DD210979A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE STRENGTH OF SOLID SUBSTANCES - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE STRENGTH OF SOLID SUBSTANCES Download PDF

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DD210979A1
DD210979A1 DD24417782A DD24417782A DD210979A1 DD 210979 A1 DD210979 A1 DD 210979A1 DD 24417782 A DD24417782 A DD 24417782A DD 24417782 A DD24417782 A DD 24417782A DD 210979 A1 DD210979 A1 DD 210979A1
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Michael Schaaf
Joachim Mallon
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Michael Schaaf
Joachim Mallon
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung temperatur-, druck-und atmosphaerenabhaengiger Festigkeitswerte fester poroeser Stoffe im Temperaturbereich von 20 hoch Grad C bis 1500 hoch Grad C. Die Erfindung ist in der Prueftechnik bei der Qualitaetsbestimmung einsetzbar. Mit der Erfindung soll die Festigkeit unter praxisnahen Bedingungen ermittelt werden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest, indem das zu untersuchende Probenstueck in eine mit einer definierten Gasatmosphaere gefuellte Kammer, die sich in einem Ofen befindet, eingebracht wird. Anschliessend wird das Probenstueck mit einem bestimmten einstellbaren Anpressdruck angebohrt und die Eindringtiefe des Bohrers in Abhaengigkeit von der Zeit erfasst. Die so entstandene Funktion gibt Auskunft ueber die Festigkeit und den homogenen Aufbau des Probematerials. Die Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens besteht aus einem Ofen mit einer definierbaren Gasatmosphaere fuellbaren Kammer, einem Bohrer sowie einer Messeinrichtung zur Erfassung der Eindringtiefe des Bohrers in Abhaengigkeit von der Zeit.The invention relates to a method and a device for determining temperature-, pressure- and atmosphere-dependent strength values of solid porosic substances in the temperature range from 20 high degrees C to 1500 high degrees C. The invention can be used in the quality control in the testing. With the invention, the strength is to be determined under practical conditions. According to the invention, the object is achieved by introducing the sample piece to be examined into a chamber filled with a defined gas atmosphere, which is located in an oven. Subsequently, the sample is drilled with a certain adjustable contact pressure and the penetration depth of the drill is recorded as a function of time. The resulting function provides information about the strength and the homogeneous structure of the sample material. The device for implementing the method consists of a furnace with a definable gas atmosphere fillable chamber, a drill and a measuring device for detecting the penetration depth of the drill as a function of time.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Festigkeit fester StoffeMethod and device for determining the strength of solids

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung temperatur-« druck- und atmosphärenabhängiger Festigkeitswerte fester poröser Stoffe, insbesondere fester Brennstoffe wie Koks u. ä. sowie feuerfester Baustoffe im Temperaturbereich von 20 C bis 1500 0C.The invention relates to a method and a device for determining temperature- and atmospheric-dependent strength values of solid porous substances, in particular solid fuels such as coke and the like. Ä. As well as refractory materials in the temperature range of 20 C to 1500 0 C.

Die Erfindung ist somit in der Prüftechnik bei der Qualitätsbestimmung, insbesondere in der Industrie der festen Brennstoffe, der Feuerfestindustrie und bedingt in der Baustoffindustrie einsetzbar.The invention is thus in the testing in quality determination, especially in the industry of solid fuels, the refractory industry and conditionally used in the building materials industry.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

An feste poröse Stoffe, wie z. B, feste Brennstoffe, insbesondere an Kokse, und an Feuerfestbaustoffe werden vom Einsatzgebiet abhängige, spezifische Anforderungen bezüglich der Festigkeitswerte gestellt· Je höher z. B. die Koksfestigkeit, desto geringer ist die Gefahr der Zerkleinerung und des Anfalles an Unterkorn oder durch Abrieb entstandenen Koksgruses. So muß z. B. guter Gießereikoks nach Stückgröße klassiert und ausreichend fest sein.On solid porous materials, such as. B, solid fuels, in particular on cokes, and on refractory materials are dependent on the application, specific requirements in terms of strength values · The higher z. As the coke, the lower the risk of crushing and attack of undersize or caused by abrasion Koksgruses. So must z. B. good foundry coke classified by piece size and be sufficiently strong.

21. OKT. 1982*04227121st OCT. 1982 * 042 271

Zur Zeit wird die Koksfestigkeit meist indirekt durch Bestimmung der Trorarnelfestigkeit ermittelt. Als Maß für die Festigkeit von Gießereikoks gelten die sogenannten H40-, M80- und MlOO-VVerte nach dem Trommeln. Diese Wer* te sind jene Koksanteile, die nach der Prüfung auf einem Sieb von 40, 80 und 100 mm Lochdurchmesser zurückbleiben.At present, the coke strength is usually determined indirectly by determining the troran strength. As a measure of the strength of foundry coke apply the so-called H40, M80 and MlOO VVerte after drumming. These values are those coke fractions remaining after testing on a sieve of 40, 80 and 100 mm hole diameter.

Eine zweite Möglichkeit, die Druck- und Abriebempfindlichkeit körniger Stoffe bei mechanischen Beanspruchungen zu bestimmen, wird in der DE-AS 27 01 152 beschrieben. Hier wird eine Menge eines körnigen Stoffes dichter Packung und definierter Kornfraktion schlagartig einer Gasdruckwelle hoher kinetischer Energie ausgesetzt. Dabei wird der körnige Stoff auf Druck und Reibung beansprucht. Zur Auswertung dieser Prüfung wird daran anschließend eine Siebanalyse durchgeführt.A second way to determine the pressure and abrasion sensitivity of granular materials under mechanical stress is described in DE-AS 27 01 152. Here is a lot of a granular substance dense packing and defined grain fraction is suddenly exposed to a gas pressure wave high kinetic energy. The granular material is subjected to pressure and friction. To evaluate this test, a sieve analysis is then carried out.

In einer weiteren Erfindungsbeschreibung (DE-AS 23 04 375) wird ein Härteprüfgerät beschrieben, bei welchem ein an einer Spindel befestigter parabolisch geformter Eindringkörper unter der Wirkung eines konstanten Gewichtes in einen gegenüberliegenden Prüfkörper eindringt . Dabei arbeitet das Gewicht derart gegen ein geeichtes Federsystem, daß die auf den Prüfling wirkende Prüfkraft mit steigender Eindringtiefe linear abnimmt.In a further description of the invention (DE-AS 23 04 375) a hardness tester is described in which a fixed to a spindle parabolic shaped indenter penetrates under the action of a constant weight in an opposing specimen. In this case, the weight works against a calibrated spring system such that the test force acting on the test specimen decreases linearly with increasing penetration depth.

Die Eindringtiefe wird elektronisch gemessen.The penetration depth is measured electronically.

In der DE-OS 28 49 203 wird eine Vorrichtung zum Messen der Abriebfestigkeit von Materialien, insbesondere der Materialoberfläche, einer zu untersuchenden Probe dargestellt. Dabei wird ein mit Hilfe eines Motors angetriebenes,« umlaufendes, mit Schleifmittel belegtes Reibrad an die Oberfläche der Probe gedruckt, wobei zwischen dem Reibrad und der Probe eine hin- und hergerichtete Relativbewegung erfolgt. Oe größer der Abrieb der untersuchten Probe, desto geringer ist deren Festigkeit.In DE-OS 28 49 203 a device for measuring the abrasion resistance of materials, in particular the material surface, a sample to be examined is shown. In this case, a driven by means of a motor, «circulating, coated with abrasive friction wheel is printed on the surface of the sample, wherein between the friction wheel and the sample, a reciprocal relative movement takes place. Oe greater the abrasion of the examined sample, the lower their strength.

Die auf die genannten Art und Weisen ermittelten Festigkeitswerte charakterisieren die Festigkeiten der geprüften Stoffe nicht hinreichend genau. Diese Prüfmethoden und Vorrichtungen ermöglichen nur die Ermittlung von Festigkeitswerten unter Normalbedingungen, d. h. bei normalem Luftdruck in freier Atmosphäre.The strength values determined in the aforementioned ways do not characterize the strengths of the tested substances with sufficient accuracy. These test methods and devices only allow the determination of strength values under normal conditions, ie. H. at normal atmospheric pressure in free atmosphere.

Es ist nicht ohne weiteres möglich, aus den so ermittelten Ergebnissen auf das Festigkeitsverhalten unter in der Praxis auftretenden Bedingungen zu schließen. Desweiteren ist mit diesen Methoden und Vorrichtungen nur die Oberflächenhärte des Probekörpers zu bestimmen. Lediglich das Trommeln ermöglicht durch anschließende optische Betrachtung des zu prüfenden Materials einen Aufschluß über die Homogenität des geprüften Materials. Dabei ist jedoch kein konkreter Wert ermittelbar.It is not easy to conclude from the results obtained on the strength behavior under practical conditions. Furthermore, with these methods and devices, only the surface hardness of the test specimen can be determined. Only drumming makes it possible to obtain information about the homogeneity of the material tested by subsequently optically examining the material to be tested. However, no concrete value can be determined.

Zur Ermittlung der optimalen Einsatzmöglichkeiten fester Stoffe ist es notwendig, deren Festigkeitswerte unter Einsatzbedingungen, d. h. bei veränderten Druck- und Temperaturverhältnissen sowie bei geänderter Gasatmosphäre zu ermitteln.In order to determine the optimal possible uses of solid materials, it is necessary to determine their strength values under conditions of use, i. H. to be determined at changed pressure and temperature conditions as well as with changed gas atmosphere.

Versuchsweise durchgeführte Heißtrommelungen brachten im praktischen Betrieb nicht die erwarteten Ergebnisse und sind außerdem mit einem sehr hohen technischen Aufwand verbunden.Experimentally performed hot drums did not bring in practical operation the expected results and are also associated with a very high technical complexity.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, die Festigkeit und die Homogenität fester poröser Stoffe, insbesondere fester Brennstoffe, in einfacher Weise unter praxisnahen Bedingungen bestimmen zu können.The aim of the invention is to be able to determine the strength and the homogeneity of solid porous substances, in particular solid fuels, in a simple manner under practical conditions.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Festigkeitskenn-The invention has for its object to provide a method and an apparatus for determining the strength characteristic

größen sowie der Homogenität fester poröser Stoffe unter verschiedenen, einstellbaren, praxisnahen, auf den zu prüfenden Stoff einwirkenden Bedingungen, wie Temperatur, Druck und Gaszusammensetzung zu entwickeln.and the homogeneity of solid porous materials under different, adjustable, practical conditions affecting the substance under test, such as temperature, pressure and gas composition.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das zu untersuchende Probenstück in einer Kammer auf einem Podest fixiert, anschließend in dieser Kammer einer bestimmten einstellbaren Temperatur und Gasatrnosphäre ausgesetzt und mit einem bestimmten einstellbaren Anpreßdruck angebohrt wird, daß die Eindringtiefe des Bohrers in das Probenstück in Abhängigkeit von der Zeit erfaßt und das Ergebnis mathematisch-statistisch ausgewertet wird.According to the invention the object is achieved in that the sample to be examined fixed in a chamber on a pedestal, then exposed in this chamber a certain adjustable temperature and Gasatrnosphäre and is drilled with a certain adjustable contact pressure, that the penetration depth of the drill into the specimen in dependence recorded by the time and the result is evaluated mathematically-statistically.

Di,e erfindungsgemäße Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens besteht aus einem Ofen, in welchem eine mit einer definierten Gasatinosphäre füllbare Kammer angeordnet ist, einem Bohrgestänge mit einem dem zu prüfenden Material angepaßten Bohrer sowie einer Meßeinrich^ tung zur Erfassung der Eindringtiefe des Bohrers in Abhängigkeit von der Zeit.Di, e inventive device for implementing the method consists of an oven in which a fillable with a defined gasatin chamber chamber is arranged, a drill pipe with a drill material adapted to the material to be tested and a Meßeinrich ^ tion for detecting the penetration depth of the drill as a function of currently.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung folgende Merkmale auf:In a further embodiment of the invention, the device has the following features:

- die mit einer Gasatmosphäre füllbare Kammer besteht aus einem hitzebeständigen Material und weist Öffnungen für den Bohrer und einen Temperaturmeßfühler auf;- The fillable with a gas atmosphere chamber is made of a refractory material and has openings for the drill and a temperature sensor;

- mittig im Boden und im Deckel des Ofens ist je eine Bohrung für die Gaszuführung bzw» für den Bohrer vorgesehen;- In the middle in the bottom and in the lid of the oven is ever provided a hole for the gas supply or »for the drill;

- mittig im Ofenraum ist ein von der Kammer umgebenes mit Gasöffnungen versehenes Podest zur Aufnahme und Fixierung des Probekörpers angeordnet;- In the middle of the furnace chamber surrounded by the chamber provided with gas openings pedestal for receiving and fixing the specimen is arranged;

- die Meßeinrichtung besteht aus einem Halbleiterwegaufnehmer, der über ein Stativ und einen 3ustierarm- The measuring device consists of a Halbleiterwegaufnehmer, via a tripod and a 3ustierarm

sowie mittels eines Zentrierelementes mittig über dem Bohrgestänge einrichtbar ist;and by means of a centering element in the middle above the drill pipe can be set up;

- zum Antrieb des Bohrers ist seitlich ein Synchronmotor angeordnet;- To drive the drill a synchronous motor is arranged laterally;

- am Bohrgestänge ist eine Einrichtung zur Veränderung des Anpreßdruckes des Bohrers angeordnet.- On the drill string means for changing the contact pressure of the drill is arranged.

Gegenüber den bekannten Verfahren hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, die Festigkeit fester poröser Stoffe unter praxisnahen Bedingungen ermitteln zu können. Desweiteren läßt sich die Homogenität der Materialfestigkeit problemlos ermitteln.Compared to the known methods, the inventive method has the advantage of being able to determine the strength of solid porous substances under practical conditions. Furthermore, the homogeneity of the material strength can be determined easily.

Ausführungsbeispielembodiment

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nachstehend an Hand mehrerer Zeichnungen und Kurven näher erläutert werden.The device according to the invention will be explained in more detail below with reference to several drawings and curves.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1: Schematische Darstellung der Vorderansicht der VorrichtungFig. 1: Schematic representation of the front view of the device

Fig. 2: Vergrößerte Darstellung des ProbenbereichesFig. 2: Enlarged view of the sample area

Fig. 3: Vergrößerte Darstellung der RegistriereinheitFig. 3: Enlarged view of the registration unit

Fig. 4: Festigkeitskennkurve des Kokses AFig. 4: strength characteristic of the coke A.

Fig. 5: Festigkeitskennkurve des Kokses BFig. 5: strength characteristic of coke B

Zwischen dem Ofengestänge 1 befindet sich der Ofenkörper, der aus dem Ofenmantel 2 und einer feuerfesten Aus- kleidung 3 besteht. In unmittelbarer Nähe der zylindrischen Ofeninnenwandung sind Heizelemente 4 installiert. Mit den aus SiC bestehenden Heizstäben können im Ofeninnenraum 5 Temperaturen bis 1500 0C erreicht werden. Zur Messung der Prüftemperaturen in unmittelbarer Proben- bzw. Heizelementennähe ist seitlich am Ofen ein Thermoelement 6 angeordnet, welches über eine Führung 7Between the furnace linkage 1 is the furnace body, which consists of the furnace shell 2 and a refractory lining 3. In the immediate vicinity of the cylindrical furnace inner wall heating elements 4 are installed. With the existing SiC heating rods 5 temperatures up to 1500 0 C can be achieved in the furnace interior. For measuring the test temperatures in the immediate vicinity of the sample or heating element, a thermocouple 6 is arranged laterally on the furnace, said thermocouple being arranged via a guide 7

in der Kammer 8 bis zum Probenkörper vorgeschoben werden kann. Oer Boden und der Deckel 9 des Ofens weisen mittig je eine öffnung auf. In der Bodenöffnung ist der Gaszuführungsstutzen 10 eingelassen. Durch die öffnung im Ofendeckel wird das Bohrgestänge 11 geführt. Im Ofenihnenraum 5 ist mittig ein Podest 12 zur Aufnahme und Fixierung des Probekörpers 14 angeordnet, welches mit Gasöffnungen 13 versehen ist. Diese öffnungen sind go angeordnet, daß bei mittiger Anordnung des Podestes 12 ici Ofeninnenraum 5 eine Verbindung mit dem Gaszuführungsstutzen 10 hergestellt ist. Die Fixierung des Probekörpers 14 in dem Podest 12 erfolgt mittels eines durch ein gewichtserhöhendes Mittel beschwerten Zylinders 29, in welchem der Probekörper mittels mehrerer Schrauben arretiert wird.in the chamber 8 can be advanced to the specimen. Oer bottom and the lid 9 of the furnace each have an opening in the middle. In the bottom opening of the gas supply nozzle 10 is embedded. Through the opening in the furnace lid, the drill pipe 11 is guided. In the oven compartment 5, a pedestal 12 for receiving and fixing the specimen 14 is arranged centrally, which is provided with gas openings 13. These openings are arranged go that with central arrangement of the pedestal 12 ici furnace interior 5 a connection with the gas supply nozzle 10 is made. The specimen 14 is fixed in the pedestal 12 by means of a cylinder 29 weighted by a weight-increasing means, in which the specimen is locked by means of several screws.

Das Podest 12 einschließlich des Probekörpers 14 ist von einer Kammer 8 umgeben, die aus einem hitzebeständigen Material besteht. Dieser Kammer 3 wird eine definierte Gasatmosphäre zugeführt und in dieser aufrechterhalten.The pedestal 12 including the specimen 14 is surrounded by a chamber 8, which consists of a heat-resistant material. This chamber 3 is supplied to a defined gas atmosphere and maintained in this.

Zur Durchführung des Bohrgestänges durch die Kammer 8 weist diese an ihrer Oberseite ebenfalls eine Öffnung auf.To carry out the drill string through the chamber 8, this also has an opening on its upper side.

Oberhalb des Ofens ist ein von dem Ofengestänge 1 ge~ tragenes Hitzeschutzschild 15 angeordnet. Dieses weist in seiner Mitte-zur Durchführung des Bohrgestänges 11 ebenfalls eine öffnung auf.Above the furnace, a heat shield 15 carried by the furnace string 1 is arranged. This has in its center-to carry out the drill string 11 also has an opening.

Zur Aufnahme des Antriebes und der Meßeinrichtung ist oberhalb des Hitzeschutzschildes 15 ein ebenfalls vom Ofengestänge 1 getragenes Trägerelement 16 angeordnet. Der Antrieb des Bohrgestänges 11 besteht aus einem Synchronmotor 17 und einem Kettentrieb 19. Zur Aufnahme der Drehbewegung ist am Bohrgestänge 11 ein Zahnrad 18 befestigt. Dieses Zahnrad 18 ist am Bohrgestänge 11For receiving the drive and the measuring device, a likewise supported by the furnace rod 1 support member 16 is disposed above the heat shield 15. The drive of the drill pipe 11 consists of a synchronous motor 17 and a chain drive 19. To accommodate the rotational movement of the drill pipe 11, a gear 18 is fixed. This gear 18 is on the drill pipe 11th

vertikal verschiebbar. Durch einen in eine Nut 27 greifenden Stift wird ein Verdrehen gegenüber dem Bohrgestänge verhindert.vertically movable. By engaging in a groove 27 pin twisting against the drill string is prevented.

Der Synchronmotor 17 gewährleistet eine konstante Drehbewegung des Bohrgestänges 11· Eine am Bohrgestänge 11 angeordnete Feststellbuchse 20 dient zur Begrenzung der maximalen Eindringtiefe des Bohrers 21 in den Probekörper 14.The synchronous motor 17 ensures a constant rotational movement of the drill pipe 11 · A locking bush 20 arranged on the drill pipe 11 serves to limit the maximum penetration depth of the drill 21 into the test body 14.

Ein Zentrierelement 22 begrenzt das Bohrgestänge 11 nach oben. Zur Aufnahme der Meßgröße, d. h. der Eindringtiefe de3 Bohrers 21 in Abhängigkeit von der Zeit, dient ein Halbleitervvegaufnehmer 23, der mittels eines Stativs 24 und eines Dustierarmes 25 auf dem Trägerelement 16 befestigt ist. Mit Hilfe des Zentrierelementes 22 und des Oustierarmes 25 ist der Meßfühler 28 des Halbleiterwegaufnehmers 23 mittig über dem Bohrgestänge 11 einrichtbar. Das Bohrgestänge 11 dient gleichzeitig als Meßgestänge.A centering element 22 limits the drill pipe 11 upwards. To record the measured variable, d. H. The depth of penetration of the drill 21 as a function of time, is a Halbleitervvegaufnehmer 23 which is fixed by means of a stand 24 and a Dustierarmes 25 on the support member 16. With the aid of the centering element 22 and the Eustierarmes 25, the sensor 28 of the Halbleiterwegaufnehmers 23 can be set centrally above the drill pipe 11. The drill pipe 11 also serves as Meßgestänge.

Zwischen dem Hitzeschutzschild 15 und dem Trägerelement 16 ist eine in Bezug zum Bohr- bzw. Meßgestänge 11 stationäre Gewichtsauflageplatte 26 angeordnet. Durch diese kann der Anpreßdruck des Bohrers 21 auf den Probekörper . '14 ve rändert werden. '''"':—λ"" r': ^/ .' ?:':-':'-'ϊ''^ ':/Λ '"':'' .Between the heat shield 15 and the support member 16 is a stationary relative to the drilling or Meßgestänge 11 weight bearing plate 26 is arranged. By this, the contact pressure of the drill 21 on the specimen. '14 be changed. '''"':-Λ"" r ' : ^ /.' ?: ' : -' : '-'ϊ''^' : / Λ '"' : '' .

Die zur Ermittlung von Festigkeitskenngrößen fester poröser Stoffe unter bestimmten Temperaturen und Preßdrücken sowie einer frei gewählten Gasatmosphäre erforderlichen .Verfahrensschritte werden nachstehend näher beschrieben und an zwei Beispielen demonstriert.The process steps required to determine strength characteristics of solid porous substances under certain temperatures and pressures as well as a freely chosen gas atmosphere are described in more detail below and demonstrated by two examples.

Die Probenvorbereitung beginnt mit der Auswahl eines repräsentativen Probestückes aus einer vorliegenden Materialmenge. Dieses Probestuck wird mittels mehrerer Schrauben in einem Zylinder arretiert. Danach wird dieser mit einem gewichtserhöhenden Mittel gefüllt, um die notwendige Stabilität während des Meßvorganges zu ge-Sample preparation begins with the selection of a representative sample from a given amount of material. This test piece is locked in a cylinder by means of several screws. Thereafter, it is filled with a weight-increasing agent in order to obtain the necessary stability during the measuring process.

währleisten. Das so zur Messung vorbereitete Podest mit Probekörper wird nunmehr mittig in den Ofeninnen raum eingesetzt. Bei Bedarf erfolgt dann noch das ebenfalls mittige Einbringen der für Messungen unter definierter Gasatmosphäre gedachten Kammer in den Ofeninnenraum über das dort bereits stationierte Podest mit Probestück.währleisten. The thus prepared for the measurement pedestal with specimen is now used centrally in the furnace interior space. If required, the central introduction of the chamber intended for measurements under a defined gas atmosphere also takes place in the interior of the oven via the pedestal with specimen already stationed there.

Nachdem die Heßapparatur in die Ausgangsstellung gebracht worden ist, die Temperatur, die Gasatmosphäre und der Anpreßdruck eingestellt worden sind, wird das Bohrgestänge mit dem Bohrer mit Hilfe des Synchronmotors in Drehbewegung gesetzt. Die Eindringtiefe des Bohrers in den Probekörper in Abhängigkeit von der Zeit wird dabei vom Halbleiterwegaufnehmer erfaßt. Dieser gibt ein diesem Vorgang proportionales elektrisches Signal ab und ermöglicht so die graphische Aufzeichnung der Eindringtiefe des Bohrers in Abhängigkeit von der Zeit.After the Hessapparatur has been brought into the starting position, the temperature, the gas atmosphere and the contact pressure have been set, the drill string is set with the drill by means of the synchronous motor in rotary motion. The penetration depth of the drill into the specimen as a function of time is detected by the Halbleiterwegaufnehmer. This emits an electric signal proportional to this process and thus allows the graphical recording of the penetration depth of the drill as a function of time.

Für die Eindringtiefe des Bohrers in Abhängigkeit von der Zeit ergibt sich eine Kurvenfunktion des TypsFor the depth of penetration of the drill bit as a function of time results in a curve function of the type

y (x) = a + bxy (x) = a + bx

Voraussetzung für eine Wertung.der Meßergebnisse einer beliebigen Probe ist die Bestimmung der Funktion y = a., + b.,x einer Normprobe unter analogen definierten Versuchsbedingungen und die Ermittlung des Anstieges bN dieser Geraden als Normanstieg. Der Regressionskoeffizient b., gibt an, wie sich die uindringtiefe des Bohrers im Mittel pro Zeiteinheit ändert. De größer der Regressionskoeffizient ist, desto schneller dringt der Bohrer in das Probestück ein, d. h. clostoPrerequisite for a valuation of the measurement results of any sample is the determination of the function y = a., + B., X of a standard under analogous defined experimental conditions and the determination of the increase b N of this line as a normal increase. The regression coefficient b., Indicates how the penetration depth of the drill changes on average per unit of time. The larger the regression coefficient, the faster the drill penetrates into the specimen, ie closto

3Ö weicher ist das Material.3Ö softer is the material.

Für den Korrelationskoeffizienten r gilt als Norm r = 1, wobei dieser V/ort einen ideal homogen aufgebauten Probekörper charakterisiert, bei dem während des MeßvorgangesFor the correlation coefficient r, the norm r = 1 applies, whereby this location characterizes an ideally homogeneously constructed test specimen in which during the measuring process

keine Festigkeitsänderungen im Probekörper auftreten.no strength changes occur in the specimen.

Liegt ein inhomogener Probekörper vor, so ist der Korrelationskoeffizient r^li d. h. es existiert kein ideal linearer Zusammenhang zwischen der Eindringtiefe des Bohrers und der Zeit.If an inhomogeneous specimen is present, the correlation coefficient r ^ li d. H. there is no ideal linear relationship between the penetration depth of the drill and time.

Ober die Bestimmung des zur Gleichung zugehörigen Korrelationskoeffizienten r kann demnach eine Aussage über die die Festigkeit der Probe beeinflussende Homogenität des Aufbaus des Probekörpers getroffen werden.Accordingly, a statement about the homogeneity of the structure of the test specimen influencing the strength of the specimen can be made about the determination of the correlation coefficient r associated with the equation.

Zur operativen Bestimmung von Festigkeitsparametern unter gegebenen Versuchsbedingungen kann der graphische Vergleich zwischen den Kurven und den zugehörigen Streubändern der Normprobe und des Prüfkörpers herangezogen werden.For operative determination of strength parameters under given experimental conditions, the graphic comparison between the curves and the associated scatter bands of the standard sample and the test specimen can be used.

Mittels der erfindungsgemäßen Lösung wurden zwei verschiedene Gießereikokssorten unter gleichen Prüfbedingungen getestet. Von beiden Kokssorten waren die in Tabelle 1 dargestellten und mit herkömmlichen Verfahren ermittelten Festigkeitskennwerte bekannt (ermittelt bei Raumtemperatur und Normalatmosphäre).By means of the solution according to the invention, two different types of foundry coke were tested under the same test conditions. From both types of coke, the strength characteristics shown in Table 1 and determined by conventional methods were known (determined at room temperature and normal atmosphere).

Tabelle 1: Bekannte Kenngrößen beider KokseTable 1: Known characteristics of both cokes

Kenngröße Koks A Koks BCharacteristic Coke A Coke B

M4O-Wert 90% 71 % MlO-Wert 6 % 11 % Rohdichte 1,1 g/cm3 1,0 g/cm3 M4O value 90% 71% Mlo value 6% 11% Density 1.1 g / cm3 1.0 g / cm 3

Tabelle 2: Nach der erfindungsgemäßen Lösung ermittelte KennwerteTable 2: Characteristics determined by the solution according to the invention

Kenngrößeparameter Koks ACoke A Koks BCoke B y = a + bxy = a + bx y=2S,8-0,077 χy = 2S, 8-0.077 χ y=33 ,5-0,201 χy = 33, 5-0,201 χ 5 Regressions koeffizient b5 regression coefficient b 0,0770.077 0,2010.201 Korrelations koeffizient rCorrelation coefficient r 0,9990.999 0,9840.984 Reststreuung SRResidual scattering SR 0,390.39 2,012.01 0 t-Wert0 t value 132,2132.2 23,023.0

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß nach den im Trommelversuch bestimmten Kennwerten M40 und MIO der Koks A bessere Festigkeiten aufweist als der Koks B. Im praktischen Schmelzbetrieb wurden bei Einsatz des Kokses A im Kupolofen bessere Schmelzergebnisse erzielt als bei Einsatz des Kokses B.From Table 1 it can be seen that, according to the characteristic values M40 and MIO determined in the drum test, the coke A has better strengths than the coke B. In practical melt operation, better coking results were achieved when coke A was used in the cupola furnace than when coke B was used.

Die in Tabelle 2 und in den Fig. 4 und 5 dargestellten Kurvenfunktionen des Typs y = a + bx ergeben eine gleichlautende Aussage,The curve functions of the type y = a + bx shown in Table 2 and in FIGS. 4 and 5 give an identical statement,

Der mathematisch-statistisch berechnete Regressionskoeffizient b des Kokses A liegt mit 0,077 eindeutig niedriger als der Regressionskoeffizient b des Kokses B mit b = 0,201, womit ebenfalls die höhere Festigkeit des Kokses A gegenüber dem Koks B dokumentiert wird.The mathematically-statistically calculated regression coefficient b of coke A of 0.077 is clearly lower than the regression coefficient b of coke B with b = 0.201, which also documents the higher strength of coke A compared to coke B.

Aus den vorliegenden Korrelationskoeffizienten rA = 0,999 und r0 = 0,984 kann in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der optischen Prüfung die Feststellung getroffen werden, daß der Koks A wesentlich homogener aufgebaut ist als der Koks B,From the present correlation coefficients r A = 0.999 and r 0 = 0.984 it can be determined, in accordance with the results of the optical test, that the coke A has a substantially more homogeneous composition than the coke B,

Dieses Ergebnis schlägt sich auch in der mathematischstatistisch bestimmten Reststreuung von SRA = 0,39 und SRQ = 2,01 nieder.This result is also reflected in the mathematical statistical residual dispersion of SR A = 0.39 and SR Q = 2.01.

Beide Abhängigkeiten sind entsprechend dem t-Test statistisch höchst signifikant.Both dependencies are statistically highly significant according to the t-test.

Claims (8)

Erfindungsanspruchinvention claim 1. Verfahren zur Ermittlung der Festigkeit fester Stoffe* dadurch gekennzeichnet, daß das zu untersuchende Probenstück in einer Kammer in einem Podest fixiert, anschließend in dieser Kammer einer bestimmten einstellbaren Temperatur und Gasatmosphäre ausgesetzt und mit einem bestimmten einstellbaren Anpreßdruck angebohrt wird, daß die Eindringtiefe des Bohrers in das Probenstück in Abhängigkeit von der Zeit erfaßt und das Ergebnis mathematisch-statistisch ausgewertet wird.1. A method for determining the strength of solids * characterized in that the sample to be examined fixed in a chamber in a pedestal, then exposed in this chamber a certain adjustable temperature and gas atmosphere and is drilled with a certain adjustable contact pressure, that the penetration depth of the Drill into the specimen as a function of time detected and the result is mathematically-statistically evaluated. 2. Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einem Ofen, in welchem eine mit einer definierbaren Gasatmosphäre füllbare Kammer angeordnet ist, einem Bohrgestänge mit einem dem zu prüfenden Material angepaßten Bohrer sowie einer Meßeinrichtung zur Erfassung der Eindringtiefe des Bohrers in Abhängigkeit von der Zeit besteht. 2. Apparatus for implementing the method according to item 1, characterized in that it is arranged from a furnace in which a fillable with a definable gas atmosphere chamber, a drill string with a material to be tested adapted drill and a measuring device for detecting the penetration depth of Drill exists as a function of time. 3. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer definierten Gasatmosphäre füllbare Kammer aus einem hitzebeständigen Material besteht, in welchem Öffnungen für den Bohrer und einen Temperaturmeßfühler vorhanden sind, 3. Device according to item 2, characterized in that the chamber which can be filled with a defined gas atmosphere consists of a heat-resistant material, in which openings for the drill and a temperature sensor are present, 4. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittig im Boden und im Deckel des Ofens je eine Bohrung für die Gaszuführung bzw. für den Bohrer vorgesehen ist.4. The device according to item 2, characterized in that a hole for the gas supply or for the drill is provided centrally in the bottom and in the lid of the furnace. 5. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittig im Ofenraum ein von der Kammer umgebenes mit Gasöffnungen versehenes Podest zur Aufnahme und Fixierung des Probekörpers angeordnet ist.5. The device according to item 2, characterized in that centrally located in the furnace chamber surrounded by the chamber provided with gas openings pedestal for receiving and fixing the specimen is arranged. .6. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß dio Meßeinrichtung aus einem Halbleiterwegaufnehmer besteht, der über ein Stativ und einen Oust ie rar m sowie mittels eines Zentriergliedes tnittig über dem Bohrgestänge einrichtbar ist·.6. Device according to item 2, characterized in that the measuring device consists of a dio Halbleiterwegaufnehmer which a tripod and a Oust ie rar m as well as by means of a centering member tnittig via the drill string is furnishable · 7. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Bohrers seitlich ein Synchronmotor angeordnet ist.7. The device according to item 2, characterized in that for driving the drill laterally a synchronous motor is arranged. 8. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Bohrgestänge eine Einrichtung zur Veränderung des Anpreßdruckes des Bohrers angeordnet ist.8. The device according to item 2, characterized in that a device for changing the contact pressure of the drill is arranged on the drill pipe. Liienu-XSeften ZeichnungenLiienu-XSeften drawings
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