DE3200010A1

DE3200010A1 - Lanze zur entnahme von metallischen tauchproben fuer die spektralanalytische untersuchung

Info

Publication number: DE3200010A1
Application number: DE19823200010
Authority: DE
Inventors: Norbert 4505 Bad Iburg Henning; Friedhelm 4500 Osnabrück Hillebrabd
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1982-01-02
Filing date: 1982-01-02
Publication date: 1983-07-14

Description

Lanze zur Entnahme von metallischen Tauchproben für die
spektralanalytische Untersuchung.
Die Erfindung betrifft eine Lanze zur Entnahme von metallischen Tauchproben für die spektralanalytische Untersuchung, wobei der in die metallische Schmelze eintauchende Endabschnitt der Lanze eine Tauchkokille mit einem geschlossenen Eintrittskanal aufweist, der durch den Druck der metallischen Schmelze freigegeben wird.
Unter metallischen Proben sind im folgenden zu verstehen: Roheisenproben aus Konvertern, Elektroöfen, Induktionsöfen usw.,während der Erschmelzung gezogene Proben aus Stahl oder aus Nichteisenlegierungen.
Zur Metallherstellung sind bekanntlich Analysen erforderlich, damit die Zusammensetzung der jeweiligen Chargen bestimmt werden kann. Im allgemeinen erfolgt die Erzeugung in Konvertern, Elektroöfen, Induktionsöfen usw., denen vor Beendigung der metallurgischen Prozesse Proben entnommen werden. Durch eine Schnellanalyse wird dann festgestellt, ob eine Temperatur und/oder Analysenkorrektur erforderlich ist. Die Analysen werden hauptsächlich spektralanalytisch durchgeführt, indem zwischen der blanken Oberfläche einer Probe und einer Gegenelektrode ein Funkenspektrum ausgelöst wird, dessen Linien mittels eines Spektrographen ausgewertet werden. Zu diesem Zwecke werden beispielsweise Löffelproben nach dem Abguß in formgebende Kokillendurch Wasser abgeschreckt bzw.
abgekühlt. Anschließend werden Probestücke abgetrennt. Diese müssen vor einer spektralanalytischen Untersuchung zur Erzeugung einer ebenen und zunderfreien Prüffläche abgeschliffen werden. Die abgeschliffenen blanken Oberflächen werden anschließend einer visuellen Prüfung unterzogen.
Bei Konvertern ist es bekannt, die Proben als Tauchproben mittels Lanzen zu entnehmen. Sie weisen an ihrem in die Schmelze eintauchenden Ende eine Hülse auf, in der eine Tauchkokille eingesetzt ist. Diese läuft in einen durchbohrten Ansatz aus, der durch eine Kappe geschlossen ist, die gleichzeitig auch die Stirnseite der Papphülse verschließt.
Beim Eintauchen der Lanze wird unterhalb des Spiegels der Schmelze die Kappe durch den hydrostatischen Druck der Schmelze aufgerissen, so daß ein Teil der Schmelze als Probenmenge in die Tauchkokille unter Bildung der Tauchprobe aufsteigen kann. Die Tauchkokille wird aus der Papphülse entnommen und die in ihr befindliche Tauchprobe im allgemeinen spektralanalytisch analysiert. Die Tauchproben liegen im allgemeinen als flache Scheiben mit einem durch den durchbohrten Ansatz bedingten Anguß vor. Dadurch, daß vor dem Eintauchen in die flüssige Schmelze die Lanze und die Tauchkokille der Atmosphäre ausgesetzt sind, bilden sich aufgrund des vorhandenen atmosphärischen Sauerstoffes auf der Oberfläche der Tauchproben Zunderschichten. Diese müssen abgeschliffen werden, da sonst das Funkenspektrum nicht erzeugt werden kann. Ein weiterer Grund ist der, daß die blanke Oberfläche der Tauchproben daraufhin untersucht werden muß, ob sie eben sind und weder Haarrisse noch Lunker aufweisen, die zur Folge haben, daß das Funkenspektrum nicht ordnungsgemäß auf das Gitter des Spektralapparates abgebildet wird. Das Abschleifen der Zunderschichten ist jedoch im Hinblick auf die spektralanalytische Analyse in vielen Fällen zu lang, zumal erst dann festgestellt werden kann, ob die Tauchproben frei von Lunkern und Haarrissen sind.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, Lanzen der eingangs erwähnten Art derart auszubilden, daß das Schleifen vor dem Prüfen der Tauchproben auf ihre riss- und lunkerfreien Oberflächen entfällt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tauchkokille in einer Schutzgasatmosphäre angeordnet ist, und die durch den Eintrittskanal aufsteigende Probenmenge das Schutzgas komprimiert und/oder verdrängt. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Oberflächen der Tauchproben frei von Zunder sind, so daß sie ohne weiteres darauf geprüft werden können, ob sie riss- und lunkerfrei sind. Erst dann erfolgt das Abschleifen zur Herstellung einer glatten Oberfläche.
Unter Schutzgas ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, daß das in der Tauchkokille befindliche Gas verhindert, daß sich auf der Oberfläche der Tauchprobe Zunder bildet. Im allgemeinen wird als Schutzgas Argon verwendet.
Prinzipiell könnte vor der Probenentnahme das Lanzeninnere mit Argon gespült und gefüllt werden, so daß bei der Probennahme eine zunderfreie Tauchprobe gebildet wird, wobei die Probenmenge das Argon aus der Tauchkokille während des Einströmens verdrängt.
Um die Probennahme einer zunderfreien Tauchprobe zu vereinfachen, ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Tauchkokille in einem in die Lanze einsetzbaren gasdichten Einsatz angeordnet In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Einsatz einen gasdurchlässigen Distanzhalter für die Tauchkokille auf, der einerseits eine Wärmeisolation gegenüber der Außenwandung der Lanze vornimmt, zum anderen nimmt er gleichzeitig das aus der Tauchkokille verdrängte Gas auf.
In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Einsatz ein Ventil zum Spülen der Tauchkokille mit Inertgas und zum gasdichten Verschließen auf. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß nach dem Einsetzen der Tauchkokille in den gasdichten Einsatz über das Ventil die Tauchkokille und das Innere des Einsatzes mit dem Inertgas gespült werden, wobei dann abschließend das Ventil verschlossen wird.
Gemäß einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Einsatz ein Überdruckventil auf, über das der sich in der Tauchkokille und dem Einsatz durch die einströmende flüssige Probenmenge aufbauende Druck entlastet wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In ihr ist mit 2 der untere Endabschnitt einer Lanze 1 bezeichnet, in dem ein gasdichter Einsatz 3 angeordnet ist. Dieser besteht im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Abschnitt 4, der auf seiner zu der nicht dargestellten Schmelze zeigenden Stirnseite eine Kappe 5 und auf der anderen Stirnseite eine Stirnplatte 6 mit einem Ventil 7 und einem überdruckventil 8 aufweist. Die Stirnplatte 6 ist in den hohlzylindrischen Abschnitt 4 eingeschraubt (nicht dargestellt). In dem Einsatz 3 ist die Tauchkokille 9 angeordnet, die in an sich bekannter Weise in einen Ansatz 10 als Eintrittskanal ausläuft, der kurz vor der Kappe 5 endet. Die Tauchkokille besteht aus zwei Hälften, die durch eine Bördelverbindung miteinander verklammert sind. Die Tauchkokille weist auf ihrer zur Stirnplatte 6 zeigenden Stirnseite Bohrungen 11 auf. Die Tauchkokille ist ihrerseits in einem Distanzhalter 12 angeordnet, der porös, d. h. gasdurchlässig ist.
Der hohlzylindrische Abschnitt 4 und die Kappe 5 können einstückig, z. B. durch Tiefziehen hergestellt sein, wobei während des Tiefziehens dafür gesorgt ist, daß der Bereich unmittelbar vor der Mündung des Ansatzes 10 dünnwandiger ist als das übrige Material, so daß die Kappe in diesem Bereich durch die Schmelze zerstört wird.
In dem hohlzylindrischen Abschnitt 4 mit der angeformten Kappe 5 wird der Distanzhalter 12 und in dicsem die Tauchkokille 9 angeordnet. Anschließend wird die Stirnplatte 6 mit den eingesetzten Ventilen 7 und 8 aufgeschraubt. Abschließend wird über das Ventil 7 durch mehrmaliges Anlegen eines Unterdruckes und Einleiten von Schutzgas, z. B. Argon, die Tauchkokille von aLmospharischer Luft und damit von Luftsauerstoff freigespült. Sobald die Kokille und der Einsatz frei von Luftsauerstoff ist, wird das Ventil yeschlossen.
Die Entnahme von Tauchz oben erfolgt mit der erfindungsgemäßen Tauchkokille in an sich bekannter Weise dadurch, daß nach dem Eintauchen der Lanze in die flüssige Schmelze die Kappe 5 unterhalb der Schlackenschicht aufgeschmolzen wird und Schmelze über den Kanal 10 in die Tauchkokillc einströmt, das in ihr befindliche Schutzgas über die bohrungen 11 verdrängt und so die kokille füllt. Dadurch, daß die Tauchkokille in dem durch den hohlzylindrischen Abschnitt 4, die Stirnplatte und die zuvor geschlossene Kappe definierten Innenraum von relativ großem Volumen angeordnet ist, wird das Schutzgas durch die Schmelze aus der Tauchkokille in den sie umgebenden geschlossenen Raum verdrängt und komprimiert. Durch entsprechende Einstellung des Druckbegrenzungsventils 8 kann ein entsprechender Teil des Schutzgases über dieses Ventil in die Lanze gelangen.
Durch diese Maßnahinen wird erreicht, daß ein etwaiger zu hoher Druck vermieden wird. Als Schutzgas wird vorzugsweise Argon verwendet.
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Claims

Lanze zur Entnahme von metallischen Tauchproben für die spektralanalytische Untersuchung Patentansprüche 1. Lanze zur Entnahme von metallischen Tauchproben für die spektralanalytische Untersuchung, wobei der in die metallische Schmelze eintauchende Endabschnitt der Lanze eine Tauchkokille mit einem geschlossenen Eintrittskanal aufweist, der durch den Druck der metallischen Schmelze freigegeben wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Tauchkokille ( 9) in einer Schutzgasatmosphäre angeordnet ist und die durch den Eintrittskanal (10) aufsteigende Probenmenge das Schutzgas komprimiert und/oder verdrängt.
2. Lanze 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 die Tauchkokille in einem in die Lanze ( 1 ) einsetzbaren gasdichten Einsatz ( 3 ) angeordnet ist.
3. Lanze nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Einsatz einen gasdurchlässigen Distanzhalter (12 ) zur Aufnahme der Tauchkokille aufweist.
4. Lanze nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Einsatz ein Ventil ( 7 ) zum Spülen der Tauchkokille mit dem Inertgas und zum gasdichten Verschließen aufweist.
5. Lanze nach Anspruch 2, 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Einsatz ein Überdruckventil ( 8 ) aufweist.