu können. Infolge der in der Nähe solcher Behälter herrschenden hohen Temperaturen let diese Arbelt sehr beschwerlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und zu diesem Zweck ein Gerät zu schaffen, mittels dessen die Probeentnahme im wesentlichen selbsttätig erfolgt und mit dem erstarrte Proben erhalten werden, die sich ohne weitere Bearbeitung für eine vorzugsweise spektrograf phische Analyse eignen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Längsverschiebung eines zur Entnahme einer Probe bestimmten, zeitweilig in das Bad eintauchenden metallischen Rohres in geneigter Lage aine Führung vorgesehen ist, die eine Schneidvorrichtung zum Ablängen von Rohrend3tücken aufweist.

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Diese Vorrichtung wird so gesteuert, daß das Ende dee Bohrρs so lange in das Bad eingetaucht bleibt, bis die in das Rohr eingedrungene flüssige Schmelze zur Erstarrung gelangte. Auch die übrigen Bewegungsablöfe werden vorteilhafterweise automatisch gesteuert, so daß auch das Zurückführen des Tauchrohres in eine bestimmte Stellung und das Abschneiden von die erstarrte Schmelze enthaltenden Rohrendetücken sowie der erneute Vorschub des Tauchrohres nach einem bestimmten Plan selbsttätig erfolgt.

Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung noch folgende, eineein oder in Kombination miteinander vorgesehene Merkmale auf:

a) das Tauchrohr besteht aus einer Mehrzahl ineinander geschraubter einzelner Rohrabschnitte;

b) die Vorrichtung weist Mittel auf, die während des Eintauchens des Rohres das Einblasen von Gas in das Rohr und damit in die Schmelze bewirken, bis dieses eine bestimmte Eintauchtiefe erlangt hat;

c) die Vorrichtung weist Mittel auf, die nach dem Eintauchen des Rohres das Ansaugen des in dem Rohr befindlichen Ga-ses bewirken;

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d) die Vorrichtung ist auf einem fahrbaren Gestell angeordnet j

e) das Tauohrohr let an seiner Außenfläche mit einer theroieoh leolierenden Schutzschicht versehen;

f) zur Längeversohiebung dee Tauehrohree let eine an einem Treibriemen befestigte, das Rohr erfassende Klemmbacke vorgesehen.

Die der Erfindung Ib wesentlichen zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Rohr bis su einer beetinmten Tiefe in ein Schmelzbad einzutauchen, wobei die Wandetärke dee metallischen Rphres so bemessen let, daß, wenn die SohaelaflUeeigkeit bis BU einer gewissen Höhe In das Rohr eingedrungen let, eich diese Innerhalb des Rohree so rasch abkühlt, daß die in das Rohr eingedrungene Metallsohlelee, hiw. auch ein ßasfluss, Infolge Übergang der Wärme auf das Rohr erstarrt. Sie Wandetärke des Rohres muss hierbei so bemeesen sein, daß das Rohr über eine genügend lange Zeit in die Schneise eingetaucht bleiben kann/ ohne daß das Rohr selbst su schmelzen beginnt. Hierbei ist die Eintauchzeit so bemessen, daß die in das Rohr eingedrungene Schmelze erstarrt. Hierauf muss das Rohr nur wieder aus der Schmelze zurückgezogen werden, worauf am Ende des Rohres ein oder mehrere Stücke abgeschnitten werden, die eine Probe enthalten, die genau dem Zustand der Schmelze an der Stelle

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der Probeentnahme entspricht»

Der letzte Trennschnitt erfolgt an einer Stelle des Rohres, deren Innenwand noch nicht von der Schmelze bedeckt war, so daS das Ende des Rohres vollkommen offen ist und eich genau in den ursprünglichen Zustand befindet.

Alle diese Vorgänge werden vorteilhafterweise nach einem bestimmten Plan gesteuert. TJm das Verfahren rollkommen kontinuierlich durchführen zu können und um immer eine der Vorrichtung entsprechende Rohrlänge zur Verfügung zu haben, ist es vorteilhaft, das Rohr duroh eine Hehrzahl einzelner Rohrelemente zu bilden, die ineinander geschraubt werden, wobei jeweils am oberen Ende des Rohres zur Herstellung der ursprünglichen Rohrlänge ein oder mehrere Rohrelemente angeschraubt werden. Auf diese Weise wird das Auswechseln eines zu kurz gewordenen Rohres und daher auch jeglicher Rohrabfall vermieden.

Damit die volle Wärmekapazität des Rohres zum Erstarren der eingedrungenen Probe verwendet wird, ist es vorteilhaft, auf dem Außenmantel des Rohres eine thermisch Isolierende Schutzschicht vorzusehen. Auf diese Weise wird das Abkühlen

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und Erstarren der Schmelze im Inneren des Rohres beschleunigt, wodurch die für die Kontrolle des Bades insgesamt auf» zuwendende Zeit verkürzt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich in besonderer Weise für die rasche Entnahme von Proben aus einer Metallschmelze, insbesondere während der Durchführung eines Frisch« verfahrene, weil es mit dieser Vorrichtung möglich ist, Proben zu entnehmen, ohne duroh die auf der Schmelze schwimmende Schlacke behindert zu sein· Es genügt, während des Durchstoßene der Schlackenschicht in das Innere des Tauchrohres ein neutrales Gas, wie beispielswiese Argon oder Stickstoff, unter einem Druck einzub-lasen, der mindestens gleich dem hydrostatischen Druck der Schlacke 1st.

Hit der Einblasung kann aufgehört werden, so bald das Ende des Tauchrohres in das eigentliche Metall eingedrungen ist» Man kann das Eindringen der Schanze in das Bohr dadurch noch beschleunigen, daß man in dem Rohr für kurze Zeit einen gewissen Unterdruck erzeugt. Auch diese Vorgänge können automatisch gesteuert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet eich auch noch aus einem zusätzlichen Grund in vorteilhafter Weise bei der Erzaufbereitung«, Eb ist bekannt, daß es beim Entnehmen einer

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Probe aus einer Gießpfanne, um die Zusammensetzung des Stahls Tor dem Gießen zu überprüfen, notwendig ist, die entnommene Probe zu beruhigen, um das bei der Erstarrung des Stahls auftretende Schäumen zu vermeiden, das eine beträchtliche Änderung der Hetallzusammensetzung zur Folge hat. Eine solche Beruhigung kann mit der erfindungsgemäSen Vorrichtung in einfacher VeIee durchgeführt werden. Es genügt nämlich zn diesem Zweck, in das Innere des Rohres ain reduzierendes Metall einzubringen, beispielsweise Aluminium in Drahtoder Bandform..

Die automatische Steuerung der erfindungsgemäSen Vorrichtung passt sieh auch sehr leight in den Rahmen der bei me~ tallurgischen Verfahren üblichen Steuerungen ein., Die Steuerorgans_r die beispielsweise die Durchführung eines Ofenprozeseee steuern, können ohne weiteres gleichzeitig dazu verwendet werden, in dem geeigneten Augenblick eine Sntnahme durchzuführen» Auf diese Weise kann die Entnahme 3iner Probe zeitlich mit der öffnung einer Ofentür koordiniert werden, bo daß die Zeit der offenstelenden Tür auf -Ir Minimum verringert,

η der Zeichnung tat ein Ausführungsheiopiel öer erfindungß eraäSen Vorrichtung in aohematischer Weise dargestellt» Eb -eigen»

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Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung} und

Fig. 2 verschiedene Phasen der Entnahme einer Probe«

Auf der Metallschmelze 1, die sich in dem Ofen 2 befindet, schwimmt eine Schlackenschicht 3· Ein metallisches Rohr 4 mit einem Innendurchmesser von 25 mm und einem Außendurchmesser von 40 mm ist so vor der Ofentür angeordnet, daß ee bei einer Längsverschiebung durch die Ttiraussparung des Ofens hindurchgreift und in die Metallschmelze eintaucht, wie mit 4a bezeichnet. Sie Längsverschiebung des Rohres erfolgt zwischen Gleitrollen 5, die an einem Chassis 6 gelagert sind. Sas Rohr 4 wird von einer Klemmbacke 7 gehalten, die an einem endlosen Treibriemen 8 befestigt ist. Sieser läuft Über eine lose Rolle 9 und eine von einem Motor 11 angetriebene Rolle 10. In der Drehrichtung des Pfeile a wird das Rohr in Richtung des Pfeiles b in die Tauchlage gebracht. Nach erfolgter Umsteuerung, die innerhalb einer einstellbaren Zeit erfolgt, wird das Rohr mit der erstarrten Probe aus der Schmelze zurückgezogen.

Sie Rollen 9 und 10 und auch der Motor 11 sind auf der Montageplatte 6 angeordnet, die ihrerseits von einem fahrbaren Gestell 12 getragen wird. Sas Gestell kann somit

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leicht αμ£ den Boden 13 in seine? Arbeitestellung gebracht werden«

Kittels kreisscheibenföroiger Schneidorgane 14» 14a und 14b werden drei Rohrendstücke von dem Rohr abgetrennt, nachdem dieses wieder in seiner ursprünglichen Lage 4b zurückgebracht wurdeo

Ein ausrückbarer Anschlag 15 hält das Rohr in der mit 4b dargestellten Lage« Dieser Anschlag kann in die Stellung 15a geschwerak-i; werden, wenn das Rohr in die Bauchlage 4a gebracht werden soll«

An der Montageplatte 6 ist ein Anschluss-Stück 16 angebracht, das einerseits über ein biegsames Rohr 17 mit dem am oberen Ende des Rohres 4 angebrachten Anschluss-Stück 18 und andererseits über die leitung 21 mit dem Ausgang 19 eines Dreiwegehahnes 20 in Verbindung steht. Bin Eingangs stutz en 22 des Dreiwegehahnea 20 ist über eine Leitung 24 mit einer Stickstoff-Flasche 23 und ein weiterer Eingangsstutzen 25 über eine Leitimg 27 mit einer Vakuumpumpe 26 verbunden·

Diese Anordnung zeigt, daß es möglich ist, den Eintritt von Schlacke in das untere Ende des Rohres 4 zu vermeiden, indem

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man mittqlß dee Dreiwegehahne.a Stickstoff in das Tauchrohr einleitet ο Schlisset van das Tauchrohr 4 eittele dee Dxe.1* wegehahnee 20 an die Pump« 26 an. so wird Ja dm Bohr 4 pin Unterdrück erzeugt, der daß Eindringen der Schneide in das untere End« des Rohres 4 beschleunigt.

Die Trennorgane 14, 14a und Hb bestehen aus motorangetriebenen Schleifscheiben, die -vorzugsweise nacheinander drei Endstücke von dem Rohr 4 trennen. Bas Abschneiden des yordersten Endstückes erfolgt lediglich, um die Oberfläche der Probe su entfernen, die Unreinigkeiten enthalten könnte· Das ▼on der Schleifscheibe 14a abgetrennte Bohrstück enthält eine Probe, die genau der Zusammensetzung der Schmelze entspricht und frei von jeglichen Fehlern 1st. Dieses Stück fällt auf eine nicht dargestellte Transportvorrichtung, die sie unmittelbar an die Analysenetelle befördert. Der Schnitt der Scheibe 14b erfolgt an einer Stelle, an die nooh kein Metall gelangte» Dies erfolgt zu dem Zweck, das Bohrende wieder in den anfänglichen Zustand zu bringen. Anstelle der drei eingezeichneten Trennorgane können deren auch noch mehr -verwendet werden, wenn beispielsweise bei jeder Probeentnahme zwei oder drei für jede eine getrennte Analyse bestimmte Probestücke benötigt werden. Verzichtet man bei der Probeentnahme

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auf dae Einleiten eines neutralen Gases, so 1st es auch möglich, dem Bad eine Probe zu entnehmen, deren Zusammensetzung Im oberen Teil der Zusammensetzung der Sohlaoken-Bchicht und im unteren feil der Zusammensetzung der Schmelze entspricht.

In Fig. 1 ist mit "7a" die untere Stellung der Klemmbacke gezeigt« Diese Stellung 7a entspricht der Stellung 4a des Tauchrohres 4. Die obere Stellung ist mit 4-b bezeichnet» In gleicher Weise ist die untere Stellung des Anschluss-Stückes 18 mit 18a bezeichnet und entsprechend die Stellung 17a des biegsamen Rohres 17·

In Fig· 2 zeigt (a) die Ausgangsstellung des Bohres 4· Der Anschlag 15 liegt vor der Stirnflache des Rohres und verhindert so das Abgleiten des Rohres.

(b) zeigt die Stellung des in die Schmelze 1 eingetauchten Rohres, Der Anschlag 15 wurde vorher in die Stellung 15a geschwenkt, so daß die Klemmb cke 7 von dem in dieser Figur nicht dargestellten Treibriemen in die Stellung 7a gebracht werden konnte. Das vordere Ende 4a des Rohres 4 bleibt so lange in die Schmelze 1 eingetaucht, bis das in das Rohr eingedrungene Metall erstarrt ist. Damit diese Zeit verhältnismäßig kurz ist, ist et* notwendig, daß das

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Bohr eine ausreichend große Wärmekapazität aufweist. Se hat sieh als auaeichend erwiesen, wenn die Wandstärke des Stahlrphres bei einem Außendurohmesser von 40 mm 7 1/2 mm beträgt, ITm einen Wärmeaustausch zwischen der Metallschmelze und dem Stahlrohr nach Möglichkeit zu unterbinden, ist die Oberfläche des Stahlrohres mit einer thermisch Isolierenden Schutschicht bedeckt. Sofern diese Bedingungen erfüBfc sind, kann als Werkstoff für das Tauchrohr hochschmelzender Stahl oder auch nahezu reines Eisen verwendet werden.

Mit (c) ist die Stellung bezeichnet, in der das nunmehr in seinem vorderen Teil mit der erstarrten Probe gefüllte Rohr widder gegen den Anschlag 15 anliegt« Mittels des Werkzeuges 14 wird hierauf das vordere Ende des Rohres bis zur Schnitt-

linie 28 abgetrennt, das Unregelmäßigkeiten aufweisen kann»Das Werkzeug 14 a bewirkt einen Trennechnitt in der Ebene 29 und trennt somit das Teil 30 von dem Rohr ab. Dieses fällt auf eine nicht dargestellte Transportvorrichtung und wird von dieser zur Analysenstelle befördert· Schließlich bewirkt das Werkzeug 14b einen Trennschnitt in der Ebene 51, also an einer Stelle, an der das Rohrinnere noch nicht mit der Schmelze in Berührung gekommen ist. Das vordere, In der Teilzeiohnung (d) dargestellte Ende 4o des Rohres weist den vollen lichten Querschnitt auf, so daß es zu einer neuen Probeentnahme bereit ist« in der

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1!eil£eichnung (β) ist eine Zwischenstellung dee Rohres gegeigt, in die das Bohr mittels der Klemmbacke 7b gebracht wurden In dieser Stellung wird die Klemmbacke gelöst und wieder in ihre Ausgangsstellung in Bezug auf die Hontageplatte 6 gebraoht, so daß die Vorrichtung sich \*def im Ausgangszustand befindet ο

Zur Steuerung dieser in Vorstehenden im einzelnen * ssehriebenen Vorgänge können an sich bekannte Schaltvorrichtungen Plenen. Dieae Schaltvorrichtungen können ihre Steuerimpulse in Abhängigkeit γοη bestimmten Zustandsgrößen eines Ofens erhalten* Auf diese Weise können die Probeentnahmen jeweils in günstigsten Zeltpunkt durchgeführt werden. Selbstverständlich kann auch das Offnen der Ofentür so gesteuert werden» daS diese nur während der verhältnismäßig kurzen Zelt der Probeentnahme ge ei ff ent ist. Auf diese Welse werden auch die thenaisohen Verluste auf ein Minimum reduziert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat noch den weiteren Vorteil, daß sie leicht in eine vollautomatisch gesteuerte »etallurgische Anlage eingebaut werden kann. Bas fahrbare Gestell kann leicht an Ort und Stelle gebracht werden und die entnommenen Proben können auf raschestem Wege der Analysensteile zugeführt werden« Auch ist die Vorrichtung stets einsatzbereit, da nach einer mehrmaligen Probeentnahme lediglich das Anschluss-Stück 18 abgenommen zu werden braucht und eine

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bestimmte Anaahl neuer Rohrteiletücke angeschraubt eu den braucht, worauf der Schlauch 17 wieder «it den oberen Ende dee Rohree verbunden wird.

Zur Entnahme einer Probe aus einen metallurgischen Bad eignet sich die Vorrichtung deshalb in besonderen Maße, weil eine Probeentnahme ohne irgend we lohe Spur von Schlacke möglich ist. Auch ist es möglich» die Probe au beruhigen, wenn diese aus einer schäumenden Stahlsohnelse entnommen wurde«

Obwohl die erfindungsgenäee Yorriohtung spezielle Vorteile bei ihren Binsate auf dem metallurgieohen 8ektor bietet, ist ihre Anwendung jedoch keinesfalls auf diesen Sektor beschränkt.

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Claims

A 1Q 676 8, 4. 1968 τ· Btr Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Schmelzbad, insbesondere einer Metallschmelze, dadurch

. gekennzeichnet , daß zur Längsverschiebung eines zur Entnahme einer Probe bestimmten, zeitweilig in das Bad eintauchenden metallischen Rohres (4) in geneigter Lage eine Pührung (6, 7, 8) vorgesehen ist, die eine Schneidvorrichtung (14« 14a, 14b) zum Ablängen von Rohrendstücken (30) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zur Steuerung der Vorrichtung Mittel vorgesehen sind, die das Einführen des Rohres in das Schmelzbad, das Zurückholen des Rohres und das Ablängen mindestens eines Rohrendstückes in aufeinanderfolgender Reihenfolge bewirken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e -kennzeiohnet , daß das Rohr (4) aus einer

Mehrzahl ineinander geschraubter Rohrabschnitt besteht.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel» die während des Eintauchens des Rohres das Einblasen von Gas in das Rohr bewirken, bis dieses eine bestimmte Eintauchtiefe erlangt hat.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel, die nach dem Eintauchen des Rohres das Ansaugen des in dem Rohr befindlichen Gases bewirken,

6· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e -kennzei chnet, daß die Vorrichtung auf einem fahrbaren Gestell (12) angeordnet ist»

7. Vorrichtung naöh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (4) an seiner Außenfläche mit einer thermisch isolierenden Schutzschicht versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zur Itängsverschiebung dec Rohres (4) eine an einem treibriemen (8) befestigte, das Rohr erfassende Klemmbacke (7) vorgesehen 1st·

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