DE1959923C3 - Verfahren zur Bestimmung des Kohlenstoffgehalts einer Stahlschmelze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Anmelderin hat bereits eine Vorrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoffgehalts einer Stahlschmelze vorgeschlagen (vgl. DE-PS 19 19 117), welche auf der Basis der Ermittlung einer Soliduslinie durch Wärmeanalyse arbeitet und bei der ein vergossener flüssiger Stahl in einer Kohlenstoff-Bestimmungsvorrichtung verfestigt wird.

Diese Vorrichtung ist zur gleichzeitigen Bestimmung des KohlenstoffgeiÜalts und der Temperatur des flüssigen Stahls während des Blasvorgangs derart aufgebaut, daß sie ein Probengefäß mit einer öffnung in seiner Seitenwand, ein an der Innenseite des Bodens des Probengefäßes angeordnetes Thermoelement, ein an der Boden-Außenseite des Probengefäßes vorgesehenes zweites Thermoelement, eine Lanze zur Halterung des Probengefäßes, eine Einrichtung zum Durchblasen von Gas bzw. Luft: durch die Lanze und einen am Oberteil des Probeingefäßes angeordneten durchlässigen Stopfen aufweist, welcher einen ungehinderten Luftaustritt ermöglicht, einen Rück- bzw. Gegenstrom jedoch verhindert. Damit kann der Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze mittels des im Boden des Probengefäßes angeordneten Thermoelements und der damit festgestellten Kurve des zeitlichen Abkühlungsverlaufs, der die Temperatur der Liquiduslinie deutlich anzeigt, schnell ermittelt werden.

Wenn jedoch hierbei der flüssige Stahl in das Probengefäß eingeführt wird, kann möglicherweise die Bestimmung der zu messenden richtigen Temperatur des Verfestigungspunkts verzögert werden. Darüber hinaus zerstört der auf hohe Temperatur erhitzte flüssige Stahl unter Umständen ein zum Schutz der Thermoelemente dienendes Quarzrohr, wodurch sich ein instabiler Zustand der Verfestigungstemperatur ergeben kann. Auf diese Weise werden Meß-Ungenauigkeiten verursacht Die optimale Temperatur der in das Probengefäß einfließenden Stahlschmelze wird daher im allgemeinen als um etwa 30—50⁰C über dem Verfestigungspunkt liegend angesehen. Die Temperatur des geschmolzenen Stahls selbst läßt sich leicht bestimmen, indem sie in entsprechenden Abständen vor dem Eingießen der Schmelze in die Bestimmungsvorrichtung mittels eines Probelöffels von der Vorderseite eines Ofens her, z. B. eines Siemens-Martinofens,

ίο gemessen wird. Dieser Vorgang beansprucht jedoch eine Zeitspanne, die lang genug ist, um einen ungünstigen Einfluß auf die schnell durchzuführenden Frisch- und Blasvorgänge, wie das Bessemer- bzw. Thomasblasverfahren, zu haben, wenn man berücksichtigt, daß das Herstellungsverfahren um so besser ist, je schneller die Bestimmung des Kohlenstoffgehalts beendet ist

Aus einem Vortrag, gehalten auf der 17. ISA Iron and Steel Instrumentation Conference vom 15. bis 17. März 1967 ist bekannt, die Stahlprobe, deren Soliduslinie zu ermitteln ist, mittels eines allerdings nichtschmelzenden Kupferblocks zwangszukühlen. Die Stahlschmelze wird zur Bestimmung der Umwandlungstemperatur dadurch abgekühlt daß die Wärme durch eine Kupferhülse abgeführt wird. Diese Kupferhülse wird während des Untersuchungsvorgangs nicht zerstört und kann anschließend zu weiteren Untersuchungen verwendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist mithin die Beschleunigung

JO der mit der Vorrichtung nach dem Hauptpatent durchgeführten thermischen Analyse.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Eine Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Im folgenden ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen teilweise weggebrochenen Schnitt durch ein am Ende einer Lanze angebrachtes Probengefäß,

F i g. 2 die Anwendung der Vorrichtung gemäß F i g. 1 bei einem Thomaskonverter,

F i g. 3 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Ergebnisse der nach dem Verfahren gemäß dem Hauptpatent durchgeführten Messung und

F i g. 4 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Meßergebnisse bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß den Fig. 1 und 2 wird beim Blasen mittels einer Blaslanze 5 parallel zu dieser eine Hilfslanze 4 in den Ofen 10 eingeführt. Die Hilfslanze 4 ist an ihrem unteren Ende mit einem Probengefäß 8 versehen, das eine seitliche öffnung 3 aufweist, über welche der flüssige Stahl in die Probenkammer 8' des Probengefäßes 8 einströmen kann.

Bei der Durchführung des Verfahrens werden metallische Kühlmittel 1 und 2 im Inneren der Kammer 8' angebracht, um die Temperatur des in die Kammer eingeflossenen flüssigen Stahls durch schnelles Schmelzen der Kühlmittel 1 und 2 schnell auf den Bereich seines Verfestigungspunkts zu senken. Als Kühlmittel 1 und 2 können Stahl, Kupfer, Aluminium und dgl. Verwendung finden; diese Mittel können in Form von Stangen, Spiralen bzw. Wendeln oder Körnchen in die Kammer 8' eingesetzt werden. Wie aus den vorstehenden iisführungen hervorgeht, kann der Kohlenstoffgehalt auf der Basis der Soliduslinie innerhalb einiger Sekunden mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, d. h. der Kohlenstoffgehalt des Stahls wird durch thermische

Analyse mit einem Thermoelement 9 und die tatsächliche Temperatur der Stahlschmelze mit einem Thermoelement 9" gemessen.

Bei Verwendung des Probengefäßes 8 im Ofen werden die Temperatur der Stahlschmelze und der Kohlenstoffgehalt des Stahls durch Anzeigegeräte 6 bzw. 7 über kompensierende Zuleitungen 11 bzw. 11' angezeigt Fig.3 veranschaulicht die Meßergebmsse, die mit der Vorrichtung nach der DE-PS P 19 19 117 erhalten werden.

Beim Verfahren gemäß dem Hauptpatent werden, wie in F i g. 3 angedeutet 31 Sekunden zur Messung des Kohlenstoffgehalts benötigt, was sich durch die Kurve gemäß F i g. 3 darstellen läßt Ersichtlicherweise ist die Kurve gemäß Fig.3 flach, so daß die Ablesung des Verfestigungspunkts nicht immer einfach ist Da hierbei die Meßzeit noch zu lang ist, kann das das Thermoelement 9 schützende Quarzrohr Beschädigungen erleiden und ist der Verfestigungspunkt des Stahls instabil, F i g. 4 zeigt dagegen die nach dem erfindungsgemäße:) Verfahren erzielten Meßergebnisse. Der Übergang durch den Verfestigungsbereich dauert nur 4 Sekunden und der Verfestigungspunkt ist gemäß F i g. 4 so deutlich erkennbar, daß die Verfestigungstemperatur der in der Kammer befiiidiichen Stahlschmelze mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann. Das vorstehend beschriebene erfindungsgeiräße

ίο Verfahren ermöglicht mithin die Messung des Kohlenstoffgehalts in einer Stahlschmelze innerhalb einiger Sekunden und mit hoher Genauigkeit Dieses Verfahren liefert mithin bezüglich der Temperatur und des Kohlenstoffgehalts der Stahlschmelze innerhalb kurzer Zeitspanne so genaue Daten, daß es wesentlich verbesserte Blasverfahren mit hoher Produktionsleistung und ausgezeichneter Produkt-Qualität gewährleistet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung des Kohlenstoffgehalts einer Stahlschmelze während des Blasvorgangs mittels einer Vorrichtung nach Patent 19 19 !17, welche ein an einer Lanze angebrachtes Probengefäß mit einem seitlichen Einlaß, ein im Innern des Probengefäßes angeordnetes erstes Thermoelement, ein an der Bodenaußenseite des Probengefäßes vorgesehenes zweites Thermoelement, einen durch die Lanze in das Probengefäß führenden Kanal zum Durchleiten eines Gases sowie einen in dem Kanal angeordneten Stopfen aus nur den Durchtritt von Gas, nicht aber von Stahl gestattendem feuerfestem, porösem Material aufweist, bei dem die Soliduslinie des in das Probengefäß nach Eia'auchen desselben in die Stahlschmelze eingedrungenen Stahls aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in das Probengefäß (8) vor Eintauchen in die Stahlschmelze metallische Kühlelemente (1,2) eingebracht werden, welche von dem in das Probengefäß eindringenden flüssigen Stahl geschmolzen werden und dabei eine Abkühlung des flüssigen Stahls bewirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Kühlelemente (1, 2) aus Stahl, Kupfer oder Aluminium bestehen.