DE3031695A1

DE3031695A1 - Sampling lance for molten metals or alloys - which enter small refractory tube contg. thermocouple so cooling curve of sample can be measured

Info

Publication number: DE3031695A1
Application number: DE19803031695
Authority: DE
Inventors: Peter 4000 Düsseldorf Berger; Milan Dr.-Ing. 3550 Marburg Lampic; Herbert Dr.-Ing. 4010 Hilden Löblich; Jörg Dipl.-Ing. 4030 Ratingen Müller; Kurt Dr.-Ing. 4030 Ratingen Orths
Original assignee: Stroehlein & Co 4000 Duesseldorf GmbH; Stroehlein & Co GmbH
Current assignee: Verein Zur Foerderung Der Giesserei-Industrie 400
Priority date: 1979-07-21
Filing date: 1980-08-22
Publication date: 1982-03-04
Also published as: DE3031695C2

Abstract

This is in addn. to 2929693, which describes a lance used to collect a molten sample and contg. an optical waveguide employed to determine the cooling curve of the sample, which is collected in a refractory tube of small dia., with an open end. The novelty is that the refractory tube contains a heat resisting device (I) of good thermal conductivity to which the sample adheres. Device (I) consists of a disk or membrane, or a layer obtd. by vapour deposition; and prevents the sample from reaching a thermocouple located behind the device. The thermocouple is connected by compensating leads to a temp. measuring appts. The use of the lance described in the main patent is extended so the range of temps. which can be measured is increased.

Description

Vorrichtung zur Entnahme einer schmelzflüssigen Probe. Device for taking a molten sample.

nach Patent... (Patentanmeldung P 29 29 693.3) Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme einer schmelzflüssigen Probe von Metall oder Metallegierungen und zum Messen der Abkühlungskurve der Probe, bestehend aus einem Rezeptor für die Probe und einem vom Rezeptor zu einem Meßwertwandler führenden-Leiter, wobei der Rezeptor ein offenes feuerfestes Röhrchen ist, das am freien Ende einer den Lichtleiter führenden Lanze angeordnet ist und wobei zwischen dem Hohlraum für die Aufnahme der schmelzflüssigen Probe im Röhrchen und dem Leiter ein Plättchen, eine Membran oder eine aufgedampfte Schicht oder dergleichen aus einem solchen hitzebeständigen und gut wärmeleitfähigen Material angeordnet ist, daß das Material der entnommenen schmelzflüssigen Probe daran haften bleibt. according to patent ... (patent application P 29 29 693.3) The invention relates a device for taking a molten sample of metal or metal alloys and for measuring the cooling curve of the sample consisting of a receptor for the Sample and a conductor leading from the receptor to a transducer, the Receptor is an open, refractory tube that has a light guide at the free end of a tube leading lance is arranged and being between the cavity for receiving the molten sample in the tube and the conductor a plate, a membrane or a vapor deposited layer or the like of such a heat-resistant one and good thermally conductive material is arranged that the material of the removed molten sample remains adhering to it.

Temperaturmessungen an flüssigen und erstarrenden Metallen und Metallegierungen, wie sie zur Feststellung der augenblicklichen Temperatur sowie auch zur Beobachtung von Umwandlungsvorgängen bei der Erstarrung u d Abkühlung durchgeführt werden, werden üblicherweise durch thermoelektrische oder optische Messung vorgenometen. Bei der thermoelektrischen Messung wird zu diesem Zweck ein in einem Schutzrohr angeordnetes Thermoelement in die Schmelze eingeführt. Die optische Messung erfolgt zur Feststellung der augenblicklichen Temperatur der Schmelze in der Regel berührungslos und zur Beobachtung von Unwandlungsvorgängen (Thermoanalyse) mittels eines bis an den Hohlraum einer hierfür bestimmten Gießform herangeführten Lichtleiters. Diese Temperaturmessungen werden durchgeführt, einerseits zur Feststellung der augenblicklichen Temperatur einer Schmelze, beispielsweise zwecks Steuerung der Schmelzführung, und andererseits Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der Metallegierung, auf die Erstarrungsvorgänge und auf das Umwandlungsverhalten ziehen zu können.Temperature measurements on liquid and solidifying metals and metal alloys, as they are used to determine the instantaneous temperature as well as for observation of transformation processes during solidification and cooling are carried out usually pre-recorded by thermoelectric or optical measurement. In the For this purpose, a thermoelectric measurement is arranged in a protective tube Thermocouple introduced into the melt. The optical measurement is carried out for determination the instantaneous temperature of the melt as a rule contactless and for the observation of transformation processes (thermal analysis) by means of a to an the cavity of a specific casting mold brought up light guide. These Temperature measurements are carried out, on the one hand to determine the instantaneous Temperature of a melt, for example for the purpose of controlling the melt flow, and on the other hand, conclusions about the composition of the metal alloy, about the solidification processes and to be able to draw on the conversion behavior.

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Entnahme einer schmelzflüssigen Probe von Metall oder Metallegierungen ist der Rezeptor als Gießform mit einem Fassungsvermögen von etwas weniger als 50 cm ausgebildet. Das schmelzflüssige Metall wird dem Schmelzbad entnommen und in den Rezeptor gefüllt.In a known device for removing a molten liquid A sample of metal or metal alloys is the receptor as a casting mold with a capacity formed from a little less than 50 cm. The molten metal becomes the weld pool removed and filled into the receptor.

Bei diesem Vorgang der Entnahme und des Einfüllens in den Rezeptor kühlt die Probe bereits ab, so daß mögliche wichtige Daten der Abkühlungskurve nicht erfaßt werden können. Schon aus diesem Grunde ist die Verwendbarkeit der bekannten Vorrichtung eingeschränkt. Darüber hinaus ist es sehr umständlich, mittels eines geeigneten Gerätes aus dem Schmelzbad Metall zu entnehmen und in die kleine Gießform einzufüllen.(DE-GM 7 620 505).In this process of removal and filling into the receptor the sample is already cooling down, so that any important data on the cooling curve are not can be detected. For this reason alone, the usability of the known Device restricted. In addition, it is very inconvenient to use a suitable device to remove from the molten metal and into the small casting mold (DE-GM 7 620 505).

Von diesem Stand der Tedhnik geht die Erfindung des Hauptpatentes aus. Sie betrifft demnach eine Vorrichtung zur Entnahme einer schmelzflüssigen Probe von Metall oder Metalllegierungen und zum Messen der Abkühlungskurve der Probe, bestehend aus einem Rezeptor für die Probe und einem vom Rezeptor zu einem Meßwertwandler führenden Lichtleiter. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rezeptor ein offenes, feuerfestes Röhrchen ist, das am freien Ende einer den Lichtleiter führenden Lanze angeordnet ist und daß zwischen dem Hohlraum für die Aufnahme der schmelzflüssigen Probe im Röhrchen und dem Lichtleiter ein Plättchen, eine Membran, eine aufgedampfte Schicht oder dergleichen aus einem solchen hitzebeständigen und gut wärmeleitfähigen Material angeordnet ist, daß das Material der entnommenen schmelzflüssigen Probe daran haften bleibt.The invention of the main patent is based on this state of the Tedhnik the end. It accordingly relates to a device for taking a molten sample of metal or metal alloys and for measuring the cooling curve of the sample, consisting of a receptor for the sample and one from the receptor to a transducer leading light guide. It is characterized by the fact that the receptor is an open, Refractory tube is the one at the free end of a light guide leading lance is arranged and that between the Cavity for receiving the molten sample in the tube and the light guide a plate, a membrane, a vapor-deposited layer or the like of such a heat-resistant and Well thermally conductive material is arranged that the material of the removed molten Sample sticks to it.

Mit dieser Vorrichtung ist es auf einfachste Art und Weise möglich, unmittelbar aus der Schmelze die gewünschte Probe zu entnehmen und sofort die Abkühlungskurve der Probe zu messen. Es können also mit dieser Vorrichtung auch die Meßwerte erfaßt werden, die bei der bekannten Vorrichtung während der Entnahme der Probe aus dem Schmelzbad in den als Gießform ausgebildeten Rezeptor anfallen und deshalb nicht erfaßt werden können.With this device it is possible in the simplest way, the desired sample can be taken directly from the melt and the cooling curve immediately to measure the sample. This device can also be used to record the measured values be that in the known device during the removal of the sample from the Melt bath accumulate in the receptor designed as a casting mold and therefore not can be detected.

Der vorliegenden Erfindung liegt gegenüber dem Hauptpatent die Aufgabe zugrunde, die Art und Weise der Erfassung des Meßwertes zu erweitern.The object of the present invention is compared to the main patent based on expanding the manner in which the measured value is recorded.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Leiter eine elektrische Leitung mit einem als Temperaturfühler wirkenden Thermoelement ist, das vor unmittelbarem Kontakt mit der schmelz flüssigen Probe durch das Plättchen, die Membran oder die aufgedampfte Schicht geschützt ist. Vorzugsweise liegt die Heißlötstelle des Thermoelementes an dem Plättchen oder der Membran an. Das Plättchen oder die Membran oder die aufgedampfte Schicht schützen das Thermoelement davor, daß es durch Legierung mit der schmelzflüssigen Probe zerstört wird.This object is achieved according to the invention with the device of the introduction mentioned type solved in that the conductor is an electrical line with a The thermocouple acting as a temperature sensor is before direct contact with the molten liquid sample through the platelet, membrane or vapor-deposited Layer is protected. The hot solder joint of the thermocouple is preferably located on the platelet or membrane. The plate or the membrane or the vapor-deposited one Protect the thermocouple from alloying with the molten layer Sample is destroyed.

Im übrigen kann die Ausbildung des Plättchens und dergleichen und des Röhrchens bei der vorliegenden Erfindung derjenigen der Erfindung des Hauptpatentes entsprechen.In addition, the formation of the plate and the like and of the tube in the present invention that of the invention of the main patent correspond.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile stimmen im wesentlichen mit denen der Erfindung des Hauptpatentes überein: a) Thermische Analyse ohne durch zu niedrige Probenahmetemperatur bedingte Meßwertfehler.The advantages achieved with the invention agree essentially with to those of the invention of the main patent: a) Thermal analysis without through Measurement errors caused by too low a sampling temperature.

b) Möglichkeit der Einstellung unterschiedlicher Gefügezustände der Probe durch Verwendung kühlender oder wärmedämmender chemisch-metallurgisch wirkender Einsätze im im Rezeptor.b) Possibility of setting different structural states of the Sample through the use of cooling or heat-insulating chemico-metallurgical ones Inserts in the receptor.

c) Hohe Haltbarkeit des Thermoelementes ohne Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit durch die Schutzschicht unmittelbar vor der Heißlötstelle.c) High durability of the thermocouple without affecting the Measurement accuracy through the protective layer directly in front of the hot soldering point.

d) Die Probe ist der Schmelze leicht zu entnehmen.d) The sample can easily be taken from the melt.

e) Die Übertragung des Meßwertes über eine elektrische Leitung gewährt der Bedienungsperson eine hohe Beweglichkeit bei der Probeentnahme.e) The transmission of the measured value via an electrical line is guaranteed the operator a high degree of mobility when taking the sample.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel schematisch darstellenden Zeichnung näher erläutert.In the following the invention is based on an exemplary embodiment schematically depicting drawing explained in more detail.

Am freien Ende einer Lanze A ist ein Röhrchen 1 aus Quarzglas angeordnet. Das Röhrchen 1 bildet einen Hohlraum 2 für die Aufnahme einer schmelzflüssigen Probe von 1 bis 2 g.At the free end of a lance A, a tube 1 made of quartz glass is arranged. The tube 1 forms a cavity 2 for receiving a molten sample from 1 to 2 g.

Auf einer Einschnürung 7 des Röhrchens ruht ein Plättchen 6 aus Graphit (vgl. vergrößerte Darstellung). Ein Thermoelement 3 liegt mit seiner Heißlötstelle an der Rückseite des Plättchens 6 an. Das Thermoelement 3 wird von einem Halter 4 in der Lanze A nach Art einer Steckverbindung gehalten.A graphite plate 6 rests on a constriction 7 of the tube (see enlarged illustration). A thermocouple 3 lies with its hot solder joint on the back of the plate 6. The thermocouple 3 is held by a holder 4 held in the lance A in the manner of a plug connection.

Elektrisch ist es über eine Ausgleichsleitung 5 mit einem PR-wertwandler 9 verbunden, von dem ein Kabel 10 den Meßwert zu einem Anzeigegerät überträgt.It is electrical via a compensating line 5 with a PR value converter 9 connected, of which a cable 10 transmits the measured value to a display device.

Das Röhrchen 1 ist an der Öffnung der Lanze A von einem Klemmring 11 gehalten, so daß es zusammen mit dem Thermoelement 3 leicht auswechselbar ist. Zum Schutz vor Schlacken und anderen Verunreinigungen kann die untere Öffnung des Röhrchens 1 durch eine Abdeckung 12 verschlossen sein, die erst nach Berührung mit der Schmelze sich öffnet. Im oberen Bereich des Hohlraums 2 kann das Röhrchen 1 eine Öffnung 8 zur Entlüftung besitzen.The tube 1 is at the opening of the lance A from a clamping ring 11 held so that it can be easily replaced together with the thermocouple 3. The lower opening of the Tube 1 to be closed by a cover 12, which only after contact with the melt opens. In the upper area of the cavity 2, the tube 1 have an opening 8 for ventilation.

Die Probeentnahme erfolgt in der Weise, daß die Lanze A mit dem Röhrchen 1 in die Schmelze eingetaucht wird. Beim Eintauchen dringt die Schmelze in das Röhrchen 1 ein und gelangt bis zum Plättchen 6, wo sie durch dessen Eigenschaft haften bleibt. Die Lanze A wird dann wieder herausgenommen und ab sofort können die Meßwerte der Abkühl-ungskurve erfaßt werden.The sampling is done in such a way that the lance A with the tube 1 is immersed in the melt. When immersed, the melt penetrates the tube 1 and reaches the platelet 6, where it sticks due to its property. The lance A is then removed again and from now on the measured values of the Cooling curve can be recorded.

Claims

Claims: 1. Device for taking a molten sample of metal or metal alloys and for measuring the cooling curve of the sample from a receptor for the sample and one from the receptor to a transducer leading ladder, where the receptor is an open refractory tube attached to the free end of a lance leading the light guide is arranged and wherein between the cavity for receiving the molten sample in the tube and the conductor a plate, a membrane or a vapor-deposited layer or the like such a heat-resistant and highly thermally conductive material is arranged, that the material of the removed molten sample remains adhered to it, d a it is indicated that the conductor (5) is an electrical line with a thermocouple (3) acting as a temperature sensor, which is before immediately Contact with the molten sample through the plate (6), the membrane or the vapor deposited layer is protected.

2. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the hot soldering point (3 ') of the thermocouple on the plate (6) or rests against the membrane.