DE2004819A1

DE2004819A1 - Verfahren zur Kontrolle der Qualität eines flüssigen Metallbades und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2004819A1
Application number: DE19702004819
Authority: DE
Inventors: Hubertus Joannes Josephus Genk Surinx (Belgien)
Original assignee: Electro Nite NV
Current assignee: Electro Nite NV
Priority date: 1969-02-04
Filing date: 1970-02-03
Publication date: 1970-09-03
Also published as: DE2004819C3; ES376090A1; LU57920A1; NL166544C; SU376967A3; SE363531B; AT314234B; FR2030279A1; ZA697221B; NL166544B; NL7001221A; US3643509A; FR2030279B1; JPS4842200B1; GB1249589A; DE2004819B2

Description

ELECTEO-NITE, NoV₀ _f Grote Baan, Houthalen, Belgien

Verfahren zur Kontrolle der Qualität eines flüssigen Metall* bades und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahröns.

Priorität: Luxemburg Nr. vom 4_O Febr, 1969

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der Qualität eines flüssigen Metallbades, bei dem man in das Metallbad eine Lanzette mit einem Thermoelement eintaucht, die einen mit einer geschlossenen öffnungversehenen Aufnahmebhälter für die Entnahme einer Probe und ein Thermoelement in diesem Aufnahmebehälter aufweist, das die Temperatür der Verfestigung der Probe an eine mit dem Thermoelement verbundene Meßvorrichtung weitergibt.

Bei den bisher bekannten Verfahren, insbesondere bei dem in der belgischen Patentschrift ψ\2 121 beschriebenen Verfahren, muß man ein getrenntes Thermoelement verwenden, wenn man die Temperatur eines Metallbades im Augenblick der Probenentnahme bestimmen will. Außerdem ist zur Durchführung dieser bekannten Verfahren eine kräftige und auch kostspielige Bedienungsapparatur erforderlich, scTion allein deshalb, weil die Behälter zur Aufnahme einer Probe aus einem feuerfesten Keramikmaterial be-

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■tehen und in Hinblick auf die Ansprechzeit der Meßvorrichtung , sehr groß sein hübsen, um eine zu schnell· Abkühlung der gesamten Probe zu vermeiden, welche die Bestimmung der Verfeetigungstemperatur der Probe unmöglich machen würde«

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist. es nun möglich, diese Nachteile zu beseitigen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Eintauchen der Lanzette in das Bad die öffnung des Aufnahmebehälters freigelegt wird und eine Probe des flüssigen Metalls in den Behälter eintritt und dort genau die Temperatur des Bades beibehält, daß ^ danach mit Hilfe des Thermoelements die Temperatur des Bades ^ gemessen und die Lanzette dann aus dem Bad herausgenommen und mit Hilfe des gleichen Thermoelements die Temperatur der Verfestigung der Probe bestimmt wird_e

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung öffnet sich die Eintrittsöffnung für das flüssige Metall in dem Behälter in dem Augenblick, in dem die Temperatur im Innern des Behälters genau mit der Temperatur des Bades übereinstimmt»

Die Erfindung betrifft auch eine Lanzette mit einem Thermoelement zur Durchführung dieses Verfahrens, die an ihrem Eintauchende eine Einrichtung aufweist, die einen Behälter aus et einem feuerfesten Material mit einer durch eine in dem Bad W schmelzbare Schutzwand verschlossenen öffnung tür den Eintritt •iner Probe des flüssigen Metalls sowie ein innerhalb des Behälters angebrachtes Thermoelement umfaßt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wand des Behälters eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, so daß die thermische Ansprechzeit unterhalb der zur Beschädigung der Einrichtung der Vorrichtung unter dem Einfluß der Temperatur des Bades erforderlichen Zeit liegtο Der hier verwendete Ausdruck "thermische Ansprechzeit ⁿ bedeutet die Zeit, die die Wand des Behälters benötigt, um genau die Temperatur des Bades anzunehmen.

Gemäß einer bevorzugten Aueführungeform der Erfindung besteht

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der Behälter aus Quarz und seine Wanddicke liegt unterhalb . 3

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung be-' steht die an der Öffnung dee Behälters angebrachte Schutzwand aus einem solchen Material mit einer solchen Dicke, daß die zum Schmelzen dieser Schutzwand erforderliche Zeit genau der Zeit entspricht, die notwendig ist, damit das Innere des Behälters genau die Temperatur des Bades annimmt„

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Thermoelement-Einrichtung unabhängig von der Lanzette =- In d diesem Falle weist sie eine Trägermanschette auf, die zur Befestigung an einem Ende der Lanzette dient und die an einem ihrer Enden auf einem Vorsprung ein U-förmiges Glasrohr trägt, in dem sich die Wärmeverbindungsetelle eines Thermoelemente befindet, dessen Drähte mit aus dem anderen Ende der Manschette hervorragenden Zapfen verbunden sind, wobei das Glasrohr und die Zapfen durch ein feuerfestes Material, Z₀ B, ein Keramikmaterial, innerhalb der Manschette befestigt sind, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Manschette einen auf dem Vorsprung um das Glasrohr befestigten Behälter zur Aufnahme der Probe des flüssigen Metalls trägt, der die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Besonderheiten einzeln oder in Kombination aufweist.

Weitere Einzelheiten und Vorzüge der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform einer Thermoelement-Einrichtung gemäß der Erfindung hervorc Diese auf den beiliegenden Zeichnungen dargestellte und nachfolgend erläuterte Ausführungeform der Erfindung stellt jedoch nur ein Beispiel dar und die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise darauf beschränkt,,

Die Figur 1 der beiliegenden Zeichnung stellt einen Aufriß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Thermoelement dar, ·■.',- ■-. -:-■-_. . '■,-.·■.-" ■ "■ .-.

Die Fig. 2 der beiliegenden Zeichnung stellt einen Querschnitt

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entlang der Linie H-II der Fig. 1 dar.

Die Figo 3 der beiliegenden Zeichnung stellt ein Temperatur-Zeit-Diagramm dar, das mit Hilfe des Thermoelements der Vorrichtung gemäß Fig» 2 aufgenommen wurde. Die Temperatur in ⁰C ist auf der Abszisse, die Zeit in Sekunden ist auf der Ordinate aufgetragen.

In den verschiedenen Figuren der beiliegenden Zeichnung werden für identische Teile die gleichen Bezugsziffern verwendet,

Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine veraehrbare Lanzette 20 dargestellt, die in bekannter Weise aus Pappe besteht und eine Thermoelement-Einrichtung aufweist, die aus einer sylindrischen Manschette 1 aus einem keramischen Material, an deren Ende sich ein Flansch 2 mit einem größeren Durchmesser befindet, und einem Innenfutter 3 besteht, bei der das dem Flansch gegenüberliegende Ende durch eine Paßscheibe 9 ▼erschlossen ist, aus der zwei mit Rillen versehene Zapfen 10 hervorragen. In den Flansch 2 ist seitlich in ein Füllmaterial aus Ko B. feuerfestem Zement 8 ein U-Rohr 9 eingesetzt, das aus Quarz besteht und in dessen Innenraum sich die Drähte 5 und 6 eines Thermoelements befinden, wobei der Draht 5 beispielsweise aus Platin und der Draht 6 beispielsweise aus Platin-Rhodium besteht und die wärmeempfindliche Verbindungsstelle mit 7 bezeichnet ist ο Die Drähte 5 und 6 des Thermoelementes sind im Innern der Manschette 1 Jeweils mit einem nach außen führenden Leiter 11 verbunden, der eine in der Paßscheibe 9 vorgesehene öffnung durchquert und von der Rille einer der Zapfen 10 aufgenommen wird. Die Leiter 11 werden ebenfalls durch den Zement innerhalb der Manschette 1 festgehalten.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Behälter 13 in Form einer Küvette mit zylindrischer Wand 16 auf, die aus der Manschette 1 um das Rohr 4- der wärmeempfindlich en Verbindungsstelle des Thermoelements hervorragt. Der Rand 14 des Behälters 13 drückt gegen das Innenfutter 3 der Manschette und auf diese Weise wird der Behälter von de» Zement

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festgehalten.

Der Behälter 13 besteht vorzugsweise aus Quarz und seine Wenddicke liegt in der Größenordnung von 0,8 mm. In der zylindrischen Wand ist ziemlich nahe bei der Manschette eine öffnung 15 vorgesehene

Quarz ist nur ein Beispiel für eines der verwendbaren Materialien o' Der Behälter kann erfindungsgemäß auch.aus einem anderen Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, z_o B₆ gebranntem AIuminiumoxyc", gebranntem Zirkonoxyd, gebranntem Magnesiumoxyd sowie aus Mischungen solcher Materialien bestehen. Der Behalter kann auch aus einem Material bestehen, das kein© gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. In diesem Falle muß die Masse des Behälters so verringert werden, daß die Wärmeleitfähigkeit der Wand derart ist, daß ihre thermische Ansprechzeit, d«, h_e die Zeit, die erforderlich ist, um ihre Temperatur beim Eintauchen der Lanzette genau auf die Temperatur des Bades zu bringen, kurzer ist als die zur Beschädigung^dsr Vorrichtung sowie zur Verzehrung der Lanzette erforderliche Zeit. Insbesondere muß die» Wärmeleitfähigkeit der V?and erfindungsgemäß so groß sein, daß ihre Ansprechzeit unterhalb 12 Sekunden liegt.

Die öffnung 15 ist durch einen den Behälter 15 umgebenden Metallring 21 geschützt. Dieser Hing bildet eine Schutzwand_f die nach dem Eintauchen die Einführung der Probe in den Behälter etwas verzögert, so daß diese Einführung erst genau dann erfolgt, wenn die Wand die gleiche Temperatur aufweist wie das Bad. Es kann auch eine Metallkappe vorgesehen sein, die den Behälter I3 vollständig umgibt, wobei dann der Ring fakultativ ist.

Eine Druckausgleichsleitung 23 verbindet das Innere des U-Rohree 4.Bit dem Inneren des Behälters 13„ Schließlich ist in dem Behälter 13 ein Aluminiumfaden 22 vorgesehen, um das eindringend« flüssige Metall zu beruhigen,,

Wenn die Lanzette 20 in ein flüssiges Stahlbad, eingeführt wird,

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nimmt der Behälter 13 dank der guten Wärmeleitfähigkeit seiner Wand sofort die Temperatur des Bades an. Gleichzeitig schmilzt der Hing 21 in der Weise, daß die öffnung 15 erst freigelegt wird, wenn die Temperatur der Wand des Behälters 13 genau gleich der Temperatur des Bades ist. Die flüssige Stahlprobe tritt durch die öffnung 15 in den Behälter ein und behält genau die Temperatur des Bades bei* so lange die Vorrichtung selbst in dem Bad ist. Die mit Hilfe deB Thermoelemente 5t 6» 7 vorgenommene Messung ergibt genau die Temperatur des Bades. Anschließend zieht man die Lanzette aus dem Bad heraus und das gleiche Thermoelement 5» 6, 7 zeigt dann die Abkühlungskurve • der Probe in dem Behälter 13 an*

Bei der Prüfung des in Pig, 3 dargestellten Diagramme stellt man drei Temperaturstufen 25, 26 und 27 fest» Die Stufe 25 gibt die sehr kurze Verzögerung beim Temperaturausgleich im Innern des Behälters 13 im Verhältnis zur Temperatur des Bades wieder, die eine Folge eines leichten Temperaturunterschiedes zwischen dem Inneren und dem Äußeren dieses Behälters im Augenblick des Eintritts der flüssigen Metallprobe ist. Die Stufe stellt die von dem Thermoelement gemessene höchste Temperatur dar, die der Temperatur des Bades entspricht und die Stufe gibt schließlich die Temperatur der Verfestigung der Probe wieder, die, wenn man sie mit bekannten Tabellen vergleicht, den Kohlenstoffgehalt der Probe anzeigt. Ea sei darauf hingewiesen, daß die Dauer zur Aufzeichnung dieses Diagramms bis fj} zum Beginn der Stufe 27 unterhalb 12 Sekunden, d. h. unterhalb der zur Verzehrung der Lanzette erforderlichen Zeit liegt.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen insbesondere darin, daß es einerseits möglich ist, alle erforderlichen Messungen mit dem gleichen Thermoelement durchzuführen, und daß andererseits der Behälter mit seinen kleinen Dimensionen die Temperatur des Bades nicht beeinflußt, und daß darüber hinaus keine schwere Führungsapparatur für die Lanzette ▼erwendet werden muß und daß die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr billig ist, da sie aus einem einzigen Element und einen einfachen Küvetten-Zuaatz mit Thermoelementeinrichtungen zum klassischen Eintauchen besteht.

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Es ist für den Fachmann selbstverständlicn, daBdi© Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Außführungsforai beschrankt ist und daS satilreiche Abänderungen voi-genoiaiaen werden können, ohne den lahmen der vorliegenden Erfindung «u verlassen. So kann beispielsweise die Form des Behälters von der dargestellten Form verschieden sein, und die Vorrichtung kann auf nicht verzehrbare Lanzetten abgestimmt seine

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Claims

- 8 -Patentansprüche

Verfahren zur Kontrolle der Qualität eines flüssigen Metallbades, bei dem eine Lanzette mit einem Thermoelement» die einen mit einer geschlossenen Öffnung versehenen Aufnahmebehälter für die Entnahme einer Probe und ein Thermoelement in dem Aufnahmebehälter aufweist, das auf eine mit dem Thermoelement verbundene Meßvorrichtung die Temperatur der Verfestigung der Probe überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Aufnahmebehälters nach dem Eintauchen der Lanzette freigelegt wird, daß eine Probe des flüssigen Metalle

^: in diesen Behälter eindringt und dort genau die Temperatur dea P* Bades beibehält, daß danach mit Hilfe des Thermoelemente die

Temperatur des Bades gemessen und die Lanzette dann aus dem

gleichen Bad genommen und mit Hilfe des /Thermoelements die Temperatur der Verfestigung der Probe bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung für das flüssige Metall in dea Aufnahmebehälter dann freigelegt wird, wenn die Temperatur im Innern des Behälters genau gleich der Temperatur des Bade« ist.
3. Lanzette mit einem Thermoelement zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 und 2, die an ihrem Eintauchende eine Einrichtung aufweist, die einen Behälter aus

'■ einem feuerfesten Material mit einer durch eine in dem Bad ψ schmelzbare Schutzwand verschlossenen Eintrittsöffnung für eine Probe des flüssigen Metalls sowie ein in dem Behälter angebrachtes Thermoelement umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Behälters eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, so daß ihre thermische Ansprechzeit kürzer ist ale die zur Beschädigung der Einrichtung unter der Wirkung der Temperatur des Bades erforderliche Zeit«,
4. Lanzette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß di· Wärmeleitfähigkeit der Wand des Behälters so hoch ist, daß ihr· Ansprechzeit unterhalb 12 Sekunden liegt.
5. Lanzette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dtr

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Behälter aus Quarz besteht»
6. Lanzette nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Behälters eine Dicke von unterhalb 3 satt aufweist.

7ο Lanzette nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an der öffnung des Behälters angebrachte Schutzwand aus einem solchen Material mit einer solchen Dicke besteht, daß ihre Schmelzzeit genau der Zeit entspricht, innerhalb der das Innere des Behälters genau die Temperatur des Bades erreicht hat.

Β«, Lanzette nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge- (f kennzeichnet, daß der Behälter in Form einer Küvette vor- · liegt, deren Wand eine Eintritt eof fnung tür das Metefll aufweist, wobei die Küvette durch ein feuerfestes Material, 2ο B. ein keramisches Material, auf einem Vorsprung auf einer am Ende der Lanzette angebrachten Manschette befestigt ist, in deren Innerem sich die Verbindungsstellen zwischen den Drähten des Thermoelement» und den austretenden Leitern befinden«,

9ο Lanzette nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette im Innern des Behälters auf einem Vorsprung ein U-Rohr trägt, in dem die wärmeempfindliche Verbindungsstelle des Thermoelements liegt«wobei dieses durch feuer- j

festes Material festgehalten wird, und daß. eine Druckausgleichs- ™ leitung das Innere des U-Hohres mit dem Inneren des Behälters verbindet. ·

Thermoelement-Einrichtung für die Lanzette nach einem der Ansprüche 3 bis 7% die eine Trägermanschett'e aufweist, die der Befestigung an einem Ende der Lanzette dient, wobei diese Manschette an einem ihrer Enden auf einem Vorsprung ein U-föralgee Glasrohr tragt _t in dem sich die wärmeempfindliche Verbindungsstelle eines Thermoelementes befindet, deren Drähte übe? hervorstehende Zapfen mit dem anderen Ende der Manschette verbunden sind, wobei das Glasrohr und die Zapfen in tor Manschette durch ein feuerfestes Material, z, B» Keramlkmaterial,

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festgehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette einen auf einem Vorsprung um das Glasrohr befestigten Aufnahmebehälter für die flüssige lletallprobe trägt „

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