DE3402818C2

DE3402818C2 - Vorrichtung zur Entnahme von Tauchproben aus Eisenschmelzen

Info

Publication number: DE3402818C2
Application number: DE19843402818
Authority: DE
Inventors: Gustav 5870 Hemer Kolb
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1984-01-26
Filing date: 1984-01-26
Publication date: 1986-07-03
Also published as: FR2558957B1; DE3402818A1; SE8500318D0; SE460503B; BE901566A; SE8500318L; FR2558957A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme von Tauchproben aus Eisenschmelzen mit einem Kohlenstoffgehalt größer 2%, insbesondere von flüssigem Roheisen, mit einem flachen in Tauchrichtung in einer Sonde angeordneten Probenhohlraum und einem Einlaufkanal, dessen Eintrittsöffnung in der Stirnfläche der Sonde angeordnet ist. Um eine Vorrichtung zur Tauchprobennahme von Eisenschmelzen zu schaffen, die die Schmelze in kurzer Zeit abkühlt und unter Verhinderung des Wiederausfließens aus dem in den Stahlproben entsprechender Probenkörperform ausgebildeten Probenhohlraum zu einer weisen und homogenen Struktur erstarren läßt, wird vorgeschlagen, daß der Einlaufkanal (3) mindestens teilweise mit Elementen (33) mit hohem Wärmeleit- und Wärmeaufnahmevermögen versehen ist, und daß ein an sich bekanntes Schutzelement (1) die Stirnfläche (41), mindestens aber den Eintritt des Einlaufkanals (3), abdeckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Probenahmesonde gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Um eine vollständige spektrometrische Roheisenanalyse zu erhalten, ist es erforderlich, daß die Proben mit einer weißen und homogenen Struktur erstarren. Um zu verhindern, daß an der Bruchstelle statt des gewünschten sogenannten Weißeisengefüges ein Gefüge infolge von Graphitausfällungen mit schwarzer Färbung sichtbar wird, sind besondere Maßnahmen erforderlich.
Aus der Patentschrift FR-PS 72 04 381 ist eine Vorrichtung zur Entnahme von Roheisenproben bekannt, bei der mit in Aluminiumfolie eingehülltem, pulverförmigem Tellur das Erstarren der Probe zu einem homogenen Weißeisengefüge möglich ist. Dieser Vorrichtung haftet der Mangel an, daß das Probenmaterial aus der Probenkörperkammer ausfließt. Es sind zwar Probenahmesonden mit waagerecht angeordneter Probenkörperkammer bekannt, eine solche Anordnung bedingt aber eine nicht gewünschte große Probenahmesonde.
Ein weiterer Nachteil der aus der FR-PS 72 04 381 bekannten Vorrichtung ist das Verzerren einer Analyse durch von der Schmelze mitgerissenen aufgeschmolzenen Teilen der Stahlschutzkappe. Es sind Tauchkokillen bekannt, die u. a. deswegen die Probeneintriitsöffnung seitwärts angeordnet haben. Hier besteht aber der Nachteil, daß Bestandteile aus der abbrennenden Papphülle in die Probe gelangen.

Die aus der FR-PS 72 04 831 bekannte Vorrichtung hat dazu noch den Nachteil, daß mit erheblichem Auf-

wand das Tellur in Folien verpackt werden muß und dann in entsprechender Menge in einer eigenen Kammer innerhalb der Schutzkammer eingelagert wird. Hierzu ist ein hoher manueller Aufwand erforderlich. Hinzu tritt eine hohe Fehlerrate durch Fehlbedienungen.

Ein weiterer Nachteil ist der hohe Preis für den Bezug von Tellur. Nach DE-AS 30 06 281 wird zwar statt Tellur das eher handelsübliche Cer-Mischmetall vorgeschlagen, durch den Einsatz von Cer-Mischmetall werden aber die Gesamtkosten des Verfahrens nicht deutlich gesenkt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Tauchprobennahme von Eisenschmelzen zu schaffen, die die Schmelze in kurzer Zeit abkühlt und unter Verhinderung des Wiederausfließens aus dem in den Stahlproben entsprechender Probenkörperform ausgebildeten Probenhohlraum zu einer weißen und homogenen Struktur erstarren läßt

Die Aufgabe wird gelöst durch die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebene Erfindung. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen enthalten.

Bei der erfindungsgemäßen Probenahmesonde gelangt die flüssige Schmelze mit Temperaturen zwischen 1300 und 1380⁰C über den Einlaufkanal in die Probenkörperkammer. Im Einlaufkanal sind Kühlelemente vorgesehen, die ein hohes Wärmeaufnahme- und -leitvermögen haben und die Temperatur der Schmelze soweit reduzieren, daß die Kühlelemente des Probenhohlraumes die Probe sicher abkühlen können.

Ein wesentlicher Vorteil der Kühlelemente im Einlaufkatial ist ihre Fähigkeit, die in die Probenahmevorrichtung eindringende Schmelze, deren Durchströmgeschwindigkeit nach Füllen des Probenhohlraumes zu Null wird, soweit abzukühlen, daß ein Ausfließen der Schmelze aus dem Probenhohlraum verhindert wird.

Gemäß der Erfindung wird in dem Probenhohlraum eine scheibenförmige Probe mit ovalem Umriß erzeugt, wie sie von den Stahlproben her bekannt ist. In dem Probenhohlraum sind Kühlelemente vorgesehen, die ein so hohes Wärmeaufnahme- und -Ieitvermögen haben, daß sie die eindringende Schmelze in kurzer Zeit abkühlen.

Um die Probe zu einer weißen und homogenen Struktür erstarren zu lassen, ist ein geringer Verschmutzungsgrad erforderlich. Bei der erfindungsgemäßen Probenahmesonde wird das Eindringen von Schmutzteilen dadurch gemindert, daß der Kopf des am Eintritt des Einlaufkanals vorgesehenen Kühlelementes in einem Abstand zur Stirnfläche des Körpers der Probenahmesonde angeordnet ist. Durch den so entstandenen Kragen werden Schmutzteilchen, die nicht direkt auf die Eintrittsfläche des Einlaufkanals treffen, am Eindringen gehindert. Außerdem wird am Eintritt des Einlaufkanals ein Verschlußelement angeordnet, das einen geringeren Schmelzpunkt als das Schmelzgut besitzt. Das Verschlußelement ist derart ausgelegt, daß das Eindringen der Schmelze so lange verzögert wird, bis der überwiegende Teil der Verschmutzung, der sieh vor der Ein- eo trittsöffnung des Einlaufkanals — beispielsweise aus abschmelzenden Teilen einer vor Kopf angeordneten Schutzkappe — befindet, abgeströmt ist.

Weiterhin hat dieses Verschlußelement den Vorteil, daß es ein schlagartiges Einströmen der Schmelze in den Einlaufkanal bewirkt uiid ein schnelles Füllen des Probenhuhlraumes ermöglicht. Um den Verschmutzungsgrad noch weiter zu senken, ist in einem Abschnitt des Einlaufkanals eine Mischkammer vorgesehen, die durch ihre querschnittsvergrößernde Form von der Schmelze mitgerissene Schmutzpartikel auffängt Ein in Strömungsrichtung nach der Mischkammer angeordnetes Sieb hält in der Schmelze gelöste Schlackenpartikel zurück.

Den Kopf des Körpers der Probenahmesonde überdeckt eine Schutzkappe, deren Form und Material geeignet sind, die Tauchkokille beim Durchstoßen der gegebenenfalls erstarrten und damit harten Schlackschicht oberhalb des Schmelzenbades zu durchstoßen. In der geschützteren seitlichen Wandfläche der Kappe sind Fenster vorgesehen, die mit flachen Elementen eines Materials geschlossen sind, das einen geringeren Schmelzpunkt als die Schmelze besitzt Dies hat den Vorteil, daß bis zum Eindringen der Schmelze in den Raum zwischen Kappe und Stirnfläche des Kokillenkörpers Zeit vergeht, in der Verschmutzungen, die sich vor und, durch das Durchstoßen durch die Schlacke, an der Kappe befinden, abströmen können.

Die Ausgestaltung der Probenkörperkammer bietet den Vorteil, daß die Herstellung formgetreuer Proben durch das Abstützen der Kühlplatten auf Dreipuriktlagern gesichert wird.

Ein Aisführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 eine Längsschnittansicht der Probenahmesonde,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Probenkörperkammer.

F i g. 1 zeigt die Probenahmesonde mit dem Körper 4, der koaxial von der Papphülse 5 umgeben ist Im Körper 4 ist der Probenhohlraum 2 angeordnet, der von zwei parallelen ebenen Wandflächen mit ovalem Umriß begrenzt ist und dessen Hauptachse axial zur Längsachse des Körpers 4 der Tauchkokille angeordnet ist

Der Probenhohlraum 2 ist mit der zur Schmelze weisenden Stirnfläche 41 des Körpers 4 durch den Einlaufkanal 3 verbunden. Im Abschnitt 32 des Einlaufkanals 3 ist in ausreichendem Abstand zur Stirnfläche 41 und zum Probenhohlraum 2 die Mischkammer 6 vorgesehen. Die Mischkammer 6 hat zylinderförmige Gestalt mit einem Volumen, das mindestens um das 1^fache größer ist als das des Probenhohlraume.> 2. In den im Durchmesser erweiterten Abschnitt 31 des Einlaufkanals 3 sind im Innendurchmesser gleich große rohrförmige Elemente 33 angeordnet, die vor und/oder hinter der Mischkammer 6 vorgesehen sind. Die Größe und Anzahl der Elemente 33 richtet sich nach der Temperatur des Roheisens, wobei die größere Masse der Elemente den höheren Temperaturen zugeordnet ist. Der Innendurchmesser der rohrförmigen Elemente 33 hat die gleiche Größe wie der freie Durchtritt des Einlaufkanals 3.

Im Einlaufkanal 3 sind zwischen der Mischkammer 6 und dem Probenhohlraum 2 Ausnehmungen 34 für eine keramische Lochscheibe 9 vorgesehen.

Das Element 33 'τη Einlaufkanal 3 ragt in Richtung Schmelze über die Kopffläche 41 des Körpers 4 hinaus. Am Eintritt des Kühlelementes 33 ist ein Element 12 vorgesehen.

Der Kopf des Körpers 4 ist vom Schutzelement 1 überdeckt. Im Schutzelement 1 sind öffnungen 11 vorgesehen, die von Ele.nenten 12 verschlossen sind. Das Material der Elemente 12 hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Probenmaterial.

F i g. 2 zeigt den Probenhohlraum 2 mit flachen, parallel zur ebensn Wandfläche aneeordneten Kühlelemen-

ten 22, die durch Befestigungselemente 8 mechanisch
am Körper 4 befestigt sind. Die Kühlelemente 22 besitzen auf der zur Wand des Probenhohlraumes weisenden
Seite Nocken 7, die in Form einer Dreipunktauflage als
Abstandshalter dienen. 5

Hierzu I Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entnahme von Tauchproben aus Eisenschmelzen mit einem Kohlenstoffgehalt größer 2%, insbesondere von flüssigem Roheisen, mit einem flachen in Tauchrichtung in einer Sonde angeordneten Probenhohlraum und einem Einlaufkanal, dessen Eintrittsöffnung in der Stirnfläche der Sonde angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufkanal (3) mindestens teilweise mit Elementen (33) mit hohem Wärmeleit- und Wärmeaufnahmevermögen versehen ist, und daß ein an sich bekanntes Schutzelement (1) die Stirnfläche (41), mindestens aber den Eintritt des Einlaufkanals (3), abdeckt

2. Vorrichtung zur Entnahme von Tauchproben aus Eisenschmelzen mit einem Kohlenstoffgehalt größer 2%, insbesondere von flüssigem Roheisen, mit einem flachen in Tauchrichtung in einer Sonde angeordneten Probenhohlraum und einem Einlaufkanal, dessen Eintrittsöffnung in der Stirnfläche der Sonde angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenhohlraum (2) und der Einlaufkanal (3) durch Ausnehmungen in einem längsgeteilten keramischen Körper (4) gebildet sind und daß der Probenhohlraum (2) und der Einlaufkanal (3) mindestens teilweise mit Elementen (33) mit hohem Wärmeleit- und Wärmeaufnahmevermögen versehen ist, und daß ein an sich bekanntes Schutzelement (1) die Stirnfläche (41), mindtitens tl/er den Eintritt des Einlaufkanals (3), abdecke

3. Vorrichtung nach Ansprue 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (33) rohrförmig ausgebildet sind und ein Verhältnis der Volumina des Mantels zum Hohlraum von 0,8—1,2 aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf des Elementes (33) in Richtung der Schmelze in einem Abstand zum Eintritt des Einlaufkanals (3) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am der Schmelze zugewandten Kopf des Elementes (33) ein — das Eindringen des Probenmaterials verzögerndes — Element (12) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Einlaufkanals (3) in Form einer Mischkammer (6) erweitert ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Volumina Element (22) zum Probenhohlraum (2) 1 :1,5 bis 1 :2 beträgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (22) flach ausgebildet ist und mechanisch an der Wandfläche (21) befestigt ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (22) auf der dem Probenkörper zugewandten Seite Nocken (7) besitzt.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (7) als Abstandshalter zwischen dem Element (22) und der ebenen Wandfläche (21) in Form einer Dreipunktauflage ausgebildet sind.

! I. Vorrichtung nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement (1) gleichmäßig am Umfang verteilte öffnungen (ll) besitzt.

IZ Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (11) durch — das Eindringen des Probenmaterials verzögernde — Elemente (12) abgedeckt sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (22, 33) einen höheren Schmelzpunkt als das Probenmaterial besitzen, z. B. StahL

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (22, 33), insbesondere bei Proben mit einem Siliziumgehalt größer 2%, einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Probenmaterial besitzen, z. B. Kupfer.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (12) aus einem Material mit einem geringeren Schmelzpunkt als das Probenmaterial, insbesondere Aluminium, sind.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einiaufkanai (3) Ausnehmungen (34) zur Aufnahme einer Lochscheibe (9) besitzt

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (34) zwischen der Mischkammer (6) und dem Probcnhohlraum (2) vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (9) ein Verhältnis der freien Lochfläche zur Durchtrittsfläche des Einlaufkanals (3) von 1 :3 bis 1 :5 besitzt.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (9) aus Keramik ist