DE2856311A1

DE2856311A1 - Vorrichtung zur temperaturmessung und probenahme in einem stahlbad

Info

Publication number: DE2856311A1
Application number: DE19782856311
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Creusot Loire SA
Current assignee: Creusot Loire SA
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1978-12-27
Publication date: 1979-07-12
Also published as: FR2413653A1; US4204431A; JPS54128907A; FR2413653B1

Description

CREUSOT-LOIRE ENTREPRISES 924oo Courbevoie La Defense Frankreich

Vorrichtung zur Temperaturmessung und Probenahme in einem Stahlbad

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die die Mechanisierung der Handhabungen zur Temperaturmessung und zur Probenahme in den Stahlbädern von Konvertern zur Umwandlung der Gußeisenschmelze zu Stahl ermöglicht.

Es ist bekannt, daß es, wenn die Sauerstoffbehandlung beendet ist und bevor man zum Guß des im Konverter erhaltenen Stahls übergehen kann, unerläßlich ist, zwei Untersuchungen durchzuführen:

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eine Feststellung der Temperatur des Stahlschmelzbades,

eine Untersuchung der chemischen Zusammensetzung dieses Stahls.

Gegenwärtig wird die erste, sich auf die Temperatur beziehende Untersuchungsmaßnahme mit Hilfe eines Thermoelements vorgenommen, das in einer Kartonhülse untergebracht ist, die ein Arbeiter in das Bad eintaucht, nachdem er sie am Ende einer langen Stange angebracht hat, durch die die an das Thermoelement angeschlossenen elektrischen Drähte laufen. Dafür besteht die am weitesten verbreitete Arbeitsweise darin, den Konverter nach Beendigung des Sauerstoffblasens zu kippen und dann von der Arbeitsplattform aus die Stange in das Stahlbad einzutauchen, nachdem man damit die Schlackenschicht durchstoßen hat.

Zur Durchführung der zweiten, sich auf die chemische Zusammensetzung des Stahls richtenden Untersuchungsmaßnahme ist es erforderlich, eine Probe aus dem Bad zu entnehmen und damit eine chemische Analyse, z. B. durch Messung des Punkenspektrums, durchzuführen. Diese Probenahme erfolgt durch Eintauchen einer anderen langen Stahlstange, die an ihrem Ende mit einer zur Probenahme bestimmten Form ausgerüstet ist, in das Bad des gekippten Konverters von der Arbeitsplattform aus. Auch hier ist es zunächst erforderlich, die Schlackenschicht zu durchstoßen, um die Stange in das Stahlbad einzutauchen.

Mit der Fassungskraft der gegenwärtig verwendeten Konverter erreichen diese beiden Meßstangen eine solche Länge (die bis zu 5 m gehen kann), daß zwei Arbeiter zu ihrer Handhabung benötigt werden. Außerdem ist es zum

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Durchstoßen der Schlackenschicht nötig, die Stange zu neigen und hineinzustoßen, was eine erhebliche physische Anstrengung erfordert, die aufgrund der sehr hohen, an diesem Platz herrschenden Temperatur noch lästiger wird. Außerdem macht die Schwierigkeit dieses Arbeitsganges diesen notwendigerweise ziemlich langsam, wie groß auch die berufliche Erfahrung der ihn Ausführenden sei; dies verlängert mithin die Meßdauer und damit die Zeit von Guß zu Guß und erhöht infolgedessen den Gestehungspreis des erzeugten Stahls.

Es erscheint daher wünschenswert, zu einer Mechanisierung dieser beiden Meßvorgänge zu gelangen. Die gegenwärtig für die Konverter mit durch die Schnauze geblasenem reinen Sauerstoff, wie z. B. die "LD"-Konverter, vorgeschlagene Mechanisierung besteht darin, eine vertikale Lanze zur Messung der Temperatur parallel zur Sauerstoffblaslanze vorzusehen. Jedoch erfordert diese Anordnung ein zweites Loch im Gewölbe mit den entsprechenden Abdichtungsproblemen und daher ziemlich hohen Investitionen. Andererseits löst dieses System nicht das Problem der Probenahme, die wie bisher durch Handbetrieb im Konverter in geneigter Stellung vorzunehmen ist. Schließlich kann man, wenn man einen Konverter mit durch den Boden geblasenem reinen Sauerstoff, wie z. B. einen "LWS"- oder "OBM"-Konverter, verwendet, offensichtlich die Messungen nur in geneigter Stellung vornehmen, um zu vermeiden, daß die Stahlschmelze in Ruhe nicht in die Sauerstoffblasdüsen eindringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Temperaturmessung und Probenahme in einem Stahlbad und ein entsprechendes Betriebsverfahren zu entwickeln, womit sich die Arbeitsgänge zur Temperaturmessung

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und zur Probenahme weitestgehend mechanisieren lassen, welcher Art auch der verwendete Konvertertyp sei.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst eine Vorrichtung zur Mechanisierung der Arbeitsgänge zur Temperaturmessung und zur Probenahme in Stahlbädern von zum Frischen des Roheisens zu Stahl dienenden Konvertern nach Kippen des Konverters in Richtung zur Messungsplattform mit einer am Ende einer Meßstange angeordneten Temperaturmeß- und/oder Probenahmesonde, mit dem Kennzeichen, daß die Meßstange unter gleicher Ausrichtung vom ausziehbaren Endelement einer ausziehbaren Winde getragen ist, die fernbetätigbar und von einem Wagen getragen ist, der auf einem an wenigstens einer der Schutzschiebetüren der Konverteranlage befestigten oder auf der Arbeitsplattform angebrachten oder an der Decke über dieser befestigten Träger horizontal verschieblich und mit motorisierten Elementen ausgerüstet ist, die seiner ferngesteuerten Horizontalverschiebung und der ferngesteuerten Neigung der ausziehbaren Winde in der Vertikalebene dienen.

Vorteilhafterweise erreicht man eine noch größere Ersparnis an Meßdauer durch Verwendung einer einzigen Meßstange, die an ihrem Ende· eine zusammengesetzte Hülse trägt, die gleichzeitig die Temperaturmessung und die Probenahme ermöglicht.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand zweier in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

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Pig. 1 schematisch eine Schnittansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung im Lauf des Betriebs in einem Konverter;

Fig. 2 schematisch die von der Arbeitsplattform aus gesehene erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 3 s.chematisch die ausziehbare Lanze gemäß der Erfindung in ausgefahrener Stellung;

Fig. 4 schematisch den motorisierten Wagen, der die Betätigung der ausziehbaren Lanze gemäß der Erfindung ermöglicht;

Fig. 5 eine Einzelheit der Einrichtung zur Horizontalverschiebung des Wagens nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer zur vorteilhaften Ausrüstung der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeigneten zusammengesetzten Hülse; und

Fig. 7 eine Aufsicht der zusammengesetzten Hülse nach Fig. 6.

In Fig. 1 erkennt man den Konverter 1, der um seine Achse 2 gekippt ist, um die Temperaturmessung und die Probenahme vornehmen zu können. Dargestellt sind außerdem der Abzug 7 des Konverters zum Auffangen der Rauchgase, das Stahlschmelzbad 3 und die Schlackenschicht 4. Auf die Arbeitsplattform 8, auf der man einen Arbeiter 9 andeutungsweise erkennt, stützt sich die motorisierte Schutzschiebetür 10 ab, die ein Freimachen des Zuganges zur Schnauze des Konverters 1 ermöglicht, wenn sich dieser, wie dargestellt, in geneigter Stellung befindet. Der Konverter 1

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weist außer seiner Schnauze 11 eine zur Durchführung des Stahlgusses bestimmte Öffnung 12 auf.

Erfindungsgemäß ist auf einem Träger, der entweder auf der Arbeitsplattform 8 angebracht oder an der Decke über dieser, beispielsweise über der Schiebetür 10, befestigt ist, ein Wagen 13 befestigt, der horizontal verschieblich ist und eine ausziehbare Winde 14 mit in der Vertikalebene einstellbarer Neigung trägt. Am Ende des ausziehbaren Endelements 28 der Winde lH ist eine Meßstange 6 bekannter'Art, jedoch geringerer Länge befestigt, die ihrerseits an ihrem Ende eine Sonde oder Hülse 5 zur Temperaturmessung und/oder zur Probenahme trägt.

In der Figur sind drei unterschiedliche Stellungen der Meßeinheit (14, 6, 5) gemäß der Erfindung dargestellt:

Die Stellung X ist die vertikale Ruhestellung der Vorrichtung;

die sehr geneigte Stellung Y ist die Arbeitsstellung der Vorrichtung;

die leicht geneigte Stellung Z entspricht einer Stellung, in der man entweder die Demontage der Hülse nach Entnahme der Probe, wobei dann die Hülse in einem motorisierten Spannstock 15 eingeklemmt ist, oder die Entnahme einer neuen Hülse vornimmt.

Schließlich befindet sich am Kopf des Körpers der Winde 14 die Aufwickelrolle 17 des elektrischen, an das in der Sonde 5 zur Temperaturmessung angeordnete Thermoelement angeschlossenen Meßkabels.

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In Fig. 2 erkennt man die Schutzschiebetüren 10, die einfach um einen Spalt E geöffnet sind, der zum Durchlaß der Meßvorrichtung (14, 6, 5) gemäß der Erfindung ausreicht; die in der Zeichnung dargestellte Stellung B dieser Vorrichtung entspricht also ihrer Arbeitsstellung.

Der Wagen 13 zum Tragen der Meßvorrichtung (Ik, 6, 5) ist horizontal auf zwei Schienen 18, 19 verschieblich. Alle Betätigungen werden durch den Arbeiter 9 mit Hilfe eines Handsteuerkastens 20 und einer elektrischen Energiezuführung 21 ferngesteuert.

Man erkennt außerdem eine Schleifscheibe 22, die zum Aufschneiden der die Probe enthaltenden Form bestimmt ist, und den Vorrat 23 an neuen, zur Verwendung bereiten Hülsen. Die Stellung C bedeutet daher die Stellung zum Abmontieren der Hülse, die Stellung D die Stellung zur Aufnahme einer Hülse und die Stellung A die Ruhestellung der Meßeinheit während der aktiven Periode zur Sauerstoffbehandlung des Gußeisens.

Winde oder Fig. 3 zeigt mehr im einzelnen die ausziehbare/Meßlanze

gemäß der Erfindung. Sie setzt sich zusammen aus:

einer ausziehbaren Winde 14 mit einem feststehenden Körper, der mit einer in der Figur nicht dargestellten Druckluftzuführung verbunden ist, und mehreren ausziehbaren Elementen 27, 28;

einer am Ende des ausziehbaren Endelements 28 befestigten Meßstange 6;

einer Sonde mit einem auf Dauer am Ende der Stange 6 befestigten Buchsenteil 31 und einer Steckerhülse 5 zur

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Messung der Temperatur und/oder zur Entnahme von Proben; und

einem ausziehbaren Hilfsrohr mit einem festen Element und mehreren anderen., durch die Elemente 27, 28 der Hauptwinde dank der Kupplungsstücke 29, 30 mitgenommenen beweglichen Elementen 24, 25; dieses ausziehbare Hilfsrohr ist hohl und enthält das elektrische Kabel, das einerseits mit dem in der Hülse 5, wenn sie eine Hülse zur Temperaturmessung oder eine zusammengesetzte Hülse ist, angeordneten Thermoelement und andererseits mit dem beispielsweise auf der Arbeitsplattform angeordneten Temperaturschreiber verbunden ist.

Die Länge der ausziehbaren Winde 14, 27, 28 sowie die der Stange 6 können mehrere Meter je nach der Abmessung des Konverters erreichen.

Fig. 4 zeigt mit mehr Einzelheiten den zur Lageeinstellung der ausziehbaren Winde 14 gemäß der Erfindung bestimmten Wagen 13 in Ansicht im linken Teil der Figur und in Profilansicht im rechten Teil der Figur.

Der Wagen 13 läuft auf den Schienen 18, 19 mit vier Rädern 32, 33, 34, 35 und wird in horizontaler "Bewegung: mit Hilfe einer Zahnstange 36 bewegt, auf der ihn eine Motor-Untersetzungs-Gruppe 37 dank einer Einrichtung mit Zahnrad antreibt, die im einzelnen noch anhand der Fig. erläutert wird. Die Elemente 38 sind Rollen zur Führung des Wagens 13, und die Elemente 39 und 40 sind Gegenscheiben zur Vermeidung des Kippens des Wagens. Eine Motor-Untersetzungs-Gruppe 41, 42 mit Winkelvorgelege ermöglicht die Steuerung der Verschiebung der Winde 14 um eine Achse in der Vertikalebene. Die Zuleitungen 44, 45 und 46 sind

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jeweils die Stromzuführungsleitungen der Motoren 41 und 37 bzw. die Druckluftspeiseleitung der Winde 14. Es ist außerdem ein Winkelkodierer 47 dargestellt, der wunschweise mit der Motor-Untersetzungs-Gruppe 41, 42 verbunden werden kann, um damit eine programmierte Steuerung zu sichern, wenn dies erwünscht ist. Ebenso kann ein weiterer, nicht dargestellter Kodierer mit der Motor-Untersetzungs-Gruppe 37 verbunden werden, um bei Bedarf auch die Verschiebung des Wagens in der Horizontalebene in programmierter Weise zu steuern.

Fig. 5, die eine Schnittansicht des oberen hinteren Teils des Wagens ist, ermöglicht, die Antriebsvorrichtung desselben besser zu verstehen. Man erkennt lediglich die nach der Tür 10 oder bei deren Fehlen nach jeder Art von auf der Arbeitsplattform angeordnetem Träger geschweißte obere Schiene sowie die Zahnstange 36 und das durch die Welle 47 mit der Motor-Untersetzungs-Gruppe 37 nach Fig. 4 verbundene Antriebszahnrad 48.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Vorrichtung ermöglicht eine erhebliche Erleichterung der Arbeit des Personals der Stahlwerke im Lauf der Arbeitsgänge der Temperaturmessung und der Probenahme sowie eine Verringerung der hierfür erforderlichen Zeit. Gemäß einer Variante der Erfindung verringert man diese Arbeitszeit weiter in merklichem Ausmaß, indem man durch die Verwendung einer zusammengesetzten Hülse beide Maßnahmen in einem einzigen Arbeitsgang durchführt.

Fig. 6 und 7 zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Aufsicht einer zusammengesetzten Hülse, die die Verwirklichung dieser Variante ermöglicht. Diese Hülse weist einen mit der Stange 6 fest verbundenen Buchsenteil 31 und einen in diesen eingreifenden Steckerteil 5 auf. Der feste Teil

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weist im wesentlichen den elektrischen Thermoelementkontakt

50 auf. Der vorteilhaft aus Keramik hergestellte bewegliche Teil 5 weist einerseits das Temperaturmeß-Thermoelement und andererseits die zur Aufnahme der Probe bestimmte Form

51 auf, die vorteilhaft mit einer schmelzbaren Schutzkapsel 53 versehen ist. Die Probenahmeform 51 wird in der Hülse mit Hilfe eines Ringes 52 an Ort und Stelle gehalten, der an der Stelle der Kapsel 53 mit einem Loch durchbohrt ist. In an sich bekannter Weise ist das die Schutzkapsel 15 bildende Material von einem gegenwärtig laufend verwendeten Typ und der Art, daß es im geschmolzenen Stahl schmilzt, jedoch während seines Durchganges durch die Schlacke, deren Temperatur niedriger ist, nicht schmilzt.

Die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die man zur Verwirklichung der Erfindung annimmt, wenn die Vorrichtung mit einer zusammengesetzten Hülse ausgerüstet ist, wie sie in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, ist die folgende:

Während sich der Konverter in der Sauerstoffbehandlungsphase befindet, sind die Türen sorgfältig geschlossen, und die Meßsonde 14, 6, 5 gemäß der Erfindung ist in Ruhestellung A (Fig. 2), d. h., möglichst weit vom bewegten Metallbad entfernt. Eine zusammengesetzte Meßsonde 5 wird am Ende der Stange, zur Verwendung bereit, eingesetzt.

Wenn die Sauerstoffbehandlungsphase beendet ist, kippt man den Konverter, wie in Fig. 1 dargestellt ist, bringt gleichzeitig die Sonde in Arbeitsstellung B und öffnet dann die motorisierten Schiebetüren 10 um einen ausreichenden Spalt E, um die Meßstange durchführen zu können.

Mit Hilfe der motorisierten Vorrichtung 4l, 42, 43 läßt man die ausziehbare Meßeinheit 14, 6, 5 sich von der vertikalen Stellung X in die Stellung Y derart drehen,

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daß die ausziehbare Einheit zum Stahlbad des Konverters gerichtet wird.

Unter anschließender Betätigung des beispielsweise am Steuerkasten 20 angeordneten elektrischen Ventils, das die Druckluftzufuhr 46 zur Winde steuert, fährt man die ausziehbaren Elemente 27, 28 aus, was zu einem Vorrücken der Stange 6 und des Meßsteckers 5 zum Stahlbad 3 führt. Wenn der Meßstecker 5 das Niveau der Schlacken 4 berührt, ruft der angetroffene Widerstand einen Impuls im Druckluftkreis hervor, was den Steuerbefehl auslöst, die Schlackenschicht mit einer bestimmten vorviartsgerichteten Kraft (allgemein 100 bis 130 kgf) derart zu durchstoßen, um ein weiches Eintauchen und bis zu einer bestimmten Eindringtiefe zu ermöglichen, die ausreichend ist, damit die Sonde 5 völlig in das Stahlschmelzbad eintaucht. Diese Abfolge wird in einfacher Weise mit Hilfe einer bekannten Vorrichtung mit Elektroventilen und Zeitgebern durchgeführt .

Nachdem die Temperatur registriert ist und die Sonde im Bad eine ausreichende Zeitdauer für die Füllung der Form 51 gelassen wurde, zieht man die ausziehbare Vorrichtung durch Einziehen der ausziehbaren Elemente zurück, richtet sie zur Vertikalstellung auf und schließt dann wieder die Schiebetüren 10. Man bewegt dann den Wagen Yj in die Stellung C, wo sich die Vorrichtung 15, 22 zur Entformung des Sondensteckers befindet. Zur Vornahme der Entformung der Hülse bringt man die Winde in die Stellung Z, was ein Erfassen des Steckers 5 im motorisierten Spannstock 15 ermöglicht, der sich durch Steuerung schließt und die Hülse blockiert. Man zieht dann die Stange 6 der Hülse zurück, indem man die ausziehbare Winde in der Richtung "Heben der Stange" betätigt.

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Der Spannstock 15 ist mit einer doppelten motorisierten Schleifscheibe 22 ausgerüstet, mit der man den Teil der Sonde durchschneidet, der die Probe enthält. Man kann dann den Spannstock öffnen und die Probe per Hand entnehmen, um sie zum Laboratorium zu schicken. Während dieser Entformungsvorgang abläuft, hat man die Stange der Hülse nach Betätigung der ausziehbaren Winde in der Richtung "Anheben der Stange" zurückgezogen, wonach man die ausziehbare Winde in die senkrechte Stellung X gebracht und den Wagen zur Stellung D zur Aufnahme einer neuen Sonde bewegt hat.

Zur Aufnahme einer neuen Hülse nach Bewegung des Wagens derart, daß das Hinterende der Stange 6 über dem Stecker der ersten verfügbaren Hülse ist, neigt man die ausziehbare Winde in die Stellung Z und führt durch Betätigung der Winde die Hülse in den festen, am Ende der Stange 6 angeordneten Teil 31 ein. Man öffnet dann den Verriegelungsmechanismus, der die Hülse in der Vorratsstellung hielt, und die ausziehbare Winde kann nun die vertikale Stellung X wieder einnehmen und in die Ruhestellung A zum Abwarten der nächsten Verwendung gebracht werden.

Alle die vorstehend beschriebenen Arbeitsgänge können durch den Arbeiter 9 mit Hilfe des Steuerkastens 20 von Hand ferngesteuert werden. Es ist natürlich auch möglich, eine vollständige Automatisierung aller dieser Arbeitsgänge mit Hilfe der bereits erwähnten Kodierer und einer Vorrichtung zur Arbeitsablaufprogrammierung zu schaffen, wie sie im Handel erhältlich ist.

Die Erfindung findet ihre besondere Anwendung auf dem Gebiet der Metallurgie.

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Claims

Ansprüche

( 1.J Vorrichtung zur Mechanisierung der Arbeitsgänge zur "— Temperaturmessung und zur Probenahme in Stahlbädern von zum Prischen des Roheisens zu Stahl dienenden Konvertern nach Kippen des Konverters in Richtung zur Messungsplattform mit einer am Ende einer Meßstange angeordneten Temperaturmeß- und/oder Probenahmesonde, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstange (6) unter gleicher Ausrichtung vom· ausziehbaren Endelement (28) einer ausziehbaren Winde (14) getragen ist, die fernbetätigbar und von einem Wagen (13) getragen ist, der auf einem an wenigstens einer der Schutzschiebetüren (10) der Konverteranlage befestigten oder auf der Arbeitsplattform angebrachten oder an der Decke über dieser befestigten Träger (18, 19) horizontal verschieblich und mit motorisierten Elementen (37, 41 - 42) ausgerüstet ist, die seiner ferngesteuerten Horizontalverschiebung und der ferngesteuernten Neigung der ausziehbaren Winde (14) in der Vertikalebene dienen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die motorisierten Elemente (37, 41 - 42) mit ihrer Programmierung dienenden Kodierern ausgerüstet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (5) am Ende der Meßstange (6) einführbar ist.

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Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den Ablauf folgender Verfahrensschritte:

während der FrLschperiode des Gußeisens wird die ausziehbare Winde in einer vom Konverter entfernten Ruhestellung (A) gehalten;

nach Beendigung der Prischperiode kippt man den Konverter in Richtung zur Messungsplattform und bringt gleichzeitig die ausziehbare Winde in die Arbeitsstellung (B) vor der Schutzschiebetüröffnung oder - bei Fehlen von Türen jedenfalls vor der Schnauze des Konverters, öffnet dann, falls vorhanden, die Schutzschiebetüren zu einem ausreichenden Spalt zum Durchlaß der Meßstange, läßt die ausziehbare Winde sich zu ihrer Ausrichtung zum Stahlbad hin drehen und läßt die mit der Sonde ausgerüstete Stange bis zum Eindringen der Sonde in das Stahlbad vorrücken;

wenn man die Temperatur des Bades erfaßt und/oder eine Probe entnommen hat, zieht man die ausziehbare Winde zurück und bringt sie in horizontale Lage;

im Fall, wo die Sonde eine Form zur Probenahme enthält, nimmt man die Entformung der Probe vor; und

in jedem Fall befestigt man anschließend eine neue Sonde am Ende der Meßstange und bringt die ausziehbare Winde entweder in die Ruhestellung (A), wenn die Messungen beim vorliegenden Guß beendet sind, oder erneut in die Arbeitsstellung (B), wenn noch eine Messung vorzunehmen ist.

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