DE4435327C1 - Device for removing samples from molten metal bath - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen verschließbaren Probenehmer zur Entnahme einer Probe aus einer Metallschmelze nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a closable sampler for taking a Sample from a molten metal according to the generic term of the An saying 1.
Die genaue Kenntnis der chemischen Zusammensetzung einer Metallschmelze ist die Voraussetzung für einen qualitativ hochwertigen Guß. Zur Feststellung der Schmelzezusammenset zung werden daher ständig Proben entnommen und analysiert. Eine korrekte Analyse und entsprechend sichere Schmelzefüh rung setzt die Entnahme von Proben voraus, deren Zuammenset zung genau der Schmelzezusammensetzung entspricht. Die Pro benahme muß in der betrieblichen Praxis zudem möglichst schnell und einfach erfolgen. Der Probenehmer muß sich inert gegenüber der Schmelze verhalten und muß so aufgebaut sein, daß bei der Probenahme keinerlei Rückstände aus Schlacken oder evtl. verwendeten Abdeckmitteln mit erfaßt werden.The exact knowledge of the chemical composition of a Molten metal is the prerequisite for a qualitative high quality cast. To determine the melt composition samples are therefore constantly taken and analyzed. A correct analysis and correspondingly safe melt flow tion requires the taking of samples and their composition exactly corresponds to the melt composition. The pro In practice, behavior must also be taken as far as possible done quickly and easily. The sampler must be inert behave towards the melt and must be constructed in such a way that there is no residue from slag when sampling or any cover means used.
In der Regel werden Schmelzeproben mit Hilfe eines offenen Löffels oder Schöpfers entnommen. Eine kleine Menge Schmelze wird dabei in eine Kokille gegossen, wo sie erstarrt. Die Analyse erfolgt anschließend spektroskopisch an der Unter seite der abgefrästen Probe.Typically, melt samples are made using an open Taken from spoon or creator. A small amount of melt is poured into a mold where it solidifies. The Analysis is then carried out spectroscopically on the sub side of the milled sample.
Ein zentrales Problem bei dieser Entnahmetechnik ist die zum Teil hohe Affinität vieler Legierungselemente und Verunrei nigungen zu Sauerstoff. Die schnelle Oxidation und Ver schlackung dieser Elemente kann zu beträchtlichen Fehlbe stimmungen führen. Dadurch wird die exakte Erfassung der Schmelzezusammensetzung und damit das Einhalten von engen Legierungstoleranzen sehr erschwert. Ähnlich problematisch sind die durch ein zu langsames Abkühlen der Probe auftre tenden Seigerungseffekte, welche ebenfalls zu Fehlern führen können.A central problem with this extraction technology is that of Part of high affinity of many alloying elements and stray tendencies to oxygen. The rapid oxidation and ver slagging of these elements can cause considerable misuse lead moods. This will ensure the exact registration of the Melt composition and thus compliance with tight Alloy tolerances very difficult. Similarly problematic are caused by the sample cooling too slowly increasing segregation effects, which also lead to errors can.
Es wurden daher Probenehmer entwickelt, die eine Probenahme unter Luftabschluß gewährleisten sollen. Ein Probenehmer der eingangs genannten Art, wie er aus der GB 2355638 A bekanntgeworden ist, öff net sich automatisch beim Eintauchen in die Metallschmelze und erfaßt damit zwangsläufig Schmelzeabdeckmittel und/oder Schlackenrückstände, was eine exakte Probenentnahme verhin dert.Samplers were therefore developed to take a sample should ensure in the absence of air. A sampler of the type mentioned above, as it became known from GB 2355638 A, öff net automatically when immersed in the molten metal and thus inevitably detects melt covering agents and / or Slag residues, which prevents exact sampling different.
Aus der DE 37 17 457 A1 und der DE-OS 19 21 322 ist es bekannt, die Probenahme erst nach Durchstoßen der Schlackenschicht und/oder der Schmelzehaut vorzunehmen.From DE 37 17 457 A1 and DE-OS 19 21 322 it is known sampling only after piercing the slag layer and / or the melt skin.
Dabei ist es weiterhin bekannt, Vorrichtungen zu verwenden, welche außerhalb der Schmelze geöffnet und geschlossen wer den können (vgl. beispielsweise die DE 37 08 818 A1, die DE 30 37 400 A1 und die GB 1228680. Aus der DE-PS 2 65 450 ist ein Tiegel zur Aufnahme von Schmelze bekannt, der mechanisch zu betätigen ist.It is also known to use devices which are opened and closed outside of the melt can (see, for example, DE 37 08 818 A1, DE 30 37 400 A1 and GB 1228680. From DE-PS 2 65 450 is a Crucible known to absorb melt, which is mechanically too is pressed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art so zu gestalten, daß sie einfach zu betä tigen ist und daß eine problemlose Probenahme gewährleistet ist.The invention has for its object a device of the type mentioned so that they are easy to operate is and that problem-free sampling is guaranteed is.
Die Aufgabe wird durch einen verschließbaren Probenehmer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. The object is achieved by a closable sampler with the features of patent claim 1.
Nach verschiedenen Ausbildungsformen der Vorrichtung ist der Stem pel mechanisch, hydraulisch oder elektromotorisch betätig bar. Nach einer mechanischen Ausbildungsform am Anschlag ein Außenrohr befestigt, in dem eine an dem Stem pel befestigte Stange oder ein Rohr gegen die Wirkung einer endseitig im Außenrohr angeordneten Feder aus der Normal stellung bewegbar ist. Dabei wird die Stange dadurch betätigt, daß ein endseitig an der Stange angeord neter Handgriff in einem Längsschlitz des Außenrohres ge führt ist.According to various forms of training of the device, the stem mechanically, hydraulically or electromotively operated bar. After a mechanical training form at the stop attached an outer tube in which one on the stem pel attached rod or pipe against the action of a Spring from the normal arranged at the end in the outer tube position is movable. In doing so, the rod actuated in that an end is arranged on the rod neter handle in a longitudinal slot of the outer tube ge leads is.
Zur schnellen Ausformung der Proben empfiehlt es sich, daß die Probenaussparung konisch ausgebildet ist.For quick shaping of the samples it is recommended that the sample recess is conical.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Probenehmers weist der Stempel eine axiale Sackbohrung auf, um die Wärmeabfuhr zu dämpfen und damit eine gleichmäßige Erstarrung der Proben im Tiegel zu gewährleisten.According to a preferred embodiment of the sampler the punch has an axial blind hole to help heat dissipation dampen and thus a uniform solidification of the samples to ensure in the crucible.
Um gleichzeitig mit der Probenentnahme die exakte Temperatur der Metallschmelze bestimmen und dokumentieren zu können, ist vorge sehen, daß im Stempel ein Thermoelement befestigt ist.To ensure the exact temperature at the same time as taking the sample to be able to determine and document the molten metal, is featured see that a thermocouple is attached in the stamp.
Zur leichten Handhabung des Probenehmers weist das Außenrohr endseitig einen Traggriff auf.The outer tube shows for easy handling of the sampler a handle on the end.
Die Erfindung wird an Hand des folgenden Ausführungsbei spiels näher erläutert. Es zeigt:The invention is illustrated in the following embodiment explained in more detail. It shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen verschließbaren Probenehmer und Fig. 1 shows a longitudinal section through a closable sampler and
Fig. 2 verschiedene Phasen bei der Probenentnahme aus einer Metallschmelze. Fig. 2 different phases in the sampling from a molten metal.
Gemäß Fig. 1 besteht der verschließbare Probenehmer 1 aus folgenden Teilen: Ein Tiegel 2 (vorzugsweise aus Graphit) mit konischer Probenaussparung 3 ist über Distanzstangen 4 mit einem Anschlag 5 für einen beweglichen Stempel 6 (vor zugsweise ebenfalls aus Graphit) verbunden, der in der Normalstellung die Probenaussparung 3 verschließt. Der Anschlag 5 wird von einem Außenrohr 7 durchdrungen, in dessen abgewandtem Ende eine Feder 8 eingelassen ist. Am Stempel 6 ist eine Stange 9, ein Rohr oder dgl. befestigt, die im Außenrohr 7 geführt ist. In der Normalstellung drückt die Feder 8 die Stange 9 und damit den Stempel 6 gegen den Tiegel 2, so daß die Probenaussparung 3 ver schlossen ist. Der Stempel 6 ist dadurch bewegbar, daß ein endseitig an der Stange 9 angeordneter Handgriff 10 betätigt wird, der in einem Längsschlitz 11 des Außenrohres 7 geführt ist.Referring to FIG. 1, the closable sampler 1 of the following parts: a crucible 2 (preferably graphite) with conical samples recess 3 is via spacer bars 4 with a stopper 5 for a movable punch 6 connected (preferably also made of graphite before), which in the Normal position closes the sample recess 3 . The stop 5 is penetrated by an outer tube 7 , in the opposite end of which a spring 8 is embedded. A rod 9 , a tube or the like is attached to the punch 6 and is guided in the outer tube 7 . In the normal position, the spring 8 presses the rod 9 and thus the stamp 6 against the crucible 2 , so that the sample recess 3 is closed ver. The stamp 6 is movable in that a handle 10 arranged on the end of the rod 9 is actuated, which is guided in a longitudinal slot 11 of the outer tube 7 .
Zur leichten Handhabung des Probenehmers 1 weist dieser am Ende des Außenrohres 7 einen Traggriff 12 auf.For easy handling of the sampler 1 , it has a carrying handle 12 at the end of the outer tube 7 .
Der Stempel 6 kann eine axiale Sackbohrung 13 aufweisen (in Fig. 1 gestrichelt), um eine gleichmäßige Erstarrung der Proben zu gewährleisten.The punch 6 can have an axial blind bore 13 (dashed in FIG. 1) in order to ensure uniform solidification of the samples.
Um gleichzeitig mit der Probenentnahme die Temperatur der Metallschmelze bestimmen zu können, ist am Stempel 6 ein Thermoelement 14 befestigt.In order to be able to determine the temperature of the molten metal simultaneously with the sampling, a thermocouple 14 is attached to the stamp 6 .
Fig. 2 zeigt die Handhabung des Probenehmers. Gemäß Fig. 2a) wird der Probenehmer im geschlossenen Zustand in die Metallschmelze 15 eingetaucht, bis eine ausreichende Tiefe unterhalb des Schmelzespiegels 16 bzw. der Schmelzeabdeck mittel und/oder Schlackerückstände 17 erreicht ist. Durch Betätigung des Handgriffs 10 wird der Stempel 6 angehoben, und die Probenaussparung 3 füllt sich selbsttätig mit Metallschmelze 15 (Fig. 2 b.). Hierbei befinden sich sämt liche zur Betätigung des Stempels 6 erforderlichen Teile außerhalb der Metallschmelze 15. Anschließend geht der Stempel 6 wieder in die Normalstellung zurück, und der Probenehmer 1 kann aus der Metallschmelze 15 entfernt werden (Fig. 2c.). Die Probeentnahme erfolgt innerhalb weniger Sekunden. Fig. 2 shows the handling of the sampler. According to FIG. 2a), the sampler is immersed in the metal melt 15 in the closed state until a sufficient depth below the melt level 16 or the melt cover medium and / or slag residues 17 is reached. By actuating the handle 10 , the stamp 6 is raised and the sample recess 3 fills automatically with molten metal 15 ( FIG. 2 b.). Here, all parts required for actuating the stamp 6 are located outside the molten metal 15 . The plunger 6 then returns to the normal position and the sampler 1 can be removed from the molten metal 15 ( FIG. 2c.). Sampling takes place within a few seconds.
Beim Herausnehmen des Probenehmers 1 erstarrt die Metall schmelze 15 unter Luftabschlup und kann sofort ausgeformt werden. Durch die gute Leitfähigkeit des Tiegelmaterials wird ein sehr schnelles und praktisch seigerungsfreies Erstarren gewährleistet. Dabei werden Einschlüsse in Form von Schmelzeabdeckmitteln und/oder Schlackenrückständen zuverlässig vermieden. Die erhaltenen Proben sind zudem frei von Poren. Daraus resultiert eine Probenverfügbarkeit von über 95%, d. h. mehr als neun von zehn gezogenen Proben sind für eine sichere Analyse ver wendbar. Bei den bisher üblichen Verfahren werden Proben verfügbarkeiten von lediglich 50 bis 70% erreicht.When the sampler 1 is removed, the metal melt 15 solidifies with the exclusion of air and can be shaped immediately. The good conductivity of the crucible material ensures very fast and practically segregation-free solidification. Inclusions in the form of melt masking agents and / or slag residues are reliably avoided. The samples obtained are also free of pores. This results in a sample availability of over 95%, ie more than nine out of ten samples taken can be used for a safe analysis. With the usual methods, sample availability of only 50 to 70% is achieved.
Aufgrund der leicht konischen Ausbildung der Probenausspa rung 3 lassen sich die Proben einfach und schnell ausformen und können direkt ohne Zeitverlust analysiert werden. Der Probenehmer kann anschließend sofort erneut eingesetzt werden. Due to the slightly conical design of the sample recess 3 , the samples can be shaped quickly and easily and can be analyzed directly without wasting time. The sampler can then be used again immediately.
Die Tabelle zeigt eine Serie von Analysenwerten einer Kupferschmelze. Im Vergleich zu der auf herkömmliche Art gezogenen Probe wird deutlich, daß von dem besonders oxidationsempfindlichen Element Phosphor ca. 70 ppm bzw. 23% durch Abbrand im offenen Löffel verlorengehen. Die unter Verwendung des hier beschriebenen Probenehmers ermittelte Zusammensetzung entspricht der späteren Halbzeugzusammensetzung mit einer Zuverlässigkeit von ± 5%.The table shows a series of analytical values Copper smelting. Compared to the conventional way drawn sample it is clear that from the particular oxidation-sensitive element phosphorus approx. 70 ppm or 23% lost through burning in an open spoon. The using the determined here determined composition corresponds to the later semi-finished product composition with a Reliability of ± 5%.
Claims (8)
daß der Probenehmer (1) einen beweglichen Stempel (6) aus feuerfestem, inertem Material oder aus Graphit zum Verschließen der Probenaussparung (3), wobei das tie gelseitige Ende des Stempels (6) in die Probenausspa rung (3) eingreift,
einen vom Tiegel (2) beabstandeten Anschlag (5) für den Stempel (6), der über Distanzstangen (4) mit dem Tiegel (2) verbunden ist,
und Teile (7, 8, 9, 10) aufweist, die außerhalb der Metallschmelze (15) zur Betätigung des Stempels (6) an geordnet sind, wobei der Stempel (6) in Normalstellung die Probenaussparung (3) verschließt und bei Betätigung angehoben wird und die Probenaussparung (3) für die Metallschmelze (15) freigibt. 1. Lockable sampler ( 1 ) for taking a sample from a molten metal ( 15 ) with exclusion of air, the tie gel ( 2 ) immersed in the molten metal ( 15 ) made of a refractory, inert material or graphite with a sample recess ( 3 ) has, characterized,
that the sampler ( 1 ) has a movable stamp ( 6 ) made of refractory, inert material or graphite for closing the sample recess ( 3 ), the deep end of the stamp ( 6 ) engaging in the sample recess ( 3 ),
a stop ( 5 ) for the punch ( 6 ) spaced from the crucible ( 2 ), which is connected to the crucible ( 2 ) via spacer bars ( 4 ),
and parts ( 7 , 8 , 9 , 10 ), which are arranged outside the metal melt ( 15 ) for actuating the stamp ( 6 ), the stamp ( 6 ) closing the sample recess ( 3 ) in the normal position and being raised when actuated and releases the sample recess ( 3 ) for the molten metal ( 15 ).
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