DE2845566C2 - Vorrichtung zur Probeentnahme in einem unberuhigten Bad aus geschmolzenem Metall sowie Gußform - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Gußform gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Die Erfindung betrifft insbesondere Vorrichtungen zur Probenentnahme von hochlegierten Stählen, vor allem von rostfreiem Siahl.

Bekannterweise ist die Probenentnahme in einem unberuhigtem Metallbad verhältnismäßig schwierig. Tatsächlich ist es wegen der Aufwallung des Bades und zur Erhallung einer zufriedenstellenden, d. h. lunkerfreien Probe nötig, ein Metall, wie Aluminium oder Titan, zur Beruhigung vorzusehen, das die Bildung von Lunker bzw. Hohlräumen in der entnommenen Probe verhindert.

Allgemein weisen die oben beschriebenen Vorrichtungen oder Sonden an ihrem Ende, das die Form trägt, verhältnismäßig dicke, ausgewölbte Metalldeckel auf, die ihrerseits durch eine viel dünnere Metallkapsel bzw. ein Metallhütchen abgedeckt sind. Diese Deckel sind dazu bestimmt, Staukammern zu bilden, die es gestatten, einen Fluß aus Metallschmelze herzustellen, der zu einer zufriedenstellenden Probe führt. Das Beruhigungsmetall ist im allgemeinen in Form eines Plättchens in einer Öffnung angeordnet, die in einem dieser Deckel vorgesehen ist. Eine Vorrichtung dieser Art ist in der FR-PS 21 59 683 beschrieben.

Wenn man die Entnahmen in Metallschmelzebädern vornimmt, deren Temperatur in der Größenordnung der Schmelzebäder aus gewöhnlichem Stahl liegt, widerstehen die genannten Deckel verhältnismäßig gut der Verschmelzung oder der Erosion. Daraus ergibt sich, daß die Zusammensetzung der entnommenen Metallprobe nicht durch Metall verfälscht ist, das in nennenswerter Menge von den genannten Deckeln stammt. Das Schmelzen des Metallhütchens mit geringer Masse bringt jedenfalls nur einen geringen, systematischen Fehler ein, der auf der Höhe der entnommenen Probe völlig vernachlässigt werden kann.

Wenn man jedoch eine Probenentnahme in einem Metallschmelzebad vornehmen will, dessen Temperatur noch höher ist, beispielsweise in einem Bad aus hochlegiertem Stahl oder rostfreiem Stahl mit einer Temperatur von 1800°C (2073° K) und mehr, werden die Deckel, die das Ende der Sonde abdecken und von denen einer ein Plättchen aus Beruhigungsmetall trägt, einer wesentlichen Schmelzung oder Erosion unterzogen, die die Zusammensetzung der entnommenen Probe verfälschen wird.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, hat man bereits daran gedacht, einfach die genannten Deckel wegzulassen und das Beruhigungsmetall in der Form eines gewellten Drahtes in dem Rohr anzuordnen, der zum Hohlraum der Form führt.

Man hat nun festgestellt, daß die mit einer derart abgeänderten Vorrichtung entnommenen Proben nicht zufriedenstellend sind. Tatsächlich ist der Teil der Probe, der dem Hohlraum entspricht, annehmbar, jedoch weist der schwanz- oder stielförmige Teil, der dem Rohr entspricht. Hohlräume bzw. Lunker auf, die ihn unbrauchbar machen.

Dies ist hinderlich, denn man wünscht über eine Probe zu verfügen, die nicht nur den Teil aufweist, der dem Hohlraum entspricht, allgemein die Form einer Medaille aufweist und Analysen, insbesondere durch Spektrographie, erlaubt, sondern in gleicher Weise auch einen Teil, der es gestattet, andere Analysen durchzuführen, insbesondere durch Abschneiden einer bestimmten Probe, beispielsweise zur Analyse des Kohlenstoffs durch rasche Verbrennung. Der schwanzföfmige Teil wird genau für diese anderen Analysen verwendet, wenn er fehlerfrei ist

Dies ist leider für die Entnahmen in einem aufwallenden bzw. unberuhigten Metallbad bei einer erhöhten Temperatur aus den oben dargelegten Gründen nicht mehr möglich, wie etwa einem Bad aus hochlegiertern Stahl oder rostfreiem StahL

Aus der DE-OS 25 19 957 ist ein Heber in Form einer Tauchsonde zur Probenentnahme aus einer Schmelze bekannt. An der Entnahmeform ist eine Entlüftungsöffnung vorgesehen, die jedoch keine Kammer bildet. Auch gestattet die Entlüftungsöffnung nicht, einen Probenteil herzustellen, aus dem mindestens ein Materialplättchen ausgestanzt werden kann.

In der Veröffentlichung »Stahl und Eisen«, Band 95 (6. November 1975), Nr. 23, Seite 1130 bis 1135, ist eine Sonde beschrieben, mit deren Hilfe eine Probe aus einem Gießstrahl entnommen werden kann. Die angegebene Konstruktion der Sonde gewährleistet nicht ein sicheres Füllen der Entnahmeform.

In der DE-AS 26 09 945 wird von einer Sonde mit Keramikform zur Entnahme einer Probe aus einer Stahlschmelze berichtet Ein mittels einer derartigen Sonde erhaltener Probenkörper weist einen rechtecki- -to gen Querschnitt auf.

Die Erfindung hat demnach insbesondere die Aufgabe, eine Vorrichtung der genannten Art anzugeben, die es gestattet, einem Metallschmelzbad mit hoher Temperatur, wie etwa einem Bad aus hochlegiertem Stahl, eine Probe zur Durchführung aller Analysen und Messungen zu entnehmen, die normalerweise bei den Proben vorgenommen werden, die Bädern mit niedrigerer Temperatur, wie Bädern aus gewöhnlichem, geschmolzenem Stahl, entstammen. >o

Erfindungsgemäß ist de Vorrichtung durch die Kombinaiion der Merkmale gekennzeichnet, daß die Breite der Kammer derjenigen des Hohlraums entspricht, und daß die Höhe der Kammer gegenüber dem Hohlraum so klein bemessen ist, daß aus einem Probeteil mindestens ein Materialplättchen durch Stanzen ausschneidbar ist, wobei der Höhenübergang zwischen dem Hohlraum und der Kammer einen Absatz bildet.

Die Höhe der Kammer ist etwa um das Dreifache geringer als die des Hohlraumes.

Vorteilhafterweise ist die Hohe der Kammer kleiner als 6 mm und liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 4 mm.

Das Ende der mit der Form ausgestalteten Sonde &5 kann durch ein Schutzhütchen mit geringer Dicke abgedeckt sein.

Allgemein wird die Fern durch zwei Halbformen gebildet, die längs einer Verbindungsebene miteinander vereint sind, die in Höhe der mittleren Dicke der Probe liegt, wobei jede Halbform eine Höhe aufweist, die die Hälfte der gesamten Form beträgt, wobei die Kammer, die den Hohlraum verlängert, ebenfalls durch die Vereinigung von Teilräumen längs der Verbindungsebene gebildet wird, und Verlängerungen der Teile der Halbformen den Hohlraum bilden.

Der Querschnitt des Hohlraums hat im allgemeinen eine rechteckige Form, und das gleiche gilt für die Verlängerung des Hohlraums. Die Kontur des Hohlraums kann eine ovale oder rechteckige Form aufweisen. Die Verlängerung ist mit dem Hohlraum längs einer Kontur verbunden, die der Seite dieses Hohlraums entspricht, die dem Rohr gegenüberliegt. Die Außenkontur der Verlängerung ist im allgemeinen parallel zu der dem Rohr gegenüberliegenden Kontur des Hohlraums.

Die erfindungsgemäße Gußform ist dadurch gekennzeichnet, daß sie auf der dem Verbindungskanal entgegengesetzten Seite eine Kamnar aufweist, die eine Verlängerung des Hohlraums bildet, deren Querschnitt zur Sicherstellung einer guten Füllung dieser Kammer mit geschmolzenem Metall ausreicht und deren Höhe kleiner als die des Hohlraums ist, derart, daß ein Probeabschnitt zur Herstellung mindestens eines Materialplättchens durch Stanzen leicht ausschneidbar ist,

Die Erfindung wird nachfolgend anhand dir Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das mit einer Form ausgestattete Ende der Vorrichtung,

F i g. 2 die Seitenansicht einer Halbform,

F i g. 3 eine Unteransicht der Halbform gemäß F i g. 2,

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine mit der Vorrichtung erhaltenen Probe, und

Fig.5 eine Seitenansicht der Probe gemäß Fig.4 und schematisch einen Stanzvorgang.

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Entnehmen ?iner Probe aus einem Metallschmelzebad. Diese Vorrichtung weist eine rohrförmige, zylindrische Hülle 2 aus dehydratisiertem Karton auf, in der am einen Ende 2a eine Form 3 angeordnet ist.

Die Form weist einen Hohlraum 4 auf der durch zwei ebene, parallele Wände und durch eine Umfangswand 5 begrenzt ist.

Der Hohlraum 4 ist mit der Außenseite der Hülle durch ein Rohr 6 aus feuerfestem Material, beispielsweise aus wärmebeständigem Glas, verbunden. Dieses Rohr ist mit einem Verbindungskanal 7 verbunden, der einstückig mit dem Ende des Hohlraums ausgebildet ist, das dem Rohr 6 zugewandt ist, und der in diesen Hohlraum einmündet.

Die Form 3 ist vorteilhafierweise aus zwei Halbformen gebildet, die längs einer Verbindungsebene (P) zusammengesetzt sind, die in der Mitte der Dicke der Form 3 angeordnet ist. Der Verbindungskanal 7 wird durch die Vereinigung zweier halbzylindrischer Verlängerungen der Halbformen erzielt.

Das vordere End'.' 6a des Rohres 6 ist von einer Scheibe 8 insbesondere aus Stahl umgeben, die die Zentrierung dieses Endes 6a sicherstellt und die das Eindringen von Metallschmelze in den Bereich, der das Rohr 6 umgibt, verhindert.

Man kann einen Kern aus feuerfestem Material r rund um dieses Rohr 6 im li.neren der Kartonhülle vorsehen.

Ein Zylinder 9 aus Karton ist derart gegen die Innenfläche der Hülle 2 anliegend angeordnet rl.iß pr

die Scheibe 8 unigibt.

Das Ende der Hülle 2 ist durch ein Menillhütchen IO geringer Dicke verschlossen, das in die Innenseite des Zylinders 9 eingreift. Die Form dieses Metallhülchens ist derart, daß sich seine Außenwand gegen die Innenwand -, des Zylinders 9 anlegt. Die Masse des Metallhiitchens ist verhältnismäßig gering, so dali sein Abschmelzen während der Entnahme von Metall nur einen völlig vernachlässigbaren systematischen Fehler in der Zusammensetzung der entnommenen Metallprobe nach i<> sich zieht.

Im Inneren des Rohres 6 ist ein wellenförmiger Draht 11 aus Beruhigungsmetall angeordnet.

Der Hohlraum 4 der Form ist auf der Seite, die dem Rohr 6 entgegengesetzt ist. um eine Kammer 12 ι-, verlängert, deren Querschnitt ausreicht, um ein ordnungsgemäßes Füllen der Kammer durch das geschmolzene Metall sicherzustellen, und deren Dicke so bemessen ist. daß ein Probenteil ρ (FiK. 4 und 5) erhalten werden kann, aus dem mühelos durch Stanzen >n ein Metallplättchen 26 ausgeschnitten werden kann.

Die Kammer 12 weist vorzugsweise eine Breite / (Fig. 1) auf. die gleich ist der des Hohlraums 4; die Verbindung zwischen dem Hohlraum und der Verlängerungskammer ist durch einen Absatz 13 (siehe insb. ?■> F i g. 2) der Form bezeichnet. Dieser Absatz entspricht dem Höhenunterschied zwischen der Kammer 12 und dem Hohlraum 4.

Die Höhe des Innenraums der Kammer 12, d. h. der Abstand zwischen den flachen Innenflächen dieser »> Kammer, ist etwa gleich dem Drittel der Höhe (auf dieselbe Weise definiert) des Hohlraums 4. Die Höhe der Kammer 12 ist in der Praxis kleiner als 6 mm und liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 4 mm. Die Höhe des Hohlraums 4 ist im Gegensatz hierzu j3 größer als 10 mm.

Jede Halbform, beispielsweise die Halbform 3a, die in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist, weist eine Verlängerung

14 auf. die der Hälfte der Kammer 12 entspricht. Die Innenhöhe e (Fig.2) der Verlängerung ist gleich der -»o Hälfte der Höhe der Kammer 12; in gleicher Weise ist die Innenhöhe E des Teiles 4a der Halbform 3a gleich der Hälfte der Gesamthöhe des Hohlraums 4 und demnach des Teils, der der entnommenen Probe entspricht.

Mit der Höhe e bzw. ^bezeichnet man den jeweiligen Abstand zwischen dor Innenwand der Form und der Verbindungsebene P zwischen den beiden Halbformen.

Der Querschnitt der Kammer 12, d.h. der Schnitt durch eine Ebene, die senkrecht auf einer Achse A der so F i g. I steht, weist allgemein die Form eines Rechtecks auf, dessen kleine Seite gleich ist der Höhe der Kammer. In gleicher Weise weist auch der Querschnitt des Hohlraums 4 eine rechteckige Form auf.

Der Umriß C des Hohlraums 4 kann eine im wesentlichen ovale Form aufweisen, wie dies in F i g. 1 und 3 dargestellt ist, wobei dieser Umriß C zwei geradlinige Abschnitte aufweist die einander gegenüberliegen und durch zwei im wesentlichen halbkreisförmige Bögen verbunden sind.

Die Kammer 12 schließt an den Hohlraum 4 längs eines Umrisses 15 an, der der Seite dieses Hohlraums entspricht, der dem Rohr 6 entgegengesetzt ist. Der Außenumriß 16 der Verlängerung 14, der die Kammer 12 begrenzt, verläuft im allgemeinen parallel zum Umriß

15 des Hohlraums.

Es ist ersichtlich, daß die Form des Umrisses des Hohlraums 4 und der Kammer 12 sich von der Form, die in den Zeichnungen dargestellt ist. unterscheiden kann und insbesondere rechteckig sein kann.

In herkömmlicher Weise sind Aussparungen, wie an der Stelle 17, 18 (Fig. J). in der Umfangswund des Hohlraums 4 und der Kammer 12 derart vorgesehen, daß Luft aus der Form 3 wahrend des Füllens mit Metall entweichen kann.

Das verlängerte linde der Hülle (nicht sichtbar), das von der Form entfernt ist, ist da/u bestimmt, ein Rohr zur Handhabung aufzunehmen.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung wird unter herkömmlichen Betriebsbedingungen, d. h. unter Zuhilfenahme des erwähnten Rohres zur Handhabung, vorgenommen. Dabei werden das Rohr 6 und das äußere Ende 2;; in das unberuhigte Metallbad derart eingetaucht, daß die Füllung der Form 3 durch das geschmolzene Metall sichergestellt ist. das sich anschließend verfestigt.

Wenn man eine Probenentnahme in einem unberuhigten Metallbad unter erhöhter Temperatur, wie in einem Bad eines hochlegierten oder rostfreien Stahles, bewirkt, ruft das flüssige Metall das Schmelzen des Metallhütchens 10 hervor und dringt in das Rohr 6 ein. wobei es das Schmelzen des Drahtes 11 aus Beruhigungsmetall verursacht. Die so beruhigte Metallschmelze füllt den Hohlraum 4 und die Kammer 12.

Dank des großen Querschnitts des Kanales zwischen dem Hohlraum 4 und der Kammer 12 wird die Kammer 12 unter guten Betriebsbedingungen vollständig gefüllt. Man erzielt somit eine Probe 19 (Fig.4 und 5), die aufweist einen Stiel 20, der dem Rohr 6 entspricht, einen Teil 21 in Form einer Medaille, der dem Hohlraum 4 entspricht, und einen verlängerten Probenteil p, der der Kammer 12 entspricht.

Der Stiel 20 weist Lunker Λ auf und bildet einen Teil der Probe, der für Analysen nicht verwertbar ist.

Im Gegensatz hierzu weist der Teil 21 eine gute Qualität auf und kann für herkömmliche Analysen, insbesondere zur Spektrographie, verwendet werden. Die Dicke des Teils 21 entspricht dem Wert 2E(Fi g. 5). Ebenso weist auch der Probenteil ρ eine gute Qualität und keine Lunker auf, die ihn für Analysen unverwendbar machen können. Gemäß F i g. 5 ist dieser Probenteil p, dessen Dicke gleich dem Wert 2e ist (in der Größenordnung von 4 mm), durch zwei ebene Flächen 22,23 begrenzt, die symmetrisch gegenüber den Flächen 24,25 des Teiles 21 zurückgesetzt sind.

Die Dicke 2e des Probenteiles ρ ist so gewählt, daß sie durch eine Stanzung das leichte Ausschneiden von Materialplättchen 26 gestattet (F i g. 5), wie sie für eine Analyse gewünscht werden. In Fig.5 ist schemitisch das Stanzwerkzeug dargestellt, das zum Ausschneiden des Materialplättchens dient

In F i g. 4 sind in strichpunktierten Linien die Umrisse der Metallplättchen dargestellt Es ist möglich, mehrere Materialplättchen im Probenteil ρ derart auszustanzen, daß eine Untersuchung mit Gas, insbesondere mit Sauerstoff und Stickstoff, und die Kohlenstoff- und Schwefelanalyse durchgeführt werden können.

Für Sauerstoff wird die Herstellung der Materialprobe zur Analyse vereinfacht, denn es genügt, die beiden Flächen des Probenteiles ρ zu überschleifen und diesen Teil zum Erhalten des Materialplättchens, das zur Analyse dient, auszustanzen.

Man kann eine kleine Presse mit mehreren, beispielsweise zwei oder drei, Stanzwerkzeugen ausrüsten, um mit einem einzigen Stanzvorgang des Probenteils ρ alle Materialplättchen zu erhalten, die für

7 8 ι

die verschiedenen Analysen bestimmt sind. Verbindung steht; tatsächlich würde das /weite Rohr ~.j

Eis ist sehr wesentlich, der Kammer 12 einen solchen nicht zufriedenstellend gefüllt, denn die Entnahme, die i]

Querschnitt zu verleihen, der ausreicht, du(3 sie gut durch Kintauchen des Rohres 6 in das Bad vorgenom- fj

gefüllt wird: insbesondere ist es nicht ausreichend. men wird, erzeugt keinen Umlauf des flüssigen Metalls *

anstelle dieser /weiten Kammer 12 ein zweites Rohr > in der Form bei erhöhter Geschwindigkeit. Deshalb

vorzusehen, das auf der dem Rohr 6 entgegengesetzten wäre das Killen des /weiten Rohres nicht /iifriedenstel-

Seite angeordnet ist und mit dem Hohlraum 4 in lend.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Probeentnahme in einem unberuhigten Bad aus geschmolzenem Metall, insbesondere einem Bad aus hochlegiertem oder rostfreiem Stahl, mit einer rohrförmigen Hülle (2), insbesondere aus dehydratisiertem Karton in der am einen Ende eine Form angeordnet ist, die durch einen Hohlraum (4) gebildet ist, der an ein Rohr (6), das an der Außenseite mündet, angeschlossen sowie auf der dem Rohr (6) entgegengesetzten Seite durch eine Kammer (12) verlängert ist, wobei das Rohr (6) und ggf. auch die Hülle (2) mit ihrer Außenseite in das Bad aus geschmolzenem Metall zum Füllen der Form eintauchbar ist gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß die Breite (I) der Kammer (12) derjenigen des Hohlraums (4) entspricht, und daß die Höhe der Kammer

(12) gegenüber dem Hohlraum (4) so klein bemessen ist, daß aus einem Probeteil (p) mindestens ein Maieriaipiäitchen (26) durch Stanzen aussehneidbar ist, wobei der Höhenübergang zwischen dem Hohlraum (4) und der Kammer (12) einen Absatz

(13) bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Kammer (12) etwa dreimal kleiner als die des Hohlraums (4) bemessen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (12) weniger als 6 mm hoch is!

4. Vorrichtung nach einem =Her Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form von zwei Metallhalbformen gebildet lsi. die längs einer Verbindungsebene (P) zusammengefügt sind, die in der Mitte der Probendicke angeordnet ist, daß jede Halbform eine Dicke aufweist, die gleich der Hälfte der fertigen Form ist, und daß die den Hohlraum (4) verlängernde Kammer (12) in gleicher Weise durch das Zusammenfügen längs der Verbindungsebene (P) hergestellt ist, wobei Verlängerungen (14) der Halbformteile die Kammer bilden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammer (12) bildende Verlängerung (14) an den Hohlraum (4) längs eines Umrisses (15) anschließt, der der Seite dieses Hohlraums entspricht, die dem Rohr (6) gegenüberliegt, während der Außenumriß (16) der Verlängerung (14) parallel zu dem Umriß des Hohlraums (4) verläuft, der dem Rohr gegenüberliegt.

6. Gußform für eine Vorrichtung zur Entnahme von Metall in einem Schmelzbad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Hohlraum und einem Verbindungskanal zu einem Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf der dem Verbindungskanal (7) entgegengesetzten Seite eine Kammer (12) aufweist, die eine Verlängerung des Hohlraums (4) bildet, deren Querschnitt zur Sicherstellitng einer guten Füllung dieser Kammer mit geschmolzenem Metall ausreicht und deren Höhe kleiner als die des Hohlraums (4) ist, derart, daß ein Probeabschnitt zur Herstellung mindestens eines Materialplättchens durch Stanzen leicht aussehneidbar ist.

7. Gußform nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Höhe der eine Verlängerung bildenden Kammer (12) kleiner als 6 mm ist.