WO2019175252A1

WO2019175252A1 - Verfahren und vorrichtung zur entnahme einer flüssigen schlackenprobe aus einer metallschmelze

Info

Publication number: WO2019175252A1
Application number: PCT/EP2019/056301
Authority: WO
Inventors: Evgeny BALICHEV; Matthias Rohmann; Matthias Dresler; Jens Timmer; Klaus-Peter GRÄBING; Aleksander MATOS COSTA; Carsten SCHÄPKER
Original assignee: Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2019-09-19
Also published as: DE102018204099A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Entnahme einer flüssigen Schlackenprobe aus einer Metallschmelze. Dabei wird über ein Entnahmerohr einer Vorrichtung Flüssigschlacke aus der Schlackenschicht einer Metallschmelze entnommen. Hierfür ist das Entnahmerohr zumindest bereichsweise derart ausgebildet, dass es zwar in der Flüssigmetallschicht, nicht aber in der Schlackenschicht der Metallschmelze aufschmilzt. Zur Probenentnahme wird das freie Endes eines Entnahmerohres in die Metallschmelze eingeführt, bis das Entnahmerohr mit einem Teilabschnitt in der Flüssigmetallschicht der Metallschmelze positioniert ist. Anschließend wird eine vorbestimmte Wartezeit zugewartet, während der das Entnahmerohr mit dem Teilabschnitt in der Flüssigmetallschicht positioniert und in dieser aufgeschmolzen ist, so dass das Entnahmerohr nunmehr mit seinem neuen freien Ende genau in der Grenzschicht zwischen flüssiger Schlacke und Flüssigmetall positioniert ist. Durch Anheben des Entnahmerohres um eine vorbestimmte Wegstrecke wird das Entnahmerohr mit seinem neuen freien Ende in der Schlackenschicht positioniert, und Flüssigschlacke anschließend angesaugt.

Description

BESCHREIBUNG

Titel

Verfahren und Vorrichtung zur Entnahme einer flüssigen Schlackenprobe aus einer Metall- schmelze

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Entnahme einer flüssigen Schlackenprobe aus einer Metallschmelze, insbesondere ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Entnahme einer Probe flüssiger Gießschlacke während eines Metall- bzw. Stahlgießprozesses.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind im Stand der Technik in verschiedensten Aus- führungen bereits bekannt.

Bekannt ist es beispielsweise, dass in einer Gießkokille während des Gießverfahrens zu- nächst die Schlackenschicht freigeräumt wird. Hierbei wird die auf der Schlackenschicht auf- liegende, insbesondere Gießpulver und Sinter aufweisende, Schicht manuell mittels Frei- räumwerkzeugen entfernt, um anschließend die Schlackenprobe mit einem Löffelwerkzeug entnehmen zu können. Die konventionelle Probennahme führt zu einer Beeinträchtigung der Gießssicherheit und Produktqualität. Des Weiteren ist eine einheitliche Qualität der Schla- ckenprobe nicht gewährleistet, da Verunreinigungen durch Metallschmelze und versintertem Gießpulver - nicht zuletzt wegen des unsicheren Einflussfaktors„Mensch“ - nicht ausge- schlossen werden können. Außerdem ist diese Art der Probenentnahme nur möglich bei entsprechend vorhandenen Platzverhältnissen rund um diesen Anlagenbereich und bei ent- sprechend breiten Kokillen.

Ferner ist in der DE 25 29 738 A1 ein aus schwer schmelzbarem Glas bestehendes Gerät zur Entnahme von Flüssigmetallproben aus einer Metallschmelze beschrieben. Das hierbei verwendete Gerät wird mittels einer Zange am Ansatzrohr erfasst und getragen, und mit sei- nem Ansaugrohr in die Metallschmelze eingetaucht. Dabei ist in der Wand des Ansaugroh- res, nahe dem freien Ende, ein Bereich mit verringerter Wanddicke vorgesehen, durch den das flüssige Metall, dessen Probe gewonnen werden soll, beim Eintauchen in die Metall- schmelze eindringt.

Während bei der Probennahme flüssiger Metallschmelze das Probennahmegerät nur tief genug in die Schmelze eingeführt werden muss, um eine saubere Probe flüssigen Metalls zu erhalten, besteht bei der Probennahme von Schlacke bzw. Gießschlacke die Schwierigkeit, die Entnahmeöffnung des Probennahmegeräts genau innerhalb der dünnen Schicht flüssiger Gießschlacke zu positionieren.

Eine für die Entnahme einer Schlackenprobe aus eisen- oder stahlerzeugenden Anlagen geeignete Vorrichtung ist in der Druckschrift DE 197 52 743 A1 offenbart. Diese Vorrichtung ist in Form einer Sonde ausgeführt, die eine Einlauföffnung unterhalb einer Probenkammer aufweist, wobei der Querschnitt der Einlauföffnung in mindestens einem Bereich im Verhält- nis zum Probenraumquerschnitt gering ist, während der bevorzugt ringförmige Probenraum eine geringe Höhe im Verhältnis zu seinem Querschnitt aufweist. Hierdurch soll erreicht wer- den, dass sich der Probenraum der Sonde beim Eintauchen in die Schlackenschicht durch die unterhalb der Probenkammer liegende Einlauföffnung mit Schlacke füllt und die Schla- ckenprobe weitestgehend von Flüssigmetall frei bleibt.

Darüber hinaus wird im einleitenden Teil der Druckschrift DE 197 52 743 A1 beschrieben, dass bei einem bekannten Verfahren zur Schlackenprobenentnahme ein metallischer Ge- genstand wie beispielsweise ein einfaches Stahlrohr, eine einfache Stahlstange oder auch ein aufwändiger gestalteter Gegenstand mit größerer Oberfläche, welcher außen an einer Tauchproben- oder Tauchtemperatursonde befestigt ist eingetaucht wird. Beim Herauszie- hen des metallischen Gegenstandes aus der Schmelze bleibt dann Schlacke an dessen Oberfläche haften. Zur Vorbereitung einer Schlackenprobe für eine Analyse muss die Schla- cke aufwändig von dem metallischen Gegenstand abgeschlagen und die einzelnen Schla- ckenstücke zu einer talerförmigen Probe weiterverarbeitet werden. Nachteilig sind dabei die geringe Probenmenge und die oft nicht ausreichende Haftung der Schlacke an der Stahl stange.

Bei einem anderen im einleitenden Teil der Druckschrift DE 197 52 743 A1 beschriebenen Verfahren wird die Schlackenprobe von der Oberfläche der Metallschmelze mit Hilfe einer Saugsonde abgesaugt. Die hierbei eingesetzte Sonde entspricht in ihrer Bauweise im We- sentlichen den zur Probennahme aus einer Stahlschmelze eingesetzten Sonden. Eine Schwierigkeit hierbei ist das genaue Positionieren der Sonde innerhalb der flüssigen Schla- ckenschicht und die damit häufig einhergehende Verunreinigung der Schlackenproben mit Flüssigmetall. Aus der Druckschrift DE 10 2011 116 440 A1 ist eine weitere Vorrichtung zur Probenent- nahme von auf einer Eisen- oder Stahlschmelze aufliegenden Schlacke bekannt. Diese Vor- richtung ist ausgebildet als T rägerrohr, an dessen Ende ein Messkopf angeordnet ist, der ein Eintauchende und eine seitliche Umfangsfläche aufweist, wobei an dem Eintauchende des Messkopfes mindestens ein Sensor oder eine Einlauföffnung für eine im Inneren der Vorrich- tung vorhandene Probenkammer angeordnet ist. Hierdurch soll zum einen eine Messung oder Probennahme an der in die Stahlschmelze tief eintauchenden Stirnseite der Vorrichtung möglich sein, sowie zum anderen eine Probenentnahme aus einem höher gelegenen Ort, der im Bereich einer auf der Stahlschmelze aufliegenden Schlackenschicht liegt.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, es ein Verfahren sowie eine Vorrichtung und eine Saugsonde zur Entnahme flüssiger Schlackenproben während des Gießprozesses bereitzu- stellen, wodurch in der Qualität verlässliche und reproduzierbare Proben entnehmbar sind. Ferner soll ein Verfahren sowie eine Vorrichtung und eine Saugsonde bereitgestellt werden, mit dessen Hilfe auch bei beengten Platzverhältnissen eine Probennahme zuverlässig er- möglicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Erfin- dungsgemäß wird ein Verfahren zur Entnahme einer flüssigen Schlackenprobe auf einer Metallschmelze vorzugsweise in einer eisen- oder stahlerzeugenden Anlage (insbesondere während des laufenden Gießprozesses) vorgeschlagen, bei dem ein Entnahmerohr einer Probennahmevorrichtung (im Weiteren auch einfach als Vorrichtung bezeichnet) mit seinem freien, eine Entnahmeöffnung aufweisenden Ende so tief in eine Metallschmelze eingetaucht wird, bis es mit seinem freien Ende sicher in der Flüssigmetallschicht der Metallschmelze positioniert ist. Das Entnahmerohr ist hierfür gemäß der Erfindung zumindest bereichsweise derart ausgebildet, dass es in der Flüssigmetallschicht der Metallschmelze aufschmelzbar, hingegen in der Schlackenschicht der Metallschmelze nicht aufschmelzbar ist, der Schmelz- punkt des Entnahmerohres also so gewählt ist, dass er im Flüssigmetall erreicht wird und in der Schlackenschicht sicher nicht erreicht wird. Durch Zuwarten einer vorbestimmten Warte- zeit, während der das in der Flüssigmetallschicht befindliche Ende des Entnahmerohres si- cher in der Flüssigmetallschicht positioniert ist, wird dieses aufgeschmolzen. Diese Wartezeit ist vorzugsweise mit 1 bis 60 Sekunden zu bemessen. Hierdurch bedingt befindet sich das neu geschaffene freie Ende des nunmehr um die aufgeschmolzene Länge verkürzten Ent- nahmerohres mit seiner (neuen) Entnahmeöffnung in der Grenzschicht von Flüssigmetall und Schlacke. Durch Anheben des Entnahmerohres um eine vorbestimmte Wegstrecke, die bevorzugt mit etwa bis zu 20 Millimetern gewählt ist, wird das Entnahmerohr mit seiner neu geschaffenen Entnahmeöffnung sicher in der Schlackenschicht positioniert. Durch das erfin- dungsgemäße Verfahren wird eine reproduzierbare und gute Probenqualität ermöglicht, der Gießprozess erheblich weniger beeinflusst und ein Beitrag zur Verbesserung der Arbeitssi- cherheit realisiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Flüssigschlacke in eine am Ende des Entnahmerohres angeordnete Probenkammer einer Saugsonde eingesaugt wird. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, die Flüs sigschlacke in einer beliebigen Form, welche unabhängig von der Form des Entnahmerohres ist, erkalten zu lassen. Denkbar ist hier beispielsweise das Erkaltenlassen in talerförmiger Form, welches durch eine talerförmige Probenkammer ermöglicht werden würde. Denkbar ist auch, dass die Flüssigschlacke mit Hilfe eines Vakuumsystems durch Erzeugung eines ent- sprechenden Unterdruckes, (ausschließlich) in den Probenraum eingesaugt wird.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung (Probennahmevor- richtung) zur Entnahme einer flüssigen Schlackenprobe aus einer auf einer Flüssigmetall- schicht getragenen Schlackenschicht einer Metallschmelze, umfassend:

- eine Saugsonde mit einer Probenkammer und einem mit der Probenkammer verbundenen Entnahmerohr, wobei das Entnahmerohr zumindest bereichsweise derart ausgebildet ist, dass es zwar in der Flüssigmetallschicht, nicht aber in der Schlackenschicht aufschmilzt,

- eine über eine Saugleitung mit der Saugsonde verbundene Saugvorrichtung zum Ansau- gen der flüssigen Schlacke,

- sowie eine Positioniereinrichtung zum Absenken und Anheben der Saugsonde, derart,

-- dass die Saugsonde mit dem freien Ende ihres Entnahmerohres, ausgehend von einer Ruheposition, in der das freie Ende des Entnahmerohres nicht in die Metallschmelze einge- taucht ist, in eine erste Betriebsposition überführbar ist, in der das Entnahmerohr derart weit abgesenkt ist, dass das freie Ende des Entnahmerohres mit einem Teilabschnitt in der Flüs- sigmetallschicht positioniert ist, und

-- dass die Saugsonde in eine zweite Betriebsposition überführbar ist, in der sie, ausgehend von der ersten Betriebsposition, um eine vorbestimmbare Wegstrecke angehoben positio- nierbar ist, derart, dass das freie Ende des Entnahmerohres mit seiner Entnahmeöffnung in der Schlackenschicht positioniert ist. Denkbar ist, dass die Metallschmelze eine Stahl schmelze ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, flüssige Schlackenproben während des Gießprozesses zu nehmen, welche in der Qualität verlässlich und reproduzier- bar sind.

Die Vorrichtung ist derart ausgeführt, dass die Saugsonde mit dem freien Ende ihres Ent- nahmerohres, ausgehend von einer Ruheposition, in der das freie Ende des Entnahmeroh- res nicht in die Metallschmelze eingetaucht ist, in eine erste Betriebsposition überführbar ist, in der das Entnahmerohr derart weit abgesenkt ist, dass das freie Ende des Entnahmerohres mit seiner Entnahmeöffnung sicher in der Flüssigmetallschicht positioniert ist, und dass die Saugsonde in eine zweite Betriebsposition überführbar ist, in der sie, ausgehend von der ersten Betriebsposition, um eine vorbestimmbare Wegstrecke angehoben positionierbar ist, derart, dass das freie Ende des Entnahmerohres mit seiner Entnahmeöffnung sicher in der Schlackenschicht positioniert ist. Auch durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der ins- besondere auch das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist, wird eine bessere Pro- benqualität ermöglicht, der Gießprozess erheblich weniger beeinflusst und ein Beitrag zur Verbesserung der Arbeitssicherheit realisiert. Ferner wird durch die Verwendung dieser Vor- richtung eine Probennahme auch bei sehr beengten Platzverhältnissen an der Kokille ermög- licht. Denkbar ist, dass das Entnahmerohr an seinem freien Ende eine thermisch zersetzbare Kappe aufweist. Beim Überführen der Saugsonde von der Ruheposition in die erste Be- triebsposition verhindert die thermisch zersetzbare Kappe ein Eindringen von Sinter und/oder Pulver in das Entnahmerohr in vorteilhafter Weise. Vor dem Überführen der Saugsonde von der ersten Betriebsposition in die zweite Betriebsposition zersetzt sich die Kappe thermisch.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Saugsonde umfasst, die ein Gehäuse zur Aufnahme der Schlackenprobe aufweist, wobei das Gehäuse an einer Stirnseite den Rohrabschnitt mit seiner am freien En- de ausgebildeten Entnahmeöffnung trägt und an einer anderen Stirnseite, bevorzugt gegen- überliegend, eine Öffnung zum Anschluss an die Saugvorrichtung aufweist. Denkbar ist, dass das Gehäuse, vorzugsweise aus Metall gefertigt, beheizbar oder kühlbar ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse der Saugsonde derart temperaturbeständig ausgebildet ist, dass es in der Schlackenschicht der Metallschmelze, vorzugsweise in der Flüssigmetallschicht der Metall- schmelze, nicht aufschmelzbar ist. Dadurch ist das Gehäuse gegen hitzebedingte Beschädi- gungen geschützt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Entnahmerohr auswechselbar mit dem Gehäuse der Saugsonde verbunden ist. Die erleichtert vorteilhaft das Handling der Vorrichtung. Ferner könnte so das Gehäuse mehrfach verwendet werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse ein Deckelteil aufweist, über welches das Gehäuse der Saugsonde ver- schließbar beziehungsweise zu öffnen ist. Denkbar ist, das Deckelteil in Form eines Deckels, eines Schiebers oder eines Kugelventils auszuführen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Positioniereinrichtung beispielsweise über einen Scherenhubtisch gebildet ist.

Scherenhubtische sind stabil und unempfindlich, jedoch über die Wahl eines entsprechenden Getriebes leicht in Ihrer Hub- und Senkgeschwindigkeit regelbar. Damit ergibt sich eine vor- teilhafte Möglichkeit, die Vorrichtung feinfühlig und genau zur Probenentnahme zu bewegen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Saugvorrichtung durch ein Vakuumsystem gebildet ist. Denkbar sind hier einfache Vakuumpumpen, wie beispielsweise Membranpumpen oder Kolbenpumpen. Durch das An- saugen mit Unterdrück muss keine mechanische Einrichtung der Saugvorrichtung zum Be- fördern der Schlackenprobe in Berührung mit der Schlacke gebracht werden. Dies bedingt eine geringere Kontamination der Schlackenprobe durch den Entnahmeprozess sowie einen reduzierten Verschleiß der Vorrichtung.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Saugsonde zur Probennahme von Flüssigschlacke aus der Schlackenschicht auf einer Metallschmelze mit einer Proben- kammer zur Aufnahme von Flüssigschlacke, einem mit der Probenkammer drucktechnisch verbundenen Entnahmerohr zum Eintauchen in die Metallschmelze sowie mit einem weite- ren Anschluss zur drucktechnischen Verbindung mit einer Saugvorrichtung, wobei das Ent- nahmerohr zumindest bereichsweise derart ausgebildet ist, dass es zwar in der Flüssigme- tallschicht, nicht aber in der Schlackenschicht aufschmilzt und bevorzugt aus Edelstahl ge- bildet ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnun- gen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen an- hand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausfüh- rungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschrän- ken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Entnahme einer Schlackenprobe aus einer Metallschmelze in unterschiedlichen Betriebspositionen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Vorrichtung zur

Entnahme einer Schlackenprobe aus einer Metallschmelze mit einer manuell betreibbaren Positioniereinrichtung gemäß einer beispielhaf- ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figuren 3 a und b zeigen die wesentlichen Einzelteile des Aufbaus einer erfindungsge- mäßen Saugsonde. Figur 3a zeigt die wesentlichen Teile des Auf- baus einer erfindungsgemäßen Saugsonde in einer schematischen Explosionsdarstellung. Figur 3b zeigt die Saugsonde im montierten Zustand.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver- sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

In Figur 1 ist eine Vorrichtung 1 (Probennahmevorrichtung) zur Entnahme von Schlacken- proben aus einer flüssigen Schlackenschicht SL einer Metallschmelze M in einer möglichen Ausführungsform schematisch dargestellt.

Die Vorrichtung 1 umfasst eine Saugsonde 2, eine mit der Saugsonde 2 drucktechnisch ver- bundene Saugvorrichtung 3 (hier in Form eines Vakuumsystems) zum Einsaugen der Flüs sigschlacke in eine Probenkammer 2.2 der Saugsonde 2 sowie eine Positioniereinrichtung 4 zur Positionierung der Saugsonde 2. Dabei besteht die Saugsonde 2 im Wesentlichen aus einem Sondengehäuse 2.1 mit einer im Längsschnitt vorzugsweise talerförmigen Proben- kammer 2.2, wobei die Probenkammer 2.2 auf der einen Seite drucktechnisch mit einem Entnahmerohr 2.3 und auf der anderen Seite drucktechnisch mit der Saugvorrichtung 3 ver- bunden ist. Die Saugvorrichtung 3 kann beispielsweise durch ein Vakuumsystem, beispiels- weise in Form einer Vakuumpumpe, gebildet sein. Das untere Ende des Entnahmerohrs 2.3 weist eine sich thermisch zersetzbare Kappe 2.3a auf. Die Positioniereinrichtung 4 kann ebenfalls durch verschiedene manuell oder automatisiert arbeitende Hebe- / Senkvorrichtun- gen bis hin zu Manipulatoren, wie Robotern, ausgeführt sein. In Figur 1 ist die Positionierein- richtung 4 lediglich abstrakt durch einen Doppelpfeil angedeutet. Gemäß der Erfindung be- steht das Entnahmerohr 2.3 zumindest bereichsweise aus einem Material, welches im Hin- blick auf seinen Schmelzpunkt die Eigenschaft aufweist, dass das daraus hergestellte Ent- nahmerohr 2.3 zwar in der Flüssigmetallschicht FM der Metallschmelze M, nicht aber in der Schlackenschicht SL der Metallschmelze M aufschmilzt.

Gemäß Figur 1 soll durch unterschiedliche Positionen der Vorrichtung 1 das erfindungsge- mäße Verfahren veranschaulicht und erläutert werden. Zur Entnahme einer Schlackenprobe aus der Metallschmelze M wird, ausgehend von einer ganz links in Figur 1 dargestellten Ru- heposition RP der Vorrichtung 1 , in welcher die Saugsonde 2 derart positioniert ist, dass das Entnahmerohr 2.3 derselben nicht in die Metallschmelze M eingetaucht ist, die Saugsonde 2 der Vorrichtung 1 mittels der Positioniereinrichtung 4 in eine erste Betriebsposition BP1 über- führt. In der ersten Betriebsposition BP1 ist die Saugsonde 2 soweit abgesenkt, dass das Entnahmerohr 2.3 mit seinem freien Ende (an dem mit Vorteil auch die Entnahmeöffnung ausgebildet ist sowie eine thermisch zersetzbare Kappe 2.3 angebracht ist) mit einem Teil- abschnitt a sicher in der Flüssigmetallschicht FM der Metallschmelze M positioniert ist (siehe erste Darstellung der ersten Betriebsposition BP1.1 ). Das Erreichen der Flüssigmetallschicht kann durch einen Anzeiger festgestellt werden. Aufgrund der Lichtleitung oder auch Wärme- leitung leuchtet der Anzeiger aus Glas bzw. Glasfaser bzw. Fiberglas, der parallel zum Ent- nahmerohr angebracht ist, bei Erreichen der Flüssigmetallschicht auf. In der ersten Betriebs- position BP1 verharrt die Vorrichtung 1 nunmehr eine definierte Zuwartezeit - etwa 1 bis 60 Sekunden, insbesondere 10 bis 20 Sekunden (insb. etwa 15 Sekunden). Diese Zuwartezeit ist derart bemessen, dass gerade eben sichergestellt ist, dass der Teilabschnitt a des Ent- nahmerohres 2.3, der anfangs als das Entnahmerohr 2.3. durch Überführung in die erste Betriebsposition BP1 mit dem Teilabschnitt a in der Flüssigmetallschicht FM positioniert war, zusammen mit der thermisch zersetzbaren Kappe 2.3a aufgeschmolzen ist (siehe zweite Darstellung der ersten Betriebsposition). Die thermisch zersetzbare Kappe 2.3a stellt bei der Überführung der Saugsonde 2 von der Ruheposition RP in die erste Betriebsposition BP1 sicher, dass ein Eindringen von Sinter oder Pulver in das Entnahmerohr 2.3 unterbleibt. Aus- gehend von der ersten Betriebsposition BP1 wird die Saugsonde 2 nach Ablauf der Zuwarte- zeit um eine vorbestimmte Wegstrecke d angehoben und in eine zweite Betriebsposition BP2 überführt, so dass sichergestellt ist, dass das nunmehr verkürzte (auf- bzw. abgeschmolze- ne) Entnahmerohr 2.3 mit seinem freien Ende in der Schlackenschicht SL positioniert ist. In dieser zweiten Betriebsposition BP2 wird nunmehr über die Saugvorrichtung 3 Flüssigschla- cke aus der Schlackenschicht SL in die Probenkammer 2.2 eingesaugt. Ist eine ausreichen- de Probenmenge an Schlacke in die Probenkammer 2.2 gesaugt worden, wird die Saugson- de 2 wieder in die Ruheposition RP zurück überführt. Jetzt kann die Schlackenprobe aus der Probenkammer 2.2 entnommen und Analysezwecken oder dergleichen zugeführt werden.

Figur 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Im Unterschied zur Darstellung einer Ausführungs- form der Vorrichtung 1 in Figur 1 , in der die Positioniereinrichtung 4 lediglich rein schema- tisch als Doppelpfeil angedeutet ist, ist in der Darstellung einer Ausführungsform der Vorrich- tung 1 in Figur 2 eine Positioniereinrichtung 4 gezeigt, die als Scherenhubtisch ausgebildet ist, der über einen seitlichen Kurbelantrieb manuell oder motorisch verstellbar ist. Auf der Positioniereinrichtung 4 ist eine als Vakuumpumpe ausgebildete Saugeinrichtung 3 montiert, die über eine Saugleitung 5, beispielsweise als Stahlrohrleitung in Form einer Probenlanze ausgeführt, mit der Saugsonde 2 verbunden und drucktechnisch gekoppelt ist. Zur Veran- schaulichung des vorstehend anhand von Figur 1 bereits erläuterten Verfahrens sind auch in dieser Darstellung die erste Betriebsposition BP1 mit bis in die Flüssigmetallschicht FM der Metallschmelze M eingeführtem Entnahmerohr 2.3 (links (BP1.1/BP1 ): mit gerade in die Flüssigmetallschicht FM eingeführtem Entnahmerohr 2.3 und Mitte (BP1.2/BP1 ): mit bis zur Grenzschicht Flüssigmetall/Schlacke aufgeschmolzenem Entnahmerohr 2.3) und die zweite Betriebsposition (rechts (BP2): mit um eine vorbestimmte Wegstrecke d angehobener Saug- sonde 2, wodurch das Entnahmerohrende sicher in der Schlackenschicht SL positioniert wurde) dargestellt. Die thermisch zersetzbare Kappe 2.3a am unteren Ende des Entnahme- rohrs 2.3 zersetzt sich in der Flüssigmetallschicht FM.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Ausgangshöhe der Positio- niereinrichtung 4 durch eine Messung bzw. Bestimmung der Tiefe bzw. Position einer Grenzschicht G zwischen Schlackenschicht SL und der Flüssigmetallschicht FL bestimmt werden. Hierfür wird ein verzinktes Blech, beispielsweise ein Edelstahlblech, ausgehend von einer bekannten Ist-Position so tief in die Metallschmelze M eingetaucht bis dieses sicher mit ihrem Eintauchende teilweise in die Flüssigmetallschicht FM der Metallschmelze M reicht. Nach zirka 1-30 Sekunden schmilzt der in der Flüssigmetallschicht FM befindliche Teil des Blechs auf. Auf dem Blech ist dann im Bereich der Abschmelzkante die Schlackenschicht SL und die Grenzschicht G erkennbar, wodurch dann eine geeignete Eintauchtiefe t für die Saugsonde 2 als auch eine geeignete Hubstrecke d (bevorzugt zirka 5 mm) nach erfolgtem Aufschmelzvorgang des in die Flüssigmetallschicht FL getauchten freien Endes des Ent- nahmerohres 2.3 der Saugsonde 2 bestimmbar ist.

In den Figuren 3a und 3b sind jeweils die Saugsonde 2 in einem möglichen Aufbau exemp- larisch schematisch dargestellt. Gemäß Figur 3a, in der in einer Explosionsdarstellung die wesentlichen Bestandteile der Saugsonde 2 gezeigt sind, umfasst eine erfindungsgemäße Saugsonde 2 zumindest eine Probenkammer 2.2 sowie ein mit der Probenkammer 2.2 drucktechnisch verbundenes Entnahmerohr 2.3. Das Entnahmerohr 2.3 ist vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt, da die folgenden Eigenschaften erfüllt werden müssen: das Entnahme- rohr 2.3 sollte nicht magnetisch sein und einen niedrigeren Schmelzpunkt als die Temperatur der Flüssigmetallschicht FL aufweisen. Eine thermisch zersetzbare Kappe 2.3a ist zusätzlich auf dem Entnahmerohr 2.3 befestigt, um ein Eindringen von Sinter oder Pulver in das Rohr beim Übergang von der Ruheposition RP in die erste Betriebsposition BP1 zu verhindern.

Die Probenkammer 2.2, die in ihrem inneren einen Aufnahmeraum für eine Schlackenprobe aufweist ist auf einer Seite über einen Eingangskanal mit dem Entnahmerohr 2.3 verbunden bzw. im Falle eines tauschbaren Entnahmerohres 2.3 verbindbar und auf ihrer anderen ge- genüber liegenden Seite über einen Ansaugkanal mit der Sauvorrichtung 3 drucktechnisch verbindbar. Auf einer ihrer flächigen Seiten ist die Probenkammer 2.2 mit einem Deckelteil 2.2a versehen, so dass die Probe nach Entfernen des Deckelteils 2.2a aus der Probenkam- mer 2.2 entnommen werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Probenkam- mer 2.2 in einem schmelzfesten separaten Sondengehäuse 2.1 angeordnet, aus dem das Entnahmerohr 2.3 mit seinem freien Ende herausragt und über eine Papprolle gegen das Gehäuse abgedichtet ist. Alternativ kann die Probenkammer 2.2 auch direkt in dem Sonden- gehäuse 2.1 ausgebildet beziehungsweise in dieses integriert sein.

Figur 3b zeigt die in Figur 3a in Einzelteilen gezeigte Saugsonde 2 in zusammengebautem Zustand.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Vorrichtung

2 Saugsonde

2.1 Sondengehäuse

2.2 Probenkammer

2.2a Deckelteil

2.3 Entnahmerohr

2.3a Kappe

3 Saugvorrichtung

4 Positioniereinrichtung

5 Saugleitung

M Metallschmelze

FM Flüssigmetallschicht

SL Schlackenschicht

G Grenzschicht d Wegstrecke (um die die Saugsonde anzuheben ist) a Teilabschnitt (des Entnahmerohres)

t Eintauchtiefe

RP Ruheposition

BP1 erste Betriebsposition

BP1.1 erste Darstellung der ersten Betriebsposition

BP1.2 zweite Darstellung der ersten Betriebsposition

BP2 zweite Betriebsposition

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Entnahme einer flüssigen Schlackenprobe aus einer Metallschmel- ze (M), umfassend folgende Verfahrensschritte:

- Überführen eines freien Endes eines Entnahmerohres (2.3) einer Probennah- mevorrichtung (1 ) in eine Metallschmelze (M), bis das Entnahmerohr (2.3) mit seinem freien Ende mit einem Teilabschnitt (a) in einer Flüssigmetallschicht (FM) der Metallschmelze (M) positioniert ist,

wobei das Entnahmerohr (2.3) zumindest bereichsweise derart ausgebildet ist, dass es zwar in der Flüssigmetallschicht (FM), nicht aber in einer Schlacken- schicht (SL) aufschmilzt,

- Zuwarten einer vorbestimmten Wartezeit, während der das Entnahmerohr (2.3) mit dem Teilabschnitt (a) seines freien Endes in der Flüssigmetallschicht (FM) po- sitioniert ist und aufschmilzt,

- Anheben des Entnahmerohres (2.3) um eine vorbestimmte Wegstrecke (d), so dass das um den Teilabschnitt (a) verkürzte Entnahmerohr (2.3) mit seinem neu- en freien Ende in der Schlackenschicht (SL) positioniert ist,

- Ansaugen von Flüssigschlacke aus der Schlackenschicht (SL).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigschlacke in eine am Ende des Entnahmerohres (2.3) angeordnete Probenkammer (2.2) einer Saugsonde (2) eingesaugt wird.

3. Vorrichtung (1 ) zur Entnahme einer flüssigen Schlackenprobe aus einer auf einer Flüssigmetallschicht (FM) getragenen Schlackenschicht (SL) einer Metallschmel- ze (M), umfassend:

- eine Saugsonde (2) mit einer Probenkammer (2.2) und einem mit der Proben- kammer (2.2) verbundenen Entnahmerohr (2.3), wobei das Entnahmerohr (2.3) zumindest bereichsweise derart ausgebildet ist, dass es zwar in der Flüssigme- tallschicht (FM), nicht aber in der Schlackenschicht (SL) aufschmilzt,

- eine über eine Saugleitung (5) mit der Saugsonde (2) verbundene Saugvorrich- tung (3) zum Ansaugen der flüssigen Schlacke

- sowie eine Positioniereinrichtung (4) zum Absenken und Anheben der Saugson- de (2), derart,

-- dass die Saugsonde (2) mit dem freien Ende ihres Entnahmerohres (2.3), aus- gehend von einer Ruheposition (RP), in der das freie Ende des Entnahmerohres (2.3) nicht in die Metallschmelze (M) eingetaucht ist, in eine erste Betriebsposition (BP1 ) überführbar ist, in der das Entnahmerohr (2.3) derart weit abgesenkt ist, dass das freie Ende des Entnahmerohres (2.3) mit einem Teilabschnitt (a) in der Flüssigmetallschicht (FM) positioniert ist,

und

-- dass die Saugsonde (2) in eine zweite Betriebsposition (BP2) überführbar ist, in der sie, ausgehend von der ersten Betriebsposition (BP1 ), um eine vorbestimm- bare Wegstrecke (d) angehoben positionierbar ist, derart, dass das freie Ende des Entnahmerohres (2.3) mit seiner Entnahmeöffnung in der Schlackenschicht (SL) positioniert ist.

4. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Vorrichtung (1 ) eine Saugsonde (2) umfasst, die ein Gehäuse (2.1 ) zur Auf- nahme der Schlackenprobe aufweist, wobei das Gehäuse (2.1 ) an einer Stirnseite den Rohrabschnitt (2.3) mit seiner am freien Ende ausgebildeten Entnahmeöff- nung trägt und an einer anderen Stirnseite, bevorzugt gegenüber liegend, eine Öffnung zum Anschluss an die Saugvorrichtung (3) aufweist.

5. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge- häuse (2.1 ) der Saugsonde (2) derart temperaturbeständig ausgebildet ist, dass es in der Schlackenschicht (SL) der Metallschmelze (M), vorzugsweise in der Flüssigmetallschicht (FM) der Metallschmelze (M), nicht aufschmelzbar ist.

6. Vorrichtung (1 ) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Entnahmerohr (2.3) auswechselbar mit dem Gehäuse (2.1 ) der Saugsonde (2) verbunden ist.

7. Vorrichtung (1 ) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Gehäuse (2.1 ) ein Deckelteil aufweist, über welches das Gehäuse (2.1 ) der Saugsonde (2) verschließbar beziehungsweise zu öffnen ist.

8. Vorrichtung (1 ) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Positioniereinrichtung (4) als ein Scherenhubtisch gebildet ist.

9. Vorrichtung (1 ) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugvorrichtung (3) durch ein Vakuumsystem gebildet ist.

10. Saugsonde (2) zur Probennahme von Flüssigschlacke aus einer Schlacken- schicht (SL) einer Metallschmelze (M) mit

- einer Probenkammer (2.2) zur Aufnahme von Flüssigschlacke,

- einem mit der Probenkammer (2.2) drucktechnisch verbundenen Entnahmerohr (2.3) zum Eintauchen in die Metallschmelze (M)

- sowie mit einem weiteren Anschluss zur drucktechnischen Verbindung mit einer

Saugvorrichtung (3),

wobei das Entnahmerohr (2.3) zumindest bereichsweise derart ausgebildet ist, dass es zwar in der Flüssigmetallschicht (FM), nicht aber in der Schlackenschicht (SL) aufschmilzt und bevorzugt aus Edelstahl gebildet ist.