<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung der Reststeinstärke von feuerfesten Steinen und einen feuerfesten Stein zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es sind bereits zahlreiche Verfahren und Einrichtungen zur Messung und Überwachung der Wandstärken von Auskleidungen von metallurgischen Öfen und Gefässen und zur Messung der Stärke von einzelnen Steinen, insbesondere Gasspülsteinen, solcher Auskleidungen bekannt.
In einer grossen Anzahl von Fällen handelt es sich dabei um Einrichtungen auf elektrischer Grundlage. Ein bekannter Stein mit einer solchen Einrichtung weist in einer Entfernung vom kalten Steinende, die der für seine klaglose Verwendung gerade noch ausreichenden Reststeinstärke höchstens entspricht, oder in einem an sein kaltes Steinende anschliessenden Sicherungsblock als Schmelzsicherung zwei in kurzem Abstand voneinander angeordnete und voneinander isolierte, mit einer Stromquelle verbundene elektrische Leiter auf, die in einer gegen das heisse Steinende zu geschlossenen Sonde angeordnet sind, wobei die Enden dieser Leiter am geschlossenen Ende dieser Sonde in kurzem Abstand übereinanderliegen (DE-OS 3424466).
Wenn der Stein bis zur gerade noch ausreichenden Reststeinstärke abgetragen ist, werden die Enden der Leiter durch die dabei auftretende Temperaturerhöhung geschmolzen und kurzgeschlossen, dadurch kann durch die mit diesen Leitern verbundenen Leitungen ein Strom fliessen, und dies kann durch z. B. ein optisches oder akustisches Signal angezeigt werden.
Ein anderer feuerfester Gasspülstein dieser Art, der für eine Verwendung in einem eine Metallschmelze aufnehmenden Gefäss bestimmt ist, ist mit elektrischen Leitern versehen, die bis in unterschiedliche Steinhöhen reichen und an eine elektrische Anzeigeneinrichtung anschliessbar sind, wobei diese elektrischen Leiter aus einem Metall bestehen, dessen Schmelztemperatur unter der Temperatur der Metallschmelze, jedoch über der Temperatur liegt, die sich in dem Stein an der von der Metallschmelze durch das unverbrauchte Steinmaterial beabstandeten Anbringungsstelle des Leiters einstellt (DE-OS 3503221).
Bei nach einem andern Prinzip arbeitenden Verfahren zur Feststellung des Verschleisses von feuerfesten Steinen, insbesondere Gasspülsteinen, zur Vermeidung von Schmelzendurchbrüchen wird im Inneren des Steines an einer Messstelle, die bei normalem Verschleissverhalten bis zum Unbrauchbarwerden des Steines funktionsfähig bleibt, laufend oder in kurzen Zeitabständen die Temperatur gemessen, gleichzeitig wird die Temperatur der Schmelze gemessen oder geschätzt, und dann wird zum Vergleich der Temperatur an der Messstelle mit einem von der Temperatur der Schmelze abhängigen Temperaturgrenzwert, bei dessen Erreichen auf die Unbrauchbarkeit des Steines geschlossen werden kann, die noch funktionsfähige Reststeinstärke ermittelt (DE-OS 3526391).
Dabei kann als zusätzliche Sicherung vorgesehen werden, dass beim Erreichen des Temperaturgrenzwertes ein optisches und/oder akustisches Signal ausgelöst wird. Schliesslich kann in diesem Zusammenhang noch ein metallurgisches Gefäss für schmelzflüssige Metalle, insbesondere Stahlwerkskonverter, mit einer Mehrzahl von in seiner Wand oder seinem Boden angeordneten gasdurchlässigen Steinen oder Düsen erwähnt werden, wobei jeder Stein oder jede Düse mittels einer Einzelzuführungsleitung an eine gemeinsame Hauptspeiseleitung angeschlossen und jede Einzelzuführungsleitung mit einem Messgerät für die Gasdurchflussmenge ausgestattet ist, dem ein Regelventil zur Regelung der Durchflussmenge nachgeordnet ist (AT-PS Nr. 377008).
Diese Anordnung soll es ermöglichen, defekte Steine oder Düsen ohne Betriebsunterbrechung zu erkennen und einzelne Steine oder Düsen unterschiedlich nach einem vorgegebenen Programm mit Gas zu beaufschlagen.
Alle diese bekannten Verfahren sind jedoch verhältnismässig kompliziert und aufwendig und meist mit einem mehr oder minder hohen Unsicherheitsfaktor behaftet, denn wenn eine Messung nur an bestimmten Stellen einer Auskleidung oder eines Steines erfolgt, kann unter Umständen eine stellenweise voreilende Infiltration von Schlacke oder Metallschmelze an andern Stellen nicht erfasst werden. Dies gilt insbesondere für eine Überwachung des Verschleisses in Elektroöfen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren zu schaffen, das auf einfache und wirtschaftliche Weise eine praktisch sichere Feststellung der für eine Verwendung erforderlichen Reststeinstärke von feuerfesten Steinen ermöglicht.
Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Feststellung der Reststeinstärke von feuerfesten Steinen, insbesondere Gasspülsteinen, durch optische oder akustische Anzeige, welches in seinem Wesen darin besteht, dass in den Steinen ein durch eine Gaszuleitung unter Gasdruck
<Desc/Clms Page number 2>
gehaltenes Röhrchen angeordnet wird, das sich vom kalten Steinende in Richtung zum heissen Steinende nur bis zur Höhe der vorbestimmten Reststeinstärke erstreckt, in dieser Höhe zugeschweisst und an seinem andern Ende mit der Gaszuleitung verbunden ist, und dass bei einem Aufschmelzen dieses zugeschweissten Endes der in dem Röhrchen dadurch bewirkte Druckabfall zur Auslösung eines optischen oder akustischen Signals in einer mit der Gaszuleitung in Verbindung stehenden Anzeigeeinrichtung verwendet wird.
Ferner betrifft die Erfindung einen feuerfesten Stein, insbesondere Gasspülstein, zur Durchführung dieses Verfahrens, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er an seinem kalten Steinende ein sich von diesem in Richtung zum heissen Steinende nur bis zur Höhe der vorbestimmten Reststeinstärke erstreckendes Röhrchen aufweist, das an seinem Ende in dieser Höhe zugeschweisst und an seinem andern Ende mit einer Gaszuleitung verbunden ist.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform wird ein feuerfester Gasspülstein vorgesehen, der einen von einem inneren Rohr gebildeten axialen Durchgang, ein dieses innere Rohr konzentrisch unter Bildung eines Ringspaltes umschliessendes äusseres Rohr und ferner mehrere vom kalten bis zum heissen Steinende durchgehende Kanäle aufweist und gewünschtenfalls zumindest am unteren Teil seiner Seitenflächen und ferner an seinem kalten Steinende eine Blechummantelung hat, wobei bei diesem Stein die durchgehenden Kanäle parallel zu den den axialen Durchgang und den Ringspalt bildenden Rohren, vorzugsweise Metallrohren, verlaufen und zumindest in dem Bereich allseitig rings um den Ringspalt angeordnet sind.
Das Verfahren und die Steine gemäss der Erfindung sind für eine Verwendung in metallurgi- schen Öfen und Gefässen aller Art, wie Konverter zum Frischen von Roheisen, Roheisenpfannen, Giesspfannen, Zwischengefässe (Tundish) und Lichtbogenöfen, aber auch für andere Einrichtungen und Anlagen für Hochtemperaturreaktionen, wie Glaswannenöfen und Kohlevergasungsreaktoren, geeignet. Die Steine können normale nichtporöse feuerfeste Steine oder poröse Steine, die unregelmässige Poren oder sogenannte gerichtete Poren bzw. durchgehende Kanäle haben, also Gasspülsteine aller Art, sein.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in welchen ein Ausführungsbeispiel für einen Gasspülstein zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt ist. Dabei zeigt Fig. 1 im Längsschnitt einen Gasspülstein mit rechteckiger Grundfläche und konvergierenden Seitenflächen mit einer Gasverteilungskammer und Leitungen für die Zuführung von Behandlungsmedien und -stoffen, und Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.
Der in Fig. 1 mit-l-bezeichnete Gasspülstein weist Kanäle --2-- auf, die von seinem kalten Steinende --3-- bis zum heissen Steinende --4-- durchgehen und parallel zu einem zentrisch axial verlaufenden inneren Rohr --5-- und dieses konzentrisch umschliessenden äusseren Rohr-6verlaufen. Vorzugsweise bestehen diese beiden Rohre aus Metall, doch sind auch Rohre aus keramischem Material geeignet. Das innere Rohr --5-- bildet einen axialen Durchgang --7--, und zwischen diesem inneren Rohr und dem äusseren Rohr --6-- ist ein Ringspalt --8-- vorhanden. Die Kanäle --2-- können gleichfalls von Röhrchen aus Metall oder keramischem Material gebildet oder aber sogenannte gerichtete Poren sein. Ihr Innendurchmesser kann z.
B. 1 bis 4 mm, der des inneren Rohres --5-- 4 bis 20 mm betragen, und der Ringspalt --8-- kann 0, 5 bis 3 mm haben.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Gasspülstein --1-- an seinem kalten Steinende --3-- mit einer Gasverteilungskammer --9-- ausgestattet, die ein Gaszuführungsrohr --10-- mit einem Anschluss --11-- zum Einführen eines Mediums, z. B. eines inerten Gases oder Kühlmediums, gewünschtensfalls zusammen mit Behandlungsstoffen, und einem Anschluss --12-zum Zuführen eines andern Mediums, z. B. von Sauerstoff oder Mischungen von Sauerstoff mit andern Gasen und/oder mit festen Behandlungsstoffen, zu dem axialen inneren Rohr --5-- aufweist. Als Behandlungsstoffe bzw. feste Stoffe können z. B. kaustische Magnesia, Kalk und Kohle in feinverteilter Form eingebracht werden.
Alle Kanäle oder durchgehenden Poren --2-- und das axiale äussere Rohr --6-- sind mit der Gasverteilungskammer --9-- gasdicht verbunden ; soferne die genannten Teile aus Stahl bestehen, erfolgt diese Verbindung am besten durch Verschweissen. Das zentrische Rohr --5-- hat eine solche Länge, dass es über das kalte Stein-
<Desc/Clms Page number 3>
ende --3-- hinausgehend durch die Gasverteilungskammer --9-- und das Gaszuführungsrohr --10-- durchgeht und direkt mit dem Anschluss --12-- verbunden ist.
In dem Gasspülstein-l-ist an dessen kaltem Steinende --3-- eine Messeinrichtung - angeordnet, die sich in Richtung zum heissen Steinende-4-- nur bis zur Höhe der vorbestimmten Reststeinstärke erstreckt, also bis zu der Höhe, die der für eine klaglose Verwendung des Steines gerade noch ausreichenden restlichen Steinstärke höchstens entspricht. Bei dem dargestellten Beispiel ist diese Messeinrichtung --13-- von einem Röhrchen gebildet, dessen bis zur Höhe der Reststeinstärke reichendes Ende mit --14-- bezeichnet ist und dessen anderes Ende mit einer Gaszuleitung --15-- verbunden ist. Dieses Röhrchen hat z.
B. einen Durchmesser von 1 bis 3 mm, ist an seinem Ende --14-- zugeschweisst und wird über die Gaszuleitung --15-durch eine Gasquelle --16-- mit einem neutralen Gas unter Druck, beispielsweise einem Druck von 5 bis 15 bar, gehalten. Wenn der Stein bei seiner Verwendung bis zur Höhe des Endes --14-der Messeinrichtung --13-- aufgebraucht wird, wird deren zugeschweisstes Ende --14-- aufgeschmolzen, und das in dieser Einrichtung enthaltene Gas strömt aus. Der dadurch bewirkte Druckabfall in der Gaszuleitung --15-- kann in einer Anzeigeneinrichtung --17-- zur Erzeugung eines optisches oder akustischen Signals verwendet werden, und dann können erforderliche Massnahmen, z. B. eine Abschaltung der Sauerstoffzufuhr und Umschaltung auf ein Kühlgas, ergriffen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Feststellung der Reststeinstärke von feuerfesten Steinen, insbesondere Gasspülsteinen, durch optische oder akustische Anzeige, dadurch gekennzeichnet, dass in den Steinen ein durch eine Gaszuleitung unter Gasdruck gehaltenes Röhrchen angeordnet wird, das sich vom kalten Steinende in Richtung zum heissen Steinende nur bis zur Höhe der vorbestimmten Reststeinstärke erstreckt, in dieser Höhe zugeschweisst und an seinem andern Ende mit der Gaszuleitung verbunden ist, und dass bei einem Aufschmelzen dieses zugeschweissten Endes der in dem Röhrchen dadurch bewirkte Druckabfall zur Auslösung eines optischen oder akustischen Signals in einer mit der Gaszuleitung in Verbindung stehenden Anzeigeneinrichtung verwendet wird.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a method for determining the residual stone thickness of refractory stones and a refractory stone for performing this method.
Numerous methods and devices for measuring and monitoring the wall thicknesses of linings of metallurgical furnaces and vessels and for measuring the thickness of individual stones, in particular gas purging stones, of such linings are already known.
In a large number of cases, these are electrical-based devices. A known stone with such a device has at a distance from the cold stone end, which at most corresponds to the residual stone thickness which is just sufficient for its complaint-free use, or in a fuse block connected to its cold stone end as a fuse, two short distance apart and isolated from each other a power source connected electrical conductors, which are arranged in a closed probe against the hot stone end, the ends of these conductors at the closed end of this probe are a short distance above one another (DE-OS 3424466).
When the stone has been removed to the point where the residual stone thickness is just sufficient, the ends of the conductors are melted and short-circuited by the temperature increase that occurs, as a result of which a current can flow through the lines connected to these conductors. B. an optical or acoustic signal is displayed.
Another refractory gas purging plug of this type, which is intended for use in a vessel holding a molten metal, is provided with electrical conductors which extend to different stone heights and can be connected to an electrical display device, these electrical conductors being made of a metal whose Melting temperature is below the temperature of the molten metal, but is above the temperature which arises in the stone at the attachment point of the conductor which is spaced from the molten metal by the unused stone material (DE-OS 3503221).
In a method based on a different principle for determining the wear of refractory bricks, in particular gas purging bricks, to avoid melt breakthroughs, the temperature is measured continuously or at short intervals in the interior of the brick at a measuring point that remains functional under normal wear behavior until the brick becomes unusable measured, at the same time the temperature of the melt is measured or estimated, and then to compare the temperature at the measuring point with a temperature limit dependent on the temperature of the melt, upon reaching which it can be concluded that the stone is unusable, the remaining functional stone thickness is determined ( DE-OS 3526391).
It can be provided as an additional safeguard that an optical and / or acoustic signal is triggered when the temperature limit value is reached. Finally, a metallurgical vessel for molten metals, in particular steelworks converters, with a plurality of gas-permeable stones or nozzles arranged in its wall or bottom can be mentioned in this context, each stone or nozzle being connected to a common main feed line by means of a single feed line and each Single supply line is equipped with a measuring device for the gas flow rate, which is followed by a control valve for regulating the flow rate (AT-PS No. 377008).
This arrangement should make it possible to recognize defective stones or nozzles without interrupting operation and to apply gas to individual stones or nozzles differently according to a predetermined program.
However, all of these known methods are relatively complicated and complex and usually involve a more or less high uncertainty factor, because if a measurement is only carried out at certain points on a lining or a stone, in some cases a premature infiltration of slag or molten metal at other points can occur cannot be recorded. This applies in particular to monitoring wear in electric furnaces.
The invention now aims to provide a method which enables a simple and economical way of practically and reliably determining the residual stone thickness of refractory stones required for use.
Accordingly, the invention relates to a method for determining the residual stone thickness of refractory stones, in particular gas purging stones, by visual or acoustic display, which essentially consists in that in the stones by a gas supply under gas pressure
<Desc / Clms Page number 2>
held tube is arranged, which extends from the cold stone end towards the hot stone end only up to the height of the predetermined residual stone thickness, is welded at this height and is connected at its other end to the gas supply line, and that when this welded end melts, that in the Tube caused thereby pressure drop is used to trigger an optical or acoustic signal in a display device connected to the gas supply line.
Furthermore, the invention relates to a refractory stone, in particular gas purging stone, for carrying out this method, which is characterized in that it has at its cold stone end a tube extending from it towards the hot stone end only up to the height of the predetermined residual stone thickness, which on its End welded at this height and connected at its other end with a gas supply line.
According to a special embodiment, a refractory gas purging plug is provided, which has an axial passage formed by an inner pipe, an outer pipe concentrically surrounding this inner pipe to form an annular gap, and also a plurality of channels running from the cold to the hot stone end and, if desired, at least on the lower part its side surfaces and also at its cold stone end has a sheet metal casing, with this stone the continuous channels running parallel to the tubes forming the axial passage and the annular gap, preferably metal tubes, and being arranged at least in the area around the annular gap on all sides.
The method and the stones according to the invention are for use in metallurgical furnaces and vessels of all kinds, such as converters for fresh iron, pig iron pans, pouring ladles, intermediate vessels (tundish) and arc furnaces, but also for other facilities and systems for high-temperature reactions, such as glass-pan furnaces and coal gasification reactors. The stones can be normal non-porous refractory stones or porous stones that have irregular pores or so-called directional pores or continuous channels, that is, gas purging stones of all kinds.
The invention is explained in more detail with reference to the drawings, in which an embodiment of a gas purging plug for carrying out the method according to the invention is shown. 1 shows in longitudinal section a gas purging plug with a rectangular base area and converging side surfaces with a gas distribution chamber and lines for the supply of treatment media and substances, and FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1.
The gas purging plug designated by 1 in Fig. 1 has channels --2--, which pass from its cold stone end --3-- to the hot stone end --4-- and parallel to a central axial inner tube - -5-- and this concentrically enclosing outer tube 6 run. These two pipes are preferably made of metal, but pipes made of ceramic material are also suitable. The inner tube --5-- forms an axial passage --7--, and between this inner tube and the outer tube --6-- there is an annular gap --8--. The channels --2-- can also be formed by tubes made of metal or ceramic material or they can be so-called directed pores. Your inner diameter can e.g.
B. 1 to 4 mm, that of the inner tube --5-- 4 to 20 mm, and the annular gap --8-- can have 0.5 to 3 mm.
In the exemplary embodiment shown, the gas purging plug --1-- is equipped at its cold stone end --3-- with a gas distribution chamber --9--, which has a gas supply pipe --10-- with a connection --11-- for inserting one Medium, e.g. B. an inert gas or cooling medium, if desired together with treatment substances, and a connection --12 - for supplying another medium, e.g. B. of oxygen or mixtures of oxygen with other gases and / or with solid treatment substances, to the axial inner tube --5--. As treatment substances or solids z. B. caustic magnesia, lime and coal can be introduced in finely divided form.
All channels or continuous pores --2-- and the axial outer tube --6-- are gas-tightly connected to the gas distribution chamber --9--; if the parts mentioned are made of steel, this connection is best made by welding. The central tube --5-- is of such a length that it passes over the cold stone
<Desc / Clms Page number 3>
end --3-- goes out through the gas distribution chamber --9-- and the gas supply pipe --10-- and is directly connected to the connection --12--.
In the gas purging stone-l-at the cold stone end --3-- there is a measuring device - which extends in the direction of the hot stone end-4-- only up to the height of the predetermined residual stone thickness, i.e. up to the height that for a complaint-free use of the stone corresponds at most to a sufficient remaining stone thickness. In the example shown, this measuring device --13-- is formed by a tube, the end of which reaches the level of the residual stone thickness is designated by --14-- and the other end is connected to a gas supply line --15--. This tube has e.g.
B. a diameter of 1 to 3 mm, is welded at its end --14-- and is --15 - through the gas supply line - through a gas source --16-- with a neutral gas under pressure, for example a pressure of 5 to 15 bar. When the stone is used up to the level of the end --14 - of the measuring device --13--, its welded end --14-- is melted and the gas contained in this device flows out. The resulting pressure drop in the gas supply line --15-- can be used in a display device --17-- to generate an optical or acoustic signal, and then necessary measures, e.g. B. a shutdown of the oxygen supply and switching to a cooling gas can be taken.
PATENT CLAIMS:
1. A method for determining the residual stone thickness of refractory stones, in particular gas purging stones, by visual or acoustic display, characterized in that a tube is held in the stones by a gas supply line under gas pressure and extends only from the cold stone end towards the hot stone end extends to the height of the predetermined residual stone thickness, is welded at this height and is connected at its other end to the gas supply line, and that when this welded end melts, the pressure drop thereby caused in the tube to trigger an optical or acoustic signal in a with the gas supply line in Connected ad device is used.