DE3039027A1 - Carbon determn. and sampling of molten steel - using ceramic mould with cavity contg. thermocouple for thermal analysis, and second cavity for casting disk for spectrographic analysis - Google Patents

Carbon determn. and sampling of molten steel - using ceramic mould with cavity contg. thermocouple for thermal analysis, and second cavity for casting disk for spectrographic analysis

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DE3039027A1 DE19803039027 DE3039027A DE3039027A1 DE 3039027 A1 DE3039027 A1 DE 3039027A1 DE 19803039027 DE19803039027 DE 19803039027 DE 3039027 A DE3039027 A DE 3039027A DE 3039027 A1 DE3039027 A1 DE 3039027A1
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Abstract

A sampling mould is lowered into molten steel, esp. in a converter during blowing, for carbon determn. by thermal analysis while also making a cast disk sample. The mould is made of two heat-resistant ceramic halves with a vertical joint line. On the joint line, and starting from the base of the mould, is an inlet channel leading to two cavities (a,b). The mould also has limit stop lugs used when it is inserted in a tube made e.g. of cardboard. The lower cavity (a) contains a thermocouple inside a small, U-shaped quartz tube and used for thermal analysis; whereas the upper cavity (b) is used to cast the disk. A recess on the top surface of the mould receives a connector carrying the thermocouple leads. Improved accuracy w.r.t. an earlier mould described in 2558092.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Probenahme und Konlenstoff'-The invention relates to a device for sampling and Konlenstoff'-

stimnung einer Stahlschmelze durch thermische Analyse. Die Vorrichtung ist insbesondere geeignet zur Entnahme von Proben bei gleichzeitiger Kohlenstoffbestimmung aus Stahlschmelzen, wenn diese sich noch im Konverter während des Blasprozesses befinden.Melting a steel melt by thermal analysis. The device is particularly suitable for taking samples with simultaneous determination of carbon from molten steel, if this is still in the converter during the blowing process are located.

Im Prinzip ist eine derartige Vorrichtung bekannt, wie die DE-AS 2D 58 092 zeigt.In principle, such a device is known, such as the DE-AS 2D 58 092 shows.

Es hat sich herausgestellt, daß sowohl hinsichtlich der Fertigunq una Detrieblichen Handhabung derartiger Probenahmesonden, als auch qualitativ in Bezug auf die Probe und die Genauigkeit der Temperaturmessung für Kohlenstoffbestimmung bestimmte Verbesserungen erwünscht sind. Die Sonden sollen einerseits möglichst kompakt sein, ohne daß die Funttionsfahigkeit darunter leidet. Für die eigentliche Probe für die spektralanalytische Untersuchung (plattenförmige Probe) und auch für den Probenraun zur !ollenstoffbestimmung sind bestimmte Mindestvolumina erforderlich. Hinsichtlich des teueren Platindrahtes für die Thermoelemente ist man bestrebt, d'n Weg von der Kupplungsstelle an der Lanze bis zur heißen Lötstelle mbglicnst gering zu halten. Auch ist die Vermeidung von Schlackeneinschl ussen in Jen Proben ohne zusätzlichen Aufwand kaum möglich. Es wurde nun gefunden, daß auch Schlackenteilchen, die möglicherweise aus der Desoxidation der Scn;nelze für die Probenahme stammen, mit in den Formhohlraum für die Kohlenstoffbestimmung gerissen werden können. Sie setzen sich am Quarzröhrchen ues Thermoelementes ab und beeinträchtigen das Me3ergebnis.It has been found that both in terms of manufacture in the operational handling of such sampling probes, as well as qualitatively in Relation to the sample and the accuracy of the temperature measurement for carbon determination certain improvements are desired. The probes should on the one hand as possible be compact without affecting functionality. For the real Sample for spectral analysis (plate-shaped sample) and also for Certain minimum volumes are required in the sample chamber for the determination of the pulp substance. With regard to the expensive platinum wire for the thermocouples, efforts are made to d'n way from the coupling point on the lance to the hot soldering point mbglicnst to keep it low. It is also important to avoid slag inclusions in the samples hardly possible without additional effort. It has now been found that slag particles possibly resulting from deoxidation of the melt used for sampling, with can be torn into the mold cavity for the carbon determination. she settle on the quartz tube of the thermocouple and affect the measurement result.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Probenahmevorrichtung zu schaffen, die bei kompakter Bauweise und leichter Montage die Probenahme und die Genauigkeit der Kohlenstoffbestimmung verbessert.The object of the invention is to create a sampling device, the compact design and easy assembly the sampling and the accuracy carbon determination improved.

Bei einer Einrichtung der im Gattungsbegriff des Anspruches 1 vorCeyebnen Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die im Hauptanspruch angegebene Lehre. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.In a device in the generic term of claim 1 vorCeyebnen The object is achieved according to the invention by the specified in the main claim Teach. Advantageous further refinements of the invention are set out in the subclaims specified.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine der beiden Teilhälften der Sonde in der Ansicht der Innenseite, Fig. 2 einen Schnitt A-B in der Ebene der Längsachse nach Fig. 1.An embodiment of the invention is based on the drawings described. It shows: FIG. 1 one of the two halves of the probe in a view the inside, FIG. 2 shows a section A-B in the plane of the longitudinal axis according to FIG. 1.

In beiden Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Ziffern versehen.In both drawings, the same parts are provided with the same numbers.

Der aus einer hitzebeständigen keramischen Nasse bestehende Körper 12 ist außen mit einen Anschlag 18 verstehen, bis zu dem er in ein nicht gezeigtes Rohr, vorzugsweise aus Pappe, einsteckbar ist. Mi r Stirnseite 2, in der sich die Einlauföffnung 3 befindet, wird die Sonde '-- schmelzflüssige Stahlbad eingetaucht. Dabei dringt der Stahl in den Einlau*;anal 4 dur Sonde ein und füllt die Formhohlräume 1 und 5. Der Formhohlraun 5 hat etwa ovale, plattenförmige Gestalt und ergibt eine entsprechende Probe für eine spektralanalytische Untersuchung. Er ist am Ende des Einlaufkanals 4 t.elegen und der Ausnehmung 10 zugeordnet. Die Ausnehmung 10 öffnet sich zur inneren Stirnsteite 16 hin. Die Ausnehmung 10 dient zur Aufnahlw} eines bekannten Kupplungsteiles für die Verbindung der Drähte des Thenmoelementes 6 mit der nicht dargestellten Meßlanze, auf die die Sonde aufqesteckt wird.The body consisting of a heat-resistant ceramic liquid 12 is understood outside with a stop 18, up to which it is in a not shown Tube, preferably made of cardboard, can be inserted. Mi r face 2, in which the Inlet opening 3 is located, the probe '- molten steel bath is immersed. The steel penetrates the inlet *; anal 4 through the probe and fills the mold cavities 1 and 5. The hollow shape 5 has an approximately oval, plate-shaped shape and results in a corresponding sample for a spectral analysis. He's at the end of the Inlet channel 4 t.elegen and assigned to the recess 10. The recess 10 opens towards the inner end face 16. The recess 10 is used for Aufnahlw} a known coupling part for connecting the wires of the Thenmoelementes 6 with the measuring lance, not shown, onto which the probe is attached.

Die Drähte des Thermoelementes sind durch Bohrungen 17 von der Ausnehlilunq 10 entlang der flachen Seite des Formhohlraumes 5 zum Formhohlraum 1 geführt. Der Formhohlraum 1 hat zylindrische Gestalt. In der Grundfläche 9 dieses Fornhohlraumes 1, die der Ausnehmung 10 zugeordnet ist, ist das Thermoelement 6 eingesetzt und mit einem keramischen Zement befestigt. Das die Thermodrähte aufnehmende Quarzröhrchen von U-förmiger Gestalt des Thermoelementes 6 ist am Rande der Grundfläche 9 eingesetzt und erstreckt sich von dort entlang der Wandung 8 bis zur halben Höhe des Formhohlraumes und ist dann bis zur Mitte des Formhohlraumes abgewinkelt, so dab die heiße Lötstelle 13 im räumlichen Mittelpunkt des Formhohlraumes liegt. The wires of the thermocouple are led through bores 17 from the cutout section 10 along the flat side of the mold cavity 5 to the mold cavity 1. The mold cavity 1 has a cylindrical shape. In the base 9 of this mold cavity 1, which is assigned to the recess 10, the thermocouple 6 is inserted and fastened with a ceramic cement. The U-shaped quartz tube accommodating the thermocouple wires of the thermocouple 6 is inserted at the edge of the base 9 and extends from there along the wall 8 up to half the height of the mold cavity and is then angled up to the center of the mold cavity, so that the hot solder joint 13 lies in the spatial center of the mold cavity.

Der Formhohlraum1 liegt an einem Abzweig 11 des Einlaufkanales Er zwischen der Stirnseite 2 und dem Formhohlraum 5. Der Abzweig 11 mündet in den oberen Bereich des Formhohlraumes 1 und ist im Querschnitt gröber als der Querschnitt des Einlaufkanals 4. Der Abzweig 11 ist ferner vom Formhohlraum 1 zum Einlaufkanal 4 hin erweitert. Der Einlaufkanal 4 erstreckt sich als gerade zylindrische Bohrung von der Einlauföffnung 3 bis in den Bereich aes Abzweiges 11. Von hier aus ist der Kanal 4 zur Längsachse 7 der Sonde hin geneigt, bis zur Einmündung in den Formbohlraum 5. Durch diese Gestaltung des Einlaufkanals 4 (Abknickung der Geradführung) in Verbindung mit der Laye des Abzweiges 11 auch in Bezug auf die Einmündung in den Formhohlraum 1 sowie die besondere Ausgestaltung und Lage des Thermselementes wird erreicht, daß a) die Schmelze zunächst in verstärktem Maße den Formhohlraum 1 füllt, b) sofern Schlackenteilchen noch in den Formhohlraum eindringen, diese C2-legenheit haben, sich im oberen Bereich des Formhohlrauns 1 a5zuso-.zen und die Temperaturmessung für die Kohlenstoffbestimmung nicnt mehr beeinträchtigen können.The mold cavity 1 is located on a branch 11 of the inlet channel Er between the end face 2 and the mold cavity 5. The branch 11 opens into the upper one Area of the mold cavity 1 and is coarser in cross section than the cross section of the Inlet channel 4. The branch 11 is also from the mold cavity 1 to the inlet channel 4 expanded towards. The inlet channel 4 extends as a straight cylindrical bore from the inlet opening 3 to the area of aes branch 11. From here is the Channel 4 inclined towards the longitudinal axis 7 of the probe, up to the confluence with the mold cavity 5. Through this design of the inlet channel 4 (kink of the straight line) in connection with the Laye of the branch 11 also in relation to the confluence with the mold cavity 1 as well as the special design and position of the thermal element is achieved, that a) the melt initially fills the mold cavity 1 to a greater extent, b) if Slag particles still penetrate into the mold cavity, have this C2 position, in the upper area of the mold cavity 1 a5zuso-.zen and the temperature measurement for the determination of carbon can no longer affect.

Außerdem wird erreicht, daß, obwohl aufgrund der notwendigen Größe aes Formhohlraumes 1 hier die Probenschmelze zuletzt erstarrt, ein Zuriickfließen der Schmelze verhindert wird. Der Formhohlraum 1 hat bei einer Höhe von 35 mm einen Durchmesser von ca. 30 mm gegenüber einem Durcimesser der stiftförmigen Probe im Einlaufkanal 4 von 6- mm. Es ist zweckmaßiq, die Größe des Abzweiges 11 derart zu begrenzen, daß die Unterkante 15 des ezweiges 11 oberhalb der heißen Lötstelle 13 des Thermoelementes 6 liegt.In addition, it is achieved that, although due to the necessary size In the mold cavity 1, the sample melt solidified last, a backflow the melt is prevented. The mold cavity 1 has a height of 35 mm Diameter of approx. 30 mm compared to a diameter of the stick-shaped sample in the Inlet channel 4 of 6 mm. It is expedient to adjust the size of the branch 11 in this way limit that the lower edge 15 of the branch 11 is above the hot solder joint 13 of the thermocouple 6 is located.

Ferner sind die Formhohlräume 1 und 5 jeweils mit Entlüftungsbohrungen 14 versehen, die sich vom oberen Bereich der Formhohlräume 1 und 5 nach außen erstrecken.Furthermore, the mold cavities 1 and 5 are each provided with ventilation holes 14, which extend from the upper region of the mold cavities 1 and 5 to the outside.

Die erfindungsgemäße Sonde bietet auch den Vorteil, daß das Thermoelement einfach montierbar ist und die Geräte durch die Sonde derart cjeschützt cführt sind, daß keine Beeinträchtigung durch die Wärmeeinwirkung bpiin- Eintauchen in das Stahlbad von außen erfolgt. Die Genauigkeit der TemperatWrmessung konnte gesteigert werden. Ebenso war es überraschend, daß die Probe 5 praktisch schlackenfrei anfällt. The probe according to the invention also offers the advantage that the thermocouple is easy to assemble and the devices are protected by the probe in such a way that they are not impaired by the action of heat by immersion in the steel bath from outside. The accuracy of the temperature measurement could be increased. It was also surprising that sample 5 was obtained practically free of slag.

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Claims (7)

Vorrichtung zur Probenahme und Kohlenstoffbestimmung Patentansprche: 1. Vorrichtung zur Probenahme und Kohlenstoffbestimmung einer Stahlschmelze durch thermische Analyse, insbesondere aus einem Konverter während des Blasvorganges, bestehend aus einem zweiteiligen hitzebeständigen keramischen Körper, der außen mit einem Anschlag zur Anlage an ein Trägerrohr versehen ist und in jedem Teilkörper teilweise angeordneten Ausnehmungen, wobei im zusammengesetzten Zustand der Teilkörper Formhohlräume für einen platten- und stabförmigen Probenkörper erhalten werden, sowie ein weiterer Formhohlraum, der mit einem in ein Quarzröhrchen eingezogenen Thermoelement zur Kohlenstoffbestimmung versehen ist und die Formhohlräume an einem Einlaufkanal angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauföffnung (3) des Einlaufkanals (4) in der Stirnseite (2) des keramischen Körpers (12) liegt, der Formhohlraum (1) für die Kohlenstoffbestimmung des Stahls der Stirnseite (2) mit der Einlauföffnung (3) zugeordnet ist und an einem Abzweig (11) des Einlaufkanals (4) liegt, der Abzweig (11) in den oberen Bereich des Formhohlraumes (1) mündet und des Thermoelement (6) in derJenigen Fläche (9) des Formhohlraues (1) eingesetzt ist, die der Ausnehmung (10), die sich zur inneren Stirnseite (16) des Körpers (12) hin öffnet und die für die Aufnahme eines Kupplungsteiles zur elektrischen Kontaktgabe dient zugeordnet ist, wobei die beiden S Menkel des U-förmigen Quarzröhrchens (6) zunächst unmittelbar an der Begrenzungswand (8) des Formhohlraumes (1) parallel zur Längsachse (7) angeordnet sind und in halber Höhe des Formhohlraumes (1) abgewinkelt, etwa senkrecht zur Längsachse (7) zur Mitte des Formhohlraumes (1) hin geführt sind.Device for sampling and carbon determination Patent claims: 1. Device for sampling and carbon determination of a steel melt by thermal analysis, especially from a converter during the blowing process, consisting of a two-part heat-resistant ceramic body, the outside is provided with a stop for contact with a support tube and in each part of the body partially arranged recesses, the part body in the assembled state Mold cavities for a plate- and rod-shaped specimen can be obtained, as well as another mold cavity, which is connected to a quartz tube retracted thermocouple is provided for carbon determination and the mold cavities are connected to an inlet channel, characterized in that the inlet opening (3) of the inlet channel (4) lies in the end face (2) of the ceramic body (12), the mold cavity (1) for the carbon determination of the steel of the end face (2) is assigned to the inlet opening (3) and on a branch (11) of the inlet channel (4) is, the branch (11) opens into the upper area of the mold cavity (1) and the thermocouple (6) inserted in the surface (9) of the mold cavity (1) is that of the recess (10), which extends to the inner end face (16) of the body (12) opens towards and for receiving a coupling part for making electrical contact is assigned, the two S arms of the U-shaped quartz tube (6) initially parallel to the boundary wall (8) of the mold cavity (1) are arranged to the longitudinal axis (7) and angled at half the height of the mold cavity (1), are guided approximately perpendicular to the longitudinal axis (7) towards the center of the mold cavity (1). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufkanal (4) im Bereich des Abzweiges (11) für den Formhohlfraum (1) zur Längsachse (7) hin geneigt verläuft.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the inlet channel (4) in the area of the branch (11) for the mold cavity (1) towards the longitudinal axis (7) runs inclined. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Querschnittsfläche des Abzweiges (11) bis zum doppelten größer ist als der freie Querschnitt des Einlaufkanals (4).3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the free cross-sectional area of the branch (11) is up to twice as large than the free cross section of the inlet channel (4). 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formhçhlräume (1,5) mit Entlüftungskanälen (14) versehen sind.4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the mold cavities (1,5) are provided with ventilation channels (14). 5. Vorrichtung nach den Ansprüc n 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die heiße @@@elle (13) des U-förmigeund abgewinkelten Thermoelementes (6) in der Mitte des Formhohlraumes (1), jedoch unterhalb der Unterkante (15) des Abzweiges (11) liegt.5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that that the hot @@@ elle (13) of the U-shaped and angled thermocouple (6) in the center of the mold cavity (1), but below the lower edge (15) of the branch (11) lies. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweig (11) vom Formhohlraum (1) zum Einlaufkanal (4) hin im Querschnitt erweitert ausgebildet ist.6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that that the branch (11) from the mold cavity (1) to the inlet channel (4) in cross section is expanded. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufkanal (4) gleichzeitig den Formhohlraum für die stiftförmige Probe bildet.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the inlet channel (4) at the same time the mold cavity for the stick-shaped sample forms.
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