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Verfahren zur Entnahme einer Probe von flüssigem Metall und Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entnahme
einer Probe von flüssigem Metall, bei dem in ein Gefäss, das in ein flüssiges Metallbad
mittels einer verzehrbaren Lanzette getaucht wird, eine Probe von flüssigem Metall
gesaugt wird, das beruhigt wird, bevor es sich verfestigt.
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Es ist für die Entnahme von Proben aus Stahlbädern, deren Gehalt an
Kohlenstoff durch Oxydation reduziert ist, von Bedeutung, dass flüssige Metall,
das die Probe bilden soll, zu beruhigen, um keine porösen bzw. blasigen Proben zu
erhalten.
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Tatsächlich wird das Metall beruhigt, indem es mit einem beruhigenden
Element wie Aluminium in Verbindung gebracht wird. Bei einem bekannten Verfahren
wird
das Beruhigungselement in dem Ansauggefäss angeordnet, das im allgemeinen von einer
Röhre unter Vakuum gebildet wird; nachteiligerweise wird nur der erste Teil des
in das Gefäss eintretenden flüssigen Metalls geeignet beruhigt und der Gehalt an
Aluminium der Probe ist nicht homogen. Bei einem weiteren bekannten, diesem entsprechenden
Verfahren ist das Gefäss zum Ansaugen der Probe zum Teil wenigstens von einer im
allgemeinen metallischen Kappe umgeben, die das Gefäss während dessen Durchgang
durch die Schlacken schützt, wobei das Beruhigungselement in der Kappe angeordnet
ist; unter diesen Bedingungen und da die Kappe beinahe augenblicklich im Moment
des Eintritts der Probenentnahmevorrichtung in das Bad schmilzt, wird eine unbestimmte
Menge des Metalls in der Umgebung des Gefässendes beruhigt, von der ein Teil vielleicht
selbst nicht in das Gefäss gesaugt wird; daraus folgt gleichfalls ein Mangel an
Homogenität des Gehalts an Aluminium der Probe ebenso wie -die Gefahr, dass ein
Teil der Probe porös bzw. blasig ist.
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Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen. Zu diesem
Zweck wird erfindungsgemäss eine Masse an flüssigem Metall zumindest gleich der
der Probe, bevor diese Masse in das Gefäss gesaugt wird, in einem im wesentlichen
auf der Temperatur des flüssigen Metallbades gehaltenen Sammelbehälter beruhigt.
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Bevorzugt befindet sich das Innere des Behälters, wenn die Probe in
diesen eindringt, im wesentlichen
auf der Temperatur des Bades.
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Es ist eine Vorrichtung zur Steuerung bzw. Kontrolle des Kohlenstoffgehaltes
von Stählen durch Messung des Verfestigungspunktes einer Probe von flüssigem Metall
bekannt, bei der das Metall, bevor es in eine Kammer mit Xhermoelement eintritt,
in einer ersten Kammer beruhigt wird, um den Einfluss durch die Gegenwart von freiem
Sauerstoff in der Probe auf die Abkühlungskurve zu vermeiden.
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Abgesehen von dem Unterschied in der Problemstellung bei den verglichenen
Vorrichtungen handelt es sich einerseits bei der bekannten Vorrichtung um Kammern,
die im Inneren der Lanzette angeordnet sind und die aufgrund dessen ein bedeutendes
Volumen aufweisen müssen, um eine zu abrupte, jegliche Messung erhindernde Abkühlung
der Probe zu vermeiden, was somit bedeutende Probleme für die Handhabung der Lanzette
aufwirft, und ist andererseits das Volumen der ersten Kammer deutlich kleiner als
das der zweiten.
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Erfindungsgemäss ist ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens vorgesehen.
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Bei der Vorrichtung mit einem Gefäss, das unter Vakuum gesetzt ist
und von dem eines der zwei Enden durch einen in dem flüssigen Metallbad schmelzbaren
Stopfen verschlossen ist, mit einer Abschirmung zum Schutz gegen Schlacken für das
Ende zumindest des Gefässes und mit einem Element zur Beruhigung des Metalls ist
erfindungagemäss vorgesehen, dass zumindest
das durch den Stopfen
verschlossene Ende des Gefasses in dem Inneren eines über das Eintauchende der Lanzette
vorkragenden bzw. vorspringenden Sammelbehälters angeordnet ist, dessen Wand der
Temperatur des flüssigen Metallbades wi -dersteht und eine gute Wärmeleitfähigkeit
aufweist, so dass das in das Gefäss eintretende flüssige Metall im wesentlichen
auf der Temperatur des Bades bleibt, dass das Gefäss eine Öffnung für den Eintritt
des schmelzflüssigen Metalls aufweist, dass die Öffnung durch die Abschirmung geschützt
ist und dass das beruhigende Element in dem Behälter ausserhalb des Gefässes angeordnet
ist.
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Bevorzugt besteht der Behälter aus Quarz.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise
beschrieben; in der einzigen Fig. der Zeichnung ist im Schnitt eine Vorrichtung
zur Entnahme einer Probe von flüssigem Metall gemäss der Erfindung gezeigt.
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Nach der Zeichnung umfasst eine Vorrichtung zur Probenentnahme gemäss
der Erfindung eine rohrförmige Umhüllung bzw. Hülle 1 aus einem verzehrbaren Material,
beispielsweise aus Karton, die dazu bestimmt ist, an dem Ende bzw. der Spitze einer
Ein-.
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tauchlanzette für flüssige Metallbäder angebracht zu werden; das freie
Ende der rohrförmigen Hülle weist eine zylindrische Manschette bzw. Buchse 2 mit
einem Bund bzw. Flansch 3 mit grösserem Durch ;;t ~ messer verteheS, der zwei innere
Rtngschultern 4, r
aufweist. In der rohr!6rmigen Hülle 1 und der
Buchse 2 ist in Längsrichtung ein unter Vakuum gesetztes Rohr 6 angeordnet, das
aus einem Material mit einer Schmelztemperatur, die höher als die Temperatur des
flüssigen Metallbades ist, beispielsweise aus Quarz besteht. Das Rohr springt in
Bezug auf die Buchse 2 vor, in dem es mittels feuerfestem Klebstoff bzw. Zement
13 befestigt ist. Das vorkragen'bzw. vorspringen-de-} Ende des Rohrs 6 ist durch
einen Glaspfropfen bzw. -stopfen 7 verschlossen, der bei einer Temperatur unterhalb
der Temperatur des flüssigen Metallbades schmelzbar ist. Gegen die Schulter 4 des
Flansches der Buchse 2 stützt sich eine metallische Schutzkappe 8, die es der Vorrichtung
gestattet, den oberen Teil, mit Schlacken, des flüssigen Metallbades zu durchqueren,
bevor die Probenentnahme erfolgt. Eine Entgasungsöffnung 9 ist an dem höchsten Punkt
bzw. der Spitze der Kappe 8 vorgesehen.
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Zwischen dem Rohr 2 und der Kappe 8 ist eine Behälter in Form einer
Kuvette 10 angeordnet, die sich gegen die Schulter 5 des Flansches der Buchse 2
stützt und genauso, wie die Kappe 8 durch den Zement 13 befestigt ist. Die Kuvette
10, die zumindest eine Öffnung 11 aufweist, muss Wärinestössen widerstehen und darf
in den nachfolgend angegebenen Zeitgrenzen nicht schmelzen. Vorteilhafterweise besteht
die Kuvette 10 aus Quarz. Ihr Volumen wird in der Weise festgelegt, dass sie in
dem von dem Rohr 6 nicht besetzten Raum eine flüssige Metalle
masse
fassen kann, die zumindest gleich der ist, die in dem unter Vakuum stehenden Rohr
6 auf.genommen werden kann.
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Schliesslich ist ein Beruhigungsmittel bzw. -element, wie Aluminiumstückchen
12, in der Kuvette 10 ausserhalb des Rohres 6 angeordnet, Die beschriebene Vorrichtung
zur Probenentnahme gestattet die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
in der folgenden Weise: wenn eine als Vorrichtung zur Probenentnahme vorgesehene
Lanzette in das flüssige Metallbad eingetaucht ist und nachdem sie die Schlacken
durchquert hat, und die Schutzkappe 8 geschmolzen ist, tritt flüssiges Metall in
die Kuvette 10 durch die Öffnung 11 ein und wird dort durch eine Reaktion mit den
Stückchen 12 aus Aluminium in der Weise beruhigt, dass, bevor der Stopfen 7 den
Zutritt zu dem Rohr 6 freigibt, die Metallrasse, die in die Rohre gesaugt wird und
sich dort zur Bildung der Probe verfestigt, vollständig beruhigt ist und das Aluminium
in bekannter Menge und- einheitlicher Form enthält..Nachfolgend wird die Lanzette
aus dem Bad zurückgezogen und die Probe kann wiedergewonnen werden, um den üblichen
Tests unterworfen zu werden.
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Die Eigenschaften des für die Kuvette 10 gewählten Materials ebenso
wie die Dicke der Wand der Kuvette müssen, wie es aus der obigen Ausführung fogt,-
so gewählt werden, dass einerseits die Kuvette den thermischen Schock bzwq Wärmestoss
bei dem iBintritt des
flüssigen Metalls durch die Öffnung 11 aushält,
dass sie andererseits nicht schmilzt, bevor das Rohr 6 die Probe autRsaugt hat,
und dass sie darüberhinaus noch die Verfestigung der Masse des flüssigen Metalls,
die sie aufnimmt, nicht hervorruft. Quarz eignet sich sehr gut, es können aber auch
andere feuerfeste bzw. hochschmelzende Bad terialien in Betracht gezogen werden.
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Die Kappe ^ stellt ausser dem Schutz für die Eintrittsöffnung 11 in
die Kuvette 10 während der I>urchquerung der Schlacken eine geringe Verzögerung
für'das Eintreten des flüssigen Metalls in den Behälter sicher ; die Verzögerung
ermöglicht es, dass sich das Innere des Behälters im wesentlichen bis auf die Temperatur
des flüssigen Metallbades aufheizt.
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Beispielsweise weist der Behälter 10. der eine ver flüssige Metallmasse
4 cm3 aufnehmen kann, eine Wand aus Quarz von 1 mm Dicke auf und besteht der Stopfen
7, der 1 - 2 fl Bick ist und einen Durchmesser von 6 mm aufweist, aus einem solchen
Glas, dass er, wenn er in Berührung mit einem flüssigen Metallbad von 16000C kommt,
nach einer Sekunde schmilzt.