DE1071378B

DE1071378B - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoffpegels von Ofenatmosphären

Info

Publication number: DE1071378B
Application number: DENDAT1071378D
Authority: DE
Inventors: Essen Dr.-Ing. Theodor Schmidt und Dipl.-Ing. J. Wünning
Original assignee: Indugas Gesellschaft für industrielle Gasverwendung m.b.H., Essen
Priority date: 1956-12-20
Publication date: 1960-06-02
Also published as: FR1188377A; GB818839A; NL113009C; US2935866A; BE563340A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1071378

.ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

kl. 42 ! 4/16

INTERNAT. KL. G 01 IL 20. DEZEMBER 1956

17. DEZEMBER 1959 23. JUNI 1960

stimmt Oberein mit auslegeschrift

1071378 (I 12599 IX/4,2 I)

Iu neuerer Zeit wird in steigendem Maße von der Eigenschaft kohlenstoffhaltiger Gasgemische Gebrauch gemacht, entweder bei höheren Temperaturen an kohienstofflösende Stoffe, z. B. Eisen bzw. Eisenlegierungen, Kohlenstoff abzugeben oder aus diesen Stoffen Kohlenstoff aufzunehmen. Bei diesem mit »Aufkohlung« bzw. »Entkohlung« bezeichneten Vorgang erfolgt die Kohlenstoffaufnahme bzw. -abgabe so weit, bis sich bei einer bestimmten Kohlenstoffkonzentration im Glühgut zwischen diesem und dem ihn umgebenden Gasgemisch ein Gleichgewichtszustand'eingestellt hat. Der Gleichgewichtszustand wird durch die chemische Zusammensetzung des Gasgemisches, den Druck und die Temperatur eindeutig betimmt, sofern der kohlenstofflösende Bodenkörper in homogener Phase vorliegt/Für eine bestimmte Temperatur und Atmosphärendrück schreibt man bei Eisen als Bodenkörper einem solchen Gasgemisch einen »Kohlenstoffpegel«.oder »C-Wert« C zu, womit zum Ausdruck gebracht werden soll, daß dieses Gasgemisch bei dieser Temperatur und diesem Druck Eisen auf diese Gleichgewichtskonzentration auf- oder entkohlt.

Für eine Reihe von W.ärmebehandlungsvorgängen ist es von entscheidender Bedeutung, den Kohlenstoffpegel meßtechnisch zu erfassen, zu bestimmen, zu kontrollieren und ggf. zu regeln. Es ist bekannt, daß, falls Gleichgewichtsbedingungen herrschen, diese Bestimmung und Kontrolle des Kohlenstoffpegels aus der chemischen Zusammensetzung des die Ofenatmosphäre bildenden Gasgemisches vorgenommen werden kann. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, daß sie einen erheblichen apparativen Aufwand erfordert und daß der Rückschluß aitf den Kohlenstoffpegel eine Umrechnung auf die jeweils im Ofen vorliegenden Temperatur- und Druckbedingungen erfordert. Eine direkte Ermittlung des Kohlenstoffpegels kann durch chemische Analyse einer Eisenprobe, die nach erfolgter Durchkohlung im Ofenraum schnell abgekühlt wird, vorgenommen werden. Diese Methode ist für eine laufende Kontrolle der Ofenatmosphäre zu zeitraubend.

Abgesehen von den beschriebenen Maßnahmen ist es zur Bestimmung des Kohlenstoffpegels von Ofenatmosphären bekannt, den elektrischen Widerstand von Probekörpern aus einer Eisenlegierung, deren Widerstand von seinem Kohlenstoffgehalt abhängt und die zu diesem Zweck in den Ofenraum eingebracht werden, zu- messen. Geometrische Form und Querschnittsabmessungen der Probekörper sind so gewählt, daß sie.in kurzer Zeit den Gleichgewichtskohlenstoffgehalt der Ofenatmosphäre aufnehmen. Der Probekörper verbleibt bei diesem ständig im Ofen, und sein Kohlenstoffgehalt wird durch Messung seines elektrischen Widerstandes fortlaufend bestimmt.

Der Widerstand ist aber außer vom Kohlenstoff-Verfahren und Vorrichtung

zur Bestimmung des Kohlenstoffpegels

von Ofenatmosphären

Patentiert für:

Indugas Gesellschaft

für industrielle Gasverwendung m.b.H.,

Essen

*5 Dr.-Ing. Theodor Schmidt und Dipl.-Ing. J. Wünning,

Essen,
sind als Erfinder genannt worden

gehalt des Probekörpers noch stark von der Temperatur, die er im Ofen annimmt, abhängig, zumal sich mit der Temperatur auch das Absorptionsverhalten gegenüber dem Kohlenstoff ändert. Auch treten Meßfehler infolge Alterungserscheinungen auf. Die Kompensation des Temperatureinflusses macht bei diesem Meßverfahren einen erheblichen Aufwand und eine recht umständliche, laufende Eichung des Gerätes erforderlich.

Für andere Aufgaben, nämlich bei Rauchgasprüfern, ist es grundsätzlich bekannt, zur Temperaturkompensation bei der letztbeschriebenen ähnlichen Meßschaltung neben dem Meßwiderstand noch einen Vergleichswiderstand vorzusehen, der mit dem Medium, welches die zu kompensierende Temperatur, z. B. die Außentemperatur aufweist, in Berührung gebracht wird. Wendet man diese Lehre auf das letztbeschriebene Verfahren zur Bestimmung des Kohlenstoffpegels an, so führt sie jedoch zu keinem Erfolg. Man war daher auf die beschriebene, laufende Eichung angewiesen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Kohlenstoffpegel durch die Widerstandsänderung eines Probekörpers eindeutig und fehlerfrei zu bestimmen, auf die nachteilige Temperaturkompensation durch laufende Eichung jedoch zu verzichten.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Kohlenstoffpegels von Ofenatmosphären durch Messung des elektrischen Widerstandes vonProbekörpern aus kohlenstofflösenden Stoffen, wie Eisen oder Eisenlegierungen, die zu diesem Zweck in den Ofenraum eingebracht werden, und besteht darin, daß neben dem als Meßwiderstand dienenden, von der zu messenden Ofenatmosphäre umspülten Probekörper zumindest ein als an sich bekannter \^Aergleichswider-

009 536/70

35

40

stand dienender Probekörper zur Temperaturkompensation in den Meßiaum eingeführt sowie der Vergleichswiderstand von einem von außen zugeführten Gasgemisch bekannten Kolilenstoffpegels umspült wird.

Aus der Widerstandsdifferenz wird dann der Kohlen stoffpegel der Ofenatmosphäre bestimmt.

Die Erfindung besteht so in der Kombination von zwei an sich bekannten Maßnahmen, wobei durch die Kombination überraschenderweise Temperatur, unterschiedliches Absorptionsverhalten und auch eine eventuelle Alterung langdauernd kompensiert werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform finden zwei gleiche Probekörper Verwendung. Es empfiehlt sich, das Verfahren so durchzuführen, daß der Vergleichswiderstand von einem Gasgemisch umspült wird, welches ihn auf einen möglichst kleinen Kohlenstoffgehalt entkohlt, ohne ihn zu oxydieren.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden, auch weitere Merkmale der Erfindung enthaltenden Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt eine, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung.

In den Ofenraum wird einepyrometerjähnliche Sonde 1 eingeführt, die an ihrem Ende zwei als Widerstand ausgebildete gleiche Probekörper, und zwar einen Meßwiderstand 2 und einen Vergleichswiderstand 3, enthält. Ihre beiden Widerstände R₁ und R₂ werden mit zwei bekannten, außerhalb des Ofens liegenden Widerständen R_s und R_i zu einer Wheatstoneschen Brücke 4 vereinigt. Ein den Brückenstrom anzeigendes Galvanometer 5 bleibt so lange stromlos, wie die beiden im Ofenraum auf gleicher Temperatur befindlichen Widerstände gleich sind, d. h. denselben Kohlenstoffgehalt aufweisen. Bei der Messung des Kohlenstoffpegels wird der Widerstand 2 von der durch die Öffnung 6 eintretenden Ofenatmosphäre auf den Betrag des Kohlenstoffpegels aufgekohlt. Das Gas tritt durch den Auslaß 7 ins Freie. Der Widerstand 3 wird von einem durch die Zuführung 8 eingeleiteten Vergleichsgas mit bekanntem, unter Umständen auch den Kohlenstoffpegel Null aufweisendem Gas umspült. Auf Grund der Änderung der spezifischen Leitfähigkeit der auf verschiedene Kohlenstoffgehalte aufgekohlten Widerstände 2 und 3 fließt in der Wheatstoneschen Brücke 4 ein Brückenstrom, der ein Maß für den Kohlenstoffpegel der Ofenatmosphäre ist. Zur Eichung des Gerätes wird der Hahn 9 geschlossen. Das bei 8 austretende Vergleichsgas umspült nun beide Widerstände und bringt diese auf gleichen Kohlenstoffgehalt. Der Brückenstrom kann nun auf den bekannten Kohlenstoffpegel des Vergleichsgases abgeglichen werden. Der beide Widerstände in Eichstellung umspülende Gasstrom schützt diese vor Oxydation, wenn beim Chargieren die Ofenatmosphäre stark verunreinigt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung des Kohlenstoffpegels von Ofenatmosphären durch Messung des elektrischen Widerstandes von Probekörpern aus Kohlenstoff lösenden Stoffen, wie Eisen oder Eisenlegierungen, die zu diesen Zwecken in den Ofenraum eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem als Meßwiderstand die-, rienden, von der zu messenden Ofenatmosphäre umspülten Probekörper zumindest ein als an sich bekannter Vergleichswiderstand dienender Probekörper zur Temperaturkompensation in den Meßraum eingeführt sowie der Vergleichswiderstand von einem von außen zugeführten Gasgemisch bekannten Kohlenstoffpegels umspült wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Probekörper als Meßwiderstand bzw. Vergleichswiderstand in den Ofenraura eingeführt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichswiderstand von einem Gasgemisch umspült wird, welches ihn auf einem möglichst kleinen Kohlenstoffgehalt entkohlt, ohne ihn zu oxydieren.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichswiderstand in einem geschlossenen Behälter angeordnet und dieser im Ofen unter Überdruck gehalten wird sowie einen Bodenkörper enthält, der ihn auf einen bekannten Kohlenstoffgehalt, vorzugsweise einen Kohlenstoffgehalt nahe Null, konstant hält ohne ihn zu oxydieren.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein pyrometerähnlich in den Ofenraum einführbares Tragrohr (1), dessen Kopf in zwei Kammern geteilt ist, deren eine mit der Ofenatmosphäre über eine Öffnung (6) in Verbindung steht und den Meßwiderstand (2) enthält, deren andere gegen die Ofenatmosphäre abgeschirmt und an eine Spülgaszuführungsleitung (8) angeschlossen ist sowie den Vergleichswiderstand (3) enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsöffnungen beider Kammern in das Tragrohr (1) einmünden und der Tragrohrauslaß (7) durch ein Ventil (9) zur Eichung des Gerätes schließbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 650 401.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen