DE2529738C3 - Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einer Metallschmelze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine evakuierte, aus schwer schmelzbarem Glas gebildete Einrichtung zur Entnahme von Proben aus flüssigem Stahl. Destehend aus einem in eine scheibenförmige Kammerseitlich einmündenden einseitig geschlossenen Ansaugrohr und einem an d<e Kammer anschließenden ebenfalls einseitig geschlossenen, dem Ansaugrohr gegenüberliegenden Halterohr, wobei das Ansaugrohr an der Verschlußstelle eine dickere Wand und nahe der Verschlußstelle eine geringere Wanddicke aufweist als das Ansaugrohr selbst.

Die Einrichtung bringt eine Probe aus, die beispielsweise bei Stahl für die Spektralanalyse, Gasanalyse und für die Schnellbestimmung von Kohlenstoff und Schwefel geeignet ist.

Aus der US-PS 33 32 288 ist eine Einrichtung der eingangs genannten Art bekannt.

Darüber hinaus ist ein Probeentnahmerohr bei dem ein Teil aus zwei dicht einander gegenüberliegenden parallelen Flächen besteht aus der DT-OS 20 35 420 bekannt.

Bei allen bisherigen Probenahmeverfahren zur Entnahme von Proben aus flüssigen Metallen werden andererseits Einrichtungen wie Gießlöffel, Tauchkokillen aus Stahl und Tauchsonden aus Pappmaterial mit einer Probenform aus Stahl oder einem keramischen Material eingesetzt (z. B. »Stahl und Eisen« 91,1971, Nr. 20,S. 1154).

Diese Einrichtungen werden in die Metallschmelze getaucht und füllen sich aufgrund der Schwerkraft bzw. durch den ferrostatischen Druck. Nachteile der Einrichtungen sind z. B. beim Löffel unkontrollierbare Oxidation entsprechender Elemente durch Luftzutritt; bei der Stahl-Tauchkokille sorgfältiges Vorbereiten und Pflegen der Kokille, bei der Tauchsonde Aufspritzen von Metall durch Gasen des Pappmaterials.

Weiterhin sind evakuierte Röhrchen aus Quarz- oder schwerschmelzbarem Glas bekannt, mit denen Proben für die Untersuchung des Wasserstoff-, Stickstoff- und mit Einschränkungen auch des Sauerstoffgehaltes im Stahl gezogen werden können. Diese Proben sind zwar auch für die Ermittlung der Begleit- und Legierungselemente geeignet, die Durchführung dieser Analysen muß s jedoch auf chemischem Wege erfolgen. Für die zur schnellen Ermittlung der Probenanalyse im Rahmen der Produktionskontrolle erforderliche und übliche Spektralanalyse sind diese Proben nicht verwendbar.

Angesichts dieser verschiedenen Nachteile der bisher

ίο üblichen Geräte zur Entnahme von Proben aus einer Metallschmelze liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, die eine möglichst schnelle und bequeme Probeentnahme erlaubt, wobei die erzielte Probe auch für die Spektralanalyse geeignet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Innenflächen der scheibenförmigen Kammer nach außen gewölbt ausgebildet sind.

Wie insbesondere die DT-OS 20 35 420 zeigt, wurde

2ö es bisher für notwendig erachtet, die gegenüberliegenden Flächen absolut planparallel auszubilden. Man hat gerade bei den evakuierten Probenahrnerohren bisher nicht erkannt, daß unter dem Einfluß der Wärme des Stahls und des im Probenahmegerät herrschenden Unterdrucks eine Verformung der Wand des Probenahmegerätes eintritt. Diese Verformung wird zum Teil auch durch die talerförmige Form des Probenkörpers und damit der Probenahmeeinrichtung begünstigt. Es wurde festgestellt, daß im Randbereich der talerförmigen Probe aufgrund der zylindrischen Ausbildung der Begrenzungswand eine hohe Formstabilität erhalten bleibt, während die »Boden und Deckwand« also die planparallelen Flächen nach dem Stand der Technik besonders im Mittenbereich sich bei der Probennahme verstärkt einziehen. Der mit der DT-OS 20 35 420 beabsichtigte Effekt der einfachen Probenbearbeitung wird daher nicht mehr erreicht, !rn Gegenteil, es wird durch leichtes Anschleifen der Pr.jhe lediglich ein Anschleifen des Randbereiches der talerförmigen Probe erreicht und es wird nicht der Mittenbereich erfaßt, der jedoch nachher im Spektralapparat die Stelle darstellt, die abgefunkt wird. Hier schafft die Erfindung durch die Formgebung des Probennahmegefäßes Abhilfe. Durch die Wölbung der bisher planparallelen Flächen der Probennahmeeinrichtung wird unter Berücksichtigung des Schrumpfens der Probe und des Einziehens dieser Wände unter dem Einfluß der Wärme und des inneren Unterdrucks erst eine Probe mit tatsächlich planparallelen Flächen erhalten. Erst mit der erfindungsgemäßen

so Einrichtung wird der bisher angestrebte Fortschritt e'w°s kurzen und einfachen Probenvorbereitung erreicht.

Die Erfindung sei anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt die Einrichtung zur Probenahme in einem Längsschnitt.

Die Einrichtung besteht aus einer scheibenförmigen, zylindrischen Kammer 4 für die Spektrometerprobe. Die Innenseiten der Boden- und Deckenwand 5, 6 sind

ho konvex ausgebildet. In die Kammer 4 mündet ein Ansaugrohr 1, das an seinem freien Ende 2 geschlossen und in der Wanddicke verstärkt ist. Diese Verstärkung ermöglicht das Durchstoßen einer eventuell Schlackenoder Gießpulverschicht auf dem Metallbad. In der

"^ Wand des Ansaugrohres ist nahe dem freien Ende 2 ein Bereich 3 mit verringerter Wanddicke vorgesehen. Durch diesen Bereich 3 dringt das flüssige Metall beim Eintauchen der Einrichtung in das Ansaugrohr ein. Das

Ansaugrohr I hat einen Durchmesser von etwa 6—8 mm. Diese Bemessung stellt sicher, daß ein Erstarren oder Zurücklaufen des Metalls in diesem Bereich vermieden wird. Gegenüber dem Ansaugrohr 3 ist ein Ansatzrohr mit ebenfalls einseitig verschlossenem Ende vorgesehen. Dirses Ansatzrohr 7 stellt den Erhalt einer lunkerfreien Probe sicher. Seine Länge muß je nach Temperstur und Viskosität des zu probenden Stahles gewählt werden. Für die niedrig- und nichtlegierten Stähle genügen etwa 20 mm Länge.

Bei der Probenahme wird die Einrichtung mit einer Zange am Ansatzrohr 7 erfaßt und mit dem Ansaugrohr 1 in die Schmelze eingetaucht.

Nach durchgeführter Probenahme springt das Glas während des Abkühlvorganges von der erstarrten Probe ab. Der so freigelegte Metalltaler aus der scheibenförmigen Kammer 4 ist nach Abtrennen des aus dem Ansaugrohr 1 erhaltenen Stiftes und der üblichen Probenvorbereitung (Fräsen und Schleifen) für die Spektralanalyse zu verwenden. Die beim Fräsen anfallenden Späne können für naßchemische :i.ontrollanalysen benutzt werden. Teile der stabförmigen Probe aus dem Ansaugrohr 1 können sowohl für die Gasbestimmung als auch für die Schnellbesiinimung von Kohlenstolf und Schwefel herangezogen werden. Im Gegensatz zu allen bisher bekannten Probenahmegeräten für flüssigen Stahl kann das erfindungsgemäße Gerät auch für die Probenahme von Stahl zur Bestimmung seines Wasserstoffgehalies verwendet werden.

Für die Entnahme von Proben für eine gleichzeitige Wasserstoffanalyse muß die erstarrte Probe direkt nach

in der Entnahme aus der Schmelze in Wasser unter ständiger Bewegung so lange abgekühlt werden, bis die Rotglut nicht mehr sichtbar ist. Nach dem Enfernen des Glasbruches wird der abgetrennte Stift oder die gesamte Probe in Kohlensäureschnee weiter abgekühlt und bis zur Wasserstoffbestimmung gelagert.

Für das Ansaugrohr 1 bzw. für die damit erhaltene stabförmige Probe haben sich Längen zwischen 30 und 100 mm bewährt. Sie kann variiert werden, wenn die Probemenge für die Bestimmung von Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff, Schwefel und eventuell anderer Elemente durch spezielle Analysengeräte erforderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Evakuierte, aus schwer schmelzbarem Glas gebildete Einrichtung zur Entnahme von Proben aus flüssigem Stahl, bestehend aus einem in eine scheibenförmige Kammer seitlich einmündenden einseitig geschlossenen Ansaugrohr und einem an die Kammer anschließenden ebenfalls seitig geschlossenen, dem Ansaugrohr gegenüberliegenden Halterohr, wobei das Ansaugrohr an der Verschlußstelle eine dickere Wand und nahe der Verschlußstelle eine geringere Wanddicke aufweist als das Ansaugrohr selbst, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen (5,6) der scheibenförmigen Kammer (4) nach außen gewölbt ausgebildet sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lairchmesser des Ansaugrohres (1) im Bereich geringer Wanddicke (3) vergrößert ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr (1) vorzugshalber etwa 100 mm mindestens aber 30 mm lang ist.

4. Gerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansatzrohr (7) mindestens 20 mm lang ist.