[go: up one dir, main page]

DE60305127T2 - Verbesserte Vorrichtung und Verfahren zur Detektierung und Messung von Partikeln in einer Metallschmelze - Google Patents

Verbesserte Vorrichtung und Verfahren zur Detektierung und Messung von Partikeln in einer Metallschmelze Download PDF

Info

Publication number
DE60305127T2
DE60305127T2 DE60305127T DE60305127T DE60305127T2 DE 60305127 T2 DE60305127 T2 DE 60305127T2 DE 60305127 T DE60305127 T DE 60305127T DE 60305127 T DE60305127 T DE 60305127T DE 60305127 T2 DE60305127 T2 DE 60305127T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chamber
molten metal
gas passage
electrode
inner tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60305127T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60305127D1 (de
Inventor
Richard F. Conti
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heraeus Electro Nite International NV
Original Assignee
Heraeus Electro Nite International NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Electro Nite International NV filed Critical Heraeus Electro Nite International NV
Application granted granted Critical
Publication of DE60305127D1 publication Critical patent/DE60305127D1/de
Publication of DE60305127T2 publication Critical patent/DE60305127T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/1031Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects
    • G01N15/12Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects by observing changes in resistance or impedance across apertures when traversed by individual particles, e.g. by using the Coulter principle
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/1031Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20Metals
    • G01N33/205Metals in liquid state, e.g. molten metals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/12Dippers; Dredgers
    • G01N1/125Dippers; Dredgers adapted for sampling molten metals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0053Investigating dispersion of solids in liquids, e.g. trouble

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einführung in eine Metallschmelze zum Detektieren und Messen von darin suspendierten Partikeln unter Anwendung des „Electric Sensing Zone"-Verfahrens sowie ein Messverfahren.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung umfasst eine Verbesserung gegenüber der in US 6,603,296 B2 beschriebenen Vorrichtung. Im Folgenden ist eine allgemeine Beschreibung des Fühlers dargelegt, wie er in dem erteilten Patent beschrieben ist, die bereitgestellt wird, um ein besseres Verständnis der Verbesserung durch die aktuelle Erfindung zu ermöglichen. Nun mit Bezugnahme auf die 1 und 2 ist dort eine Ausführungsform eines Fühlers 10 zum Detektieren und Messen von in einer Metallschmelze suspendierten Partikeln gezeigt.
  • Der Fühler 10 ist im Allgemeinen länglich und zylindrisch und beinhaltet ein Einführende 12 und ein Anschlussende 14. Das Fühleranschlussende 14 ist dazu eingerichtet, an einer Haltestruktur (nicht gezeigt) der Durchschnittsfachmännern wohl bekannten Art befestigt zu werden, die zum Einführen von Messfühlern in eine Metallschmelze eingesetzt wird. Der Fühler 10 umfasst ein längliches Innenrohr 16 mit geschlossenem Ende, das aus einem elektrisch isolierenden Material wie Quarz hergestellt ist und den in einem Bad einer Stahlschmelze oder einer anderen Metallschmelze vorliegenden hohen Temperaturen standhalten kann. Das Einführende des Innenrohrs 16 ist geschlossen und das Anschlussende ist mit einem geeigneten, im Allgemeinen zylindrischen, elektrisch isolierendem Stecker- oder Verschlusselement 18 abgedichtet, das vorzugsweise aus einem Polymermaterial hergestellt und in dem offenen Ende des Innenrohrs 16 unter Verwendung eines geeigneten Klebstoffs 20 befestigt ist, um einen gasdichten Verschluss zu bilden. Das Einführende des Innenrohrs 16 bildet eine Metallschmelze aufnehmende Kammer 15. Mindestens eine Öffnung 17 erstreckt sich durch das Innenrohr 16 in der Nähe des Einführendes, um zu ermöglichen, dass eine Metallschmelze in die Metallschmelze aufnehmende Kammer 15 fließt, wenn der Fühler 10 in eine Metallschmelze eingeführt wird.
  • Ein Gasdurchgang 22, der sich aus einem im Allgemeinen zylindrischen, im Allgemeinen rohrförmigen Element zusammensetzt, erstreckt sich durch das Verschlusselement 18 und in mindestens einen Teil des Innenrohrs 16 hinein. Der Gasdurchgang 22 ist vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Metall wie Stahl ausgebildet. Mindestens ein und vorzugsweise ein Paar länglicher, im Allgemeinen zylindrischer Elemente oder Drähte 24 ist fest mit dem Gasdurchgang 22 (mechanisch und elektrisch) verbunden (vorzugsweise durch Verschweißung, Hartlötung oder Lötung) und erstreckt sich längs des Inneren des Innenrohrs 16, wobei es in der Nähe des Einführendes des Innenrohrs 16 endet. Die länglichen, zylindrischen Elemente 24 sind aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet und bilden zusammen mit dem Gasdurchgang 22 eine erste Elektrode, die sich in die Metallschmelze aufnehmende Kammer 15 erstreckt. Das Innenrohr 16 ist von einem im Allgemeinen rohrförmigen, elektrisch leitfähigen Element 26 umgeben. Das Innenmaß des rohrförmigen Elements 26 ist mindestens etwas größer als das Außenmaß des Innenrohrs 16, so dass ein kleiner ringförmiger Raum 28 das rohrförmige Element 26 von der Außenfläche des Innenrohrs 16 trennt. Das rohrförmige Element 26 bildet eine zweite Elektrode außerhalb des Innenrohrs 16. Ein Abstandhalter 34 ist zwischen dem Einführende des rohrförmigen Elements 26 und dem Innenrohr 16 eingefügt, um den ringförmigen Raum 28 zu bewahren und zu verhindern, dass das Einführende des Innenrohrs 16 wackelt, und dabei zu helfen, einen Bruch des Innenrohrs 16 während des Versands und der Handhabung zu verhindern. Mindestens ein wesentlicher Teil des rohrförmigen Elements 26 ist von einem Außenmantel 30 umgeben, der aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet ist, um das rohrförmige Element 26 mit einer Wärmeisolierung auszustatten, wenn der Fühler 10 in eine Metallschmelze eingeführt ist.
  • Wie am besten in 2 gezeigt ist, erstreckt sich ein Teil des rohrförmigen Elements 26 über den Außenmantel 30 hinaus, so dass das rohrförmige Element 26, wenn der Fühler 10 in eine Metallschmelze eingeführt wird, direkt der Metallschmelze ausgesetzt ist. Das Einführende des Innenrohrs 16 ist zunächst mit einem Metallschlackenaufsatz 36 und einem Papieraufsatz 38 bedeckt, um das Innenrohr 16 und insbesondere die Öffnung 17 vor Kontaminierung zu schützen, wenn der Fühler 10 durch die Schlackenschicht eingeführt wird, die in der Regel Metallschmelzen während der Verarbeitung bedeckt.
  • Im Gebrauch ist das Anschlussende 14 des Fühlers 10 dazu eingerichtet, vorübergehend mit einer geeigneten Haltestruktur (nicht gezeigt) verbunden zu werden. Ein Ventil 42 ist mit einer Vakuumquelle 44 und einer Spülgasquelle 46 verbunden. Wenn das Ventil 42 sich in einer ersten Stellung befindet, steht die Vakuumquelle 44 durch den Gasdurchgang 22 mit dem Innenrohr 16 in Fluidverbindung, um dadurch ein Vakuum in der Metallschmelze aufnehmenden Kammer 15 zu erzeugen. Das Erzeugen eines Vakuums in der Kammer 15 erleichtert den Fluss von Metallschmelze durch die Öffnung 17 und in die Kammer 15. Wenn das Ventil 42 sich in einer zweiten Stellung befindet, wird Gas aus der Spülgasquelle 46 durch den Gasdurchgang 22 in das Innere des Innenrohrs 16 geführt, um den Fluss von Metallschmelze oder Kontaminanten durch die Öffnung 17 und in die Kammer 15 auszuschließen.
  • Wenn der Fühler 10 mit der Haltestruktur verbunden wird, werden zwischen dem Anschlussende des Gasdurchgangs 22 (erste Elektrode) und dem Anschlussende des rohrförmigen Elements 26 (zweite Elektrode) und einem externen Messgerät 48 direkte elektrische Verbindungen hergestellt. Das Messgerät 48 ist von einer Durchschnittsfachmännern wohl bekannten Art zur Anwendung des „Electric Sensing Zone"-Verfahrens (ESZ-Verfahrens) zum Detektieren und Messen von in einer Metallschmelze suspendierten Partikeln. Wenn der Fühler 10 in eine Metallschmelze eingeführt wird, stellt das Messgerät 48 einen Stromweg zwischen der ersten und der zweiten Elektrode und durch die Öffnung 17 verlaufend her, um Veränderungen des elektrischen Potentials zwischen der ersten und der zweiten Elektrode zu messen, die durch den Durchtritt von in der Metallschmelze mitgeschleppten Partikeln erzeugt werden, die durch die Öffnung 17 strömen.
  • In dem Einführende des Innenrohrs 16, in der Nähe der Öffnung 17, ist ein den Liquidus senkendes Material 50 vorgesehen. Das den Liquidus senkende Material 50 legiert mit der Metallschmelze, die durch die Öffnung 17 in die Kammer 15 eintritt, und die resultierende Legierung hat eine Liquidustemperatur, die niedriger als die Liquidustemperatur der Metallschmelze ist, die in die Kammer 15 eintritt. Da die Drähte 24 sich nah bei der Wand des Innenrohrs 16 befinden, wird die Abkühlung des flüssigen Metalls im zentralen, hochgestiegenen Bereich verhindert.
  • Im Gebrauch wird der Fühler 10 an der Haltestruktur (nicht gezeigt) befestigt, so dass die erste und die zweite Elektrode mit dem Messgerät 48 elektrisch verbunden sind und so dass der Gasdurchgang 22 mit dem Ventil 42 in Fluidverbindung steht. Zunächst befindet sich das Ventil 42 in der zweiten Stellung, so dass ein inertes Spülgas von der Spülgasquelle 46 durch den Gasdurchgang 22, in das Innenrohr 16 und aus der Öffnung 17 heraus fließt.
  • Wenn der Fühler 10 durch eine obere Schlackenschicht und in die Metallschmelze eingeführt wird, wird der Papieraufsatz 38 zerstört und der Metallschlackenaufsatz 36 schmilzt, um das Einführende des Innenrohrs 16 und das rohrförmige Element 26 der Metallschmelze auszusetzen. Wenn die Metallschmelze das Innenrohr 16 einnimmt, wird die Öffnung 17 effektiv abgedichtet, was einen Anstieg des Gasdrucks des Spülgases bewirkt, der von einem externen Instrument (nicht gezeigt) gemessen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ventil 42 in die erste Stellung umgeschaltet, so dass die Vakuumquelle 44 mit dem Gasdurchgang 22 und dem Inneren des Innenrohrs 16 in Fluidverbindung steht, um effektiv ein Vakuum in der Kammer 15 zu erzeugen, wodurch bewirkt wird, dass die Metallschmelze durch die Öffnung 17 und in die Kammer 15 fließt. Sobald die Metallschmelze die Drähte 24 einnimmt, wird ein vollständiger Stromkreislauf hergestellt und das Messgerät 48 bewirkt, dass Strom zwischen den Elektroden fließt und durch die Öffnung 17 verläuft, um Veränderungen des elektrischen Potentials zwischen den Elektroden zu messen, die durch den Durchtritt von in der Metallschmelze mitgeschleppten Partikeln erzeugt werden, während sie durch die Öffnung 17 strömen.
  • Der Detektions- und Messvorgang wird fortgesetzt, bis die Kammer 15 mit flüssigem Metall gefüllt ist und der Spiegel des flüssigen Metalls das Einführende des Gasdurchgangs 22 effektiv blockiert, um weiteren Vakuumdruck in der Kammer 15 auszuschließen. Das Blockierungsverfahren begrenzt effektiv, dass mehr Probenmaterial in die Kammer 15 eintritt und stellt somit ein Mittel zum Schaffen eines vorherbestimmten Festvolumens von als Probe genommenem Metall bereit, ohne zusätzliche wärmeabsorbierende Bauteile hinzuzufügen.
  • Wenngleich der wie in den 1 und 2 gezeigte Fühler 10 des Stands der Technik auf angemessene Weise funktioniert, hat er mindestens einem Nachteil, der von der vorliegenden Erfindung überwunden wird. Wie oben erörtert, wird während des Betriebs in der Aufnahmekammer 15 ein Vakuumdruck erzeugt, was darin resultiert, dass Metallschmelze durch die Öffnung 17 in die Kammer fließt. Der Durchtritt von mitgeschlepptem Material durch die Öffnung 17 wird durch Veränderungen des Stromflusses detektiert, wie oben erörtert. Wenn die Metallschmelze sich in der Kammer 15 ansammelt, wird die Metallschmelze schließlich das distale Ende des Gasdurchgangs 22 blockieren, wodurch eine Fortsetzung des Vakuumdrucks in der Kammer 15 effektiv verhindert, der Fluss von Metallschmelze in die Kammer 15 gestoppt und eine weitere effektive Messung von Einschlüssen ausgeschlossen wird. Aufgrund der Struktur des Fühlers 10 des Stands der Technik ist die präzise Menge an Metallschmelze, die in der Kammer 15 zu dem Zeitpunkt vorliegt, zu dem der Gasdurchgang 22 vollständig blockiert ist, nicht gewiss und schwankt in Abhängigkeit von Metallfluidik, Öffnungsgröße und anderen Faktoren.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Das obige Problem wird mittels der Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst. Einige der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden von den Unteransprüchen definiert. Die vorliegende Erfindung bewältigt die mit dem Fühler des Stands der Technik verbundenen Probleme, indem sie eine präziser definierte Abschlusszeit zum Messen von Partikeln in der Metallschmelze ermöglicht, die auf einem präziser gesteuerten Volumen von Metallschmelze in der Kammer basiert, um eine benutzerfreundlichere, genauere Messung von Einschlüssen bereitzustellen.
  • Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält ein Fühler zur Einführung in eine Metallschmelze zum Detektieren und Messen von darin suspendierten Partikeln unter Anwendung des „Electric Sensing Zone"-Verfahrens ein abgedichtetes Innenrohr aus einem elektrisch isolierenden Material, das eine Metallschmelze aufnehmende Kammer bildet. Das Rohr enthält mindestens eine Öffnung in der Nähe eines Einführendes des Fühlers, um zu ermöglichen, dass Metallschmelze in die Kammer fließt. Ein Gasdurchgang erstreckt sich aus dem Innenrohr zur Verbindung mit einer Vakuumquelle heraus, um einen Druckunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite des Innenrohrs zur Erleichterung des Flusses von Metallschmelze durch die mindestens eine Öffnung zu erzeugen.
  • Eine erste Elektrode erstreckt sich in die Kammer zum Einnehmen von Metall in der Kammer und enthält den Gasdurchgang und mindestens ein erstes längliches Element, das eine erste Länge aufweist und mit dem Gasdurchgang elektrisch verbunden ist. Eine zweite Elektrode umgibt mindestens einen Teil des Innenrohrs zum Einnehmen von Metallschmelze außerhalb der Kammer. Die erste und die zweite Elektrode können mit einem Messgerät verbunden werden, um einen Stromweg durch die Elektroden und durch die mindestens eine Öffnung verlaufend herzustellen und Veränderungen des elektrischen Potentials zwischen den Elektroden zu messen, die durch den Durchtritt von in der Metallschmelze mitgeschleppten Partikeln erzeugt werden, die durch die Öffnung strömen. Ein Außenmantel aus hitzebeständigem Material umgibt mindestens einen Teil der zweiten Elektrode, um diese mit Wärmeisolierung auszustatten. Ein den Liquidus senkendes Material in der Kammer zum Legieren mit Metallschmelze, die in die Kammer eintritt, verringert die Liquidustemperatur der Metallschmelze in der Kammer und ermöglicht einen längeren Zeitraum zum Detektieren und Messen von Partikeln in der Metallschmelze.
  • Mindestens ein zweites längliches Element ist mit dem Gasdurchgang an einem ersten Ende des mindestens einen zweiten Elements elektrisch verbunden und erstreckt sich in die Kammer zum Einnehmen von Metall in der Kammer. Ein Kühlblock ist an einem zweiten Ende des mindestens einen zweiten Elements angebracht. Das mindestens eine zweite Element weist eine zweite Länge auf, so dass der Kühlblock von dem den Liquidus senkenden Material beabstandet ist.
  • Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung detektiert und misst ein Verfahren in einer Metallschmelze suspendierte Partikel unter Anwendung eines Fühlers. Der Fühler enthält ein abgedichtetes Innenrohr aus elektrisch isolierendem Material zum Bilden einer Aufnahmekammer. Eine Öffnung ermöglicht, dass Metallschmelze in die Kammer fließt. Eine erste Elektrode erstreckt sich in die Kammer zum Einnehmen von Metallschmelze in der Kammer und eine zweite Elektrode umgibt mindestens einen Teil des Innenrohrs zum Einnehmen von Metallschmelze außerhalb der Kammer. Ein Außenmantel aus hitzebeständigem Material umgibt mindestens einen Teil der zweiten Elektrode, um diese mit Wärmeisolierung auszustatten. Ein Gasdurchgang erstreckt sich aus dem Innenrohr heraus.
  • Das Verfahren umfasst das Einbauen eines den Liquidus senkenden Materials in der Kammer. Ein Kühlblock ist mit der ersten Elektrode verbunden. Die erste und die zweite Elektrode sind mit einem Messgerät verbunden, so dass die erste Elektrode den Gasdurchgang, mindestens einen ersten Draht, der sich von dem Gasdurchgang und in die Kammer erstreckt, und mindestens einen zweiten Draht, der sich von dem Gasdurchgang und in die Kammer erstreckt, enthält. Der Kühlblock ist an dem mindestens einen zweiten Draht angebracht. Der mindestens eine zweite Draht ist kürzer als der mindestens eine erste Draht, so dass der Kühlblock von dem den Liquidus senkenden Material beabstandet ist.
  • Der Gasdurchgang ist mit einer Vakuumquelle verbunden. Der Fühler ist in die Metallschmelze eingesetzt, so dass Metallschmelze durch die Öffnung und in die Kammer fließt. Das Messgerät stellt einen Stromweg durch die Elektroden und durch die Öffnung verlaufend her. Es werden Veränderungen des elektrischen Potentials zwischen den Elektroden gemessen, die durch den Durchtritt von in der Metallschmelze mitgeschleppten Partikeln erzeugt werden, die durch die Öffnung strömen.
  • Kurze Beschreibung der einzelnen Ansichten der Zeichnungen
  • Die folgende ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen gelesen wird. Zum Zwecke der Veranschaulichung der Erfindung sind in den Zeichnungen Ausführungsformen gezeigt, die derzeit bevorzugt sind. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten präzisen Anordnungen und Mittel beschränkt ist. Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht im Querschnitt eines Fühlers des Stands der Technik;
  • 2 eine vergrößerte Draufsicht im Querschnitt des Einführendes des in 1 gezeigten Fühlers und
  • 3 eine Draufsicht im Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines verbesserten Fühlers gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • 3 stellt einen verbesserten Fühler 110 gemäß der vorliegenden Erfindung zum Detektieren und Messen von in einer Metallschmelze suspendierten Partikeln dar. Der verbesserte Fühler 110 ist im Wesentlichen mit dem oben in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen Fühler 10 identisch, mit einigen erwähnten Unterschieden. Dementsprechend bezieht sich die vorstehende Beschreibung nur auf die strukturellen und funktionellen Unterschiede zwischen dem vorliegenden Fühler 110 und dem Fühler 10 des Stands der Technik.
  • Nun mit Bezugnahme auf 3 schließt der erste Hauptunterschied den Gasdurchgang 122 ein, der in der vorliegenden Ausführungsform wesentlich kürzer als der Gasdurchgang 22 des Fühlers 10 des Stands der Technik ist. Wie in 3 gezeigt ist, erstreckt sich der Gasdurchgang 122 um weniger als die Hälfte längs der Länge des Innenrohrs 116. Durch Verkürzen der Länge des Gasdurchgangs 122 kann ermöglicht werden, dass eine beträchliche Menge zusätzlicher Metallschmelze sich in der Metallschmelze aufnehmenden Kammer 115 ansammeln kann, ohne dass das distale Ende des Gasdurchgangs 122 blockiert wird, um dadurch den Vakuumdruck in der Kammer 115 zu unterbinden. Das erste Paar Drähte 124 ist vorzugsweise mit dem Gasdurchgang 122 am distalen Ende des Gasdurchgangs verbunden.
  • Der zweite Hauptunterschied schließt die Verwendung von mindestens einem und vorzugsweise einem Paar zweiter länglicher, zylindrischer Elemente oder Drähte 125 ein, die an einem ersten Ende davon fest mit dem Gasdurchgang 122 (mechanisch und elektrisch) verbunden sind, vorzugsweise durch Verschweißung, Hartlötung, Lötung oder dergleichen. Die zweiten Drähte 125, die eine zweite Länge aufweisen, die kürzer als eine erste Länge des ersten Paars Drähte 124 ist, erstrecken sich in die Kammer 115 längs des Inneren des Innenrohrs 116 zum Einnehmen von Metall in der Kammer 115. Das zweite Paar Drähte 125 endet an einer vorherbestimmten Stelle, die von dem geschlossenen Ende des Rohrs 116 um einen vorherbestimmten Abstand beabstandet ist. Das zweite Paar Drähte 125 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet und bildet zusammen mit dem Gasdurchgang 122 und dem ersten Paar im Allgemeinen zylindrischer Elemente oder Drähte 124 eine erste Elektrode, die sich in die Metallschmelze aufnehmende Kammer 115 erstreckt. Ein im Allgemeinen zylindrischer Metallkühlblock 127 ist fest mit den distalen oder zweiten Enden des zweiten Paars Drähte 125 (mechanisch und elektrisch) verbunden, so dass der Kühlblock 127 von dem den Liquidus senkenden Material in der Kammer 115 beabstandet ist. Der Kühlblock 127 ist aus einem Durchschnittsfachmännern wohl bekannten Standardkühlmaterial hergestellt.
  • Mit Ausnahme des verkürzten Gasdurchgangs 122, der Hinzufügung des zweiten Paars Drähte 125 und der Hinzufügung des Kühlblocks 127 ist der Fühler 110 mit dem oben in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen Fühler 10 identisch. Im Gebrauch ist der Fühler 110 über ein Ventil mit einer Vakuumquelle und einer Spülgasquelle verbunden, auf dieselbe Art und Weise wie oben in Verbindung mit dem Fühler 10 des Stands der Technik beschrieben. Der Fühler 110 ist auch auf dieselbe Art und Weise wie oben beschrieben mit einem Messgerät 48 verbunden. Zunächst wird der Fühler 110 in die Metallschmelze eingeführt und derselbe Detektions- und Messvorgang erfolgt, wie oben in Verbindung mit dem Fühler 10 des Stands der Technik beschrieben. Während des anfänglichen Messvorgangs wird ein konstanter Strom über die Öffnung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode 126 zugeführt. Zunächst stellt die Metallschmelze, die in die Kammer 115 eintritt, nur über das erste Paar Drähte 124 elektrischen Kontakt zwischen den zwei Elektroden her. Somit wird der elektrische Widerstand des Kreislaufs nur von dem elektrischen Widerstand des einzelnen Paars Drähte 124 um einen bekannten und messbaren Betrag beeinträchtigt. Wenn die Kammer 115 sich weiter mit der Metallschmelze füllt, wird das Metall schließlich den Metallkühlblock 127 berühren. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich der elektrische Widerstand in dem konstanten Stromkreislauf aufgrund eines Rückgangs des elektrischen Widerstands des Kreislaufs infolge der Hinzufügung des zweiten Paars Drähte 125, das den elektrischen Widerstand im Kreislauf ändern wird. Der Rückgang des elektrischen Widerstands resultiert in einer vorübergehenden Spannungsspitze in dem Kreislauf, bei der es sich um ein messbares Signal handelt, das in dem Messgerät detektiert werden kann. Da die Position des Metallkühlblocks 127 in dem Innenrohr 116 bekannt ist, wird das Messgerät 48 das präzise Metallvolumen in der Kammer 115 zu dem Zeitpunkt kennen, zu dem die Metallschmelze zum ersten Mal mit dem Kühlblock 127 in Berührung kommt. Dies wird dem Messgerät zusätzliche Daten bereitstellen, die zum Bestimmen einer präziseren Zählung der Einschlüsse in einem bestimmten präzisen Volumen der Metallschmelze erforderlich sind. Darüber hinaus stellt die Metallschmelze, die den Kühlblock 127 berührt, ein präziseres und einfacher bestimmbares Signal bereit, um die Abnahme von Messungen effektiv zu beenden, was in einer verlässlicheren Analyse der Einschlüsse in der Metallschmelze resultiert.
  • Fachmänner werden zu schätzen wissen, dass an den oben beschriebenen Ausführungsformen Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom umfassenden Erfindungsgedanken davon abzuweichen. Es versteht sich somit, dass diese Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche umfassen soll.

Claims (11)

  1. Fühler zur Einführung in eine Metallschmelze zum Detektieren und Messen von darin suspendierten Partikeln unter Anwendung des „Electric Sensing Zone"-Verfahrens, wobei der Fühler Folgendes umfasst: ein abgedichtetes Innenrohr aus einem elektrisch isolierenden Material, das eine Metallschmelze aufnehmende Kammer bildet, wobei das Rohr mindestens eine Öffnung in der Nähe eines Einführendes des Fühlers enthält, um zu ermöglichen, dass Metallschmelze in die Kammer fließt; einen Gasdurchgang, der sich aus dem Innenrohr zur Verbindung mit einer Vakuumquelle heraus erstreckt, um einen Druckunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite des Innenrohrs zur Erleichterung des Flusses von Metallschmelze durch die mindestens eine Öffnung zu erzeugen; eine erste Elektrode, die sich in die Kammer zum Einnehmen von Metall in der Kammer erstreckt, wobei die erste Elektrode den Gasdurchgang und mindestens ein erstes längliches Element enthält, das eine erste Länge aufweist und mit dem Gasdurchgang elektrisch verbunden ist; eine zweite Elektrode, die mindestens einen Teil des Innenrohrs zum Einnehmen von Metallschmelze außerhalb der Kammer umgibt, wobei die erste und die zweite Elektrode mit einem Messgerät verbunden werden können, um einen Stromweg durch die Elektroden und durch die mindestens eine Öffnung verlaufend herzustellen und Veränderungen des elektrischen Potentials zwischen den Elektroden zu messen, die durch den Durchtritt von in der Metallschmelze mitgeschleppten Partikeln erzeugt werden, die durch die Öffnung strömen; einen Außenmantel aus hitzebeständigem Material, der mindestens einen Teil der zweiten Elektrode umgibt, um diese mit Wärmeisolierung auszustatten; ein den Liquidus senkendes Material in der Kammer zum Legieren mit Metallschmelze, die in die Kammer eintritt, um die Liquidustemperatur der Metallschmelze in der Kammer zu verringern und einen längeren Zeitraum zum Detektieren und Messen von Partikeln in der Metallschmelze zu ermöglichen; wobei der Fühler dadurch gekennzeichnet ist, dass er weiterhin Folgendes umfasst: mindestens ein zweites längliches Element, das an einem ersten Ende des mindestens einen zweiten Elements mit dem Gasdurchgang elektrisch verbunden ist und sich in die Kammer zum Einnehmen von Metall in der Kammer erstreckt; und einen Kühlblock, der an einem zweiten Ende des mindestens einen zweiten Elements angebracht ist, wobei das mindestens eine zweite Element eine zweite Länge aufweist, so dass der Kühlblock von dem den Liquidus senkenden Material beabstandet ist.
  2. Fühler nach Anspruch 1, wobei die zweite Länge kürzer als die erste Länge ist.
  3. Fühler nach Anspruch 1, wobei der Gasdurchgang sich um weniger als die Hälfte längs der Länge des Innenrohrs erstreckt.
  4. Fühler nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine erste Element mit einem distalen Ende des Gasdurchgangs verbunden ist.
  5. Fühler nach Anspruch 1, der weiterhin ein Ventil zum Verbinden des Gasdurchgangs mit entweder der Vakuumquelle oder einer Spülgasquelle umfasst.
  6. Fühler nach Anspruch 1, wobei der Gasdurchgang sich um eine vorherbestimmte Strecke in das Innenrohr erstreckt, um die Metallmenge festzulegen, die in die Kammer eintreten darf.
  7. Fühler nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode den Gasdurchgang, mindestens einen ersten Draht, der sich von dem Gasdurchgang und in die Kammer erstreckt, und mindestens einen zweiten Draht, der sich von dem Gasdurchgang und in die Kammer erstreckt, umfasst.
  8. Fühler nach Anspruch 1, wobei das Innenmaß der zweiten Elektrode größer als das Außenmaß des Innenrohrs ist, um einen ringförmigen Raum zwischen diesen zu erzeugen.
  9. Fühler nach Anspruch 9, der weiterhin ein Abstandselement umfasst, das in dem ringförmigen Raum in der Nähe des Einführendes der zweiten Elektrode angeordnet ist.
  10. Verfahren zum Detektieren und Messen von in einer Metallschmelze suspendierten Partikeln unter Verwendung eines Fühlers, der ein abgedichtetes Innenrohr aus elektrisch isolierendem Material zum Bilden einer Aufnahmekammer enthält, wobei das Rohr eine Öffnung, um zu ermöglichen, dass Metallschmelze in die Kammer fließt, eine erste Elektrode, die sich in die Kammer zum Einnehmen von Metallschmelze in der Kammer erstreckt, eine zweite Elektrode, die mindestens einen Teil des Innenrohrs zum Einnehmen von Metallschmelze außerhalb der Kammer umgibt, einen Außenmantel aus hitzebeständigem Material, der mindestens einen Teil der zweiten Elektrode umgibt, um diese mit Wärmeisolierung auszustatten, und einen Gasdurchgang, der sich aus dem Innenrohr heraus erstreckt, enthält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Einbauen eines den Liquidus senkenden Materials in der Kammer; Verbinden der ersten und der zweiten Elektrode mit einem Messgerät, wobei die erste Elektrode den Gasdurchgang und mindestens einen ersten Draht, der sich von dem Gasdurchgang und in die Kammer erstreckt, enthält; Verbinden des Gasdurchgangs mit einer Vakuumquelle; Einsetzen des Fühlers in Metallschmelze, so dass Metallschmelze durch die Öffnung und in die Kammer fließt; das Messgerät einen Stromweg durch die Elektroden und durch die Öffnung verlaufend herstellt und Messen von Veränderungen des elektrischen Potentials zwischen den Elektroden, die durch den Durchtritt von in der Metallschmelze mitgeschleppten Partikeln erzeugt werden, die durch die Öffnung strömen; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es den folgenden Schritt umfasst: Verbinden eines Kühlblocks mit der ersten Elektrode, wobei die erste Elektrode weiterhin mindestens einen zweiten Draht, der sich von dem Gasdurchgang und in die Kammer erstreckt, umfasst, wobei der Kühlblock an dem mindestens einen zweiten Draht angebracht ist, wobei der mindestens eine zweite Draht eine Länge aufweist, so dass der Kühlblock von dem den Liquidus senkenden Material beabstandet ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, das Folgendes umfasst: Verbinden des Gasdurchgangs mit einer Quelle von Spülgas vor dem Verbinden des Gasdurchgangs mit der Vakuumquelle.
DE60305127T 2002-11-21 2003-11-19 Verbesserte Vorrichtung und Verfahren zur Detektierung und Messung von Partikeln in einer Metallschmelze Expired - Lifetime DE60305127T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US42800402P 2002-11-21 2002-11-21
US428004P 2002-11-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60305127D1 DE60305127D1 (de) 2006-06-14
DE60305127T2 true DE60305127T2 (de) 2006-11-16

Family

ID=32230430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60305127T Expired - Lifetime DE60305127T2 (de) 2002-11-21 2003-11-19 Verbesserte Vorrichtung und Verfahren zur Detektierung und Messung von Partikeln in einer Metallschmelze

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6946826B2 (de)
EP (1) EP1422510B1 (de)
JP (1) JP4202238B2 (de)
DE (1) DE60305127T2 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60305127T2 (de) * 2002-11-21 2006-11-16 Heraeus Electro-Nite International N.V. Verbesserte Vorrichtung und Verfahren zur Detektierung und Messung von Partikeln in einer Metallschmelze
WO2008067615A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 The University Of Queensland Method and apparatus for non-intrusive monitoring of materials transported through pipelines
US9678051B2 (en) * 2011-03-11 2017-06-13 University Of Chinese Academy Of Sciences Method for distinguishing, classifying and measuring soft and hard inclusions in liquid metal
US9389164B2 (en) * 2013-03-12 2016-07-12 Novelis Inc. Methods of and apparatus for measuring metal cleanliness
US10411682B2 (en) 2013-03-12 2019-09-10 Novelis Inc. Methods of and apparatus for determining particle inclusion and size in molten metal
DE102013224565A1 (de) 2013-04-30 2014-10-30 Heraeus Electro-Nite International N.V. Probennehmer und Verfahren zur Probenentnahme

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE759567A (fr) 1969-11-28 1971-04-30 Land Pyrometers Ltd Lance pour prelever des echantillons de metal en fusion
FR2208523A5 (de) 1972-11-27 1974-06-21 Lorraine Decol Const Mec
US4555662A (en) 1983-03-03 1985-11-26 Limca Research Inc. Method and apparatus for the detection and measurement of particulates in molten metal
US4600880A (en) 1983-03-03 1986-07-15 Limca Research Inc. Apparatus for the detection and measurement of particulates in molten metal
GB8414856D0 (en) 1984-06-11 1984-07-18 Alcan Int Ltd Detection and measurement of suspended particles in molten metal
CA1315127C (en) 1989-02-03 1993-03-30 Raynald Hachey Apparatus for particle determination in liquid metals
CA2053298C (en) * 1989-04-27 2001-03-13 Roderick I.L. Guthrie Continuous-use molten metal inclusion sensor
ZA903236B (en) * 1989-04-27 1991-04-24 Guthrie Res Ass Molten material inclusion sensor
CA1328679C (en) 1989-05-18 1994-04-19 Raynald Hachey Apparatus for particle determination in liquid metals
US5163997A (en) 1991-02-08 1992-11-17 Sherwood William L High-production rotary furnace steelmaking
US5448923A (en) 1994-09-27 1995-09-12 Haly Inc. Scored metal slag covers for molten sampler intake portals
US5834928A (en) * 1995-10-04 1998-11-10 Alcan International Limited Method and apparatus for the detection and measurement of solid particles in molten metal
US5789910A (en) * 1996-12-12 1998-08-04 R. Guthrie Research Associates Inc. Molten metal inclusion sensor probes
ES2305122T3 (es) * 2000-09-12 2008-11-01 Heraeus Electro-Nite International N.V. Aparato para la deteccion y medicion de particulas en metal fundido.
DE60305127T2 (de) * 2002-11-21 2006-11-16 Heraeus Electro-Nite International N.V. Verbesserte Vorrichtung und Verfahren zur Detektierung und Messung von Partikeln in einer Metallschmelze

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004170425A (ja) 2004-06-17
EP1422510B1 (de) 2006-05-10
US6946826B2 (en) 2005-09-20
EP1422510A1 (de) 2004-05-26
JP4202238B2 (ja) 2008-12-24
US20040201371A1 (en) 2004-10-14
DE60305127D1 (de) 2006-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69900480T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Wandabnutzung eines metallischen Behälters
DE19941188B4 (de) Temperatursensor
DE69006901T2 (de) Testelektrode.
DE60305127T2 (de) Verbesserte Vorrichtung und Verfahren zur Detektierung und Messung von Partikeln in einer Metallschmelze
DE2206589C3 (de) Vorrichtung zur Messung des Sauerstoffgehalts eines Strömungsmittels
DE2454179A1 (de) Gassonde
DE3444875C2 (de)
DE19808940A1 (de) Vorrichtung zum Messen der Qualität eines Fluids in einem Gefäß
EP0416336A2 (de) Temperaturwächter
EP3891476A1 (de) Magnetisch-induktives durchflussmessgerät
DE112005002501T5 (de) Pirani-Vakuummessvorrichtung
DE2004819C3 (de) Vorrichtung zum Messen der Abkühlungskurve eines geschmolzenen Metalls
DE1906388C3 (de) Einrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des Sauerstoffgehalts schmelzflussiger Metalle
DE3716145C2 (de)
DE102018132885B4 (de) Magnetisch-induktive Durchflussmesssonde und Messstelle
DE3237824A1 (de) Dauerhafter titanoxid-abgassensor
WO2011117014A2 (de) Drucksensor
DE10035536A1 (de) Zündkerze zur Aufnahme eines Drucksensors und zugehöriger Zündkerzenstecker
DE10191688B4 (de) Sensorbaustein und ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE3000201C2 (de) Vorrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoffgehalts in geschmolzenem Metall
EP1994370B1 (de) Potentialausgleich zwischen einem medium und dem messaufnehmer eines durchflussmessgeräts
DE19848598A1 (de) Mehrfach ummantelte Natriumleckerkennungsvorrichtung
DE4493861C1 (de) Nadelsonde zur Messung der Leitfähigkeit in Flüssigkeiten oder Mehrphasengemischen
EP4063813A1 (de) Temperatursensor
EP1217338A2 (de) Elektrodenanordnung für magnetisch-induktive Durchflussaufnehmer

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition