DE2057962A1 - Lanze zur Probenentnahme aus einer Metallschmelze - Google Patents
Lanze zur Probenentnahme aus einer MetallschmelzeInfo
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Description
2057962 Andrejewski & Honke Patentanwälte
Diplom-Physiker
-ir: n£i /η Diplom-Ingenieur
Anwaltsakte: 35 961/Pm Dr.-Ing. Manfred Honke
Patentanmeldung
IAND PYROMETERS LIMITED
Wreakes Lane, Dronfleid,
Sheffield 318 6PN, England
IAND PYROMETERS LIMITED
Wreakes Lane, Dronfleid,
Sheffield 318 6PN, England
Lanze zur Probenentnahme aus einer Metallschmelze.
Beim modernen Thomasverfahren, bei welchem Roheisen In Mengen von
mehreren Tonnen pro Minute mit Sauerstoff· verblasen wird, ergibt
sich die Notwendigkeit« die Stahlanalyse schneller und zuverlässiger
durchzuführen als bisher. Bisher wird im allgemeinen dem Ofen mittels eines langen Löffels eine Schmelzprobe entnommen,
diese dann in eine Form gegossen und dadurch abgeschreckt, woraufhin
der entstandene Zapfen zur spektrograf!sehen Analyse zerschnitten
wird. Man kennt außerdem die Probenentnahme mittels Lanzen, wobei die so erhaltenen Proben zur spektrograf!sehen oder
Verbrennungsanalyse verwendet werden. Man kennt auch Einwegvorrichtungen zum Messen des Kohlenstoffgehaltes einer Stahlprobe
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O Π Γ" π γ* ~<
η
durch Peststellung des Liquiduspunktes, welcher mit dem Phasenwechsel
einhergeht, wenn die Schmelzprobe erstarrt.
Derartige Lanzen zur Peststellung des Liquiduspunktes enthalten
normalerweise feuerfeste oder metallische Formen, welche in die Metallschmelze eingetaucht werden, um zur Messung des Liquiduspunktes
geeignete Proben zu erhalten, wobei die Lanze in die Metallschmelze eingetaucht wird. Von den für feuerfeste Formen
zur Verfügung stehenden feuerfesten Werkstoffen besitzen einige eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit und ergeben daher eine
sehr langsame Abkühlung der Probe. Die Lanze muß hierbei aus der
(jlSl/
Schmleze herausgezogen werden, damit die Probe erstarren und bei
der Liquiduspunkt gemessen werden kann. Der Nachteil derartiger Meßverfahren besteht vor allem darin, daß selbst bei sehr sorgfültigem
Herausziehen der Lanze ein großer Teil der flüssigen Probe verschüttet werden kann. Außerdem muß bei jeder von Menschen
zu bedienenden Vorrichtung mit Fehlablesungen der Meßwerte gerechnet werden.
Andere feuerfeste Werkstoffe können wiederum recht hohe thermische
Eigenschaften besitzen und es lässt sich mit ihnen eine Abschreckzeit erreichen, welche mit der vieler Metallformen
vergleichbar ist, sodaß die Probe erstarrt, während die Form in dem Schmelzbad eingetaucht ist. Monolytische feuerfeste Formen
mit Metallformen entsprechenden Eigenschaften und Metallformen
selbst haben jedoch den Nachteil, daß die Schnelligkeit der Wärmeabgabe zu Beginn am höchsten ist und mit der Zeit abnimmt.
Infolgedessen wird innerhalb der ersten zwei Sekunden, in denen die Probe sich in der Form befindet, der Probe ein großer Teil
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der Wärme entzogen, sodaß, da Temperaturfühler wenigstens diese
Zeitspanne zum Ansprechen benötigen, nur noch eine sehr geringe Temperaturabnahme festgestellt wird, von welcher dann der Liquiduspunkt
abgeleitet wird, der die Grundlage zur Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes bildet. Diese Schwierigkeit wird noch
größer, wenn kleine Probenkammern verwendet werden, da in diesem Fall eine noch geringere Wärmemenge zur Verfügung steht.
Zur Behebung dieser Schwierigkeiten will die Erfindung eine Lanze zur Probenentnahme aus einer Metallschmelze schaffen, mit
welcher nicht nur eine Probe entnommen werden kann, sondern mit welcher gleichzeitig ohne weiteres der Liquiduspunkt der Probe
genau gemessen werden kann.
Hierfür schlägt die Erfindung eine Lanze vor, welche ein Außengehäuse bezw« ein langgestrecktes Tragrohr mit am einen Ende
eingesetzter Form und wenigstens einem mit einem Schlitz in der Form übereinstimmenden Einlaßschlitz in seiner Wandung für das
Schmelzgut bei eingetauchter Lanze besitzt, wobei die Form eine feuerfeste Auskleidung aufweist und in der Form ein an ein
Anzeigegerät angeschlossener Temperaturfühler zur Messung des
Liquiduspunktes der in der Form eingeschlossenen Schmelzprobe
angeordnet ist.
Die Form kann aus Metall oder feuerfestem Material mit ähnlichen Kühleigensohaften wie Metall bestehen, während alternativ das
Außengehäuse selbst auch die Form bilden kann.
Im Gegensatz zu den bisher üblichen feuerfesten Formen, welche
mit der Lanze aus der Schmelze herausgezogen werden müssen, um
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die Probe erstarren zu lassen« und im Gegensatz zu bisher
üblichen Metall- oder feuerfesten Formen, w&lche eine Anfangsabkühlung
verursachen, die viel zu schnell erfolgt, erstarrt bei der Metallform mit feuerfester Auskleidung die Probe innerhalb
der Form mit einer Geschwindigkeit, welche eine genaue Aufspürung des Liquiduspunktes mittels des Temperaturfühlers
ermöglicht, sodaß eine genaue Analyse des Kohlenstoffgehaltes
des Stahles erfolgen kann. Die Erstarrungszeit der Probe vom Eindringen der Schmelze in die Form beträgt bei einem typischen
Beispiel 5-30 see, sodaß die Lanze aus dem Schmelzbad nicht herausgezogen werden braucht.
Die feuerfeste Auskleidung der Form kann aus einer Tonerde-Zement-Schicht
bestehen, Jedoch wird vorzugweise eine feuerfeste Auskleidung aus einem dünnen beispielsweise vorgefertigten
Keramikfutter verwendet, welches beispielsweise aus feuerfestem aus Aluminiumsilikatfasern hergestellten papier besteht.
Der Temperaturfühler kann an irgendeiner beliebigen Stelle innerhalb der Form befestigt werden, wird jedoch vorzugsweise
am Boden der Form als U-Rohr aus Quarz oder Kieselerde mit darin befindlichem Thermoelement, beispielsweise aus Platin-Rhodium-Platin,
eingesetzt.
Das Außengehäuse bezw. das Tragrohr besteht vorzugsweise aus einem Material mit schlechter Wärmeleitfähigkeit. Man kann
hierfür infolgedessen Papier, Karton, feuerfestes Verbundpapier oder auch einfach ein feuerfestes Rohr verwenden. Der Kinlaßschlitz
bezw, die Sinlaßschlitze im Tragrohr können anfänglich
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Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straß·
verschlossen werden« zu welchem Zweck: beispielsweise eine oder
mehrere papierschichten oder eine Aluminium- bezw. Weicheisenhülle verwendet werden, durch welche das Bindringen von Schlacke
in die Form verhindert wird, wenn die Lanze mit der Form durch die Schlacke hindurch in das Schmelzbad eingetaucht wird. Diese
Papier-, Aluminium- oder Weichelsenabdeckung des Binlaßsohlitzes brennt oder schmilzt ab beim Eintauchen in die heiße Schmelze,
sodaß das Sohmelzgut durch den Biniaßsohlitz in die Form eindringen kann« Das Tragrohr kann so lang ausgebildet werden, daß
die an seinem vorderen Bnde sitzende Form bequem in das Schmelzbad eingetaucht werden kann, oder das Außengehäuse kann der Länge
der Form entsprechend ausgebildet sein und eine Verlängerung am rückwärtigen Bnde aufweisen, mittels Welcher es an einer Hilfslanze für eine Thomasbirne befestigt werden kann·
Um das Thermoelement vor der insbesondere zu Anfang in die Form
hineinschiebenden Metallschmelze zu schützen, kann man das Quarz- oder Kieselerderohr in ein Gehäuse aus Metall oder feuerfestem Material einkitten und mit diesem Gehäuse in ein in der
Form angeordnetes Aluminiumröhr einschieben. Zur elektrischen Verbindung zwischen dem Thermoelement und' einem Anzeigegerät
kann innerhalb des isolierenden Tragrohres eine Metallanze vorgesehen werden, Innerhalb welcher die Leitungen vom Thermoelement zu dem In sicherer Entfernung von der Lanze aufgebauten
Anzeigegerät führen.
Um aus einer Stahlschmelze eine Probt entnehmen zu können, wird
vorzugsweise innerhalb der Metallform eine zur Bindung des in
der Sohmelze vorhandenen sauerstoff·· ausreichende Menge an
Aluminium angeordnet. Hierzu kann man Aluminiumfolie, Aluminium-
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gaze oder Aluminiumdraht verwenden oder die nötige Aluminiummenge
kann auch vom Sohutzkasten für das Thermoelement abgegeben werden.
Das fertig zusammengebaute Gerät wird einfach in die Metallschmelze
eingetaucht und dort für maximal 30 see untergetraucht
gehalten, innerhalb welcher Zeit der Liquiduspunkt genau gemessen werden kann. Die Lanze wird dann aus der Schmelze herausgezogen
und falls erforderlich die aus der Form entnommene Probe für spektografische oder andere Analysen verwendet.
Andererseits kann auch noch ein zweiter Temperaturfühler an der Lanze angeordnet werden, um die Temperatur der Schmelze messen
zu können, wenn die Lanze in das Schmelzbad eingetaucht wird.
line genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der
nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgeraäßen Lanze zur Probenentnahme;
Figur 2 den unteren Teil der Lanze aus Fig. 1 in etwas abgewandelter
Ausbildung; und
Figur 3 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung besitzt ein isolierendes Außengehäuse 1, welches beispielsweise aus miteinander verbundenen
Aluminiumsilikatfasem hergestellt ist und eine Weioheisen-
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— 7 —
form £ beherbergt, welche aus einem rohrartigen Weicheisenkörper
mit aufgeschweißter Bodenkappe 3 und Oberkappe 4 besteht. Diese Metallform besitzt eine Einlaßöffnung 5, während das Außengehäuse
1 eine entsprechende.Einlaßöffnung 6 aufweist, welche
durch eine Papierabdeckung 7 verschlossen ist. Auf die Oberkappe 4 ist eine rohrartige Weicheisenverlängerung 8 aufgeschweißt,
deren oberes Ende durch eine Kunststoffkappe 9 verschlossen ist, in welcher zwei Kupferkontakte 10 eingebettet
sind. Diese Kappe 9 trägt einen Halter 11 für ein Silikat »Rohr 12 mit darin befindlichem Thermoelement, welches durch eine
Öffnung IJ in der Oberkappe 4 der Form in deren Inneres hineinragt.
Von den Enden des U-Rohres führen Leitungen 14 zu den Kupferkontakten 10.
Die Metallform 1 besitz! sine innere Auskleidung 15 aus Aluminium-Silikat-Papier,
während am Boden der Form eine kleine Menge Aluminium 16 angeordnet ist, um die entnommene Probe zu
deoxydieren.
Zum Gebrauch wird die vorbeschriebene Vorrichtung am Ende einer Hilfslanze für eine Thomasbime befestigt und dann einfach in
die Metallschmelze eingetaucht und dort maximal 50 see lang
untergetaucht gehalten. Die Papierabdeckung des Einlaßschlitzes 6 verhindert ein Einlaufen der Schlacke in die Form, brennt
jedoch bei Erreichen der Metallschmelze schnell ab. Infolgedessen kann das flüssige Metall in die Form einströmen, wird
von dem Aluminium deoxydiert und der Liquiduspunkt lässt sich vor dem Herausziehen der Form einwandfrei genau bestimmen. Nach
dem Herausziehen der Lanze kann die Probe aus der Form entnommen werden, um spektrografisch oder sonstwie analysiert zu werden.
BAD ORIGINAL 109825/1300 —— '"
Die vorgeschriebene Vorrichtung lässt sich gemäß Figur 2 auch
in der Weise abwandeln, daß das flüssige Metall außer durch den Einlaßschlitz 5 noch von unten her in die Form eindringen kann.
Zu diesem Zweck besitzen die in Figur 2 dargestellte Form 2A, die Papierauskleidung 15A und das isolierende Außengehäuse IA
miteinander übereinstimmende Löcher I7, 18 und I9, wobei das
Loch im Außengehäuse durch eine Papierabdeckung 20 verschlossen ist. Beim Eintauchen der Vorrichtung in die Schmelze hindert
diese Papierabdeckung 20 wiederum die oben aufschwimmende
Schlacke am Eintreten in die Form und brennt bei Erreichen des flüssigen Metalls ab.
Bei dem in Figur 3 dargestellten abgewandelten Ausführungsbeispiel ist eine am einen Ende durch eine Kappe 22 verschlossene
Metallform 21 im Ende eines Tragrohres 25 eingesetzt,
welches eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt und bei~ spielsweise aus entsprechend imprägniertem Karton, feuerfestem
Verbundpapier oder einfach aus einem feuerfesten Rohr besteht. Dieses Tragrohr besitzt eine Einlaßöffnung 24, welche mit einer
Einlaßöffnung 25 der Form übereinstimmt und durch eine Papieroder Aluminiumschicht 26 verschlossen ist· Das Quarz- oder
Kieselerderohr 27 eines Thermoelementes ist in ein feuerfestes
Gehäuse 28 eingekittet, wobei die Leitungen 29 vom Thermoelement zu Kupferkontakten 50 führen, die ebenfalls im Gehäuse eingebettet
sind. Das Gehäuse 1st am oberen Ende durch eine plastikkappe
31 verschlossen, welche einen nach unten ragenden Tragarm 32 für
das Quarz- oder Kieselerderohr besitzt. Das Tragrohr ist hierbei so lang ausgebildet, daß eine metallische Lanze 33 von hinten
her eingeschoben werden kann, die Ihrerseits so lang 1st, daß die vorrichtung ohne weiteres in das Schmelzbad eingetaucht
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werden kann. Am Boden der Form kann wiederum eine gewisse Aluminiummenge
angeordnet sein« um den die Probe bildenden Stahl zu deoxydieren oder alternativ kann am Gehäuse 28 ein Aluminiumschild
in einer derartigen Länge befestigt werden, daß er die Einlaßöffnung 25 der Form abdeckt und dadurch einmal den flüssigen
Stahl deoxydiert und zum anderen das Quarz-oder Kieselerderohr
davor schützt, von dem plötzlich hereinschießenden flüssigen Metall beschädigt zu werden. Die Metallform besitzt
auch hier eine Auskleidung 34 aus Aluminium-Silikat-papier.
Die Vorrichtung gemäß Figur 4 wird im wesentlichen in der gleichen
Weise wie die gemäß Figur 1 verwendet, d.h. einfach in das Schmelzbad eingetaucht und dort etwa 30 see lang untergetaucht
gehalten, während welcher Zeit die Probe entsteht und der Llquiduspunkt
genau festgestellt werden kann.
Falls erforderlich, kann die Vorrichtung gemäß beiden vorbeschriebenen Ausführungen in der Weise abgewandelt werden, daß
ein zweiter Temperaturfühler zusätzlich vorgesehen und an einer derartigen Stelle angeordnet wird, daß die Temperatur des Schmelzbades gemessen werden kann, wenn die Vorrichtung in das Schmelzbad
eingetaucht wird.
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Claims (16)
1. Lanze zur Probenentnahme aus einer Metallschmelze, gekennzeichnet
durch ein Außengehäuse (1) bezw. ein langgestrecktes Tragrohr (23) mit am einen Ende eingesetzter Metallform (2 bezw.
21) und wenigstens einem mit einem Schlitz (5 bezw. 25) in der Form übereinstimmenden Einlaßschlitz (6 bezw. 24) in seiner
Wandung für das Schmelzgut bei eingetauchter Lanze, wobei die Form eine feuerfeste Auskleidung (15 bezw. 34) aufweist und in
der Form ein an ein Anzeigegerät angeschlossener Temperaturfühler (12 bezw· 27) zur Messung des Liquiduspunktes der in der
Form eingeschlossenen Schmelzprobe angeordnet ist.
2. Lanze nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß die Form (2 bezw. 21) aus Metall besteht.
3» Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form
(2 bezw. 21) aus feuerfestem Material mit ähnlichen Kühleigenschaften wie Metall besteht.
4. Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (1) selbst eine Form bildet.
5. Lanze nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Auskleidung (15 bezw. 34) der Form (2 bezw.
21) aus einer Tonerde-Zement-Schicht besteht.
6. Lanze nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,
daß die feuerfeste Auskleidung (15 bezw. 34) der Form (2 bezw. 21) aus einem dünnen vorgefertigten Keramikfutter besteht.
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Patentanwälte Dr. W, Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße
7. Lanze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Putter (15 bezw. 31O aus feuerfestem papier besteht, welches
aus Aluminiumsilikatfasern hergestellt ist.
8. Lanze nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Temperaturfühler (12 bezw. 27) am Boden der Form (2 bezw.
21) als U-Rohr aus $uarz oder Kieselerde mit darin befindlichem
Thermoelement eingesetzt ist.
9. Lanze nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse bezw. das Tragrohr (1 bezw. 23) aus einem
Material mit schlechter Wärmeleitfähigkeit besteht.
10. Lanze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse bezw. das Tragrohr aus Papier, Karton, feuerfestem
Verbundpapier oder aus einem feuerfesten Rohr besteht.
11. Lanze nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlaßsohlitz bezw. die Einlaßsohlitze (6 bezw.
24) im Tragrohr (1 bezw. 23) anfänglich mit einer oder mehreren Schichten aus Papier oder mit einer Aluminium- bezw. Weicheisenhülle
(7 bezw. 26) verschlossen 1st bezw. sind,
12. Lanze nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Tragrohr (23) eine derartige Länge besitzt, daß sein die Form (21) enthaltendes Ende in das Schmelzbad
tauchbar ist.
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Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße
13· Lanze nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Außengehäuse (1) eine der Form (2) entsprechende Länge besitzt und eine nach hinten herausragende Verlängerung
(33) zu seiner Befestigung an einer Hilfslanze für eine Thomasbirne aufweist.
14. Lanze nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Schutz des Thermoelementes vor der in die Form (2, 21) hereinstürzenden Metallschmelze das Quarz- oder
Kieselerderohr (27) in ein Gehäuse (28) aus Metall oder feuerfestem Material eingekittet und mit diesem in ein in der Form
angeordnetes Aluminiumrohr eingeschoben ist.
15· Lanze nach einem Ber ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Metallform (2 bezw. 21) zur Probenentnahme aus einer Stahlschmelze eine zur Bindung des in der
Schmelze vorhandenen Sauerstoffs ausreichende Menge an Aluminium (16) angeordnet ist.
16. Lanze nach einem der Ansprüche 1-15* dadurch gekennzeichnet,
daß am Boden der Form (2A) ein zweiter Einlaß (I9) für die Schmelzprobe vorgesehen ist.
PAe Dr.Andrejewski, Dr.Honke.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |