DE3200007A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen von metallischen proben fuer die spektralanalytische untersuchung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum pruefen von metallischen proben fuer die spektralanalytische untersuchung

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DE3200007A1
DE3200007A1 DE19823200007 DE3200007A DE3200007A1 DE 3200007 A1 DE3200007 A1 DE 3200007A1 DE 19823200007 DE19823200007 DE 19823200007 DE 3200007 A DE3200007 A DE 3200007A DE 3200007 A1 DE3200007 A1 DE 3200007A1
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DE19823200007
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Norbert 4505 Bad Iburg Henning
Friedhelm 4500 Osnabrück Hillebrand
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Kloeckner Werke AG
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Kloeckner Werke AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72Investigating presence of flaws
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/66Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
    • G01N21/67Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence using electric arcs or discharges

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von metallischen Proben
  • für die spektralanalytische Untersuchung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von metallischen Proben für die spektroanalytische Untersuchung, wobei die metallischen Proben im flüssigen Zustand entnommen und abgekühlt werden,sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Unter metallischen Proben sind im folgenden zu verstehen: Roheisenproben,aus Konvertern, Elektroöfen, Induktionsöfen u. dgl., während der Erschmelzung gezogene Proben aus Stahl und aus Nichteisenlegierungen.
  • Zur Metallherstellung sind bekanntlich Analysen erforderlich, um die Zusammensetzung der jeweiligen Charge bestimmen zu können. Die Erzeugung erfolgt im allgemeinen in Konvertern, Elektroöfen, Induktionsöfen usw., denen vor Beendigung der metallurgischen Prozesse mittels Tauchlanzen Tauchproben entnommen werden. Durch eine Schnellanalyse wird dann festgestellt, ob Temperatur-und/oder Analysenkorrekturen erforderlich sind. Die Analysen werden hauptsächlich spektralanalytisch durchgeführt, indem zwischen der blanken Oberfläche der Proben und einer Gegenelektrode jeweils ein Funkenspektrum ausgelöst wird, dessen Linien mittels eines Spektrographen analysiert werden. Bei der Entnahme von Löffelproben erfolgt ein Abguß der Probenmenge in formgebende Kokillen.
  • Die Proben werden anschließend durch Wasser abgeschreckt bzw.
  • gekühlt. Sie müssen vor einer spektralanalytischen Untersuchung zur Erzeugung einer ebenen und zunderfreien Prüffläche abgeschliffen werden. Die abgeschliffenen blanken Oberflächen werden anschließend einer visuellen Prüfung unterzogen. Damit das Funkenspektrum ordnungsgemäß auf das Gitter abgebildet wird, dürfen die Prüf flächen weder Haarrisse noch Lunker aufweisen. Vielfach sind jedoch die Haarrisse und Lunker so klein, daß sie auch vom Fachpersonal mit großer fachlicher Erfahrung übersehen werden können.
  • Ein visuelles Erkennen scheidet auch dann aus, wenn die Lunker dicht unterhalb der geschliffenen Fläche verlaufen, wobei ihr Abstand so gering sein kann, daß die Funkenentladungen durch die optisch einwandfreie Oberfläche in die Lunker durchschlagen können. Die Lunker können noch aus anderen Gründen zu einer fehlerhaften Analyse führen. Lunker entstehen bekanntlich dadurch, daß Proben Gasblasen enthalten können, die während des Abkühlens zu Hohlräumen führen. Während des Abfunkens können Gase chemische Reaktionen auslösen, wodurch das Analysenergebnis ebenfalls verfälscht wird. Weiterhin kann die Lunkerbildung zur Folge haben, daß die lokale Materialzusammensetzung von der durchschnittlichen Zusam mensetzung der Materialprobe abweicht, wodurch eine wesentliche Voraussetzung für die Durchführung einer ordnungsgemäßen Analyse entfällt.
  • Die Entnahme von Proben aus Konvertern erfolgt mittels Lanzen, die in ihrem in die metallische Schmelze eintauchenden Ende eine sogenannte Tauchkokille aufweisen, in der von der aufsteigenden Schmelze eine sogenannte Tauchprobe gebildet wird. Bei den Tauchproben treten die gleichen Probleme wie bei den Löffelproben auf.
  • Im folgenden sind unter metallischen Proben sowohl Löffelproben als auch Tauchproben zu verstehen.
  • Zur Vorbereitung der spektralanalytischen Untersuchung werden, wie erwähnt, die noch heißen metallischen Proben in Wasser abgeschreckt bzw. gekühlt. Je nach der Zusammensetzung des Probenmaterials werden die Proben kürzere oder längere Zeit in Wasser einmal bzw. mehrere Male eingetaucht.
  • Dieses Abkühlen erfordert eine große Erfahrung vom Personal, da einerseits ein zu langsames Abkühlen wegen der dann eintretenden Entmischung der Komponenten des Probenmaterials vermieden werden muß, andererseits ist jedoch ein zu rasches Abkühlen ebenfalls zu vermeiden, da dadurch einerseits Haarrisse in der Oberfläche gebildet werden und andererseits die Probe eine extrem groBe Härte erreichen kann. Nach dem Abkühlen werden diese Proben, die eine Zunderschicht aufweisen, bis auf die blanke Metalloberfläche abgeschliffen und dann wie bereits erwähnt visuell auf eine einwandfreie Oberfläche geprüft, bevor die spektralanalytische Untersuchung durchgeführt wird. Ein wesentliches Problem bei der Vorbereitung der Proben für die spektralanalytische Untersuchung liegt schon im Abschleifen, da aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzung die Proben unterschiedliche Härten aufweisen. Dies führt beim Abschleifen zu Problemen in der Weise, daß relativ weiche Proben einen sogenannten Schmiereffekt erzeugen. Prinzipiell könnte in der Weise verfahren werden, daß vor dem Abschleifen zunächst die Härte der Probe bestimmt wird. Dies scheitert jedoch daran, daß im allgemeinen die Analysen schnell durchgeführt werden müssen, so daß für eine derartige Voruntersuchung keine Zeit zur Verfügung steht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Prüfen von metallischen Proben für die spektralanalytische Untersuchung zu schaffen, so daß die Proben nach dem Abkühlen rissfrei sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die metallischen Proben nach Erreichen der Erstarrungstemperatur auf eineriss- und lunkerfreie Prüffläche durch eine Analyse der emittierten Infrarotstrahlung geprüft und rissfrei auf die Temperatur zur Durchführung der spektralanalytischen Untersuchung abgekühlt werden. Erfindungswesentlich ist hierbei, daß die metallischen Proben nach Erreichen der Erstarrungstemperatur den Kokillen bzw. Tauchkokillen entnommen und ihre Infrarot strahlung emittierende Prüfflächen einer Infrarotstrahlung unterzogen werden.
  • Es zeigte sich nämlich, daß eine riss- und lunkerfreie Prüffläche unbeachtlich der Tatsache, ob sie eine Zunderschicht aufweist oder nicht, gleichmäßig Infrarotstrahlung in allen Bereichen emittiert Durch eine Prüfung, ob eine gleichmässige Emission vorliegt, ist es demnach möglich, die Haarrisse und Lunker schon vor der eigentlichen Vorbereitung der Proben dieser Prüfung zu unterziehen. Diese Prüfung erfolgt beispielsweise mittels auf Infrarotstrahlung ansprechender Dioden bzw. mittels einer Infrarotkamera, die die emittierende Prüffläche auf einem Display anzeigt. Das Bild auf dem Display wird entweder visuell beurteilt oder mittels Leuchtdioden abgetastet. Falls die Prüffläche riss- und lunkerfrei ist, wird die betreffende Probe dann ohne Abschrekken auf die Temperatur zur Durchführung der spektralanalytischen Untersuchung abgekühlt. Hierdurch ist einerseits sichergestellt, daß keine Haarrisse entstehen, zum anderen weisen die'Proben einen im wesentlichen gleichen Härtegrad auf. Aufgrund dieses im wesentlichen gleichen Härtegrades können die Proben nacheinander einer vollautomatischen Schleifstation zugeführt werden.
  • Aufgrund der Analyse der emittierten Infrarotstrahlung der Prüfflächen ist es unwesentlich, ob sie eine Zunderschicht aufweisen oder nicht. Es ist jedoch im Hinblick auf eine schnelle Analyse von Vorteil, wenn keine Zunderschicht gebildet wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt deshalb zur Erzielung einer im wesentlichen zunderfreien Prüffläche das Erreichen der Erstarrungstemperatur und das Abkühlen in einer inerten Atmosphäre. Im wesentlichen zunderfrei besagt im Sinne der Erfindung, daß der etwa gebildete Zunder das einwandfreie Einsetzen der Bogenentladung zwischen Prüffläche und Gegenelektrode nicht behindert, wobei im Idealfalle die Prüffläche frei von jeglichem Zunder ist.
  • Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mindestens einen Temperaturfühler für die Proben und von den Ausgangssignalen des Temperaturfühlers gesteuerte Düsen für ein gasförmiges bzw.
  • flüssiges Kühlmedium auf. Als derartige Temperaturfühler können beispielsweise auf Infrarot strahlung ansprechende Dioden verwendet werden. Die Werte ihrer Ausgangssignale sind ein Maß für die Temperatur der Proben. Entsprechend der Werte dieser Ausgangssignale werden die Düsen für einen entsprechenden Durchsatz an Gasmedium bzw. flüssigem Medium gesteuert. Diese gesteuerten Düsen können zugleich die inerte Atmosphäre erzeugen. Es können jedoch noch zusätzlich derartige Düsen zur Erzeugung der inerten Atmosphäre vorhanden sein. Als geeignete Kühlmedien haben sich Glyzerin, Kohlendioxid und Stickstoff erwiesen. Zur Erzeugung der inerten Atmosphäre dient vorzugsweise Stickstoff.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert.
  • Zunächst wird die Infrarotstrahlung der einzelnen Proben untersucht, ob die Prüf flächen riss- und lunkerfrei sind.
  • Zu diesem Zweck wird mittels einer Videokamera 1 die Prüffläche einer jeden metallischen Probe 2 auf einem Display 3 angezeigt und visuell bzw. mit nicht dargestellten Dioden daraufhin untersucht, ob das auf dem Display angezeigte Bild der Prüffläche die gleiche Helligkeit hat.
  • Eine gleichmäßige Helligkeit besagt, daß die emittierte Infrarotstrahlung in allen Bereich der Prüffläche die gleiche ist und die Prüffläche lunker- und rissfrei ist.
  • Zutreffendenfalls gelangen dann die einzelnen Proben über eine nicht dargestellte Schleuse in eine Kühlstation, die mindestens einen Temperaturfühler 4 aufweist. Der Temperaturfühler gibt ein der Temperatur der Probe(n) proportionales Signal an die Steuereinrichtung 5 ab, die entsprechend der Größe dieses Signales den Durchsatz der Düsen 6 steuert, über die die Proben mit einem Kühlmedium derart beaufschlagt werden, daß das Abkühlen weiterhin rissfrei auf die Prüftemperatur des Spektrographen erfolgt.
  • Zusätzlich sind in der Kühlstation noch Düsen 7 vorhanden, über die der Kühlstation zusätzlich Kühlmedium zur Aufrechterhaltung einer inerten Atmopshäre zugeführt wird.

Claims (4)

  1. Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von metallischen Proben für die spektralanalytische Untersuchung Patentansprüche 1. Verfahren zum Prüfen von metallischen Proben für die spektralanalytische Untersuchung, wobei die Proben im flüssigen Zustand entnommen und abgekühlt werden, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die metallischen Proben nach Erreichen der Erstarrungstemperatur auf eine riss- und lunkerfreie Prüffläche durch eine Analyse der emittierten Infraratstrahlung geprüft und rissfrei auf die Temperatur zur Durchführung der spektralanalytischen Untersuchung abgekühlt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Erzielung einer im wesentlichen zunderfreien Prüffläche das Erreichen der Erstarrungstemperatur und das Abkühlen in einer inerten Atmosphäre erfolgt
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anaspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen Temperaturfühler für die Proben und von den Ausgangssignalen des Temperaturfühlers gesteuerte Düsen für ein gasförmiges bzw. flüssiges Kühlmedium.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 2, gekennzeichnet durch Düsen zur Aufrechterhaltung der inerten Atmosphäre.
DE19823200007 1982-01-02 1982-01-02 Verfahren und vorrichtung zum pruefen von metallischen proben fuer die spektralanalytische untersuchung Withdrawn DE3200007A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5363901A (en) * 1991-11-22 1994-11-15 Elkem Technology A/S Method for detecting pinholes in continuously cast billets
CN111504955A (zh) * 2020-04-26 2020-08-07 珠海格力电器股份有限公司 一种水垢检测方法、装置、水垢检测器及热力系统

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US5363901A (en) * 1991-11-22 1994-11-15 Elkem Technology A/S Method for detecting pinholes in continuously cast billets
CN111504955A (zh) * 2020-04-26 2020-08-07 珠海格力电器股份有限公司 一种水垢检测方法、装置、水垢检测器及热力系统

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