DE3641225A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung bzw. probenahme in metallschmelzen und dabei gebrauchte lanze - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung von Messungen bzw. Probenahmen in Metallschmelzen, wobei eine auf einer Lanze angeordnete Sonde in die Schmelze hineingetaucht wird.

Derartige Verfahren dienen unter andern zur Probenahme in Metallschmelzen, insbesondere in Stahlschmelzen, bzw. zur Messung der Temperatur bzw. der Sauerstoffaktivität derselben.

Dies findet meistens mittels einer zum einmaligen Gebrauch lösbar auf der Lanze befestigten Sonde statt, welche durch Handbedienung oder mit mechanischen Mitteln in die Metallschmelze hineingetaucht wird.

Bekanntlich wird korrektes und schnelles Messen in einer Flüssigkeit mittels einer Sonde durch gegenseitige Bewegung derselben erleichtert. Dies gilt ebenfalls für Metall­ schmelzen, wobei bekanntlicherweise die Schmelze von der Bedienungsperson mit der Lanze gerührt wird.

Bei der Probenahme aus Metallschmelzen, deren Temperatur in der Nähe des Erstarrungspunktes liegt, ergeben sich aber Schwierigkeiten wegen der Erstarrung des flüssigen Metalles an der Sondenwand.

In bestimmten Fällen wird Turbulenz in der Metall­ schmelze durch Wärmezersetzung der meistens die Sonde und den an sie angeschlossenen Teil der Lanze umhüllenden Papphülse erzeugt.

Bei der Wärmezersetzung dieser Papphülse entstehen ja Turbulenz im flüssigen Metall verursachende Gase, welche Turbulenz meistens auch Schwingung der Lanze verursacht.

Die durch Rühren mit der Lanze bzw. durch Wärmezersetzung der die Sonde umhüllenden Papphülse verursachte Bewegung des flüssigen Metalles hat zwar einen günstigen Einfluss auf das Messen bzw. auf die Probenahme, ist aber in bestimmten Fällen aus anderen Gründen äusserst uner­ wünscht.

Dies ist beispielsweise der Fall in einem sogenannten "Tundish". Es handelt sich dabei um eine feuerfeste Mulde, worin das flüssige Metall unmittelbar vor dem kontinuier­ lichen Giessen hineingegossen wird. Da die Erstarrung des Metalles im Bereich der Ausflussöffnung der Mulde statt­ finden muss, wird die Schmelze in der Mulde an einer möglichst unmittelbar oberhalb des Erstarrungspunktes liegenden, sich beispielsweise nur um etwa 20°C von demselben entfernten Temperatur gehalten.

Die Temperatur der Metallschmelze ist ein ziemlich kritischer Faktor. Oft wird sogar eine Schicht eines geeigneten wärmeisolierenden Materials auf der Oberfläche der Metallschmelze gestreut um die Kühlung derselben möglichst zu verzögern.

Das Hineintauchen der Sonde in die Metallschmelze kann eine genügende Kühlung für die Erstarrung des Metalles an derselben zur Folge haben. Überdies kann das Rühren mit der Lanze oder die Wärmezersetzung der die Sonde umhüllenden Papphülse die Aufrechterhaltung der kritischen Temperatur verhindern. Daher etwaige Störung der Metall­ schmelze und des konstanten Temperaturpegels durch die Sonde mittels einer um die Sonde befindlichen Spritz­ verhütungsschicht vermieden wird, wobei es sich um eine mit einem SiO₂/Al₂O₃-Zement durchtränkte, aus mehreren Glaswollwicklungen bestehende Schicht handelt. Dies alles hat aber einen sehr nachteiligen Einfluss auf die Sauerstoffaktivitätsmessung in der Mulde, um so mehr da, wegen der verhältnismässig niedrigen Temperatur des flüssigen Metalles, das Hineintauchen der Sonde eine beträchtliche örtliche Störung der Sauerstoffmenge verursacht. Die Sauerstoffmessungen haben eine Lange Antwortzeit, sind wenig stabil und wenig reproduzierbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun eine zweck­ mässige Behebung der vorgenannten Nachteile der her­ kömmlichen Temperaturmess- bzw. Probenahmeverfahren durch Schaffung eines geeigneten zweckmässigen Verfahrens zur Messung bzw. Probenahme in Metallschmelzen ohne Rühren mit der Lanze und ohne durch Wärmezersetzung der die Lanze und die Sonde umhüllenden Papphülse verursachte Turbulenz, wobei das erfindungsgemässe Verfahren sich für eine zweckmässige Probenahme bzw. eine genaue, schnelle Temperaturmessung in Metallschmelzen sogar in einem sogenannten "Tundish" (Mulde) eignet.

Zu diesem Zweck wird die Sonde während des Mess- bzw. Probenahmevorganges mittels eines geeigneten Schwingungs­ erregers in Schwingung versetzt.

Die der Sonde auferlegte Schwingung hat keine Turbulenz des flüssigen Metalles zur Folge, ist aber energisch genug um die unmittelbare Umgebung der Sonde geeigneterweise in Bewegung zu versetzen um eine tadellose Temperaturmessung bzw. Probenahme zu ermöglichen.

Gemäss einer zweckmässigen Durchführungsweise des erfindungs­ gemässen Verfahrens wird die Sonde in Schwingung mit einer Frequenz von 40-60 Hertz und einer Amplitude von 1-3 mm versetzt.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine sich besonders für die Anwendung sämtlicher Durchführungs­ weisen des erfindungsgemässen Verfahrens eignende Vorrichtung, und zwar auf eine mit einer Lanze und einer auf derselben angeordneten Sonde ausgestattete Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem geeigneten Schwingungserreger für den Schwingungsantrieb der Sonde versehen ist.

Gemäss einer Sonderausführungsweise der Erfindung ist der Schwingungserreger auf der Lanze angeordnet, und versetzt er die Sonde mittels wenigstens eines Teiles derselben in Schwingung.

Vorzugsweise hat die Lanze zwei Teile und ist der Schwingungserreger derart zwischen diesen beiden Teilen angeordnet, dass er hauptsachlich den Tauchteil, d.h. den die Sonde tragenden, in die Metallschmelze hinein­ zutauchenden Teil, in Schwingung versetzt.

Zweckmässigerweise ist der Schwingungserreger mit wenigstens einem elektromagnetischen Vibrator ausgestattet, dessen Anker mit einem der beiden Teile und elektro­ magnetische Spule mit dem anderen Teil verbunden ist.

Ausserdem ist der Schwingungserreger zweckmässigerweise mit einer zwischen den beiden Teilen der Lanze angeordneten, die gegenseitige Entfernung derselben begrenzenden Kupplung versehen.

Der Anker des Schwingungserregers kann ein durch das Ende bzw. die Verlängerung eines der beiden Teile gebildeter Tauchanker sein.

Schliesslich bezieht sich die Erfindung ebenfalls auf die mit einem Schwingungserreger aus der Vorrichtung gemäss irgendeiner der vorhergehenden Durchführungs­ weisen ausgestattete Lanze.

Diese mit einem Schwingungserreger versehene Lanze eignet sich an und für sich zum handelsüblichen Vertrieb und nach Ausstattung mit einer handelsüblichen Sonde zum Einsatz gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren.

Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung werden durch die nachstehende Beschreibung eines Verfahrens und einer Vorrichtung gemäss derselben zur Messung bzw. Probenahme in Metallschmelzen, sowie einer dabei angewendeten Lanze, erläutert. Diese ausschliesslich als Beispiel ohne irgendeine einschränkende Absicht gemachte Beschreibung findet mittels der Bezugsziffern mit Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen statt wo

die Abb. 1 eine Seitenansicht einer erfindungs­ gemässen Vorrichtung zur Durchführung von Messungen in einer Metallschmelze wiedergibt;

die Abb. 2 einen Längsschnitt eines den Schwingungserreger enthaltenden Teiles aus der Vorrichtung gemäss der Abb. 1 gemäss einer ersten Ausführungsweise des betreffenden Schwingungserregers in stark vergrössertem Massstab wiedergibt;

die Abb. 3 einen dem Schnitt gemäss der Abb. 2 ähnlichen Längsschnitt desselben Teiles der Vorrichtung gemäss der Abb. 1 in demselben ver­ grösserten Massstab, aber gemäss einer zweiten Aus­ führungsweise des betreffenden Schwingungserregers wieder­ gibt;

die Abb. 4 ebenfalls einen den Schnitten gemäss den Abb. 2 und 3 ähnlichen Längsschnitt eines Teiles einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung von Messungen in Metallschmelzen gemäss einer dritten Ausführungsweise des betreffenden Schwingungserregers wiedergibt;

die Abb. 5 einen den Schnitten gemäss den Abb. 2-4 ähnlichen Längsschnitt eines Teiles einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung von Messungen in Metallschmelzen in bezug aber auf eine vierte Ausführungsweise des betreffenden Schwingungs­ erregers wiedergibt; und

die Abb. 6 einen den Schnitten gemäss den Abb. 2-5 ähnlichen Längsschnitt in bezug auf eine fünfte Ausführungsweise des Schwingungserregers wiedergibt.

Die Bezugsziffern in den verschiedenen Abbildungen beziehen sich jeweils auf dieselben Elemente.

Für die Durchführung von Messungen bzw. Probenahmen in einer Metallschmelze wird die auf einer Lanze angeordnete Sonde üblicherweise entweder mit der Hand oder mechanischer­ weise in das flüssige Metall hineingetaucht.

Kennzeichnend für die Erfindung ist die Tatsache, dass die Sonde während des Mess- bzw. Probenahmevorganges mittels eines Schwingungserregers über die Lanze in Schwingung versetzt wird.

Es wird mit der Lanze nicht gerührt und, insofern durch Wärmezersetzung verursachte Turbulenz vermieden werden soll, kann die Turbulenz durch eine um die Sonde angeordnete sogenannte Spritzverhütungsschicht beschränkt werden.

Dank dem Schwingen der Sonde ergeben sich ausgezeichnete Messwerte ohne Rühren und ohne Turbulenz im die Sonde umgebenden flüssigen Metall, demzufolge das erfindungs­ gemässe Verfahren sich ganz besonders eignet für Messungen in Metallschmelzen verhältnismässig niedriger Temperatur, beispielsweise im sogenannten "Tundish" oder in der Giesspfanne mit der der Tundish gefüllt wird. In diesen Umständen wird auch die Probenahme günstig beeinflusst durch das Schwingen der Sonde.

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich auch ganz besonders um das Rühren bei unerwünschter durch Wärme­ zersetzung verursachter Turbulenz zu vermeiden. Dies ist beispielsweise der Fall wenn der mit der Messung bzw. Probenahme beauftragte Mann der Schmelze möglichst dicht herannahen muss. Das Spritzen des flüssigen Metalles ist jedenfalls aus Sicherheitsgründen zu vermeiden, so dass in derartigen Fällen die Sonde mit einer Spritzverhütungsschicht umgeben wird. Dies ereignet sich beispielsweise beim Schmelzen in Induktionsöfen.

Vorzugsweise wird die Sonde gerade vor dem Hineintauchen in die Metallschmelze in Schwingung versetzt und bis nach der Messung bzw. Probenahme in Schwingung gehalten.

Obschon eine senkrecht zur Längsachse stehende geradlinige Schwingung oder sogar eine kreisförmige Schwingung die besten Resultate ergibt, empfiehlt es sich aber bisweilen der Sonde eine geradlinige Schwingung gemäss der Längs­ achse zu erteilen, da eine derartige Schwingung auf einfache Weise mit einem verhältnismässig billigen vor­ handenen Vibrator erzeugt werden kann.

Erfahrungsgemäss wurde ermittelt, dass beste Ergebnisse bei der Messung bzw. Probenahme sich mittels einer Sonde bei einer Frequenz von 40-60 Hertz, vorzugsweise von 50 Hertz, und einer Amplitude von 1-3 mm, vorzugsweise von 2 mm, erzielen lassen.

Das Schwingen der Sonde erweist sich als besonders günstig bei Sauerstoff- bzw. Temperaturmessungen, dank einer bedeutenden Verkürzung der Antwortzeit, einer besseren Stabilisierung der Messungscharakteristik und einer besseren Reproduzierbarkeit der Messung.

Der Schwingungserreger kann am Ende der Lanze befestigt sein. Vorzugsweise findet aber das Messen oder das Probenehmen mit einer durch die Figuren der beiliegen­ den Zeichnungen erläuterten Vorrichtung statt, wobei die Schwingungsbewegung der Sonde durch einen derart zwischen zwei Teilen der Lanze angeordneten Schwingungserreger erzeugt wird, dass hauptsächlich die Sonde und der an sie angeschlossene Teil der Lanze in Schwingung versetzt werden, der vom mit der Messung bzw. Probenahme be­ auftragten Mann oder durch den Eintauchmechanismus festgehaltene zweite Teil aber viel schwächer vibriert.

Die Vorrichtung gemäss der Abb. 1 ist mit einer Lanze die mit zwei gegenseitig fluchtenden Teilen, und zwar mit einem Tauchteil 1 und einem Betätigungsteil 2 versehen ist und mit einem zwischen diesen Teilen 3 an­ geordneten Schwingungserreger 3 ausgestattet.

Der Tauchteil 1, d.h. der in das flüssige Metall hinein­ zutauchende Teil, trägt an einem Ende die Sonde 4. Diese Sonde ist eine Vorrichtung an und für sich bekannter Art, deren eingehende Beschreibung sich hier also erübrigt.

Es handelt sich beispielsweise um eine Messsonde, wie eine Sauerstoffaktivitätsmesssonde der u.a. in den belgischen Patenten 8 28 572, 8 81 886 und 8 89 276 der Anmelderin beschriebenen Art. Handelt es sich um eine Messsonde, geht durch die Teile 1 und 2 und den Schwingungserreger 3 ein Kabel 7 mit den elektrischen Leitungen für die Sonde.

Es kann sich aber auch um eine Sonde für das Nehmen von Proben aus der Metallschmelze, beispielsweise um eine Sonde der im belgischen Patent 8 96 694 der Anmelderin beschriebenen Art, handeln. Schliesslich kann es auch eine Kombinationssonde für Mess- und Probenahmezwecke sein.

Ein Teil der Sonde 4 und ein Teil des Tauchteiles 1 sind üblicherweise mit einer Papphülse 5 umhüllt, welche gegebenenfalls mit einigen mit einem SiO₂/Al₂O₃-Zement durchtränkten Glaswollwicklungen verkleidet ist.

Der Betätigungsteil 2 der Lanze ist an seinem freien Ende mit einem Handgriff 6 versehen.

Die Betätigung des Schwingungserregers 3 findet mittels eines am Handgriff 6 vorgesehenen Knopfes 35 statt. Die mit der Messung bzw. Probenahme beauftragte Person ist dadurch imstande das Schwingen ohne Schwierigkeiten auf die Messdauer bzw. Probenahmedauer zu beschränken.

Die Betätigung (Einschaltung und Ausschaltung) des Schwingungserregers 3 kann aber auch automatisch beim Hineintauchen der Lanze in die Metallschmelze und beim Herausziehen der Sonde aus derselben oder mittels eines etwaigen diese Bewegungen verursachenden und die Lanze tragenden Mechanismus stattfinden. Mehrere Aus­ gestaltungen des betreffenden Schwingungserregers 3 werden ausführlich durch die Abb. 2-6 erläutert, wobei beispielsweise angenommen ist, daß die Sonde 4 eine Messsonde ist.

Der Schwingungserreger 3 gemäss der durch die Abb. 2 erläuterten Ausführungsweise ist mit einem pneumatischen Vibrator 8 versehen.

Derartige Vibratoren sind an und für sich bekannt und im Handel erhältlich. Demnach erübrigt sich hier eine detaillierte Beschreibung des Vibrators 8.

Dieser Vibrator 8 ist in einer glockenförmigen Kammer 9 angeordnet, welche oben auf einem Ende des Betätigungs­ teiles 2 der Lanze geschraubt ist und unten durch einen Boden 10 abgeschlossen ist. Die Druckluftleitungen 11 laufen durch den Betätigungsteil 2 neben dem Kabel 7.

Dieses Kabel 7 läuft also quer durch die Glocke 9 und durch eine Öffnung 12 des Bodens 10. An der Innenseite der Glocke 9 ist eine Stütze 13 für das Kabel 7 befestigt.

Die Auslassöffnung 14 des pneumatischen Vibrators 8 befindet sich ebenfalls innerhalb der Glocke 9 und die Druckluftabfuhr findet durch den Betätigungsteil 2 der Lanze statt.

Der pneumatische Vibrator 8 ist vollkommen frei von der Glocke 9 und vom Boden 10 angeordnet, ist aber mittels einer Stange 15 starr am Tauchteil 1 befestigt. Diese Stange 15 erstreckt sich innerhalb der Verlängerung des Tauchteiles 1 und zwar frei durch eine Öffnung 16 des Bodens 10. Der Vibrator 8 ist am einen Ende der Stange 15 befestigt, deren zweites Ende in einem Ende des Tauchteiles 1 geschraubt ist.

Der Boden 10 ist mittels zwei Gummiblöcke 17 elastisch mit einer auf der Stange 15 befestigten Stütze 18 verbunden.

Auf dem Ende des Tauchteiles 1 ist eine die Stütze 18, die Gummiblöcke 17 und einen Teil der Glocke 9 um­ schliessende Glocke 19 geschraubt.

Zwischen der Aussenseite der Glocke 9 und der Innenseite der Glocke 19 ist ein federnder Abdichtungsring 20 angeordnet.

Da der Tauchteil 1 einerseits mit dem Vibrator 8 und anderseits mittels der vorgenannten Gummiblöcke 17 mit dem Betätigungsteil 2 verbunden ist, wird hauptsächlich der Tauchteil 1 in Schwingung versetzt, und vibriert der Betätigungsteil nur beschränktermassen.

Die derart erzeugte Schwingung findet hauptsächlich in der Längsrichtung der aus den zwei Teilen 1 und 2 bestehenden Lanze statt.

Der Schwingungserreger 3 gemäss der Abb. 3 unter­ scheidet sich von dem gemäss der Abb. 2 im wesentlichen dadurch, dass der pneumatische Vibrator 8 durch einen elektromagnetischen Vibrator 21, 22 ersetzt ist.

Auch dieser elektromagnetische Vibrator 21, 22 kann eine an und für sich bekannte Vorrichtung sein, deren detaillierte Beschreibung sich in den nachstehenden Zeilen erübrigt.

Der Körper 21 dieses Vibrators ist innerhalb der Glocke 9 montiert, welche etwas grösser ist als die gemäss der durch die Abb. 2 erläuterte Ausführungsweise. Der Anker 22 des elektromagnetischen Vibrators ist auf der Stange 15 befestigt.

Durch die innerhalb der Glocke 19 befindlichen Gummi­ blöcke 17 ist der Anker 22 federnd mit dem Boden 10 verbunden. Die Stütze 18 ist fortgelassen.

Selbstverständlich sind auch die Druckluftleitungen 11 durch eine elektrische Leitung 23 ersetzt.

Schliesslich ist im Gebiet der Öffnung 16 eine Führungs­ büchse 24 um die Stange 15 angeordnet.

Nach Einschaltung des Vibrators 21, 22 wird der Anker 22 abwechselnd mit Netzfrequenz angezogen und freigelassen. Wegen der Verbindung des Ankers 21 mit dem Tauchteil 1 und der Anwesenheit der elastischen Blöcke 17 wird haupt­ sächlich dieser Tauchteil 1 in Schwingung versetzt und vibriert der Betätigungsteil 2 viel schwächer.

Bei der Ausführungsweise des Schwingungserregers 3 gemäss der Abb. 4 wird die Schwingung ebenfalls elektro­ magnetisch erzeugt, aber, im Gegensatz zur Ausführungs­ weise gemäss der Abb. 3, nicht mit einem ein­ verleibten elektromagnetischen Vibrator, sondern mit einer unmittelbar auf ein Ende des Tauchteiles 1 ein­ wirkenden elektromagnetischen Spule 25, wobei dieses Ende des Tauchteiles 1 verschiebbar durch eine im Boden eines länglichen zylinderförmigen, an das entsprechende Ende des Betätigungsteiles 2 anschliessenden Gehäuses 27 sitzende Büchse 26 steckt. In dieser Büchse 26 ist der Tauchteil 1 durch einen elastischen Abdichtungsring 28 umgeben.

Konstruktionsgemäss besteht das Gehäuse 27 aus zwei zusammengeschraubten Teilen, wovon ein Teil einteilig mit dem Betätigungsteil 2 vereinigt ist.

Die Spule 25 ist koaxial mit dem Gehäuse 17 und demnach ebenfalls mit den Teilen 1 und 2 der Lanze 1, 2 zwischen zwei am Gehäuse 27 befestigten Querwänden 29 eingeschlossen.

In der Wand des sich an den Betätigungsteil 2 an­ schliessenden Teiles des Gehäuses 27 ist ein kleiner, an die Spule 25 ausmündender Kanal 30 für die Stromver­ sorgungsleitung derselben vorgesehen. Diese bequem­ lichkeitshalber in der Abb. 4 nicht dargestellte Leitung ist im Betätigungsteil 2 an den deutlichkeits­ halber ebenfalls aus der Abb. 4 fortgelassenen, durch diesen Teil 2, das Gehäuse 27 und den Tauchteil 1 laufenden Kabel 7 angeschlossen.

Das Ende des Tauchteiles 1 bildet einen Tauchanker, der durch Wechselstromerregung der Spule 25 in Schwingung mit der Frequenz dieses Wechselstroms versetzt wird. Dieses Ende steckt quer durch die Spule 25 und die Querwände 29 hindurch und erreicht eine Kammer 31, welche im Gehause 27 durch sein an der Seite des Be­ tätigungsteiles 2 befindliches Ende und eine in das Gehäuse hineingeschraubte, durch den verschiebbaren Tauchteil 1 durchquerte Querwand 32 begrenzt ist.

An das in der Kammer 31 befindliche äussere Ende des Tauchteiles 1 schliesst ein beiderseits mit einer Feder 34 zusammenwirkender Kragen 33 an.

Wenn die Spule 25 nicht erregt ist, befindet der Kragen 33 sich ungefähr halbwegs in der Kammer 31 und sind die beiden Federn 34 schwach aber gleichermassen zusammen­ gedrückt.

Wird die Spule 25 erregt, demzufolge der Tauchteil 1 in der Längsrichtung der Lanze 1, 2 in Schwingung versetzt wird, werden die beiden Federn nacheinander zusammen­ gedrückt bzw. entspannt und entspannt bzw. zusammenge­ drückt.

Da der Kragen 33 die Kammer 31 nicht verlassen kann, bildet diese mit den Federn 34 einen elastischen Anschlag und zugleich eine elastische Kupplung zwischen dem Tauchteil 1 und dem Betätigungsteil 2.

Der Schwingungserreger gemäss der Abb. 5 ist ebenfalls ein elektromagnetischer Schwingungserreger, ist aber, im Gegensatz zu den Schwingungserregern gemäss den Abb. 3 und 4, nicht mit einem einzigen Elektromagnet, sondern mit zwei abwechselnd, beispielsweise mit Gleichstrom, erregten Elektromagneten ausgestattet.

Die beiden Elektromagnete 35 haben eine nicht in den Abbildungen gezeichnete, in einem Gehäuse 36 angeordnete Spule und einen beweglichen Anker, der eine auf einem aus dem Gehäuse 36 herausragenden Ende angeordnete Gabel 37 trägt.

Die beiden Elektromagnete 35 sind in einem aus einer Hülse 38 und zwei Deckeln 39 und 40 bestehenden Gehäuse angeordnet.

Die beiden Elektromagnete 35 erstrecken sich nebeneinander in der Längsrichtung der Hülse 38 mit ihren Ankern gemäss der Längsachse der Hülse und mit ihren Gabeln 37 auf den voneinander abgewandten Enden. Die Gehäuse 36 der beiden Elektromagnete sind mit Bolzen 41 an der Hülse 38 befestigt.

Der obere Deckel 39 ist am unteren Ende des Betätigungs­ teiles 2 der Lanze, aber nicht unmittelbar, sondern ver­ mittels Gummischwingungsdämpfer 42 an der Hülse 38 befestigt.

Diese Schwingungsdämpfer 42 umgeben in den Deckel 39 hin­ eingeschraubte, kleine Gewindestangen 43, welche sich durch eine in einiger Entfernung vom Ende in der Hülse 38 befestigte Zwischenwand 44 erstrecken. Durch auf den kleinen Gewindestangen 45 geschraubte Muttern 45 werden der Deckel 39 und die Zwischenwand 44 nacheinander heran­ gezogen, ohne aber die vorgenannten Gummischwingungs­ dämpfer 42 zusammenzudrücken.

Der am unteren Ende der Hülse 38 befestigte untere Deckel 40 ist lose um eine auf dem Oberende des Tauchteiles 1 festgeklemmte Hülse 46 angeordnet.

An der Innenseite des Gehäuses 38-40 ist auf dem Deckel 40 ein Lager 47 für die Hülse 46 vorgesehen. Dieses Lager 47 ist mit zwei Flanschen 48 versehen, wodurch im Deckel 40 geschraubte kleine Gewindestangen 49 stecken. Durch auf diesen kleinen Gewindestangen geschraubte Muttern 50 wird das Lager 47 vermittels der Flansche 48 gegen den Deckel 40 herangedrückt.

Die auf dem Anker des unteren Elektromagnets 35 angeordnete Gabel 37 sitzt im oberen Ende der Hülse 46 und ist zusammen mit diesem oberen Ende auf einem Ende eines die beiden Elektromagnete 35 umgebenden rechteckigen Rahmens 51 befestigt, während die durch den Anker des oberen Elektromagnets 35 getragene Gabel 37 auf dem anderen Ende dieses Rahmens 51 befestigt ist.

Die Spulen der beiden Elektromagnete 35 werden einzeln durch elektrische Leitungen 52 gespeist, welche zusammen in der Form eines Kabels aus dem Gehäuse 38-40 durch den Betätigungsteil 2 hindurch heraustreten.

Eine auf dem Betätigungsteil 2 der Lanze 1, 2 oder auf einer dieselbe tragenden Konstruktion angeordnete Steuervorrichtung erzeugt während der Wirkung des Schwingungserregers 3 die Wechselerregung der Spulen der beiden Elektromagnete 35. Bei den derart erzeugten aufeinanderfolgenden Erregungen verschieben sich die Anker und also ebenfalls die Gabeln 37 in entgegengesetz­ ten Richtungen, wodurch eine rasche Hin- und Herbewegung oder Schwingung des Rahmens 51 und also ebenfalls des Tauchteiles 1 in bezug auf das Gehäuse 38-40 erzeugt wird.

Die vorgenannte, die aufeinanderfolgenden Erregungen erzeugende Steuervorrichtung ist eine allgemein in den betreffenden Fachkreisen bekannte Konstruktion, deren Beschreibung sich hier also erübrigt.

Das vorgenannte Kabel 7 mit den elektrischen Leitungen für die Messsonde 4 besteht aus zwei innerhalb des Gehäuses 38-40 miteinander verbundenen und sich respektive durch den Betätigungsteil 2 und den Tauchteil 1 erstreckenden Teilen.

Der Schwingungserreger 3 gemäss der Abb. 6 ist ein mechanischer Schwingungserreger, dessen Gehäuse aus einer Hülse 53 und zwei auf den Enden derselben befestigten Deckeln 54 und 55 besteht.

Die beiden Deckel 54 und 55 weisen je eine Achsialöffnung 56 auf.

In der Öffnung 56 des oberen Deckels 54 ist ein sich ausserhalb des Gehäuses 53-55 erstreckendes Röhrchen 57 geschraubt, während eine im Gehäuse 53-55 einen Flansch aufweisende Hülse 58 in der vorgenannten Öffnung 56 in diesem Röhrchen 57 geschraubt ist.

Das sich ausserhalb des Gehäuses 53-55 erstreckende Ende des Röhrchens ist in einem breiteren, mittels eines Ringes 60 auf dem unteren Teil des Betätigungsteiles 2 befestigten Röhrchen 59 angeordnet.

Die vorgenannten Röhrchen 57 und 59 sind mittels eines zwischen ihnen angeordneten Gummiringes 61 aneinander­ gekuppelt.

In der Öffnung 56 des unteren Deckels 55 ist das obere Ende des Tauchteiles 1 geschraubt, während eine innerhalb des Gehäuses 53-55 einen Flansch aufweisende Hülse 62 ebenfalls in dieser Öffnung 56, sowie im Ende des Tauchteiles 1 geschraubt ist.

Das vorgenannte Kabel 7 für die Messsonde 4 hat zwei inner­ halb des Gehäuses 53-55 aneinander befestigte Teile, wobei der eine Teil sich durch die Hülse 58 und den Befestigungs­ teil 2 und der andere Teil sich durch die Hülse 62 und den Tauchteil 1 hindurch erstreckt.

Im Gehäuse 53-55 ist ein Motor 63 zwischen zwei Zwischen­ wänden 64 montiert. Diese beiden Zwischenwände 64 sind mit Gewindestangen 65 und auf denselben geschraubten Muttern 66 vermittels Abstandhalter 67 am Deckel 54 bzw. am Deckel 55 befestigt.

Die Welle 68 des Motors 63 steckt frei durch die Öffnungen 69 der beiden Zwischenwände 64 hindurch. An der Oberseite der oberen Zwischenwand 64 und an der Unterseite der unteren Zwischenwand 64 sind auf der Welle 68 zwei Exzenter 70 mittels Schräubchen 71 befestigt.

Die Speisung des Motors 63 findet über ein durch die Hülse 58 und den Betätigungsteil 2 der Lanze laufenden Kabel 72 statt.

Nach Einschaltung des Motors 63 drehen die Exzenter 70 um die Drehachse der Motorwelle 68, demzufolge der aus dem Motor 63, der Welle 68 und den Exzentern 70 bestehende Gesamtmechanismus in Schwingung versetzt wird.

Vermittels der Zwischenwande 64 werden auch das Gesamt­ gehäuse 53-55 und demzufolge ebenfalls der Tauchteil 1 der Lanze in Schwingung versetzt, während der Betätigungs­ teil 2 nicht mitschwingt wegen der Anwesenheit des Gummi­ ringes 61 zwischen ihm und dem Gehäuse 53-55.

Die in den vorhergehenden Zeilen beschriebenen Schwingungs­ erreger sind Vorrichtungen verhältnismässig einfacher Konstruktion und haben nur eine äusserst geringe Gewichts­ erhöhung der Lanze zur Folge. Überdies eignen sie sich ausgezeichnet für die Erzeugung der erwünschten, die Messung bzw. Probenahme günstig beeinflussenden Vibration.

Die Erfindung beschränkt sich natürlich keineswegs auf die oben beschriebenen Ausgestaltungsweisen, sondern eignet sich für allerhand Abänderungen derselben u.a. in bezug auf Form, Zusammensetzung, gegenseitige Anordnung und Anzahl der bei der praktischen Anwendung der Erfindung gebrauchten Teile, vorausgesetzt natürlich, dass der in der vorliegenden Patentanmeldung abgesteckte Erfindungs­ rahmen nicht überschritten wird.

Claims (28)

1. Verfahren zur Messung bzw. Probenahme in Metall­ schmelzen, wobei eine auf einer Lanze (1, 2) angeordnete Sonde (4) in die Schmelze hineingesteckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Messung bzw. Probenahme die Sonde (4) mittels eines Schwingungs­ erregers in Schwingung versetzt wird.

2. Verfahren gemäss dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (4) in einer im wesentlichen der Längsrichtung der Lanze (1, 2) entsprechenden Richtung in Schwingung versetzt wird.

3. Verfahren gemäss irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (4) mit einer Frequenz von 40-60 Hertz und einer Amplitude von 1-3 mm in Schwingung versetzt wird.

4. Verfahren gemäss dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (4) mit einer Frequenz von 50 Hertz und einer Amplitude von 2 mm in Schwingung versetzt wird.

5. Verfahren gemäss irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (4) während einer unmittelbar vor dem Eintauchen in die Schmelze beginnenden und nach der Messung bzw. Probenahme endenden Zeit in Schwingung gehalten wird.

6. Verfahren zur Messung bzw. Probenahme in Metallschmelzen, gemäss der vorhergehenden Beschreibung.

7. Vorrichtung zur Messung bzw. Probenahme in Metall­ schmelzen, welche dazu mit einer Lanze (1, 2) und auf einem Ende derselben angeordneten Sonde (4) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Schwingungserreger (3) für die Schwingungserregung der Sonde (4) versehen ist.

8. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Schwingungserreger (3) auf der Lanze (1, 2) angeordnet ist und die Sonde (4) über wenigstens einen Teil derselben in Schwingung versetzt.

9. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Lanze (1, 2) zwei Teile (1 und 2) hat und der Schwingungserreger (3) derart zwischen diesen beiden Teilen (1 und 2) angeordnet ist, dass er hauptsächlich den die Sonde (4) tragenden Teil der Lanze (1, 2) in Schwingung versetzt.

10. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Schwingungserreger (3) mit einem auf dem Tauchteil (1) der Lanze angeordneten pneu­ matischen Vibrator (8) und einer elastischen Kupplung (17) zwischen diesem Tauchteil (1) und dem anderen Teil (2) der Lanze (1, 2) versehen ist.

11. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserreger (3) mit einer ersten, an den vorgenannten anderen Teil (2) der Lanze angeschlossenen und den pneumatischen Vibrator (8) enthaltenden Glocke (9), einer starren, zwischen diesem pneumatischen Vibrator (8) und dem Tauchteil (1) der Lanze (1, 2) lose von der Glocke (9) angeordneten Verbindung, einer zweiten, die erstgenannte Glocke (9) teilweise umgebenden, auf dem Tauchteil (1) befestigten Glocke (2) und einer elastischen Verbindung (17) zwischen der erstgenannten Glocke (9) und dem aus der letztgenannten Glocke (19) und dieser starren Verbindung (15) bestehenden Ganzen versehen ist.

12. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Schwingungserreger (3) mit einem elektromagnetischen Vibrator (21, 22; 25, 1 oder 35) versehen ist, dessen Anker (21 oder 1) mit einem Teil (1) der beiden Lanzenteile (1 und 2) und die elektromagnetische Spule (21 oder 25) mit dem anderen Teil (2) der Lanze (1, 2) verbunden ist.

13. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem mit einer zwischen den beiden Teilen (1 und 2) der Lanze angeordneten und die Entfernung dieser Teile voneinander begrenzenden Kupplung (17 oder 31, 33, 34) versehen ist.

14. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Schwingungserreger (3) mit einer auf dem vorgenannten zweiten Teil (2) der Lanze (1, 2) angeordneten, die Spule (21) des elektromagnetischen Vibrators (12, 22) enthaltenden Glocke (9), sowie mit einer starren Verbindung (15) zwischen dem Anker (22) dieses elektromagnetischen Vibrators (21, 22) und dem Tauchteil (1) der Lanze (1, 2) versehen ist, während die Kupplung (17) zwischen den beiden Teilen (1 und 2) der Lanze (1, 2) aus einer elastischen Verbindung (17) zwischen dem Anker (22) und der vorgenannten Glocke (9) besteht.

15. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die den Körper (21) des elektromagne­ tischen Vibrators (21, 22) enthaltende Glocke (9) durch einen Boden (10) abgeschlossen ist, die starre Verbindung (15) zwischen dem Anker (22) und dem Tauchteil (1) der Lanze (1, 2) sich frei durch eine Öffnung (16) dieses Bodens (10) erstreckt und die elastische Verbindung (17) in der vorgenannten Glocke (9) zwischen dem Anker (22) und dem Boden (10) der Glocke angeordnet ist, während der Schwingungserreger (3) mit einer zweiten, auf dem Tauchteil (1) der Lanze (1, 2) angeordneten und die vorgenannte Glocke (9), teilweise umgebenden Glocke (19) versehen ist.

16. Vorrichtung gemäss irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (1) des elektromagnetischen Vibrators (25, 1) ein durch das Ende, respektive durch die Verlängerung eines (1) der beiden Lanzenteile (1, 2) gebildeter Tauchanker ist.

17. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der vorgenannte Tauchanker (1) durch das Ende des Tauchteiles (1) der Lanze (1, 2) gebildet wird und die Spule (25) auf dem anderen Teil (2) derselben befestigt ist.

18. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der vorgenannte Schwingungserreger (3) mit einem länglichen Gehäuse (27) versehen ist, worin das Ende des Tauchteiles (1) der Lanze (1, 2) hineinsteckt, und das an den anderen Teil (2) der Lanze (1, 2) angeschlossen ist, die Spule (25) in diesem Gehäuse (27) feststehend montiert ist und die Kupplung (31, 33, 34) das in dieses Gehäuse (27) hineinsteckende Ende des Tauchteiles (1) mit beschränkter Bewegungsmöglichkeit des Gehäuses (27) kuppelt.

19. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kupplung (31, 33, 34) eine elastische Kupplung ist.

20. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das in das Gehäuse (27) hineinsteckende Ende des Tauchteiles (1) der Lanze (1, 2) mit wenigstens einem, mit beschränkter Bewegungsmöglichkeit in einer Kammer (31) des Gehäuses (27) befindlichen Kragen (33) versehen ist und die Kupplung (31, 33, 34) zwei zwischen dem Kragen (33) und den Enden der Kammer (31) angeordnete elastische Elemente (34) enthält.

21. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Schwingungserreger (3) mit zwei Elektromagneten (35) mit bei Erregung in zwei entgegengesetzten Richtungen gemäss der Längs­ achse bewegenden Ankern, sowie mit einem die Elektromagnete (35) umgebenden Rahmen (51), mit dessen Enden die Anker dieser Elektromagnete (35) verbunden sind, wobei diese Anker ihrerseits mit dem Tauchteil (1) der Lanze (1, 2) verbunden sind, und überdies mit Mitteln für die Wechselerregung der Elektromagnete (35) und mit einer einen Schwingungs­ dampfer (42) enthaltenden Kupplung (38, 39) zwischen den Elektromagneten (35) und dem Betätigungsteil (2) der Lanze (1, 2) versehen ist.

22. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 21, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Schwingungserreger (3) mit einem Gehäuse (38-40) versehen ist, bestehend aus einer Hülse (38) und zwei Deckeln (39 und 40), die Elektromagnete (35) mit einem auf dieser Hülse (38) befestigten Gehäuse (36) versehen sind, der eine Deckel (39) auf dem Betätigungsteil (2) befestigt ist und wenigstens mittels eines Schwingungsdämpfers (42) mit der Hülse (38) verbunden ist und zusammen mit der Hülse (38) und dem Schwingungsdämpfer (42) die Kupplung (38, 39, 42) zwischen den Elektromagneten (35) und dem Betätigungsteil (2) bildet, während der Tauchteil (1) beweglich durch den anderen, auf der Hülse (38) befestigten Deckel (40) hindurchsteckt.

23. Vorrichtung gemäss irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserreger (3) mit einem Gehäuse (53-55) versehen ist, das auf dem Tauchteil (1) befestigt ist und mittels eines Schwingungsdampfers (61) mit dem Betätigungsteil (2) verbunden ist, und überdies mit einem im vorgenannten Gehäuse (53-55) montierten mechanischen Vibrator (63, 68, 70, 71) ausgestattet ist.

24. Vorrichtung gemäss dem Anspruch 23, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Mechanische Vibrator (63, 68, 70, 71) mit einem auf dem Gehäuse (53-55) befestigten Motor und mit mindestens einem auf der Motorwelle (68) befestigten Exzenter (70) versehen ist.

25. Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (53-55) eine Hülse (53) und zwei auf derselben angeordnete Deckel (54 und 55) enthält, wovon der eine Deckel (55) auf dem Tauchteil (1) befestigt ist, während der andere Deckel (44) ein Röhrchen (57) trägt und der Schwingungsdampfer (61) ein zwischen diesem Röhrchen (57) und einem breiteren, auf dem Ende des Betätigungsteiles (2) befestigten Röhrchen (59) befestigter Elastischer Ring (61) ist.

26. Vorrichtung zur Messung bzw. Probenahme in Metall­ schmelzen gemäss der vorhergehenden Beschreibung oder den beiliegenden Zeichnungen.

27. Lanze (1, 2), ausgestattet mit einem Schwingungs­ erreger (3) aus der Vorrichtung gemäss irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 7-26.

28. Lanze (1, 2), ausgestattet mit einem Schwingungserreger (3) gemäss der vorhergehenden Beschreibung oder den beiliegenden Zeichnungen.