DE940616C - Verfahren zur quantitativen Bestimmung der Konzentrationsaenderungen von Elementen, deren Analyse bekannt ist, in Stahl- und Eisenbaedern - Google Patents

Description

• Verfahren zur quantitativen Bestimmung der Konzentrationsänderungen von Elementen, deren Analyse bekannt ist, in Stahl und Eisenbädern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, nach dem eine schnelle quantitative Bestimmung von Elementen, z. B. von Begleitelementen in Stahlbädern bzw. von deren Konzentrationsänderungen, vorgenommen werden kann. Auch kann durch dieses Verfahren der Schmelzverlauf einwandfrei überwacht und dadurch eine Steuerung ermöglicht werden.
• Üblicherweise werden die in Stahlbädern enthaltenen Elemente auf chemischem oder spektographischem Wege festgestellt. Die bekannten chemischen Verfahren bedürfen aber einer gewissen Zeit, um zu einer Feststellung der einzelnen Elemente zu kommen. Die Zeitspanne der chemischen Analysierung ist in vielen Fällen untragbar groß, da mancher Schmelzprozeß eine schnelle Feststellung der Analyse erfordert, besonders wo dieses Wissen um die chemische Zusammensetzung unumgänglich ist, um eine einwandfreie Fertigstellung zu ermöglichen.
• Es ist auch an sich bekannt, eine kleine Menge Ferrophosphid, welches radioaktives Phosphor enthält, einem Schmelzbad zuzuführen, und durch Messung der Strahlung an Proben während der Schmelze oder vom fertigen Stahl den im Stahl verbleibenden Rest an Phosphorgehalt festzustellen.
• Erfindungsgemäß werden nun radioaktive Isotope des zu bestimmenden Elementes mit Eisen unter Zusatz von Kohlenstoff zu einem Regulus mit einem Schmelzpunkt unterhalb der Eiseneinlauftemperatur zusammengeschmolzen und in dieser Form dem zu untersuchenden Stahl- oder Eisenbad zugesetzt.
• Zweckmäßigerweise nimmt man z. B. bei der Phosphorbestimmung und der Stahlherstellung im Konverter bei der Herstellung des Regulus eine Mischung von radioaktivem Ferrophosphid und Roheisen im Verhältnis I: : IO unter Zusatz von ungefähr I O/a Kohlegranulat. Damit erhält man einen Regulus, dessen Schmelzpunkt entsprechend dem hohen Kohlenstoffgehalt tief liegt - also niedriger als der des Roheisens. Eine schnelle Auflösung im flüssigen Roheisen ist gewährleistet. Ferner hat die Anwendung eines solchen Regulus gegenüber der vorgeschlagenen Verwendung von Ferrophosphid den Vorteil, daß der Regulus weit weniger strahlungsgefährdend ist. Es ist ohne weiteres möglich, den Regulus unter entsprechenden Schutzmaßnahmen in einem besonders abzuschirmenden Raum herzustellen und alsdann in den Betrieb zu bringen.
• Die dem Bad zugegebene Menge des Regulus wird so gehalten, daß in der Endschmelze gerade noch so viel radioaktives Phosphor verbleibt, daß die Meßgenauigkeit noch gewisse Forderungen erfüllt, z. B. genügen IO Mikro-Curi. Die Meßgenauigkeit kann man z. B. durch die Vergrößerung der zur Messung verfügbaren Oberfläche erhöhen.
• Die Menge ist so klein, daß die vom Stahl emittierten Strahlen keine schädliche Wirkung haben.
• Der radioaktive Regulus wird in einem Zeitpunkt, der eine vollständige Durchmischung zuläßt, der Schmelze zugesetzt. Zweckmäßig ist der Zusatz vor Einlauf des Raheisens in die Pfanne am Mischer. Hierdurch wird ohne weiteres erreicht, daß eine Probe aus dem Pfanneninhalt eine wirkliche Durchschnittsprobe ist. Die an der Schmelze gemessene Strahlungsintensität ist dann aber dem Phosphorgehalt des zu verblasenden Roheisens proportional; man braucht also nur mit einem der bekannten Strahlungsmeßgeräte die Strahlungen der in dem Schmelzgefäß befindlichen Schmelze zu messen, und damit zunächst ein relatives Maß für die Höhe desPhosphorgehaltes festzustellen. Dieses wird ein eindeutiges absolutes Maß dadurch, daß der Phosphorgehalt des Roheisens hinreichend genau bekannt ist. Jede weitere Strahlungsmessung ergibt im Verlaufe der Fertigstellung der zu verblasenden Schmelze ein eindeutiges absolutes Maß.
• Diese Messung erfordert nur kürzeste Zeit, so daß es möglich ist, die Zusammensetzung der Schmelze zu steuern, ohne erst auf die Analysierung mit chemischen Mitteln zu warten. Diese Messung kann mit einzelnen Proben und auch fortgesetzt erfolgen.
• Man kann in gleicher Weise auch andere Begleitelemente überwachen, wie Mangan und Schwefel.
• Sollen z. B. neben dem P-Gehalt zu gleicher Zeit Mn- und S-Gehalt bestimmt werden, so arbeitet man zweckmäßig mit Isotopen unterschiedlicher Strahlenarten, die sich in ihren Energien und/oder ihren Härten (Durchdringungsfähigkeit) unterscheiden, z. B. Min56 mit einer Halbwertzeit von 2,6 Stunden (Beta- und Gammastrahler) und S35 mit einer Halbwertzeit von 87,I Tagen Es ist ohne weiteres möglich, verschiedene Elemente gleichzeitig zu bestimmen unter Ausnutzung der verschiedenen Energien und der damit gegebenen Strahlungstrennungsmöglichkeiten.

Claims (3)

1. PATENTANSPRUCHE: 1. Verfahren zur quantitativen Bestimmung der Konzentrationsänderungen von Elementen, deren Analyse bekannt ist, in Stahl- oder Eisen bädern unter Beifügung von radioaktiven Isotopen des zu bestimmenden Elementes, dadurch gekennzeichnet, daß die radioaktiven Isotope mit Eisen unter Zusatz von Kohlenstoff zu einem Regulus mit einem Schmelzpunkt unterhalb der Eiseneinlauftemperatur zusammengeschmolzen werden, worauf dieser radioaktive isotopenhaltige Regulus-dem zu untersuchenden Eisen- oder Stahlbad zugeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der isotopenhaltige Regulus dem Roheisen vor dem Mischer oder vor der Pfanne zugesetzt wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend den festzustellenden Elementen radioaktive Isotope zugesetzt werden, die durch unterschiedliche Höchstenergien gekennzeichnet und trennbar sind.

   Angezogene Druckschriften: >Umschau« mg52, Heft 13, S. 407 bis 408; deutsche Patentschrift Nr. 865 385.