DE3540228C2

DE3540228C2 - Measuring head for taking measurements in molten metals and for taking samples

Info

Publication number: DE3540228C2
Application number: DE19853540228
Authority: DE
Inventors: Alfons Lambert Theuwis
Original assignee: Heraeus Electro Nite International NV
Current assignee: Heraeus Electro Nite International NV
Priority date: 1985-11-13
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2005-11-14
Also published as: DE3540228A1; BE905728A; FR2590021B1; FR2590021A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßkopf zur Messung der Temperatur, zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes, des Kohlenstoffes, der Höhe des Badstandes von Metallschmelzen und/oder zur Entnahme von Proben aus diesen, der aus einem im wesentlichen zylindrischen, auf das vordere Ende eines Papprohres aufschiebbaren Körper, vorzugsweise aus gebundenem Gießereisand besteht und unter Herstellung einer elektrischen Verbindung auf eine Meßlanze aufsteckbar ist, wobei der Meßkopf an seinem vorderen Ende mit einer axialen Bohrung zur Aufnahme der Einrichtungen zur Messung der Temperatur, des Sauerstoff- und des Kohlenstoffgehaltes und einem dahinter liegenden Hohlraum mit einer radialen Bohrung zur Aufnahme einer Tauchkokille zur Entnahme von Proben versehen ist.The invention relates to a measuring head for measuring the Temperature, for determining the oxygen content, the Carbon, the level of molten metal bath and / or for taking samples therefrom, from a essentially cylindrical, on the front end of a Cardboard tube slidable body, preferably made of bound Foundry sand exists and produces an electrical one Connection can be plugged onto a measuring probe, the Measuring head at its front end with an axial bore Inclusion of the devices for measuring the temperature, the Oxygen and carbon content and one behind lying cavity with a radial bore for receiving an immersion mold is provided for taking samples.

Aus der europäischen Patentanmeldung 83 201 342.9 (EP-01 07 219 A1) ist ein Meßkopf zur Messung der Temperatur, zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes und zur Entnahme einer Probe bekannt, die in einem Hohlraum des Meßkopfes anfällt, der sich an das vordere Ende der Sonde anschließt und aus dem die erhaltene Probe nach dem Erstarren durch Aufbrechen des Hohlraumes entnommen werden kann. Mit einer derartigen Meßsonde ist es nicht möglich, Proben mit genormten Abmessungen, wie sie beispielsweise bei Verwendung einer Tauchkokille anfallen, zu erhalten.From European patent application 83 201 342.9 (EP-01 07 219 A1) is a Measuring head for measuring the temperature, for determining the Oxygen content and known for taking a sample, the in a cavity of the measuring head, which is attached to the front end of the probe connects and from which the obtained Sample after solidification by breaking open the cavity can be removed. It is with such a probe not possible to take samples with standardized dimensions as they for example when using an immersion mold, to obtain.

Die Entnahme von verhältnismäßig dünnen Proben mit unterschiedlichen Wandstärken, die direkt für die erforderlichen Untersuchungen benutzt werden können, ist mit der in der französischen Patentanmeldung 83 18 938 (FR 25 55 745 A1) beschriebenen Methode möglich, bei der die flüssige Metallschmelze über einen T-förmigen Einlauf in eine dünne Form einläuft, der Proben mit den gewünschten Abmessungen nach dem Erstarren entnommen werden können.The taking of relatively thin samples with different wall thicknesses that are required directly for the Examinations can be used with the in the French patent application 83 18 938 (FR 25 55 745 A1) described method possible, in which the liquid metal melt over a T-shaped enema runs into a thin mold that samples taken with the desired dimensions after solidification can be.

Zum Stande der Technik gehört ferner eine mit einer Probenentnahmevorrichtung vereinte Temperaturmeßsonde für Metallschmelzen, bei der die Probe ebenfalls in einem hinter der Meßeinrichtung für die Temperatur liegenden Hohlraum in Form eines zylindrischen Körpers anfällt (DE-PS 17 73 407). Eine Vorrichtung zum Bestimmen von Schlackenhöhe und Schlackenmenge bei Schlacke-Metall-Bädern in metallurgischen Gefäßen ist aus der DE-OS 19 58 224 bekannt.The prior art also includes one with a Sampling device combined temperature measuring probe for Metal melting, with the sample also in a rear the measuring device for the temperature lying cavity in the form of a cylindrical body (DE-PS 17 73 407). A device for determining slag height and Quantity of slag in slag-metal baths in metallurgical Vessels are known from DE-OS 19 58 224.

Aus der französischen Patentanmeldung 84 03 679 (FR-25 60 993 A1) ist eine Meßsonde zur gleichzeitigen Messung der Temperatur und zur Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes und zur Entnahme einer Probe bekannt. Dabei sind die Hohlräume zur Aufnahme der Meßeinrichtungen und zur Entnahme der Probe nebeneinander im vorderen Abschnitt der Meßsonde angeordnet, die einen entsprechend großen Querschnitt haben muß.From French patent application 84 03 679 (FR-25 60 993 A1) is one Measuring probe for simultaneous measurement of temperature and Determination of the carbon content and known for taking a sample. The cavities for receiving the measuring devices and for taking the sample side by side in the front section arranged the measuring probe, which is a correspondingly large Cross section must have.

Eine Meßsonde zur Entnahme einer Probe und zum Messen der Temperatur und des Sauerstoffgehaltes einer Metallschmelze, bei der die Probe in einem zweiteiligen Probenbehälter anfällt, der in einem nach hinten offenen Schlitz eines zylindrischen Kopfstückes angeordnet wird, ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 81 01 697 bekannt.A measuring probe for taking a sample and measuring the Temperature and the oxygen content of a molten metal, where the sample is in a two-part sample container occurs in a slot open to the rear of one cylindrical head piece is arranged is from the German utility model 81 01 697 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Grundkörper, vorzugsweise aus gebundenem Gießereisand, so auszubilden, daß er als Meßkopf zur Messung der Temperatur, zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes, des Kohlenstoffgehaltes und der Höhe des Badstandes von Metallschmelzen sowie zur Entnahme von Proben aus derartigen Schmelzen verwendet werden kann, wobei die Möglichkeit bestehen soll, einerseits alle Meß- und Bestimmungsfunktionen einschließlich der Probennahme in einem Meßkopf zu vereinen und andererseits jede der möglichen Bestimmungen einzeln oder in beliebigen Kombinationen durchzuführen. Gleichzeitig soll die Entnahme einer Probe in einer genormten zweiteiligen Tauchkokille, die beispielsweise Proben mit unterschiedlichen Stärken liefert, möglich sein.The invention has for its object a basic body, preferably from bonded foundry sand, that he as a measuring head for measuring the temperature, for determination the oxygen content, the carbon content and the height the bath level of molten metals and for the removal of Samples from such melts can be used the possibility should exist, on the one hand, all measuring and Determination functions including sampling in a measuring head and on the other hand each of the possible Determinations individually or in any combination perform. At the same time, the taking of a sample in a standardized two-part mold, for example Supplies samples with different strengths.

Ausgehend von einem Meßkopf der eingangs beschriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß sich an die vordere Bohrung unter Ausbildung einer umlaufenden, nach innen vorstehenden Ringschulter ein Hohlraum mit kleinerem Durchmesser anschließt, der mit einer die Wandung des Körpers durchsetzenden radialen Bohrung versehen ist und durch einen Abschnitt des Grundkörpers von einem zum hinteren Ende des Körpers offenen Hohlraum getrennt ist, der zur Aufnahme einer Tauchkokille dient und deren Form angepaßt ist, wobei der die Hohlräume trennende Abschnitt eine radiale, den Körper ganz durchsetzende Bohrung enthält, an die sich mittig eine axiale Bohrung anschließt, die die radiale Bohrung mit dem hinteren Hohlraum verbindet und der Körper mit einer in der Nähe eines Wandabschnittes parallel zur mittleren Längsachse verlaufenden Bohrung versehen ist, die von seinem hinteren Ende ausgeht und ohne Verbindung mit den Hohlräumen im Bereich der vorderen Bohrung endet.Starting from a measuring head of the type described above The invention is that the front bore forming a circumferential, inwardly protruding Ring shoulder is a cavity with a smaller diameter that connects with the wall of the body penetrating radial bore is provided and by a Section of the main body from one to the rear end of the Body open cavity is separated, which is used to hold a Diving mold is used and its shape is adapted, the Cavities separating a radial section, the body entirely penetrating bore contains an axial Hole that connects the radial hole to the rear Connects cavity and the body with one near one Wall section extending parallel to the central longitudinal axis Hole is provided, which starts from its rear end and without connection to the cavities in the area of the front Hole ends.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist in die vordere Bohrung eine Metallplatte eingelegt, die auf der nach innen vorstehenden Ringschulter aufliegt und an der die Einrichtungen zur Messung der Temperatur, zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes und/oder zur Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes befestigt sind. Es kann ferner vorgesehen sein, daß die Einrichtung zur Messung der Temperatur und die Einrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes an der zum vorderen Ende des Meßkopfes gerichteten Fläche der Metallplatte angeordnet sind und gegenüber dem Ende des Meßkopfes vorstehen, während die Einrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes so befestigt ist, daß sie gegenüber der Metallplatte in entgegengesetzter Richtung vorsteht und in den dahinter befindlichen Hohlraum hineinragt.According to one embodiment of the invention is in the front Bore a metal plate inserted on the inside projecting ring shoulder rests and on which the facilities to measure the temperature, to determine the Oxygen content and / or to determine the Carbon content are attached. It can also be provided that the device for measuring the temperature and the Device for determining the oxygen content at the front end of the measuring head facing surface of the metal plate are arranged and protrude towards the end of the measuring head, during the establishment of the carbon content is attached so that it faces the metal plate in protrudes in the opposite direction and in the one behind existing cavity protrudes.

Zweckmäßigerweise bestehen die Einrichtungen zur Messung der Temperatur und zur Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes aus Thermoelementen, die in einem U-förmigen Quarzrohr angeordnet sind, während die Einrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes aus einem eine Vergleichssubstanz enthaltenden Zirkonoxidröhrchen besteht, das mit einem metallischen Überzug versehen ist.The devices for measuring the expediently exist Temperature and to determine the carbon content Thermocouples arranged in a U-shaped quartz tube are while the facility for determining the Oxygen content from a comparative substance containing zirconium oxide tube, which with a metallic coating is provided.

Es ist möglich, daß die Einrichtungen zur Messung der Temperatur und zur Bestimmung des Sauerstoff- und des Kohlenstoffgehaltes an einer brückenartigen Halterung aus Kunststoff befestigt sind, die zwischen zwei Flanschen aus metallischem Werkstoff angeordnet sind, die in den Hohlraum hineinragen und an der Metallplatte befestigt ist, wobei das Thermoelement zur Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes durch eine Öffnung in der Metallplatte in den dahinterliegenden Hohlraum hineinragt.It is possible that the facilities for Measuring the temperature and determining the oxygen and the carbon content on a bridge-like holder Plastic are attached between two flanges metallic material are arranged in the cavity protrude and is attached to the metal plate, which Thermocouple to determine the carbon content an opening in the metal plate in the one behind Cavity protrudes.

In die durchgehende Bohrung ist ein an beiden Enden offenes, durch Metallkappen verschließbares Keramik- oder Quarzröhrchen einschiebbar, das eine mittlere Öffnung im Bereich der axialen, in den dahinterliegenden Hohlraum mündenden Bohrung enthält.In the through hole is one on both Ends of open ceramic closable by metal caps or quartz tube insertable, which has a central opening in the area of the axial, in the cavity behind contains opening bore.

Vorzugsweise ist die aus zwei Hälften bestehende Tauchkokille an ihrem vorderen Ende mit einem in die axiale Bohrung passenden Hals versehen. Um mit einem derartigen Meßkopf auch die Höhe des Badstandes einer Metallschmelze bestimmen zu können, sieht die Erfindung vor, daß der Meßkopf im Bereich des vorderen Hohlraumes mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Bohrungen versehen ist, die ausgehend von der Außenwand unter Belassen eines dünnen Wandabschnittes vor der Innenwandung des vorderen Hohlraumes enden und daß in die Bohrungen Stifte aus einem elektrisch leitenden Material eingesetzt sind, die über getrennte Leitungen an eine Meßeinrichtung anschließbar sind, wobei die Leitungen durch Bohrungen in dem belassenen Wandabschnitt in den vorderen Hohlraum und von dort über die Längsbohrung nach außen geführt sind.The dip mold consisting of two halves is preferably at its front end with one in the axial bore matching neck. To with such a measuring head also determine the bath level of a molten metal To be able to, the invention provides that the measuring head in Area of the front cavity with two diametrically opposite holes is provided, starting from the outer wall while leaving a thin wall section in front the inner wall of the front cavity end and that in the Bores pins made of an electrically conductive material are used, which are connected to a separate line Measuring device can be connected, the lines through Holes in the left wall section in the front Cavity and from there via the longitudinal bore to the outside are led.

Der Meßkopf gemäß vorliegender Erfindung ist äußerst einfach aufgebaut und mit üblichen Methoden herstellbar. Die besonderen Vorteile sind in der Möglichkeit zu sehen, daß er ohne großen Aufwand für eine Vielzahl unterschiedlicher Messungen ausgestaltet werden kann.The measuring head according to the present invention is extreme simply constructed and producible with usual methods. The special advantages can be seen in the possibility that he easily for a variety different measurements can be designed.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:Various exemplary embodiments are shown in the drawing presented the invention. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Grundkörper, Fig. 1 a longitudinal section through the basic body,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1, Fig. 2 shows a section along line AB of FIG. 1,

Fig. 3 und 4 den Fig. 1 bzw. 2 entsprechende Schnitte durch einen mit verschiedenen Meßeinrichtungen und einer Vorrichtung zur Entnahme von Proben bestückten Meßkopf, FIGS. 3 and 4 in Figs. 1 and 2 corresponding sections through a tipped with various measuring devices and a device for taking samples of measuring head

Fig. 5 einen der Fig. 3 entsprechenden Schnitt durch eine Meßsonde zur Bestimmung der Temperatur und des Sauerstoffgehaltes einer Metallschmelze und zur Entnahme einer Probe, Fig. 5 a of Fig. 3 corresponding section through a measuring probe for determining the temperature and the oxygen content of a metal melt and for taking a sample,

Fig. 6 einen der Fig. 4 entsprechenden Schnitt durch eine Meßsonde zur Messung der Temperatur, zur Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes und zur Entnahme einer Probe und Fig. 6 a of Fig. 4 corresponding section through a measuring probe for measuring the temperature, for the determination of the carbon content and to taking a sample, and

Fig. 7 eine Meßsonde zur Messung der Temperatur und zur Ermittlung der Höhe des Badstandes einer Metallschmelze. Fig. 7 is a measuring probe for measuring the temperature and for determining the level of the bath of a molten metal.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Meßkopf besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper (1), vorzugsweise aus gebundenem Gießereisand. Das vordere, auf der Zeichnung obere Ende enthält eine zylindrische Bohrung (2), an die sich unter Ausbildung einer umlaufenden, nach innen vorstehenden Ringschulter (3) ein Hohlraum (4) mit kleinerem Durchmesser anschließt. Auch der Durchmesser der Bohrung (2) kann wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem vorderen Ende des Meßkopfes (1) und der Ringschulter (3) ein- oder mehrfach abgestuft werden, so daß sich der Durchmesser der Bohrung in diesem Bereich verringert. Der Hohlraum (4) steht mit einer radialen, die Wandung des Körpers durchsetzenden Bohrung (5) in Verbindung, die im Bereich der Außenwand des Körpers (1) in eine Öffnung (6) mit größerem Durchmesser übergeht. An den Hohlraum (4) schließt sich ein Abschnitt (7) des Körpers (1) an, der den Hohlraum (4) von einem zum hinteren Ende des Körpers (1) offenen Hohlraum (8) trennt, der zur Aufnahme einer Tauchkokille dient und deren Form angepaßt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform hat dieser Hohlraum eine schmale, langgestreckte, im Querschnitt rechteckige Form. Der Abschnitt (7) ist mit einer den Körper (1) ganz durchsetzenden radialen Bohrung (9) versehen, an die sich mittig eine weitere Bohrung (10) anschließt, die in der mittleren Längsachse des Körpers (1) verläuft und die Bohrung (9) mit dem hinteren Hohlraum (8) verbindet. Der Körper (1) ist ferner mit einer in der Nähe eines Wandabschnittes verlaufenden Längsbohrung (11) versehen, die parallel zur mittleren Längsachse verläuft. Die Bohrung geht vom hinteren Ende des Körpers (1) aus und mündet im Bereich der vorderen Bohrung (2), wobei sie die Hohlräume (4) und (8) nicht berührt.The measuring head shown in FIGS . 1 and 2 consists of an essentially cylindrical body ( 1 ), preferably of bound foundry sand. The front end, which is at the top in the drawing, contains a cylindrical bore ( 2 ), which is followed by a cavity ( 4 ) with a smaller diameter, forming a circumferential, inwardly projecting annular shoulder ( 3 ). The diameter of the bore ( 2 ) can, as in the illustrated embodiment, be stepped one or more times between the front end of the measuring head ( 1 ) and the annular shoulder ( 3 ), so that the diameter of the bore is reduced in this area. The cavity ( 4 ) is connected to a radial bore ( 5 ) which penetrates the wall of the body and which merges into an opening ( 6 ) with a larger diameter in the region of the outer wall of the body ( 1 ). The cavity (4), a portion (7) closes the body (1) on which separates the cavity (4) from an open to the rear end of the body (1) cavity (8) which serves to receive a Tauchkokille and whose shape is adapted. In the embodiment shown, this cavity has a narrow, elongated shape with a rectangular cross section. The section ( 7 ) is provided with a radial bore ( 9 ) which completely penetrates the body ( 1 ) and which is adjoined in the center by a further bore ( 10 ) which runs in the central longitudinal axis of the body ( 1 ) and the bore ( 9 ) connects to the rear cavity ( 8 ). The body ( 1 ) is also provided with a longitudinal bore ( 11 ) which runs in the vicinity of a wall section and runs parallel to the central longitudinal axis. The hole starts from the rear end of the body ( 1 ) and opens in the area of the front hole ( 2 ), whereby it does not touch the cavities ( 4 ) and ( 8 ).

Im Bereich der Kammer (4) ist der Körper (1) mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Bohrungen (18) versehen, die, ausgehend von der Außenwand, unter Belassen eines dünnen Wandabschnittes vor der Innenwandung des Hohlraumes enden. Die Funktion dieser Bohrungen wird später erläutert. In the area of the chamber ( 4 ), the body ( 1 ) is provided with two diametrically opposite bores ( 18 ) which, starting from the outer wall, end with a thin wall section in front of the inner wall of the cavity. The function of these holes will be explained later.

In den so ausgebildeten Körper können die Einrichtungen zur Bestimmung der Temperatur, des Sauerstoffgehaltes, des Kohlenstoffgehaltes und eine Kokille zur Entnahme einer Probe aus Metallschmelzen einzeln oder zusammen und in beliebigen Kombinationen eingesetzt werden.In the body so trained, the facilities can to determine the temperature, the oxygen content, of the carbon content and a mold for removing one Metal melt sample individually or together and in any combinations can be used.

In den Fig. 3 und 4 ist ein Meßkopf dargestellt, der mit sämtlichen vorstehend erwähnten Einrichtungen ausgerüstet ist. Zunächst ist in das vordere Ende eine Metallplatte (12) eingesetzt, die auf der nach innen vorstehenden Ringschulter (3) aufliegt. An dieser Metallplatte, die auch die Wirkung eines Kühlplättchens für die in den Hohlraum (4) einlaufende Schmelze hat, sind zwei nach oben in den Hohlraum vorstehende Flansche (13) angebracht, zwischen denen eine Halterung (14) verspannt oder in anderer Weise befestigt ist. An der Halterung, die z.B. aus Kunststoff bestehen kann, sind einerseits das in einem U-förmigen Quarzrohr befindliche Thermoelement (15) und daneben eine Zelle (16) zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes und andererseits ein zweites Quarzrohr (17) mit einem weiteren Thermoelement angeordnet, das durch eine Öffnung in der Platte (12) in den von der Platte abgedeckten Hohlraum (4) hineinragt, während das Quarzrohr (15) und die Zelle (16) gegenüber dem vorderen Ende des Meßkopfes vorstehen. Die Flansche (13) und die Platte (12) bestehen aus einem metallischen Werkstoff und dienen gleichzeitig als Badkontakt. Anstelle der beiden, an der Metallplatte befestigten Flansche (13) kann auch ein metallischer U-förmiger Bügel benutzt werden, dessen die beiden Flansche verbindender Steg an der Metallplatte befestigt wird. Die Bohrung (6) wird mit einer Metallplatte oder einer Kappe (20) verschlossen.In FIGS. 3 and 4, a measuring head is shown which is equipped with all above mentioned means. First, a metal plate ( 12 ) is inserted into the front end, which rests on the inwardly projecting ring shoulder ( 3 ). On this metal plate, which also acts as a cooling plate for the melt entering the cavity ( 4 ), two flanges ( 13 ) projecting upwards into the cavity are attached, between which a holder ( 14 ) is clamped or fastened in some other way . On the holder, which can be made of plastic, for example, the thermocouple ( 15 ) located in a U-shaped quartz tube and, next to it, a cell ( 16 ) for determining the oxygen content and, on the other hand, a second quartz tube ( 17 ) with a further thermocouple are arranged, which protrudes through an opening in the plate ( 12 ) into the cavity ( 4 ) covered by the plate, while the quartz tube ( 15 ) and the cell ( 16 ) protrude from the front end of the measuring head. The flanges ( 13 ) and the plate ( 12 ) consist of a metallic material and also serve as a bath contact. Instead of the two flanges ( 13 ) fastened to the metal plate, a metallic U-shaped bracket can also be used, the web connecting the two flanges being fastened to the metal plate. The bore ( 6 ) is closed with a metal plate or a cap ( 20 ).

In die durchgehende Bohrung (9) ist ein Quarz- oder Keramikröhrchen (19) eingesetzt, dessen offene Enden in der Nähe der Außenwand mit je einer metallischen Kappe (21) verschlossen werden. Ferner enthält das Röhrchen im Bereich der Bohrung (10) eine dieser entsprechende Öffnung, in die ein als Kühlstück wirkendes Einsatzstück (22) eingesetzt ist, das mit einem Ring (23) aus einem Desoxidationsmittel, z.B. aus Aluminium, versehen ist. Von der anderen Seite ist in die Bohrung (10) der als Kühlstück wirkende Hals (24) einer in üblicher Weise ausgebildeten, aus zwei Teilen be stehenden Tauchkokille (25) eingesetzt, deren beide Hälften mittels eines Clips (26) zusammengehalten werden. Auf den mittleren Abschnitt des Körpers (1) ist ein dünnes Papp röhrchen (27) aufgeschoben, das die Bohrungen (9), (6) und (18) überdeckt. Wie sich insbesondere aus Fig. 4 ergibt werden die Anschlußdrähte für die Meßeinrichtungen aus dem Raum (2) über die in Längsrichtung in der Wandung des Kör pers verlaufende Bohrung (11) nach außen geführt. Das hinte re Ende des Körpers (1) wird in üblicher Weise auf ein auf der Zeichnung nicht dargestelltes dickes Papprohr aufgescho ben, das an der mit (28) bezeichneten ringförmigen Schulter zur Anlage kommt. Das Thermoelement (15) und die Zelle (16) zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes sind von einer Stahl kappe (29) und einer darüber angeordneten Kappe (30) aus Pappe und einer weiteren, diese überdeckenden Stahlkappe (31) überdeckt. Mit (32) ist eine Masse aus feuerfestem Zement bezeichnet, mit der der Hohlraum (2) zur Fixierung der darin angeordneten Teile ausgefüllt ist. Beim Eintau chen einer so ausgebildeten Sonde in eine Metallschmelze erfolgt die Messung der Temperatur des Metallbades mittels des Thermoelementes (15), während die Sauerstoffbestimmung mit Hilfe der Sauerstoffzelle (16) durchgeführt wird. Die Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes erfolgt durch Ermittlung des Haltepunktes anhand des Eisen-Kohlenstoff-Diagramms mittels des Thermoelementes (17), nachdem die Stahlschmelze nach Auflösen der Kappe (20) über die Bohrung (6) in den Raum (4) gelangt ist. Die Schmelze kann ferner nach Auflö sen der Kappen (21) durch die beiden Öffnungen des Quarz- oder Keramikröhrchens (19) und nach Auflösen des Stopfens (23) über das Kühlstück in die Kokille (25) einfließen, der eine Probe des erstarrten Metalls in üblicher Weise entnom men wird.A quartz or ceramic tube ( 19 ) is inserted into the through bore ( 9 ), the open ends of which are closed in the vicinity of the outer wall with a metallic cap ( 21 ). The tube also contains in the area of the bore ( 10 ) an opening corresponding to this, into which an insert ( 22 ) acting as a cooling piece is inserted, which is provided with a ring ( 23 ) made of a deoxidizing agent, for example made of aluminum. From the other side is in the bore ( 10 ) acting as a cooler neck ( 24 ) of a conventional trained, two parts be existing immersion mold ( 25 ), the two halves are held together by a clip ( 26 ). A thin cardboard tube ( 27 ) is pushed onto the middle section of the body ( 1 ) and covers the bores ( 9 ), ( 6 ) and ( 18 ). As can be seen in particular from Fig. 4, the connecting wires for the measuring devices from the room ( 2 ) over the in the longitudinal direction in the wall of the body pers bore ( 11 ) to the outside. The rear end of the body ( 1 ) is pushed in the usual way onto a thick cardboard tube, not shown in the drawing, which comes to rest on the ring-shaped shoulder ( 28 ). The thermocouple ( 15 ) and the cell ( 16 ) for determining the oxygen content are covered by a steel cap ( 29 ) and an overlying cap ( 30 ) made of cardboard and a further steel cap ( 31 ) covering this. ( 32 ) denotes a mass of refractory cement, with which the cavity ( 2 ) is filled for fixing the parts arranged therein. When a probe designed in this way is immersed in a molten metal, the temperature of the metal bath is measured by means of the thermocouple ( 15 ), while the oxygen is determined using the oxygen cell ( 16 ). The carbon content is determined by determining the stopping point using the iron-carbon diagram using the thermocouple ( 17 ) after the steel melt has reached the space ( 4 ) via the bore ( 6 ) after the cap ( 20 ) has been loosened. The melt can also flow into the mold ( 25 ) after dissolving the caps ( 21 ) through the two openings of the quartz or ceramic tube ( 19 ) and after dissolving the stopper ( 23 ), which contains a sample of the solidified metal is usually taken from men.

Ein in gleicher Weise ausgebildeter Grundkörper (1) kann auch so ausgerüstet werden, daß er nur zur Messung der Temperatur, zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes und zur Entnahme einer Probe benutzt werden kann. Zu diesem Zweck wird, wie auf Fig. 5 dargestellt, in die vordere Bohrung ein vorzugsweise aus Quarzsand bestehender Körper (33) mit einem Thermoelement (15) und einer Zelle (16) zur Bestim mung des Sauerstoffgehaltes eingesetzt. Der Quarzsandkörper (33) ragt bis in den Hohlraum (4), der ebenso wie der Hohl raum (2) und die Bohrung (5) mit feuerfestem Zement ausge füllt wird, durch den der Körper (33) fixiert wird. Die Platte (12) und die Flansche (13) aus Metall entfallen. Der übrige Aufbau der Meßsonde bleibt unverändert und ent spricht dem der Fig. 3. Als Badkontakt kann eine in übli cher Weise ausgebildete metallische Hülse (39) dienen, die den Körper (33) umgibt.A base body ( 1 ) designed in the same way can also be equipped in such a way that it can only be used to measure the temperature, to determine the oxygen content and to take a sample. For this purpose, as shown in Fig. 5, in the front bore a preferably made of quartz sand body ( 33 ) with a thermocouple ( 15 ) and a cell ( 16 ) is used to determine the oxygen content. The quartz sand body ( 33 ) protrudes into the cavity ( 4 ), which, like the cavity ( 2 ) and the bore ( 5 ), is filled with refractory cement, through which the body ( 33 ) is fixed. The plate ( 12 ) and the flanges ( 13 ) made of metal are omitted. The rest of the structure of the probe remains unchanged and speaks ent of that of FIG. 3. As a bath contact, a metal sleeve ( 39 ) designed in a usual manner, which surrounds the body ( 33 ), can serve.

Bei einer gemäß Fig. 5 ausgebildeten Meßsonde kann der Quarzsandkörper auch nur mit einem Thermoelement ausge stattet werden, so daß er zum Messen der Temperatur der Schmelze und zur Entnahme einer Probe verwendet werden kann. In diesem Fall benötigt man keinen Badkontakt.In a according to Fig. 5 formed measuring probe of the quartz sand body can even be equipped being fitted with a thermocouple so that it can be used for measuring the temperature of the melt and for taking a sample. In this case you do not need a bath contact.

Eine Meßsonde zur Bestimmung der Temperatur und des Kohlen stoffgehaltes mit gleichzeitiger Probennahme ist in der der Fig. 4 entsprechenden Fig. 6 dargestellt. Gegenüber der auf den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform fehlt hier die Sauerstoffzelle; ferner werden die beiden, den Badkontakt bildenden Flansche (13) nicht benötigt; die Fixierung der Halterung (14) für die beiden Thermoelemente (15) und (17) erfolgt ausschließlich durch die in die vordere Bohrung eingegossene Masse (32) aus feuerfestem Zement, die den Raum (2) zwischen der Kühlplatte (12) und dem vorderen Ende der Sonde ausfüllt. A measuring probe for determining the temperature and the carbon material content with simultaneous sampling is shown in the corresponding one of the Fig. 4 Fig. 6. Compared to the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the oxygen cell is missing here; furthermore, the two flanges ( 13 ) forming the bath contact are not required; The fixation of the holder ( 14 ) for the two thermocouples ( 15 ) and ( 17 ) takes place exclusively by means of the mass ( 32 ) of refractory cement poured into the front bore, which defines the space ( 2 ) between the cooling plate ( 12 ) and the front Fill in the end of the probe.

Die Meßsonde gemäß vorliegender Erfindung kann für die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Be stimmungen und Messungen auch ohne gleichzeitige Proben nahme eingesetzt werden. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, die durchgehende Bohrung (9) und die Bohrung (10) des auf den Fig. 1 und 2 dargestellten Quarzsandkörpers (1) mit feuerfestem Zement auszufüllen, wobei die Verwendung des Röhrchens (19) und des Einsatzstückes (22) und der Kokille (25) entfallen.The measuring probe according to the present invention can be used for the determinations and measurements described in the above exemplary embodiments, even without simultaneous sampling. For this purpose, it is provided that the through bore ( 9 ) and the bore ( 10 ) of the quartz sand body ( 1 ) shown in FIGS. 1 and 2 are filled with refractory cement, the use of the tube ( 19 ) and the insert ( 22 ) and the mold ( 25 ) is eliminated.

Fig. 7 zeigt eine derartige Variante, mit der eine Messung der Temperatur der Metallschmelze bei gleichzeitiger Bestim mung der Höhe des Badstandes der Schmelze möglich ist. Hier zu werden die Bohrungen (18) benötigt, die bei dieser Aus führungsform der Erfindung bis in den Hohlraum (4) mit einer Bohrung (34) mit kleinerem Durchmesser durchgebohrt werden. In die Bohrungen (18) werden Stifte (35) aus Koh lenstoff, Molybdän, Stahl oder einem anderen geeigneten leitenden Material eingesetzt, die über getrennte Leitungen (37) und (38) an ein Meßinstrument angeschlossen werden, das in dem Augenblick eine Anzeige liefert, in dem die über der leitenden Metallschmelze befindliche Schlackenschicht von der Sonde durchstoßen ist und die Stifte (35) mit der Schmelze in Berührung kommen. Bei dem dargestellten Aus führungsbeispiel ist die gleichzeitige Entnahme einer Probe nicht vorgesehen; die Bohrungen (9) und (10) sind ebenso wie die den Quarzkörper (33) umgebenden Hohlräume (2) und (4) mit einer Masse auf feuerfestem Zement ausgefüllt. Fig. 7 shows such a variant with which a measurement of the temperature of the molten metal is possible while determining the level of the bath level of the melt. Here the holes ( 18 ) are required, which are drilled through in this embodiment of the invention into the cavity ( 4 ) with a hole ( 34 ) with a smaller diameter. In the bores ( 18 ) pins ( 35 ) made of Koh lenstoff, molybdenum, steel or other suitable conductive material are used, which are connected via separate lines ( 37 ) and ( 38 ) to a measuring instrument that provides an indication at the moment , in which the slag layer located above the conductive molten metal is penetrated by the probe and the pins ( 35 ) come into contact with the melt. In the exemplary embodiment shown, the simultaneous taking of a sample is not provided; the bores ( 9 ) and ( 10 ) as well as the cavities ( 2 ) and ( 4 ) surrounding the quartz body ( 33 ) are filled with a mass of refractory cement.

Aus den beschriebenen Ausführungsbeispielen ergibt sich, daß der Körper (1) aus Gießereisand so bestückt werden kann, daß die einzelnen Messungen in beliebiger Kombination mit oder ohne gleichzeitige Probenahme durchgeführt werden können.It follows from the exemplary embodiments described that the body ( 1 ) made of foundry sand can be equipped in such a way that the individual measurements can be carried out in any combination with or without simultaneous sampling.

Claims

1. Measuring head for measuring the temperature, for determining the oxygen content, the carbon content, the level of the bath level of metal melts and / or for taking samples therefrom, which consists of a substantially cylindrical body that can be pushed onto the front end of a cardboard tube preferably consists of bound foundry sand and can be plugged into the position of an electrical connection to a measuring probe, with the measuring head at its front end with an axial bore for receiving the devices for measuring the temperature, the oxygen and the carbon content and one behind it Cavity is provided with a radial bore for receiving an immersion mold for taking samples, characterized in that a cavity ( 4 ) with a smaller diameter adjoins the front bore ( 2 ) to form a circumferential, inwardly projecting annular shoulder ( 3 ) that penetrates the wall of the body with one zenden radial bore ( 5 ) is provided and is separated by a section ( 7 ) from a to the rear end of the body ( 1 ) open cavity ( 8 ) which serves to receive a diving mold ( 25 ) and the shape of which is adapted, the the cavity-separating section ( 7 ) contains a radial bore ( 9 ) which extends completely through the body, to which an axial bore ( 10 ) connects in the center, which connects the radial bore ( 9 ) to the rear cavity ( 8 ) and the body ( 1 ) is provided with a bore ( 11 ) running in the vicinity of a wall section parallel to the central longitudinal axis, starting from its rear end and ending without connection to the cavities ( 4 , 8 ) in the region of the front bore ( 2 ).

2. Measuring head according to claim 1, characterized in that in the front bore ( 2 ) a metal plate ( 12 ) is inserted, which rests on the inwardly projecting annular shoulder ( 3 ) and on which the devices ( 15 , 16 , 17 ) for Measurement of temperature, for determining the oxygen content and / or for determining the carbon content are attached.

3. Measuring head according to claims 1 and / or 2, characterized in that the device ( 15 ) for measuring the temperature and the device ( 16 ) for determining the oxygen content are arranged on the surface of the metal plate ( 12 ) facing the front end of the measuring head are and protrude towards the end of the measuring head, while the device ( 17 ) for determining the carbon content is attached so that it protrudes in the opposite direction from the metal plate ( 12 ) and protrudes into the cavity ( 4 ) located behind it.

4. Measuring head according to one of claims 1 to 3, characterized in that the devices ( 15 , 17 ) for measuring the temperature and for determining the carbon content consist of thermocouples arranged in a U-shaped quartz tube.

5. Measuring head according to one of claims 1 to 4, characterized in that the device ( 16 ) for determining the oxygen content consists of a zirconium oxide tube containing a reference substance, which is provided with a metallic coating.

6. Measuring head according to one of claims 1 to 5, characterized in that the devices ( 15 , 16 , 17 ) for measuring the temperature and for determining the oxygen and carbon content are attached to a bridge-like holder ( 14 ) made of plastic, which are arranged between two flanges ( 13 ) made of metallic material, which protrude into the cavity ( 2 ) and are attached to the metal plate ( 12 ), the thermocouple ( 17 ) for determining the carbon content through an opening in the metal plate ( 12 ) in protrudes the cavity ( 4 ) behind it.

7. Measuring head according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the through hole ( 9 ) an open at both ends ceramic or quartz tube ( 19 ) can be inserted, which has a central opening in the axial area, in the cavity behind ( 8 ) opening bore ( 10 ) and that the two ends of the tube ( 19 ) can be closed by metal caps ( 21 ).

8. Measuring head according to one of claims 1 to 7, characterized in that the immersion mold consisting of two halves ( 25 ) is provided at its front end with a neck ( 24 ) which fits into the axial bore ( 10 ).

9. Measuring head according to one of claims 1 to 8, characterized in that it is provided in the region of the front cavity with two diametrically opposite bores ( 18 ) which, starting from the outer wall, leaving a thin wall section in front of the inner wall of the cavity ( 4 ) end.

10. Measuring head according to claim 9, characterized in that in the bores ( 18 ) pins ( 35 ) are inserted from an electrically conductive material, which are connected via separate lines ( 37 , 38 ) to a measuring device, the lines through bores ( 34 ) in the left sections into the cavity ( 4 ) and from there via the longitudinal bore ( 11 ) to the outside.