<Desc/Clms Page number 1>
Sonde voor onderdompeling in een bad gesmolten metaal
De uitvinding heeft betrekking op het meten van de stol- lingstemperatuur van een gesmolten metaalbad voor het vaststellen van de legeringsinhoud van het bad. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een wegwerp- : thermokoppel- sonde, welke de stolling van een monster gesmolten ferrometaal versnelt, om de fase-overgangstemperatuur van de initiele vorming van vaste stof in het metaal snel vast te kunnen stellen. Deze specifieke temperatuur kan worden gerelateerd aan de koolstof-of legeringsinhoud van het gesmolten metaal in het bad.
Een uitvoeringsvorm van de meet-sonde volgens de onderhavige uitvinding omvat in het algemeen een integrale romp-en kamersamenstel, welke kan zijn vervaardigd uit een van een laag hars voorzien vormzand of een gietbaar, bijvoorbeeld keramisch materiaal. Het rompgedeelte van dit gevormde samenstel is, gedurende onderdompeling in het gesmolten metaalbad, bij het uiteinde van een langwerpige holle ondersteuningsbuis gepositioneerd. De sonderomp sluit het uiteinde van de holle ondersteuningsbuis af en beschermt de elektrische verbindingen, welke uit de sonde door de buis steken.
Een thermokoppeleenheid is op het rompgedeelte van de sonde. gemonteerd met behulp van een isolerend vuurvast cement. Een U-bocht van het thermokoppel strekt zieh van de romp af uit in een ringvormig gebied, dat wordt gevormd door het kamergedeelte van de sonde. De koude verbindingen van de thermokoppeldraad worden verbonden met elektrische geleiders in de bevestigingsondersteuning uit cement. Een elektrische verbinding is gelegd van de geleiders, welke zich in de holle ondersteuningsbuis bevinden, door de buis naar een opnameinrichting. De wanden van het kamergedeelte zijn gevormd met een aantal openingen nabij de bodem van de kamer, grenzend aan het rompgedeelte.
De opening voorziet in een doorgang voor het toelaten van gesmolten metaal in de kamer en in een uitlaat voor de gassen, welke naar de buitenzijde van de sonde worden verdrongen door gesmolten metaal dat de kamer binnenkomt. De openingen door de kamerwanden leiden het uitlaatgas bij voorkeur in het gesmolten bad in plaats van door het rompgedeelte en in de kartonnen beschermingsbuis, aldus het vormen van neerslag op de elektrische onderdelen vermijden. Een metalen koel-
<Desc/Clms Page number 2>
behuizing is in de kamer en de U-bocht van het thermokoppel omringend gepositioneerd. De koelbehuizing kan op zijn plaats worden gehouden door een vuurvast cement of door het vormen van een integrale behuizing.
Bij onderdompeling van de sonde in het gesmolten metaalbad en binnenkomst van het metaalbadmonster in de kamer, zal de structuur van de sonde snel een initiële fase-overgang van het monster in het gebied van het thermokoppel veroorzaken. Het thermokoppel in de kamer zal snel de stollingstemperatuur van het metaalmonster leveren, dat dan wordt gekorreleerd met de legeringsinhoud van het bad.
Om nauwkeurig en snel detemperatiur van de initi le stolling of fase-overgang van een monster uit het bad gesmolten metaal te kunnen vaststellen, bevat de sonde in een uitvoeringsvorm een rompgedeelte en een kamergedeelte welke een geheel vormend zijn geconstrueerd, waarbij het kamergedeelte een ringvormige kamer definieert, welke ten minste gedeeltelijk open is bij het tegenover het rompgedeelte gelegen uiteinde, een thermokoppel dat wordt ondersteund door en zieh uitstrekt van het rompgedeelte in het kamergedeelte, terwijl de sonde bij het open uiteinde van de ringvormige kamer is voorzien van koelmiddelen welke tegenover het thermokoppel zijn aangebracht, waarbij het kamergedeelte een opening, welke is ingericht voor het bij onderdompeling toelaten van een monster van het bad gesmolten metaal in de gedefinieerde ringvormige kamer,
waarbij de koelmiddelen zijn ingericht voor het veroorzaken van de initiatie van een fase-overgang van het aan het thermokoppel grenzende metaal en de sonde uitlaatmiddelen omvat, welke zijn ingericht voor het afvoeren van gas uit de gedefinieerde kamer bij het toelaten van het metaalmonster, waarbij de uitlaatmiddelen het afgevoerde naar de buitenzijde van het rompgedeelte leiden.
Met hetzelfde doel bevat de sonde in een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding een rompgedeelte, een een geheel met het rompgedeelte vormend kamergedeelte
<Desc/Clms Page number 3>
welk kamergedeelte een kamer definieert, een thermokoppelelement dat op het romplichaam is gemonteerd en zieh in de gedefinieerde kamer uitstrekt, en een als koelplaat uitgevoerd koelmiddel, dat in hoofdzaak aan een uiteinde van de kamer en tegenover het thermokoppelelement is geplaatst, waarbij het kamergedeelte een aantal openingen naar de kamer, bij het tegenover de koelplaat gelegen uiteinde van die kamer heeft, waarbij de openingen bij het onderdompelen van de sonde voorzien in toelating van het gesmolten metaal naar de kamer en afvoer van gassen uit de kamer bij het toelaten van het metaal,
waarbij de gassen naar de buitenzijde van het rompgedeelte worden geleid, en waarbij de koelplaat een fase-overgang van het in de kamer toegelaten metaal veroorzaakt in het aan het thermokoppel grenzende gebied.
In een nog andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is de sonde ingericht voor montage aan het uiteinde van een langwerpige holle ondersteuning voor onderdompeling in een bad gesmolten metaal en is ze gekenmerkt door een rompgedeelte, dat is ingericht voor het inbrengen in en het afsluiten van het uiteinde van de holle ondersteuning een thermokoppel, dat steunt op het rompgedeelte en zieh vanaf het rompgedeelte uitstrekt in de tegengestelde richting van de holle ondersteuning, een kamergedeelte dat een het thermokoppel omringende kamer definieert, waarbij het kamergedeelte en het rompgedeelte zijn ingericht voor het als een geheel vormen van de sonde met een aantal openingen in het kamergedeelte, waarbij de openingen grenzend aan het rompgedeelte zijn aangebracht en voorzien in een doorgang van de buitenzijde van de sonde naar de kamer,
middelen voor het koelen van het in de kamer toegelaten gesmolten metaal, waarbij
<Desc/Clms Page number 4>
de koelmiddelen in hoofdzaak aan een uiteinde van de kamer en tegenover het thermokoppel zijn aangebracht, en waarbij de koelmiddelen zijn ingericht voor het op gang brengen van een fase-overgang van het in de kamer toegelaten gesmolten metaal in een richting van de koelmiddelen langs het thermokoppel naar het romp- gedeelte en de openingen in het karnergedeelte, en middelen voor het afvoeren van gassen uit de kamer gedurende het oelaten van het gesmolten metaal, waarbij de middelen de gassen naar de buitenzijde van het rompgedeelte en de buitenzijden van de holle ondersteuning geleiden.
Verdere voordelen van deze uitvinding zullen aan deskundigen duidelijk worden uit specifieke beschrijvingen van de voorkeursuitvoeringsvormen van deze uitvinding. Voor het doel van het illustreren van de uitvinding, is in de tekening een vorm weergegeven, welke momenteel de voorkeur geniet ; waarbij echter wordt opgemerkt, dat de onderhavige uitvinding niet is beperkt tot de specifieke getoonde configuraties en werkingen. Daarbij toont : fig. 1 een aanzicht in dwarsdoorsnede van één van de uitvoeringsvormen van de uitvinding, fig. 2 een aanzicht in dwarsdoorsnede van een alternatieve uitvoeringsvorm van de uitvinding, fig. 3 een alternatieve plaatsing van een reducerend materiaal in de uitvinding, en fig. 4 een aanzicht in dwarsdoorsnede van een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding.
De onderhavige uitvinding voorziet in een onderdompelingssonde 10, zoals getoond in fig. 1 en welke steunt op een holle ondersteuningsbuis 12. De sonde 10 sluit het uiteinde van de holle ondersteuningsbuis 12 af en definieert het onderdompelingsuiteinde van de buis 12. Sonde 10 is van een tweedelige geintegreerde constructie en bevat een rompgedeelte 14 en een kamergedeelte 16. Deze integrale constructie kan worden gevormd uit elk gietbaar materiaal, dat zijn
<Desc/Clms Page number 5>
structuur in de omgeving van een bad gesmolten metaal gedurende een voldoende lange tijdsperiode zal behouden om het vaststellen van de stollingstemperatuur van een monster uit het bad mogelijk te maken.
De sonde 10 is bij voorkeur gevormd uit een poreus keramisch materiaal of een van een laag hars voorzien vormzand.
EMI5.1
- -- - ---
Een centraal gelegen ringvormig open gebied of holte 18 is gedefinieerd door het rompgedeelte 14 van de sonde 10. Een thermokoppelelement 20 wordt bij de bodem daarvan ondersteund in het open gebied 18 met behulp van een gelsoleerd vuurvast cement 22. Het cement 22 sluit het ringvormige open gebied 18 af en definieert de bodemwand 24 van het kamergedeelte 16. Elektrische aansluitingen van het thermokoppel 20 worden gemaakt bij koude verbindingen 26. De koude verbindingen 26 zijn omgeven en in hoofdzaak afgedicht door het cement 22. Elektrische geleiders 27 zijn ondersteund op een kunststof inzetstuk 28, dat bij het achtereind van het rompgedeelte 14 is geplaatst en worden in de ondersteuningsbuis 12 gehouden. De geleiders 27 zijn elektrisch verbonden door de holle buis 12 naar een opname-inrichting (niet getoond).
Gedeelte 16 van de sonde 10 definieert een kamer, welke de vorm heeft van een ringvormige beker. De kamer is bij de wand 24 met cement 22 gesloten en is tenminste gedeeltelijk open gevormd bij het tegenovergelegen of bovengelegen uiteinde daarvan. Het kamergedeelte 16 kan zijn voorzien van een aantal openingen 30, welke bij voorkeur grenzend aan het rompgedeelte 14 en de bodemwand 24 zijn geplaatst. Het open uiteinde van het kamergedeelte 16 strekt zich van het rompgedeelte 14 af uit in de tegenovergestelde richting van de holle ondersteuningsbuis 12. De binnenwanden van het kamergedeelte 16 vormen een schouder, dat een metalen koelplaat 32 of een behuizing 34 ondersteunt, welke het open uiteinde van het kamergedeelte 16 in hoofdzaak afsluit.
Het koelmateriaal is bij voorkeur een gewalst staal of aluminium en dient als een warmte-afvoer voor het gesmolten metaal, dat in de kamer is binnengelaten, om de initiele stolling of fase-overgang van het metaalmonster te versnellen. De koelbehuizing 34 is in hoofdzaak tegenover het thermokoppel 20 geplaatst, zodat de stolling van het monster begint in het gebied van de U-bocht of warme verbinding van het thermokoppel 20. In
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
---------- overgang van het metaalmonster te versnellen, zodat het thermokoppel 20 een nauwkeurige vaststelling van de temperatuur van deze fase-overgang levert.
In typische onderdompelingsinrichtingen neigt het stollingsfront van het metaalmonster ertoe, binnenwaarts naar het gesloten uiteinde van de kamer te bewegen. Door echter de metalen koelbehuizing 34 tegenover de U-bocht van het thermokoppel 20 te plaatsen, beweegt de stolling van het metaal langs het thermokoppel naar de opening 30 in de kamer. Deze beweging van het stollings- of fase-overgangsfront, welke teweeg wordt gebracht door de structuur van de onderhavige uitvinding, veroorzaakt, dat de gedurende het binnenkomen en reduceren van het monster in de kamer gevormde slakken en gassen van de U-bocht of warme verbinding van het thermokoppel 20 af bewegen, zodat de gassen en slakken geen invloed hebben op de stolling in het gebied van het thermokoppel 20 en een juiste temperatuuraflezing wordt geleverd.
In de in de fig. 1-3 getoonde uitvoeringsvorm, is de koelbehuizing 34 getoond met een inlaatbuis 41 voor het toelaten van het gesmolten metaal in de ringvormige kamer, welke door het gedeelte 16 van de sonde 10 is gedefinieerd. Bij het onderdompelen van de sonde 10 in het bad, zal gesmolten metaal in hoofdzaak door de inlaatbuis 41 in de kamer worden gebracht. De voor onderdompeling in de kamer aanwezige gassen en de daarin gedurende het binnenkomen van het gesmolten metaal gevormde gassen, worden door het gesmolten metaal verdrongen en door openingen 30 in de kamerwanden afgevoerd naar de buitenzijde van de sonde 10. In fig. 1 is de sonde 10 vervaardigd uit een twee-of meerdelige constructie getoond, welke is samengevoegd om de behuizing 34 te omsluiten en de buis 41 te omringen.
In fig. 2 is het kamergedeelte 16 bij het bovengelegen uiteinde daarvan, afgezien van de buis 41, welke als inlaat naar de kamer fungeert, afgesloten door de behuizing 34 en cement 36.
In een alternatieve uitvoeringsvorm van deze uitvinding (fig. 4) is de sonde 10 voorzien van een koelplaat 32, welke samen met cement 36 het open uiteinde van het kamergedeelte 16 geheel afsluit. In deze alternatieve uitvoeringsvorm wordt het gesmolten
<Desc/Clms Page number 7>
metaal door openingen 30 in de wanden van het kamergedeelte 16 in de kamer toegelaten en worden de gassen door deze zelfde openingen
30 uitgelaten na het toelaten van het monster. Omdat onderdompelings- sondes worden ingebracht onder een geringe hoek, zal het geduren- de het vullen van de kamer met gesmolten metaal verdrongen gas ertoe neigen, uit te treden door de het meest "bovengelegen" openingen 30, terwijl het gesmolten metaal de kamer door de het meest "ondergelegen" openingen 30 zal vullen.
Bij alle uitvoeringsvormen wordt verlangd, dat de gassen in de kamer van het U-bocht thermokoppel af en van de binnenzijde van de holle ondersteuningsbuis en de corresponderende elektrische verbindingen daarvan, af worden afgevoerd.
Het open uiteinde van het kamergedeelte 16 van de sonde 10 is bij voorkeur afgesloten door of het harszand lichaam of cement 36.
In de uitvoeringsvormen volgens de fig. 1 en 2 blijft de inlaatbuis 41 open naar de kamer. Alle uitvoeringsvormen van de sonde 10 zijn bij voorkeur omsloten door een beschermingskap 40, welke de openingen 30 en de inlaatbuis 41 afsluitend, over het kamergedeelte 16 en het rompgedeelte 14 past. Meer in het bijzonder is de kap 40 van karton en beschermt de sonde 10 gedurende de initiele onderdompeling door de slaklaag aan de bovenzijde van het gesmolten metaalbad.
In de gedefinieerde kamer van gedeelte 16 is voorzien in een los reduceren materiaal 38, in het bijzonder aluminium. De reductor 38 kan ook binnen in de inlaatbuis 41 zijn geplaatst op een wijze, zoals getoond in fig. 3. Wanneer de metalen koelbehuizing 34 of de koelplaat 32 is vervaardigd uit aluminium, zullen deze onderdelen zowel de reductiefunctie als de koelfunctie vervullen, zodat het losse materiaal 38 niet noodzakelijk zal zijn.
Bij onderdompeling van de sonde 10 in het bad gesmolten metaal, zal de beschermkap 40 vernietigd worden door blootstelling aan de omgeving welke uit gesmolten metaal bestaat. Het bad treedt de kamer door de openingen 30 en de inlaatbuis 41 binnen en vult de gedefinieerde kamer grotendeels. De tegenovergestelde positie van de koelbehuizing 34 of de koelplaat 32 in de kamer, veroorzaakt dat de stolling of faseovergang van het metaal van de koelplaat of-behuizing naar een gebied
<Desc/Clms Page number 8>
voorbij de U-bocht of het warme verbindingsuiteinde van het thermokoppel 20 beweegt, zodat een snelle en nauwkeurige aflezing van de fase-overgangstemperatuur wordt gemeten.
De integrale constructie van het rompgedeelte 14 en het kamergedeelte 16 van de sonde 10 kan zijn geconstrueerd uit twee of meer delen, zoals bij de in fig. 1 getoonde uitvoeringsvorm het geval is, of kan een éden deling gevormde constructie zijn, zoals getoond in de fig. 2 en 4. Opgemerkt dient te worden, dat kan worden voorzien in elke combinatie van onderdelen voor het definieren van het romp- en
EMI8.1
kamergedeelte van de taster, zolang de combinatie in hoofdzaak samen- - - --.. hangend verbonden blijft gedurende onderdompeling en werkingen. Door te voorzien in een integrale constructie van de sonde, gaat het monster in de kamer snel over tot stolling of initiele fase-overgang.
De specifieke opstelling van de koelplaat in de sondestructuur is zodanig, dat de door de plaat aan het metaal onttrokken warmte een initiele fase-overgang van het monster veroorzaakt. Verlangd wordt, dat de faseovergang van het monster langs het gebied van het thermokoppel beweegt om de vaststelling van de temperatuur daarvan te versnellen.
Een ander voordeel van de integrale constructie is het verwijderen van in de kamer geproduceerde gassen gedurende de reductie en het toelaten van het metaal in de kamer. Verlangd wordt, dat deze gassen uit het interieur van de buis 12 het bad in worden verwijderd.
De gassen ontsnappen uit de kamer door de openingen 30 naar de gesmolten omgeving, zodat de elektrische verbindingen in de buis 12 niet door blootstelling aan de gassen of door het neerslaan van harsen, teren en gruis uit deze gassen zullen uitvallen.
De onderhavige uitvinding kan in andere specifieke vormen worden uitgevoerd zonder af te wijken van de geest of essentiel onderdelen daarvan en, dienovereenkomstig dient voor het aangeven van de omvang van de uitvinding te worden verwezen naar de bijgaande conclusies in plaats van naar de voorgaande beschrijving.
<Desc / Clms Page number 1>
Probe for immersion in a molten metal bath
The invention relates to measuring the solidification temperature of a molten metal bath to determine the alloy content of the bath. In particular, the invention relates to a disposable thermocouple probe which accelerates the solidification of a sample of molten ferrous metal in order to quickly determine the phase transition temperature of the initial solid formation in the metal. This specific temperature can be related to the carbon or alloy content of the molten metal in the bath.
An embodiment of the measuring probe of the present invention generally includes an integral body and chamber assembly, which may be made of a resin coated molding sand or a pourable, e.g., ceramic material. The body portion of this molded assembly is positioned at the end of an elongated hollow support tube during immersion in the molten metal bath. The probe pod seals the end of the hollow support tube and protects the electrical connections that protrude from the probe through the tube.
A thermocouple unit is on the body of the probe. mounted using an insulating refractory cement. A U-bend of the thermocouple extends from the body into an annular region formed by the chamber portion of the probe. The cold connections of the thermocouple wire are connected to electrical conductors in the cement mounting support. An electrical connection is made from the conductors contained in the hollow support tube through the tube to a receiving device. The walls of the chamber section are formed with a number of openings near the bottom of the chamber adjacent the body section.
The opening provides a passage for admitting molten metal into the chamber and an outlet for the gases which are displaced to the outside of the probe by molten metal entering the chamber. The openings through the chamber walls preferably direct the exhaust gas into the molten bath rather than through the hull section and into the cardboard protection tube, thus avoiding deposition on the electrical parts. A metal cooling
<Desc / Clms Page number 2>
housing is positioned in the chamber and the U-bend of the thermocouple surrounding. The cooling housing can be held in place by a refractory cement or by forming an integral housing.
Upon immersion of the probe in the molten metal bath and entry of the metal bath sample into the chamber, the structure of the probe will quickly cause an initial phase transition of the sample in the region of the thermocouple. The thermocouple in the chamber will quickly provide the solidification temperature of the metal sample, which is then granulated with the alloy content of the bath.
In order to accurately and rapidly determine the temperature of the initial solidification or phase transition of a sample of molten metal from the bath, the probe in one embodiment includes a body portion and a chamber portion which are integral, the chamber portion being an annular chamber which is at least partially open at the end opposite the hull section defines a thermocouple supported by and extending from the hull section in the chamber section, while the probe at the open end of the annular chamber is provided with coolants opposite the thermocouple are provided, the chamber portion having an opening arranged to allow a sample of the bath of molten metal to be immersed into the defined annular chamber upon immersion,
the cooling means adapted to cause the initiation of a phase transition of the metal adjacent to the thermocouple and the probe comprising outlet means adapted to discharge gas from the defined chamber upon admission of the metal sample, the exhaust means direct the discharged to the outside of the hull section.
For the same purpose, in another embodiment of the invention, the probe includes a body section, a chamber section integral with the body section
<Desc / Clms Page number 3>
which chamber section defines a chamber, a thermocouple member mounted on the body and extending into the defined chamber, and a cooling plate configured as a cooling plate located substantially at one end of the chamber and opposite the thermocouple member, the chamber portion being openings to the chamber, at the opposite end of the cooling plate, of said chamber, the openings upon immersion of the probe allowing admission of the molten metal to the chamber and discharge of gases from the chamber upon admission of the metal,
the gases being directed to the outside of the hull section, and the cooling plate causing a phase transition of the metal admitted into the chamber in the area adjacent to the thermocouple.
In yet another embodiment of the invention, the probe is adapted for mounting on the end of an elongated hollow support for immersion in a molten metal bath and is characterized by a body portion adapted for insertion into and closure of the end of the hollow support a thermocouple, which rests on the hull section and extends from the hull section in the opposite direction of the hollow support, a chamber section defining a chamber surrounding the thermocouple, the chamber section and the hull section being arranged as a whole forming the probe with a plurality of openings in the chamber section, the openings being disposed adjacent the hull section and providing passage from the outside of the probe to the chamber,
means for cooling the molten metal admitted into the chamber, wherein
<Desc / Clms Page number 4>
the cooling means are arranged substantially at one end of the chamber and opposite the thermocouple, and the cooling means are arranged to initiate a phase transition of the molten metal admitted into the chamber in a direction of the cooling means along the thermocouple to the hull section and openings in the crank section, and means for venting gases from the chamber during the molten metal release, the means directing the gases to the outside of the hull section and the outer sides of the hollow support.
Further advantages of this invention will become apparent to those skilled in the art from specific descriptions of the preferred embodiments of this invention. For the purpose of illustrating the invention, the drawing shows a presently preferred shape; however, it should be noted that the present invention is not limited to the specific configurations and operations shown. In the drawing: Fig. 1 shows a cross-sectional view of one of the embodiments of the invention, fig. 2 shows a cross-sectional view of an alternative embodiment of the invention, fig. 3 shows an alternative placement of a reducing material in the invention, and fig. 4 is a cross-sectional view of another embodiment of the invention.
The present invention provides an immersion probe 10, as shown in Fig. 1, which rests on a hollow support tube 12. The probe 10 seals the end of the hollow support tube 12 and defines the immersion end of the tube 12. Probe 10 is of a two-part integrated construction and includes a body section 14 and a chamber section 16. This integral construction can be formed from any pourable material, which are
<Desc / Clms Page number 5>
structure in the vicinity of a bath will retain molten metal for a sufficiently long period of time to allow determination of the clotting temperature of a sample from the bath.
The probe 10 is preferably formed from a porous ceramic material or a resin coated molding sand.
EMI5.1
- - - ---
A centrally located annular open area or cavity 18 is defined by the body portion 14 of the probe 10. A thermocouple element 20 is supported at its bottom in the open area 18 using a heat-resistant refractory cement 22. The cement 22 closes the annular area 18 and defines the bottom wall 24 of the chamber section 16. Electrical connections of the thermocouple 20 are made at cold joints 26. The cold joints 26 are surrounded and substantially sealed by the cement 22. Electric conductors 27 are supported on a plastic insert 28, which are placed at the rear end of the body portion 14 and are held in the support tube 12. The conductors 27 are electrically connected through the hollow tube 12 to a receiving device (not shown).
Portion 16 of the probe 10 defines a chamber which is in the form of an annular cup. The chamber is closed at the wall 24 with cement 22 and is formed at least partially open at its opposite or upper end. The chamber section 16 can be provided with a number of openings 30, which are preferably placed adjacent to the body section 14 and the bottom wall 24. The open end of the chamber portion 16 extends from the body portion 14 in the opposite direction from the hollow support tube 12. The inner walls of the chamber portion 16 form a shoulder, which supports a metal cooling plate 32 or a housing 34, which supports the open end of the chamber portion 16 substantially closes.
The cooling material is preferably a rolled steel or aluminum and serves as a heat sink for the molten metal that has been let into the chamber to accelerate the initial solidification or phase transition of the metal sample. The cooling housing 34 is placed substantially opposite the thermocouple 20 so that the solidification of the sample begins in the region of the U-bend or hot connection of the thermocouple 20. In
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
to accelerate the transition of the metal sample, so that the thermocouple 20 provides an accurate determination of the temperature of this phase transition.
In typical immersion devices, the solidification front of the metal sample tends to move inwardly toward the closed end of the chamber. However, by placing the metal cooling housing 34 opposite the U-bend of the thermocouple 20, the solidification of the metal moves along the thermocouple to the opening 30 in the chamber. This movement of the solidification or phase transition front induced by the structure of the present invention causes the slag and gases from the U-bend or hot joint formed in the chamber to enter and reduce the sample. away from the thermocouple 20 so that the gases and slag do not affect the solidification in the region of the thermocouple 20 and an appropriate temperature reading is provided.
In the embodiment shown in Figs. 1-3, the cooling housing 34 is shown with an inlet tube 41 for admitting the molten metal into the annular chamber defined by the portion 16 of the probe 10. When the probe 10 is immersed in the bath, molten metal will mainly be introduced into the chamber through the inlet tube 41. The gases present in the chamber for immersion and the gases formed therein during the entry of the molten metal are displaced by the molten metal and exhausted through openings 30 in the chamber walls to the outside of the probe 10. In Fig. 1, the probe 10 shown in a two- or multi-piece construction, which is assembled to enclose the housing 34 and surround the tube 41.
In Fig. 2, the chamber portion 16 at its upper end, apart from the tube 41, which functions as an inlet to the chamber, is closed by the housing 34 and cement 36.
In an alternative embodiment of this invention (Fig. 4), the probe 10 is provided with a cooling plate 32, which, together with cement 36, completely closes the open end of the chamber section 16. In this alternative embodiment, it is melted
<Desc / Clms Page number 7>
metal is admitted into the chamber through openings 30 in the walls of the chamber portion 16 and the gases are passed through these same openings
30 released after sample admission. Since immersion probes are inserted at a low angle, filling the chamber with molten metal displaced gas will tend to exit through the most "up" openings 30, while the molten metal enters the chamber through the chamber. will fill most "bottom" openings 30.
In all embodiments, the gases in the chamber are required to be vented from the U-bend thermocouple and away from the interior of the hollow support tube and its corresponding electrical connections.
The open end of the chamber portion 16 of the probe 10 is preferably closed by either the resin sand body or cement 36.
In the embodiments of Figures 1 and 2, the inlet tube 41 remains open to the chamber. All embodiments of the probe 10 are preferably enclosed by a protective cap 40, which closes the openings 30 and the inlet tube 41, over the chamber section 16 and the body section 14. More specifically, the cap 40 is made of cardboard and protects the probe 10 during the initial immersion by the slag layer at the top of the molten metal bath.
In the defined chamber of section 16 a loose reducing material 38, in particular aluminum, is provided. The gear unit 38 may also be located inside the inlet tube 41 in a manner as shown in Fig. 3. When the metal cooling housing 34 or the cooling plate 32 is made of aluminum, these parts will perform both the reduction function and the cooling function, so that loose material 38 will not be necessary.
When probe 10 is immersed in the molten metal bath, the protective cap 40 will be destroyed by exposure to the molten metal environment. The bath enters the chamber through the openings 30 and the inlet tube 41 and largely fills the defined chamber. The opposite position of the cooling case 34 or the cooling plate 32 in the chamber causes the solidification or phase transition of the metal from the cooling plate or housing to an area
<Desc / Clms Page number 8>
moves past the U-bend or the hot connection end of the thermocouple 20 to measure a fast and accurate reading of the phase transition temperature.
The integral construction of the body portion 14 and the chamber portion 16 of the probe 10 may be constructed in two or more parts, as is the case in the embodiment shown in Figure 1, or may be a unitary construction, as shown in the Figures 2 and 4. It should be noted that any combination of parts can be provided to define the hull and
EMI8.1
chamber portion of the probe, as long as the combination remains substantially connected - - - - .. during immersion and operations. By providing an integral construction of the probe, the sample in the chamber rapidly proceeds to solidification or initial phase transition.
The specific arrangement of the cooling plate in the probe structure is such that the heat extracted from the metal by the plate causes an initial phase transition of the sample. The phase transition of the sample is required to move along the region of the thermocouple to accelerate its temperature determination.
Another advantage of the integral construction is the removal of gases produced in the chamber during the reduction and the admission of the metal into the chamber. These gases are required to be removed from the interior of the tube 12 into the bath.
The gases escape from the chamber through the openings 30 to the molten environment, so that the electrical connections in the tube 12 will not fall out of these gases by exposure to the gases or by precipitation of resins, tars and grit.
The present invention can be practiced in other specific forms without departing from the spirit or essential parts thereof, and accordingly, to indicate the scope of the invention, reference should be made to the appended claims rather than the foregoing description.