DE1959923C3 - Verfahren zur Bestimmung des Kohlenstoffgehalts einer Stahlschmelze - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung des Kohlenstoffgehalts einer StahlschmelzeInfo
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- G01N25/02—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating changes of state or changes of phase; by investigating sintering
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Anmelderin hat bereits eine Vorrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoffgehalts einer Stahlschmelze
vorgeschlagen (vgl. DE-PS 19 19 117), welche auf der
Basis der Ermittlung einer Soliduslinie durch Wärmeanalyse arbeitet und bei der ein vergossener flüssiger
Stahl in einer Kohlenstoff-Bestimmungsvorrichtung verfestigt wird.
Diese Vorrichtung ist zur gleichzeitigen Bestimmung des KohlenstoffgeiÜalts und der Temperatur des
flüssigen Stahls während des Blasvorgangs derart aufgebaut, daß sie ein Probengefäß mit einer öffnung in
seiner Seitenwand, ein an der Innenseite des Bodens des Probengefäßes angeordnetes Thermoelement, ein an
der Boden-Außenseite des Probengefäßes vorgesehenes zweites Thermoelement, eine Lanze zur Halterung
des Probengefäßes, eine Einrichtung zum Durchblasen von Gas bzw. Luft: durch die Lanze und einen am
Oberteil des Probeingefäßes angeordneten durchlässigen Stopfen aufweist, welcher einen ungehinderten
Luftaustritt ermöglicht, einen Rück- bzw. Gegenstrom jedoch verhindert. Damit kann der Kohlenstoffgehalt
der Stahlschmelze mittels des im Boden des Probengefäßes angeordneten Thermoelements und der damit
festgestellten Kurve des zeitlichen Abkühlungsverlaufs, der die Temperatur der Liquiduslinie deutlich anzeigt,
schnell ermittelt werden.
Wenn jedoch hierbei der flüssige Stahl in das Probengefäß eingeführt wird, kann möglicherweise die
Bestimmung der zu messenden richtigen Temperatur des Verfestigungspunkts verzögert werden. Darüber
hinaus zerstört der auf hohe Temperatur erhitzte flüssige Stahl unter Umständen ein zum Schutz der
Thermoelemente dienendes Quarzrohr, wodurch sich ein instabiler Zustand der Verfestigungstemperatur
ergeben kann. Auf diese Weise werden Meß-Ungenauigkeiten verursacht Die optimale Temperatur der in
das Probengefäß einfließenden Stahlschmelze wird daher im allgemeinen als um etwa 30—500C über dem
Verfestigungspunkt liegend angesehen. Die Temperatur des geschmolzenen Stahls selbst läßt sich leicht
bestimmen, indem sie in entsprechenden Abständen vor dem Eingießen der Schmelze in die Bestimmungsvorrichtung
mittels eines Probelöffels von der Vorderseite eines Ofens her, z. B. eines Siemens-Martinofens,
ίο gemessen wird. Dieser Vorgang beansprucht jedoch
eine Zeitspanne, die lang genug ist, um einen ungünstigen Einfluß auf die schnell durchzuführenden
Frisch- und Blasvorgänge, wie das Bessemer- bzw. Thomasblasverfahren, zu haben, wenn man berücksichtigt,
daß das Herstellungsverfahren um so besser ist, je schneller die Bestimmung des Kohlenstoffgehalts
beendet ist
Aus einem Vortrag, gehalten auf der 17. ISA Iron and
Steel Instrumentation Conference vom 15. bis 17. März 1967 ist bekannt, die Stahlprobe, deren Soliduslinie zu
ermitteln ist, mittels eines allerdings nichtschmelzenden Kupferblocks zwangszukühlen. Die Stahlschmelze wird
zur Bestimmung der Umwandlungstemperatur dadurch abgekühlt daß die Wärme durch eine Kupferhülse
abgeführt wird. Diese Kupferhülse wird während des Untersuchungsvorgangs nicht zerstört und kann anschließend
zu weiteren Untersuchungen verwendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist mithin die Beschleunigung
Aufgabe der Erfindung ist mithin die Beschleunigung
JO der mit der Vorrichtung nach dem Hauptpatent durchgeführten thermischen Analyse.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen
gelöst. Eine Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.
Im folgenden ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen teilweise weggebrochenen Schnitt durch ein am Ende einer Lanze angebrachtes Probengefäß,
F i g. 2 die Anwendung der Vorrichtung gemäß F i g. 1
bei einem Thomaskonverter,
F i g. 3 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Ergebnisse der nach dem Verfahren gemäß
dem Hauptpatent durchgeführten Messung und
F i g. 4 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Meßergebnisse bei Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß den Fig. 1 und 2 wird beim Blasen mittels einer Blaslanze 5 parallel zu dieser eine Hilfslanze 4 in
den Ofen 10 eingeführt. Die Hilfslanze 4 ist an ihrem unteren Ende mit einem Probengefäß 8 versehen, das
eine seitliche öffnung 3 aufweist, über welche der flüssige Stahl in die Probenkammer 8' des Probengefäßes
8 einströmen kann.
Bei der Durchführung des Verfahrens werden metallische Kühlmittel 1 und 2 im Inneren der Kammer
8' angebracht, um die Temperatur des in die Kammer eingeflossenen flüssigen Stahls durch schnelles Schmelzen
der Kühlmittel 1 und 2 schnell auf den Bereich seines Verfestigungspunkts zu senken. Als Kühlmittel 1 und 2
können Stahl, Kupfer, Aluminium und dgl. Verwendung finden; diese Mittel können in Form von Stangen,
Spiralen bzw. Wendeln oder Körnchen in die Kammer 8' eingesetzt werden. Wie aus den vorstehenden
iisführungen hervorgeht, kann der Kohlenstoffgehalt
auf der Basis der Soliduslinie innerhalb einiger Sekunden mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, d. h.
der Kohlenstoffgehalt des Stahls wird durch thermische
Analyse mit einem Thermoelement 9 und die tatsächliche Temperatur der Stahlschmelze mit einem Thermoelement 9" gemessen.
Bei Verwendung des Probengefäßes 8 im Ofen werden die Temperatur der Stahlschmelze und der
Kohlenstoffgehalt des Stahls durch Anzeigegeräte 6 bzw. 7 über kompensierende Zuleitungen 11 bzw. 11'
angezeigt Fig.3 veranschaulicht die Meßergebmsse, die mit der Vorrichtung nach der DE-PS P 19 19 117
erhalten werden.
Beim Verfahren gemäß dem Hauptpatent werden, wie in F i g. 3 angedeutet 31 Sekunden zur Messung des
Kohlenstoffgehalts benötigt, was sich durch die Kurve gemäß F i g. 3 darstellen läßt Ersichtlicherweise ist die
Kurve gemäß Fig.3 flach, so daß die Ablesung des Verfestigungspunkts nicht immer einfach ist Da hierbei
die Meßzeit noch zu lang ist, kann das das
Thermoelement 9 schützende Quarzrohr Beschädigungen erleiden und ist der Verfestigungspunkt des Stahls
instabil, F i g. 4 zeigt dagegen die nach dem erfindungsgemäße:) Verfahren erzielten Meßergebnisse. Der
Übergang durch den Verfestigungsbereich dauert nur
4 Sekunden und der Verfestigungspunkt ist gemäß
F i g. 4 so deutlich erkennbar, daß die Verfestigungstemperatur der in der Kammer befiiidiichen Stahlschmelze
mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann.
Das vorstehend beschriebene erfindungsgeiräße
ίο Verfahren ermöglicht mithin die Messung des Kohlenstoffgehalts in einer Stahlschmelze innerhalb einiger
Sekunden und mit hoher Genauigkeit Dieses Verfahren liefert mithin bezüglich der Temperatur und des
Kohlenstoffgehalts der Stahlschmelze innerhalb kurzer
Zeitspanne so genaue Daten, daß es wesentlich
verbesserte Blasverfahren mit hoher Produktionsleistung und ausgezeichneter Produkt-Qualität gewährleistet
Claims (2)
1. Verfahren zur Bestimmung des Kohlenstoffgehalts einer Stahlschmelze während des Blasvorgangs
mittels einer Vorrichtung nach Patent 19 19 !17, welche ein an einer Lanze angebrachtes Probengefäß
mit einem seitlichen Einlaß, ein im Innern des Probengefäßes angeordnetes erstes Thermoelement,
ein an der Bodenaußenseite des Probengefäßes vorgesehenes zweites Thermoelement, einen
durch die Lanze in das Probengefäß führenden Kanal zum Durchleiten eines Gases sowie einen in
dem Kanal angeordneten Stopfen aus nur den Durchtritt von Gas, nicht aber von Stahl gestattendem
feuerfestem, porösem Material aufweist, bei dem die Soliduslinie des in das Probengefäß nach
Eia'auchen desselben in die Stahlschmelze eingedrungenen Stahls aufgenommen wird, dadurch
gekennzeichnet, daß in das Probengefäß (8)
vor Eintauchen in die Stahlschmelze metallische Kühlelemente (1,2) eingebracht werden, welche von
dem in das Probengefäß eindringenden flüssigen Stahl geschmolzen werden und dabei eine Abkühlung
des flüssigen Stahls bewirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Kühlelemente (1, 2)
aus Stahl, Kupfer oder Aluminium bestehen.
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