DD285190A5 - Tauchprobenahmesonde zur probenahme in metallschmelzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tauchprobenahmesonde zur schnellen und sicheren Entnahme qualitativ hochwertiger Proben aus Metallschmelzen. Das Ziel der Erfindung besteht in einer Tauchprobenahmesonde, die Proben mit sauberer Oberflaeche aus unterschiedlichen Metallschmelzen schnell gewinnen laeszt, unabhaengig davon, ob die Schmelze relativ kalt oder ueberhitzt ist. Die Tauchprobenahmesonde ist so aufgebaut, dasz sich ein radialer Einlauf oberhalb der Probeaufnahmekammer befindet und der direkte Einlauf in diese ebenfalls oberhalb derselben axial angeordnet ist.

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Tauchprobenahmevo'; jehtung zur schnellen und sicheren Probenahme aus Metallschmelzen, vorzugsweise flüssigem Roheisen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Probenahmen aus flüssigen Metallen erfolgten bisher mittels eines Löffels und Einguß in eine Kokille, in der das flüssige Metall erstarren konnte. Die neuen metallurgischen Verfahren benötigen schnelle und exakte Informationen über die Schmelze. Dazu werden Probenahmesonden und entsprechende Analysetechnik eingesetzt.

Die für die Analyse verwendeten Proben müssen frei von Verunreinigungen sein, dürfen keine Gaseinschlüsse aufweisen, ihre Oberfläche muß eben sein und Roheisennroben müssen so erstarren, daß kein Kohlenstoff aus kohlenstoffreichen Schmelzen ausgeschieden wird.

!n den Patentschriften FR 1526144, U? 3455164, DD-AS 214441, BE 143498, US 866581 und EP 0002716 werden derartige Probenahmesonden beschrieben.

Aus der Patentschrift FR 1526144 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der der Körper aus keramischem gasundurchlässigen Material hergestellt und die Probeaufnahmekammer allseitig von gasundurchlässigem Material begrenzt wird.

Deshalb müssen dabei spezielle Vorkehrungen getroffen werden, um das Gas aus der Probeaufnahmekammer während der Probenahme austretenzulassen. Dies wird durch einen Kanal gelöst, der sich zentral durch die Wand dor Probeaufnahmekammer erstreckt und in der Röhre mündet. Der Kanal erschwert einerseits die Herstellung des Probenahmesystems, andererseits stellt er keine sichere Lösung der Entlüftung der Probeaufnahmekammer dar. Seine Dimensionierung ist problematisch, da er einerseits die Gasabführung sichern soll, andererseits jedoch in keinem Falle Metallschmelze durch ihn hindurchtreten darf. Oft wird er durch erstarrendes Metall verstopft. Damit ist das gesamte beschriebene Probenahmesystem in der erfolgreichen Anwendung in verschiedenartigen Metallschmelzen eingeschränkt und risikobehaftet.

Eine andere Probenahmevorrichtung, die diese genannten Nachteile weitgehend ausschließt, ist aus der US-PS 3455164 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung ist jedoch nicht von der hier erwähnten Art, weil die Probeaufnahmekammer beim Tauchvorgang nicht unterhalb der Zuführöffnung gelegen ist. Außerdem wird der Probenraum nicht durch eine metallische Probeaufnahmekammer gebildet.

Da bei dieser bekannten Vorrichtung die Probeaufnahmekammer oberhalb der Zuführöffnung liegt, h. Me den Nachteil, daß bei verschiedenen metallischen Schmelzen, z. B. bei Roheisenschmelzen, ein Teil der gewonnenen Probe w ier austritt, obwohl die Querschnittsfläche der Zuführöffnung wesentlich kleiner als die Querschnittsfläche des Probenraumes ist.

Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß mit ihr Proben gewonnen werden, die entweder, im harzgebundenen Sand erstarrt, eine unsaubere Oberfläche aufweisen und bei Spektrometerbeprobung zur Geräteverunreinigung führen oder, im Quarzglas erstarrt, von der Geometrie her keine spektrometrische Beprobung zulassen.

Eine weitere Probenahmesonde ist aus der DD-AS 214441 bekannt. Bei dieser bekannten Sonde ist die Probeaufnahmekammer gänzlich außerhalb des Rohres gelegen und wird anteilig aus poröser Keramik und Kühlelementen gebildet, so daß die Entlüftung des Probenraumes während des Tauchvorganges durch die gasdurchlässige Keramik, insbesondere durch den harzumhüllten Sand direkt in das Metallbad und nicht in das Rohr erfolgt. Die Zerstörung des porösen Körpers wird durch die eingebauten Kühlelemente verhindert. Diese bekannte Vorrichtung gestattet zwar eine Vereinfachung der Konstruktion und Fertigung, hat aber auch eine Reihe von Nachteilen.

Die damit gewonnenen Proben weisen an den an der porösen Keramik erstarrten Flächen Verunreinigungen auf. Bei hohen Schlackbeschichten auf den Metallbädern, z. B. Roheisenbädern, ist das Funktionsprinzip der Entlüftung des Probenraumes über die poröse Keramik direkt in die Schmelze durch beim Eintauchen auf der Außenseite der Keramik erstarrende Schlacke eingeengt, wodurch diese Probenahmesonde keine hohe Funktionssicherheit besitzt.

Im Patent EP 0002716 „Molten metal sampler" (Probenehmer für Metallschmelze) wird ein Probenahmesystem beschrieben, das aus 2 Formenhälften besteht, in dem sich sowohl der Probenraum für eine Scheibenprobe als auch gesondert davon ein Probenraum für eine Stiftprobe befinden.

Der Einlauf für die Metallschmelze erfolgt entweder axial zum Schutzgehäuse von unten oder seitlich. Das einlaufende Metall gelangt also über die Einlauföffnung in die Probeaufnahmekammer für die Scheibenprobe und danach in die für die Stiftprobe.

Der Nachteil dieser Probenahmesonde besteht darin, daß die Probeaufnahmekammern von Keramik begrenzt werden, die eine Verschmutzung der Proben nicht ausschließen.

Die Probeaufnahmekammer wird seitlich durch 2 Metallplatten abgeschlossen, die durch Klammern an den Formenhälften befestigt sind. Dieser komplizierte Aufbau erfordert einen erhöhten Montageaufwand und bringt Erschwernisse bei der Entformung der Proben.

Die weiter aufgeführten Patentschriften weisen Probenahmesonden aus, die ebenfalls die genannten Nachteile beinhalten.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung einer Tauchprobenahmesonde, die das schnelle und sichere Gewinnen qualitativ hochwertiger Proben mit sauberer Oberfläche aus unterschiedlichen Metallschmelzen, unabhängig davon, ob diese relativ kalt oder überhitzt sind, gestattet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tauchprobenahmesonde zur schnellen sicheren Probenahme aus Metallschmelzen, die aus einem oder mehreren Rohren und einer fast ausschließlich darin befindlichen Einheit besteht, die eine metallische Probeaufnahmekammer, eine beim Tauchen oberhalb dieser liegende Zuiühröffnung und feuerfestes Material enthält, zu schaffen, mit der aus unterschiedlichen Metallschmelzen sicher qualitativ hochwertige Proben mit sauberer Oberfläche ohne Gas- und Schlackeeinschlüsse gewonnen werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Probenraum durch eine metallische Probeaufnahmekammer gebildet wird, - die einerseits mit Mitteln versehen ist, die das Entweichen eingeschlossener Luft und Gase während des Einströmens des flüssigen Metalls gestatten, andererseits so dimensioniert und ggf. mit zusätzlichen Kühlelementen versehen ist, daß das eintretende flüssige Metall während des Tauchens gezielt erstarrt- und nach oben hin eine Öffnung aufweist, durch die das flüssige Metall über eine oberhalb des Probenraumes angeordnete und seitlich durch das Rohr führende Zuführöffnung einströmt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß das zur Halterung der metallischen Probeaufnahmekammer, zum Abdichten der Zuführöffnung gegenüber dem Rohr verwendete ff-Material keinen direkten Einfluß auf die Gasabführung hat.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zuführöffnung aus Kieselgjtrohren gebildet.

Ausführungsbeispiele

a) Tauchprobenahmesonde nach Anspruch 1-8, einsetzbar im flüssigen beruhigten Stahl und somit Verwendung als Probenahmesonde Stahl.

b) Tauchprobenahmesonde nach Anspruch 1-8 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß im radialen Einlauf zusätzlich ein Desoxidationsmittel ang ^ordnet ist, um eine beruhigte Stahlprobezu erhalten und somit Verwendung als Probenahmesonde im unberuhigten Stahl.

c) Tauchprobenahmesonde nach Anspruch 1-9, gekennzeichnet dadurch, daß stirnseitig des Rohres in einer Aufnahme ein Thermoelement mit zugehörigem Schutzelement eingesetzt ist, im feuerfesten Material die vorhandenen Nuten einerseits zur Abfuhr von Gasen und andererseits zur Kabeldurchführung eingebracht werden und somit eine kombinierte Temperatur-Probenahmesonde erhalten wird.

d) Tauchprobenahmesonde nach Anspruch 1-9 sowie Ausführungsbeispiel c), gekennzeichnet dadurch, daß stirnseitig des Rohres in einer Aufnahme zusätzlich ein O₂-Sensor mit Schutzelement eingesetzt ist und somit eine kombinierte O₂-Probenahmesonde erhalten wird.

θ) Tauchprobenahmesonde nach Anspruch 1-9 und Ausführungsbeispiel a) oder b) wahlweise zur Anwendung kommen kann.

Claims (10)

1. Tauchprobenahmesonde zur schnellen und sicheren Entnahme qualitativ hochwertiger Proben (I) aus Metallschmelzen, vorzugsweise aus flüssigem Roheisen, die aus einem oder mehreren Rohren aus Pappe (1) und einer fast ausschließlich im Papprohr befindlichen Einheit (2) besteht, welche eine metallische Probeaufnahmekammer (7), eine Zuführöffnung (3) und feuerfestes Material (4) als Halte- und Dichtmaterial enthält, gekennzeichnet dadurch, daß der Einlauf des flüssigen Metalls über eine in radialer Richtung (5) zur metallischen Probeaufnahmekammer (7), oberhalb dieser gelegene Zuführöffnung (3 + 13) und ein axiales Rohr (6), das ebenfalls oberhalb der Probeaufnahmekammer angeordnet ist, erfolgt.

2. Tauchprobenahmesonde nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die aus Metall bestehende Probeaufnahmekammer (7) zweigeteilt ist.

3. Tauchprobenahmesonde nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das axiale Rohr (6) aus Kieselgut besteht und dem gleichzeitigen Gewinn einer Stiftprobe dient.

4. Tauchprobenahmesonde nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Probeaufnahmekammer (7) zusätzlich mit einem oder mehreren Kühlelementen (8) ausgestattet ist, die keinen direkten Kontakt zum Probematerial aufweisen.

5. "'auchprobenahmesonde nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einlauföffming mit Pappe/Papier, Metall bzw. einer Kombination (9) davon vor einlaufenden Fremdkörpern, wie z. B. Schlacke, geschützt wird und die Einlauföffnung erst nach Eintauchen in das Metallbad durch Abbrand und Abschmelzen des Einlaufschutzes freigegeben wird.

6. Tauchprobenahmesonde nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Einlaufrohr.(5) aus Kieselgut besteht.

7. Tauchprobenahmesonde nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das feuerfeste Halte- und Dichtmaterial (4) harzgebundenerSand ist.

8. Tauchprobenahmesonde nach Anspruch !,vorzugsweise nach Pkt. 7, gekennzeichnet dadurch, daß das feuerfeste Material (4) eine oder mehrere axial gebildete Nuten (10) aufweist, die das Abführen von Gasen in die Röhre und/oder Kabeldurchführungen gestatten.

9. Tauchprobenahmesonde nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß im radialen Einlauf (3) zusätzliche Desoxidationsmittel (11) angeordnet sind.

10. Tauchprobenahmesonde nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die stirnseitige ff-Abdichtung des Rohres so ausgebildet ist (12), daß sie die Aufnahme zusätzlicher Meßmittel wie Thermoelemente und/oder GySensoren einschließlich zugehöriger Schutzelemente gestattet.