DE3200696C2

DE3200696C2 - Probenahmevorrichtung für Metallschmelzen

Info

Publication number: DE3200696C2
Application number: DE19823200696
Authority: DE
Inventors: Gustav 5870 Hemer Kolb
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1982-01-08
Filing date: 1982-01-08
Publication date: 1984-02-09
Also published as: BE895548A; DE3200696A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzielung unverfälschter Proben bei der Probenahme aus Schmelzen mittels in die Schmelze eintauchender Sonden. Um die bisherigen Probenahmemethoden zu verbessern und eine im hohen Maße unverfälschte Probe zu liefern, ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß in den Einlaufkanal (6) ein Rohr (8) unter Belassung von Zwischenraum lose gehaltert (13) eingesetzt ist, das in an sich bekannter Weise über die Stirnfläche (7) des Körpers (1) in den von einer auf den Körper (1) aufgesteckten Blechkappe (17) gebildeten Raum ragt und mit einem Stopfen (15) in der Eintrittsöffnung (16) versehen ist, derart, daß das Eindringen von Gasen in die Probenausnehmungen nicht, das Eindringen der Stahlschmelze in das Rohr (8) jedoch kurzzeitig verzögert ist.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Probenahme von Metallschmelzen, insbesondere von legierten Stahlschmelzen aus einem metallurgischen Gefäß, wie z. B. einem Konverter.

Probenahmevorrichtungen für Stahlschmelzen sind bekannt. Sie bestehen z. B aus einem hitzebeständigen, keramischen Körper mit einer Ausnehmung für einen Probekörper. Diese Ausnehmung kann mit einer bo darunter befindlichen Schlackenkammer verbunden sein. Von der Schlackenkammer führt ein Einlaufkanal zur Stirnfläche des Körpers. Die Ausnehmung für die Probenahmevorrichtung, auch Sonde genannt, ist mit Entlüftungslöchern versehen. Die Sonde wird üblicherweise in ein Papprohr gesteckt und mit der Stirnseite voran in ein Schmelzbad getaucht, nachdem es auf eine meist gekühlte Lanze aufgesteckt worden ist. Die Stirnfläche der Sonde ist meistens mit einer Blechkappe überdeckt, um die Einlauföffnung beim Durchdringen der auf dem Schmelzbad befindlichen Schlackenschicht vor dem Eindringen von Schlacke zu schützen. Diese Sonden genügten den bisher an sie gestellten Anforderungen, d.h. sie lieferten schlackenfreie, kompakte Proben mit einem z. B. für die Spektralanalyse geforderten Gefügeaufbau.

Vergleichsuntersuchungen haben nun ergeben, daß insbesondere bei legierten Stählen Abweichungen in den Analysenwerten gegenüber konventionell gezogenen Proben insbesondere bei den Elementen Kohlenstoff, Nickel und Chrom auftreten. Unterschiedliche Analysenwerte hat man bisher den Analysenverfahren oder auch den verwendeten Feuerfestmaterialien der Sonde angelastet Die gefundenen Abweichungen liegen im Bereich von hundertstel Prozenten, während die Analysenmethoden einen Toleranzbereich von 0,0001% aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Probenahme zu schaffen, die die bisherigen Methoden verbessert und eine im hohen Maße unverfälschte Probe liefert

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß bei einer Vorrichtung zur Probenahme nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 die Ausbildung einer derartigen Sonde gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegeben ist Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Anhand der Zeichnungen soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Probenahmevorrichtung im Längsschnitt,

F i g. 2a, b eine maßstäblich vergrößerte Darstellung der einlaufseitigen Ausbildung der Probenahmevorrichtung und

F i g. 3a, b eine weitere Gestaltung des Einlaufrohres der Probenahmevorrichtung.

In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Ziffern bezeichnet

Der aus einem hitzebeständigen, keramischen Material bestehende Körper 1 der Vorrichtung ist gemäß der Zeichnung außen umfänglich mit einem Anschlag 2 versehen und bis zu dem Anschlag in ein Papprohr 3 gesteckt Der Körper 1 besitzt eine Ausnehmung 4 für das Probenmaterial und eine vorgeschaltete Ausnehmung 9 als Schlackenkammer, mit der diese über einen Kanal 5 verbunden ist Zur Schlackenkammer 9 führt von der Stirnfläche 7 des Körpers 1 ein Einlaufkanal 6. Die Stirnfläche 7 ist von einer Blechkappe 17 überdeckt. Ferner sind die Ausnehmungen 4 und 9 mit Entlüftungskanälen 10,11 versehen, die zur Außenoberfläche 12 des Körpers 1 führen. Wie auch aus F i g. 2 und 3 ersichtlich, ist in den Einlaufkanal 6 ein Rohr 8 unter Belassung von Zwischenraum 14 für den Gasdurchtritt lose gehaltert. Dies geschieht zweckmäßig durch einen an das Rohr 8 gepreßten Metallring 13, der mit Spiel in eine umlaufende Nut des Kanals 6 eingelegt ist. Das Rohr 8 besitzt eine Länge, die es über die Stirnfläche 7 ca. 2 bis 3 cm hinausragen läßt. Das Rohr ist an der Eintrittsseite mit einem Stopfen 15 versehen. Der Stopfen 15 ist derart geschaffen, daß er einerseits aufgrund seiner Geometrie oder Art der Befestigung Raum für einen Gaseintritt in das Sondensystem bei der Eintrittsöffnung 16 beläßt, andererseits aufgrund seiner Beschaffenheit oder der Beschaffenheit des Befestigungsmittels das Eindringen von Schmelze in das Rohr kurzzeitig verhindert, also verzögert.

Der ungehinderte Gasdurchlaß aus dem Hohlraum der Blechkappe 17 kann dadurch bewirkt werden, daß der Stopfen 15 auf der Mantelfläche mit Stegen 19 versehen ist. Es kann auch genügen, den Stopfen 15 im Durchmesser kleiner auszubilden als den Innendurchmesser des Rohres 8 und den Stopfen dann durch Einklemmen mit einem Draht 21, z.B. des für die Desoxydation erforderlichen Aluminiumdrahtes, in der gewünschten Lage an der Eintrittsöffnung 16 zu halten.

Die Möglichkeit des ungehinderten Gasabzugs an der öffnung 16, vor allem aber durch den Zwischenraum 14 hat sich als wichtig in bezug auf den Erhalt unverfälschter Werte des Kohlenstoffgehaltes herausgestellt Es wird vermutet, daß durch das gasende Papprohr eine Aufkohlung der Randschicht des an die Sonde strömenden Stahles stattfindet In Verbindung mit dem Verschluß der öffnung 16 durch den Stopfen 15 für die Schmelze wird der sonst gezogene »erste Teil« der Probe an der öffnung 16 vorbeigefür-t Dies ist wichtig in bezug auf den Teil der Schmelze, der die nun aufgeschmolzene und gelöste Blechkappe 17 enthält Die zum Schutz der Sonde und zum Freihalten von Schlacke notwendige Kappe 17 ist in ihrei Masse im Verhältnis zur Masse der Probe immerhin so erheblich, daß eine Verfälschung der Analyse eintritt, wenn z. B. eine Kappe aus Tiefziehblech und die Schmelze aus mit Chrom und Nickel legiertem Stahl besteht Der Stopfen 15 muß also die öffnung 16 für Bruchteile von Sekunden für die Schmelze sperren. Diese Verzögerung wird dadurch erreicht, daß z. B. der Stopfen 15 aus einem keramischen Material mit einem Schmelzpunkt zwirn sehen 1200 und 1500⁰C besteht Dabei kann der Stopfen 15 derart konisch ausgebildet sein, daß er selbsthemmend in dem Rohr 8 gehalten wird. Es genügt dann ein Erweichen des Stopfens an der Oberfläche, um das Rohr unter dem Druck der Schmelze freizugeben. Es wird dabei bewußt in Kauf genommen, daß der Stopfen 15 in die Schlackenkammer oder selbst bis in den Probenraum gespült wird, wenn eine Schlackenkammer fehlt Anders als bei der im Stahl suspendierten Schlacke wird der Stopfen quasi vor der Schmelze schwimmend durch die Sonde jeweils bis zum höchstgelegenen Ort in der Ausnehmung gedruckt Diese Stellen der Probe werden aber für Analysezwecke nicht benutzt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

32 OO Patentansprüche:

1. Probenahmevorrichtung für Metallschmelzen, insbesondere zur Entnahme von Proben legierter Stahlschmelzen aus einem metallurgischen Gefäß, bestehend aus einem hitzebeständigen keramischen Körper mit Ausnehmungen für einen Probenkörper an der höchsten Stelle und einer darunter angeordneten Schlackenkammer und einem Einlauf kanal in der Stirnfläche des Körpers sowie Entlüftungslöehern an mindestens einem der Hohlräume, dadurch gekennzeichnet, daß in den Einlaufkanal (6) ein Rohr (8) unter Belassung von Zwischenraum lose gehaltert (13) eingesetzt ist, das in an sich bekannter Weise über die Stirnfläche (7) des Körpers (1) in den von einer auf den Körper (1) aufgesteckten Blechkappe (17) gebildeten Raum ragt und nut einem Stopfen (15) in der Eintnitsöffnuisg (16) versehen ist, derart, daß das Eindringen von Gasen in die Probenausnehmungen nicht, das Eindringen der Stahlschmelze in das Rohr (8) jedoch kurzzeitig verzögert ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (15) aus Keramik mit einem Schmelzpunkt zwischen 1200 und 1500° C besteht.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (15) auf seiner Mantelfläche (18) mit Stegen (19) oder Ausnehmungen (20) versehen ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Stopfen (15) im Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Rohres (8) und im Rohr (8) exzentrisch gehalten ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (15) exzentrisch von Mitteln gehalten ist, die niedrigschmelzend sind und die Analyse des Metalls nicht verfälschen, wie solche aus Aluninium.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum durch Stege und/oder Ausnehmungen auf dem Rohr (8) und/oder im Einlaufkanal (6) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (8) im Bereich des Einlaufkanals (6) mit die Rohrwand durchdringenden Löchern (21) geringen Durchmessers versehen ist.