DE2254488A1

DE2254488A1 - Verbesserungen bei vorrichtungen zur entnahme von proben aus einem fluessigen metallbad

Info

Publication number: DE2254488A1
Application number: DE19722254488
Authority: DE
Inventors: M Breche; M Knipper
Original assignee: LORRAINE DECOLLETAGE
Current assignee: LORRAINE DECOLLETAGE
Priority date: 1971-11-09
Filing date: 1972-11-07
Publication date: 1973-05-10
Also published as: GB1396140A; BE791150A; FR2159683A5

Description

SOCIETE LORRAINE DE DECOLLETAGE ET DE CONSTRUCTIONS MECANIQUES

"Verbesserungen bei Vorrichtungen zur Entnahme von Proben aus einem flüssigen Metallbad"

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei Vorrichtungen zur Entnahme einer Probe aus einem flüssigen Metallbad, Vorrich" tungen in der.Art derjenigen, die eine röhrenförmige.Hülle besitzen, insbesondere aus entwässertem Karton oder ähnlichem Material, in der an einem Ende eine Form angebracht ist, die aus einem Löffel besteht, der mit dem Äußeren der Hülle durch ein Rohr verbunden ist, wobei dieses Rohr von feuerfestem Material umgeben ist und einen genügend großen Durchmesser hat, um die vollständige Füllung des genannten Löffels beim Eintauchen des Endes der Hülle, die mit der Form versehen ist, in das flüssige Metallbad zu gewährleisten, wobei dieses Ende der Hülle von mindestens einer KapH sei zum Schmelzen im flüssigen Metallbad bedeckt ist.

Die Erfindung betrifft insbesondere - da hier ihre Anwendung das größte Interesse aufzuweisen schein -, jedoch nicht aus- ^! schließlich die Vorrichtungen zur Entnahme von Stahlproben aus i einem flüssigen Stahlbad, i

Bekanntlich besitzt die mit einer solchen Vorrichtung er-* j haltene feste Probe ein Plättchen, das der inneren Aushöhlung des Löffels entspricht, verlängert durch einen Zylinderschaft entsprechend der Bohrung des Rohres. Ein solches Muster wird im Labor insj-

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besondere durch Spektographie auf den Plättchenstücken untersucht und am eigentlichen Ort der Metallproduktion durch Analyse mit Hilfe eines "Boden"-Geräts eines Stückes des Zylinderschaftes. Die Analyse an Ort und Stelle der Metallproduktion wird durchgeführt, indem eine bestimmte Länge des Schafts geschnitten wird, so daß man über eine bestimmte Metallmasse verfügt, da der Querschnitt des Schaftes bekannt ist. Es muß also nicht gewogen werden (was immer langwierig und schwierig ist) unter den schwierigen Bedingungen am Metallproduktionsort.

Die Präzision der zum Schneiden der entsprechenden Schaftlänge verwendeten Maschinen ist jedoch nicht immer befriedigend, so daß die Länge des geschnittenen Stückes in ziemlich breiten Grenzen schwanken kann. Daraus ergibt sich eine Verringerung der §enauigkeit der Analyse. Die Ungewißheit hinsichtlich der Länge des Schaftstückes, die durch die Maschine zum Schneiden dieses Stückes hervorgerufen wird, ist eine absolute Unsicherheit, die praktisch unabhängig ist von der Länge des geschnittenen Schaftes. Daraus ergibt sich, daß bei einer bestimmten Metallmasse, wobei übrigens alles gleich ist, die relative Unsicherheit über die Masse im wesentlichen von der relativen Unsicherheit über die Länge des geschnittenen Stückes abhängt, wobei diese relative Unsicherheit umgekehrt proportional zur Länge des genannten Stükkes ist. Um die Meßgenauigkeit zu verbessern, ist es also wünschenswert, bei einer gegebenen Masse, auf die sich die Analyse bezieht, über Stücke mit geringem Durchmesser und großer Länge zu verfügen.

Man hat jedoch feststellen können, daß der Durchmesser des Rohres, welches in den Löffel der Form mündet, nicht unter eine bestimmte Grenze verringert werden darf, da sonst nicht mehr ein vollständiges Füllen des genannten Löffels beiiftEintauchen der Vorrichtung in das flüssige Metallbad gewährleistet ist.

Die Erfindung bezweckt vor allem,die Vorrichtungen der oben beschriebenen Art so zu machen, daß sie besser als bisher den verschiedenen Erfordernissen der Praxis entsprechen und insbesondere so, daß sie nicht mehr oder weniger stark die obengenannten Nachteile aufweisen.

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung der obengenannten Art dadurch gekennzeichnet, daß sie ein zweites Rohr enthält mit einem kleineren Durchmesser als das erste, wobei dieses zweite

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Rohr vom Löffel getrennt ist und in das Äußere der Hülle mündet, so daß die gleichzeitige Entnahme einer zweiten Probe unabhängig von der im Löffel entnommenen Probe möglich|lst.

Vorzugsweise ist dieses zweite Rohr möglichst parallel zum ersten und ist an seinem Ende im Inneren der Hülle durch einen Me-. talldraht mit ähnlichem Querschnitt wie das Rohr verschlossen, wo-! bei der Draht im Rohr auf eine solche Länge verbunden ist, daß das flüssige Metall, welches in dieses zweite Rohr eindringt und zum _;-Metalldraht in Berührung kommt, genügend abgekühlt wird um zu erstarren und im genannten Rohr einen Pfropfen zu bilden.

Vorzugsweise ist das Verhältnis des inneren Querschnitts des ersten Rohres, welches in den Löffel der Form mündet, zum inneren Querschnitt des zweiten Rohres ungefähr gleich 2.

Die Rohre, insbesondere das zweite, sind vorzugsweise kalibrierte Rohre, insbesondere aus Mtzebeständigem Glas.

Die Erfindung besteht - abgesehen von den oben dargelegten Vorrichtungen - aus bestimmten anderen Vorrichtungen, die vorzugsweise gleichzeitig verwendet werden und von denen später noch nä.-her die Rede sein wird im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung, die noch detaillierter beschrieben wird unter Bezugnahme, auf beiliegende Zeichnung, welche jedoch keineswegs einschränkend ist.

Abb. 1 dieser Zeichnung zeigt einen teilweisen Axialschnitt durch eine Entnahmevorrichtung entsprechend der Erfindung.

Die Abb. 2 und 3 sind Draufsichten der mit Hilfe der Vorrichtung vonAbb. 1 entnommenen Proben.

Abb. 4 zeigt die Vorrichtung von Abb. 1, die am Ende eines Rohres zur Entnahme aus dem flüssigen Bad montiert ist.

Abb. 5 zeigt schließlich schsmatisch die Arbeitsweise der Entnahme. .

Bezugnehmend auf die Zeichnung kann man eine Vorrichtung 1 sehen zur Entnahme aus einem flüssigen Metallbad 2 einer Metallprobe 3 <Abb. 2) , 3a (Abb. 3) . *■

Die Vorrichtung enthält eine zylindrische Rohrlülle 4, vorzugsweise aus entwässertem Karton, in welcher am Ende 4a eine Form 5 angebracht ist. , >

Diese Form enthält einen Löffel 6, begrenzt durch zwei flache parallele Wände, und eine peripherische Wand 7, deren Rand gut auf Abb. 1 zu sehen ist. Dieser Rand ,enthält zwei parallele gerad-

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linige Teile, die an einem Ende durch einen Halbkreis verbunden sind und am anderen Ende mit einem Kanal 8, durch kreisbogenförmige Teile. Das in den Löffel 6 geg^ossene Metall nimmt die Form eines Plättchens 9 an, das zur Probe 3 von Abb. 2 gehört. Die Form wird z.B. aus gezogenem Blech hergestellt.

Der Löffel 6 ist mit dem Äußeren der Hülle durch ein kalibriertes Rohr 10 verbunden, das im Kanal 8 sitzt. Dieses Rohr ist aus feuerfestem Material, z.B. Glas, und hitzebeständig. Das Rohr 10 ist parallel zur Längsachse der Hülle 4 ausgerichtet und möglichst koaxial zur genannten Hülle. Der Innendurchmesser J) des Rohres 10 ist genügend groß, um ein vollständiges Füllen des genannten Löffels 6 beim Eintauchen des Endes 4a in das flüssige Metallbad zu gewährleisten. Eine oder mehrere Abzugsöffnungen sind in klassischer Art in der Wand 7 vorgesehen, zum Entweichen der Luft aus dem Löffel 6 beim Füllen.

Ein zweites Rohr 11 mit Innendurchmesser d.ist parallel fcum Rohr 10 am Ende 4a der Hülle 4 angebracht. Dieses Rohr 11 mündet wie das Rohr 10 in das Äußere der Hülle 4. Das Rohr 11 ist vom Löffel 6 getrennt und mündet nicht in diesen. Der Durchgangsquerschnitt des Rohres 11 ist geringer als bei Rohr 10.

Die Rohre 10 und 11 sind von einem Kern aus feuerfestem Material in zylindrischer Form umgeben, wobei ein Zylinder 13 aus Karton zwiwchen die Außenfläche des Kernes 12 und die Innenfläche der Hülle 4 angebracht ist. Nach außen ist der Kern 12 durch eine Scheibe 14 aus Flußstahl begrenzt, durch die die Enden der Rohre 10 und 11 gehen, während der genannte Kern 12 nach innen in der Nähe, jedoch leicht zurückgezogen, am inneren Ende des Rohres und am Beginn des Löffels 6, wie auf Abb. 1 zu sehen ist, sich hält. .... .

Die Scheibe 14 und damit das Ende 4a der Hülle 4 sind von drei Kapseln 15, 16, 17 bedeckt.

Die drei Kapseln 15, 16, 17 haben die Form von Zylinderkappen, die aufeinander gesteckt sind, wobei die Kapsel 15 von den beiden anderen bedeckt wird und am nächsten an der Scheibe 14 liegt. Die genannte Kapsel 15 wird z.B. aus gezogenem Stahlblech hergestellt; sie besitzt eine öffnung 18, die radial verschoben ist im Verhältnis zur Achse der Hülle 4 und des Kanals Den Raum zwischen der Kapsel 15 und der Außenseite der Scheibe bildet eine Kammer 19, die sogenannte "Mischkammer", welche die

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i Homogenisierung des in die Rohre IO und 11 eindringenden Metalls ' begünstigt. Die Kapsel 15 ist von der Kapsel 16,ebenfalls aus gezogenem Blech, bedeckt, sie besitzt ein Plättchen 20, das in eine: öffnung in der genannten Kapsel 16 eingesetzt ist. Das Plättchen ;

20 ist aus einem Material hergestellt, das beim Kontakt mit flüs-; sigem Metall schmilzt und das flüssige Metall beruhigt, d.h. die ; Spritzer,dieses Metalls verringert, wenn das Ende der Hülle. 4 in das flüssige Metallbad 2 eingeführt wird. Falls die Vorrichtung > zur Entnahme von Stahl bestimmt ist, ist das Plättchen 20 vorteilhaft aus Aluminium. Die Eigenschaften der Kapseln 15 und 16 sind derartig, daß diese Kapseln nicht im Schmelzbad 2 schmelzen, bei einer normalen Eintauchdauer von einigen. Sekunden, z.B. 10 ; Sekunden. . ■-

Die Kapsel 16 wird schließlich von der Kapsel 17, die ] ebenfalls aus gezogenem Stahlblech hergestellt ist, bedeckt, die jedoch dünner ist als die Kapseln 16 und 15, so daß die genannte Kapsel 17 im flüssigen Metallbad 2 schmilzt. Diese Kapsel 17 ist | eine Schutzkapsel, welche ohne, zu schmelzen die Schlackenschicht ;

21 (Abb. 5) an der Oberfläche des Bades 2 durchquert. Die Kapsel 17 läßt die Schlacke nicht in die Form 5.und das Rohr 11 eindringen. "■""-■

Man wird feststellen, daß das Plättchen 20 radial verschoben ist in Bezug auf die Längsachse der Hülle" 4 auf der entgegengesetzten Seite der öffnung 18, so daß das schmelzende Metall aus dem Bad 2 eine Umlenkstrecke durchlaufen muß, durch die öffnung in der das Plättchen 20 eingefügt ist und die öffnung 18, be* vor es in die Entnahmerohre 10 und 11 eindringt. Diese ümlenkstrecke begünstigt die Homogenisierung des entnommenen Metalls.

Das Ende lla des Rohres 11 im Inneren der Hülle 4 wird durch einen Metalldraht 22 geschlossen, mit einem ähnlichen , Durchmesser wie der Innendurchmesser des Rohres 11, Dieser Draht !

22 ist auf einer Länge 1 im Rohr 11 befestigt, die ausreichend ist, daß das flüssige Metall, welches in des Rohr 11 eindringt und mit dem Metalldraht 22 in Berührung kommt, abgekühlt wird und erstarrt und somit einen Pfropfen bildet, der das Rohr 11 verschließen kann. Wie man aus Abb. 1 sieht, ist der Teil des Metalldrahtes 22 an der Außenseite des Rohres Il deutlieh rechtwinklig gekrümmt. Der Draht 22 wird beim Betätigen der Vorrichtung 1 im Rohr 11 durch Reibung dieses Drahtes auf der Innenfläche

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des Rohres 11 an Ort und Stelle gehalten.

Vorteilhaft ist das Verhältnis des Innenquerschnitts des Rohres IO zum Innenquerschnitt von Rhhr 11 deutlich gleich 2, d.h. der Durchmesser von Rohr 10 ist ziemlich gleich dem Durchmesser von Rohr 11 multipliziert mit γ 27

Als rechnerisches, nicht einschränkendes Beispiel, ist das Volumen des Löffels 6 ungefähr 8 ecm, der Durchmesser von Rohr 10 gleich 6 mm, auf einige Zehntel Millimeter genau. Der Durchmesser von Rohr 11 ist gleich 4 mm, auf einige Hundertstel Millimeter genau. Der Durchmesser des Metalldrahtes 22 beträgt 3 mm, so daß das Radialspiel zwischen dem Draht und der Innenfläche von Rohr 11 5/lOtel Millimeter entspricht. Die Eindringlänge 1 von Draht 22 in das Rohr 11 beträgt 15 mm.

Das Ende der Hülle 4 gegenüber denjenigen mit der Form 5 ist offen, so daß der gebogene Teil 23a (Abb. 4) eines Rohres 23 aus Leichtmetallrohr in den durch die genannte Hülle 4 begrenzten Innenraum befestigt werden kann. Die Länge des Rohres 23 ist so groß, daß ein Arbeiter 24 (Abb. 5) aus der Entfernung, z.B. hinter einem Schirm 25 die Vorrichtung 1 in das flüssige Metallbad 2 einführen kann. Die Länge des Rohres 23 beträgt ca. 5m; der Winkel A (Abb. 4), der aus Teil 23a und dem übrigen Rohr gebildet wird, beträgt 135°.

Um Metall zu entnehmen, zieht der Arbeiter 24 die Vorrichtung 1 auf das Ende von Teil 23a_ auf, wie auf Abb. 4 gezeigt, dann taucht er die Vorrichtung 1 wie auf Abb. 5 möglichst senkrecht in das Metallbad 2.

Drei Viertel der Hülle 4 werden in das Metallbad getaucht, die Entnahme erfolgt ungefähr 50 - 60 cm unter der Schlackenschicht 21, so daß die entnommenen Proben nicht verändert werden. Die Länge der Hülle 4 beträgt ca. Im.

Die Entnahme kann im Ofen oder im Löffel erfolgen.

Der Arbeiter 24 hält die Entnahmevorrichtung zu 3/4 in das Bad 2, während einiger Sekunden, im allgemeinen 4-7 Sekunden, so daß die Kapsel 17 schmilzt sowie das Plättchen 20 und geschmolzenes Metall eindringt untedder Auswirkung des Druckes des flüssigen Metalls, über dem Entnahmespiegel, in das Rohr 10, um den Löffel 6 zu füllen,und in das Rohr 11, um dieses zu füllen.

Der Arbeiter nimmt dann die Entanhmevorrichtung 1 heraus und sammelt die Proben 3, 3a_, die in der Form 5 bezw. dem Rohr 11

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enthalten sind» Die Probe 3, die aus einem Zylinderschaft 26 und · dem Plättchen 9 besteht, ist besonders für Laboranalysen bestimmt;, während der Prüfling 3a, der aus einem ZylindErschaft mit geringejrem Durchmesser als der Schaft 26 besteht/ besonders bestimmt ist für ein Analysegerät an Ort und Stelle. Die erhaltenen Proben- 3 und 3a sind unabhängig und voneinander getrennt.

Dank der Erfindung muß bei einer gegebenen Masse entnommenen Metalls eine Länge der Probe 3a geschnitten werden, die größer ist als die Länge des Schaftes 26, der nach der früheren Methode geschnitten worden wäre. Es ergibt &ich daraus, wie vorher erklärt, eine bessere relative Genauigkeit auf die Länge des Stük*· kes und daher eine größere Genauigkeit der Analyse _a Diese Verbesserung wird erreicht, ohne die Qualität der Probe 3· zu beeinträchtigen, da das Füllen des Löffels 6 immer .durch ein Rohr 10 mit ausreichendem Innendurchmesser gewährleistet wird.

Man kann auf demselben Rohr 23 die Entanhmevorrichtung 1 mit einem Wärmefühler koppeln, so daß man gleichzeitig eine Entnahme vornehmen und eine Temperatur messen kann.

Die geringen Massen der Kapsel 17 und des Plättchens 20 gestatten es, die Schwankungen der chemischen Zusammensetzung auf Grund des Schmelzens im Bad 2 dieser Elemente unberücksichtigt zu lassen.

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Claims

Patentansprüche

1/ Vorrichtung zur Entnahme einer Pcobe aus einem flüssigen Metallbad, bestehend aus einer röhrenförmigen Hülle, insbesondere aus entwässertem Karton oder analogem Material, in welcher an einem Ende eine Form angebracht ist, die aus einem Löffel besteht, der mit dem Ende der Hülle durch ein Rohr verbunden ist, wobei dieses Rohr von feuerfestem Material umgeben ist und einen ausreichenden Durchmesser hat, um ein vollständiges Pullen des genannten Löffels beim Eintauchen des Endes der Hülle an der Form in das flüssige Metallbad zu gewährleisten; das genannte Ende der Hülle ist von mindestens einer Kapsel bedeckt, die im flüssigen Metallbad schmilzt, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein zweites Rohr 11 enthält mit einem geringerem Querschnitt als das erste Rohr 10, wobei dieses zweite Rohr 11 vom Löffel 6 getrennt ist und in das Äußere der Hülle 4 mündet, so daß die gleichzeitige Entnahme einer zweiten Probe 3a unabhängig von der Probe 3 im Löffel 6 möglich ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohr 11 deutlich parallel zum ersten Rohr 10 ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohr 11 an seinem Ende im Inneren der Hülle 4 durch einen Metalldraht 22 verschlossen ist, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser des Rohres 11 ähnlich ist, wobei der Draht 22 im Rohr auf einer Länge 1 befestigt ist, so daß das flüssige Metall, welches in dieses zweite Rohr 11 eindringt und mit dem Metalldraht 22 in Berührung kommt, genügend abgekühlt wird, um zu erstarren und einen Pfropfen in dem genannten Rohr 11 zu bilden.
4. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Innenquerschnitts des ersten Rohres 10, das in den Löffel 6 der Form mündet, zum Innenquerschnitt des zweiten Rohres 11 gleich 2 ist.
5. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohr 11 kalibriert und aus hitzebeständigem Glas ausgeführt ist.

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6. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, um Proben aus einem flüssigen Metallbad zu entnehmen, wobei das Löffelvolumen ca. 8 ecm beträgt, und der Durchmesser des Rohres, welches in den Löffel mündet, 6 mm hat, auf einige Zehntel Millimeter genau, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohr 11. einen Durchmesser gleich 4 mm hat. ' ,
7. Vorrichtung gemäß allen Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des. Metalldrahtes 22 gleich 3 mm ist und die Eindringlänge 1 des Drahtes in das Rohr 11 15 mm beträgt .
8. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß sie mit einem Wärmefühler gekoppelt ist.
9. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohre 10, 11 parallel zur Längsachse der Hülle sind.

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