CH660701A5 - Vorrichtung zum feststellen des vorhandenseins von metallischer schmelze in einem durchlaufkanal eines metallurgischen ofens oder einer giesspfanne. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins von metallischer Schmelze in einem von einem Körper aus feuerfestem Material gebildeten Durchlaufkanal eines metallurgischen Ofens oder einer Giesspfanne gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.
Beim Abstechen von Schmelzöfen, z. B. Konvertern, Elektroofen, Siemens-Martin-Öfen muss darauf geachtet werden, dass möglichst keine Schlacke in die Giesspfanne gelangen kann. Ein entsprechendes Erfordernis besteht auch beim Abgiessen einer Schmelze durch den Bodenausguss einer Giesspfanne in ein Empfängergefäss, z. B. in den Verteiler einer Stranggiessanlage oder in Kokillen. Um nun verhindern zu können, dass mit der Schmelze auch Schlacke abgestochen bzw. abgegossen wird, ist einerseits ein frühzeitiges Erkennen der Schlacke gegen das Ende des Abstech- bzw. Abgiessvorganges hin und andererseits ein rasches Unterbrechen des Ausflusses notwendig. Dabei ist es jedoch unerwünscht, den Ausfluss zu früh zu unterbrechen, da in einem solchen Fall noch erhebliche Mengen von Metallschmelze im Ofen bzw. in der Giesspfanne zurückbleiben.
Das Erfordernis einer raschen Unterbrechung des Ausflusses kann z. B. mit Schieberverschlüssen bekannter Bauart ohne grosse Schwierigkeiten erfüllt werden. Für die Früherkennung der Schlacke, d.h. das Erkennen des Endes des Ab-stech- bzw. Giessvorganges sind schon verschiedene Massnahmen vorgeschlagen worden, die entweder auf die Anwendung für Giesspfannen ausgerichtet sind und sich daher nicht für den Einsatz bei Schmelzöfen eignen oder unter den in einem Stahlwerk herrschenden rauhen Bedingungen nicht einwandfrei arbeiten (DE-AS 2 637 421, DE-OS 2 815 137 sowie DE-AS 2 814 699).
Daneben ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die sich vor allem, jedoch nicht ausschliesslich zum Erkennen der aus einem Schmelzofen ausfliessenden metallischen Schmelze eignet. Bei dieser Vorrichtung sind zwei sich bezüglich des Durchlaufkanals für die Schmelze gegenüberliegend angeordnete Spulen vorhanden, die durch die feuerfeste Auskleidung des Abstichkanales von einer Berührung mit der Schmelze geschützt sind. Die eine Spule (Sender) wird mit Wechselspannung gespeist und erzeugt ein Magnetfeld, welches seinerseits in der anderen Spule (Empfänger) Signale induziert. Sobald durch den Durchlaufkanal nicht mehr nur metallische Schmelze, sondern ein Gemisch von Metallschmelze und Schlacke hindurchfliesst, ändern sich diese Signale. Diese Signaländerungen werden in einer Auswerteschaltung festgestellt und zum sofortigen Unterbrechen des Ausflusses ausgenutzt. Nun muss bekanntlich die Auskleidung des Abstichkanales periodisch erneuert, d.h. herausgebrochen werden. Dabei muss dafür Sorge getragen werden, dass die Sender- und Empfängerspulen nicht beschädigt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein leichtes Einbauen von Sender und Empfanger in einer bestimmten gegenseitigen Lage sowie ein problemloses Auswechseln von Sender und Empfänger erlaubt und bei der zudem keine Beschädigung von Sender und Empfänger beim Erneuern der feuerfesten Auskleidung erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.
Das Befestigen von Sender und Empfanger in der richtigen gegenseitigen Lage am Trägerelement kann getrennt vom Einbauort in der für eine solche feinmechanische Arbeit geeigneten Umgebung erfolgen. Der Einbau des mit Sender und Empfänger versehenen Trägerelementes am Ofen, bzw. an der Pfanne erfordert keinen grossen Aufwand mehr. Da Sender und Empfänger in geschützter Lage, bzw. am Trägerelement angeordnet sind, besteht beim Ausbrechen des den Durchlaufkanal umgebenden feuerfesten Materials keine Gefahr der Beschädigung von Sender und Empfanger. Ein Austauschen der letztern bietet keine Schwierigkeiten, ist es doch nur erforderlich, das Trägerelement, das lösbar mit einem Ofen- oder Pfannenteil verbunden ist, durch ein neues Trägerelement zu ersetzen. Dabei ist sichergestellt, dass Sen5
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der und Empfänger des neuen Trägerelementes dieselbe Lage einnehmen, wie der Sender und der Empfänger des entfernten Trägerelementes. Dadurch wird ein aufwendiges Nachjustieren vermieden.
Um Sender und Empfänger wirkungsvoll vor einer Berührung mit dem Körper aus feuerfestem Material zu schützen, werden Sender und Empfanger vorzugsweise in einem Abstand von der dem feuerfesten Körper zugekehrten Innenseite des Trägerelementes angeordnet. Dies kann bei einer besonders zweckmässigen und in der Herstellung einfachen Ausführungsform dadurch erfolgen, dass sowohl der Sender wie auch der Empfänger in einer Ausnehmung angeordnet werden, die gegen die Innenseite des Trägerelementes geschlossen ist. In diesem Fall ist der Sender und der Empfänger vom feuerfesten Körper durch eine aus dem Material des Trägerelementes gebildete Wand getrennt.
Als Werkstoff für das Trägerelement eignet sich insbesondere ein unmagnetisches Material, das die magnetische Kopplung zwischen Sender und Empfänger nicht nachteilig beeinflussen kann. Vorzugsweise wird für das Trägerelement ein Werkstoff verwendet, der zudem noch hitzebeständig ist, vorzugsweise austenitischer Stahl.
Wird das Trägerelement mit einer Kühleinrichtung versehen, z.B. mit wenigstens einem Kanal für ein Kühlmedium, ist es auch denkbar, einen weniger hitzebeständigen Werkstoff zu verwenden.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt rein schematisch:
Fig. 1 den Bereich des Auslaufes eines Schmelzofens im Schnitt, und
Fig. 2 das Trägerelement in perspektivischer Darstellung.
In der Schnittfigur 1, welche den Bereich des Auslaufes eines Schmelzofens 1 darstellt, ist von diesem Ofen 1 nur ein Wand- oder Bodenteil 2 gezeigt. Auf dessen innenliegender Seite ist ein Hohlstein 3 aus feuerfestem Material mit einem Strömungskanal 4 angeordnet. Dieser Strömungskanal 4 fluchtet mit einem Durchlaufkanal 5, der in einer Auslaufhülse 6 aus feuerfestem Material ausgebildet ist. Diese Auslaufhülse 6 ist von einem mit 7 bezeichneten Trägerelement umgeben, das eine Durchtrittsöffnung 7a aufweist, durch die sich die Auslaufhülse 6 hindurcherstreckt. Das Trägerelement 7 weist einen hohlzylindrischen Grundkörper 8 auf, welcher einen Flansch 9 trägt, der mit Durchgangslöchern 10 zur Aufnahme von nicht gezeigten Befestigungsschrauben versehen ist. Das Trägerelement 7 ist in eine Öffnung 11 im Wand- oder Bodenteil 2 eingesetzt und an letzterem mittels den erwähnten Befestigungsschrauben lösbar befestigt, wie das in Fig. 1 durch die mit 10a bezeichneten Mittellinien der Durchgangslöchern 10 angedeutet ist. Die Auslaufhülse 6, welche periodisch ersetzt werden muss, ist mittels Mörtel, der eine zwischen der Innenseite 8b des Grundkörpers 8 und der Aussenseite 6a der Auslaufhülse 6 gebildete Fuge 12 ausfüllt, mit dem Trägerelement 7 verbunden. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist auch zwischen dem Hohlstein 3 und der Aus-laufhülse 6 eine Mörtelfuge 12a vorhanden.
Im Grundkörper 8 des Trägerelementes 7 sind zwei Ausnehmungen 13 und 14 vorhanden, welche sich bezüglich der Längsachse des Grundkörpers 8 und somit auch bezüglich des Durchlaufkanales 5 gegenüberliegen. Die Ausnehmungen 13 und 14 weisen die Form einer Ringnut auf, die gegen die Aussenseite 8a des Grundkörpers 8 offen ist, wie das insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht. Diese Ausnehmungen 13 und 14 sind gegen die Innenseite 8b des Grundkörpers 8 durch Wandabschnitte 15 bzw. 16 abgeschlossen.
In die Ausnehmung 13 ist eine Senderspule 17, welche aus zwei durch Leiterschleifen gebildete Windungen besteht, eingelegt. Die Senderspule 17 ist über Verbindungsleiter 18
mit einer Wechselspannungsquelle verbindbar. In die gegenüberliegende Ausnehmung 14 ist eine Empfängerspule 19 eingelegt, die aus einer, eine Windung bildenden Leiterschleife besteht und die über Leiter 20 mit einer Auswertschaltung verbunden ist.
Die beiden Spulen 17 und 19 sind in einem Abstand, der der Dicke der Wandabschnitte 15 und 16 entspricht, von der Innenseite 8b des Grundkörpers 8 angeordnet und sind durch diese Wandabschnitte 15 und 16 von der Mörtelfuge 12 bzw. der Auslaufhülse 6 getrennt.
Im Innern des Grundkörpers 8 ist ein Kühlkanal 21 (oder auch mehrere Kühlkanäle) ausgebildet, der mit einer nur schematisch dargestellten Kühlmediumzuleitung 22 und einer ebenfalls nur schematisch angedeuteten Kühlmediumabteilung 23 in Verbindung steht. Durch Zirkulierenlassen eines geeigneten Kühlmediums, z. B. Pressluft, Stickstoff, Wasser und dergleichen, im Kühlkanal 21 kann das Trägerelement 7 gekühlt werden. Wird die Senderspule 17 mit Wechselspannung gespeist, so erzeugt diese ein Magnetfeld, welches in der Empfängerspule 19 elektrische Signale induziert, welche in der Auswerteschaltung ausgewertet werden. Infolge Abschirmwirkung der durch den Durchlaufkanal 5 strömenden metallischen Schmelze sind die in der Empfangerspule 19 induzierten Signale beim Durchströmen von ausschliesslich metallischer Schmelze schwächer als wenn im Schmelzstrom neben metallischer Schmelze auch Schlacke vorhanden ist. Dies bedeutet, dass sich die in der Empfängerspule 19 induzierten Signale ändern, sobald im Schmelzstrom im Durchlaufkanal 5 Schlackenteile vorhanden sind. Diese Signaländerungen werden durch die Auswerteschaltung festgestellt und dazu benutzt, den Durchlaufkanal 5 ab-zuschliessen, z.B. durch Betätigen eines Schieberverschlusses.
Um nun die magnetische Kopplung zwischen Senderund Empfangerspule 17 bzw. 19 nicht zu beeinflussen, besteht das Trägerelement 7 aus einem geeigneten unmagnetischen Werkstoff. Da das Trägerelement 7 trotz Abschirmung durch das feuerfeste Material der Auslaufhülse 6 einer gewissen Wärmeeinwirkung ausgesetzt ist, sollte der Werkstoff des Trägerelementes 7 auch hitzebeständig sein. Im weiteren muss für das Trägerelement 7 ein Werkstoff gewählt werden, der sich ohne allzu grosse Schwierigkeiten bearbeiten lässt. Alle diese Forderungen sind z. B. beim austeniti-schen Stahl erfüllt. Aus diesem Grunde eignet sich dieser Werkstoff besonders gut für das Trägerelement 7. Durch die beschriebene Kühlung mittels des durch den Kühlkanal 21 strömenden Kühlmediums kann die Temperatur des Trägerelementes 7 soweit herabgesetzt werden, dass für dieses auch ein Material verwendet werden könnte, das weniger hitzebeständig ist als austenitischer Stahl, z. B. Kupfer.
Die beiden Spulen 17 und 19 sind durch die feuerfeste Auslaufhülse 6 gegen die durch den Durchlaufkanal 5 fliessende Schmelze abgeschirmt und genügend weit vom Schmelzenstrom entfernt, so dass eine Beeinträchtigung der Messergebnisse durch Hitzeeinwirkung vermieden ist. Trotzdem sind die beiden Spulen 17 und 19 nahe genug am Schmelzenstrom, so dass in der Empfängerspule 19 Signale ausreichender Stärke erzeugt werden. Das Herstellen des Trägerelementes 7 und das Einlegen der Spulen 17 und 19 in die Ausnehmungen 13 und 14 kann getrennt von der Ein-baustelle an einem für eine solche Arbeit geeigneten Ort erfolgen. Dies bedeutet, dass das genaue Positionieren der Spulen 17 und 19 nicht beim Einbauen in den Ofen erfolgen muss, sondern schon vorgängig erfolgen kann. Das Einbauen des Trägerelementes 7 samt den Spulen 17 und 19 in den Wand- oder Bodenteil 2 des Ofens 1 kann ohne Schwierigkeiten und mit geringem Aufwand erfolgen. Das Auswechseln der Spulen 17 und 19 bietet ebenfalls keine Proble-
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me. ist es in diesem Fall doch nur notwendig, das eingesetzte Trägerelement 7 durch ein neues Trägerelement zu ersetzen.
Da wie bereits erwähnt die beiden Spulen 17 und 19 durch die Wandabschnitte 15 und 16 des Grundkörpers 8 vor einer direkten Berührung mit dem Mörtel in der Fuge 12 bzw. dem feuerfesten Material der Auslaufhülse 6 geschützt sind, besteht beim Erneuern, d.h. Ausbrechen der Auslaufhülse 6 keine Gefahr der Beschädigung der beiden Spulen 17 und 19. Bei diesem Erneuern der Auslaufhülse 5 verbleiben die beiden Spulen 17 und 19 an ihrem Ort, so dass nach erfolgter Erneuerung der Auslaufhülse 6 ein aufwendiges Nachjustieren der Messeinrichtung nicht notwendig wird.
Wie in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet, ist es zur Erleichterung des Einbauens der Auslaufhülse 6 von Vorteil,
letztere an ihrem dem Hohlstein 3 zugekehrten Ende sich konisch verjüngend auszubilden. Bei einer solchen Ausführungsform wird die Aussenfläche 6a' der Auslaufhülse 6 durch den Mantel eines Kegelstumpfes gebildet. Es versteht sich, dass bei einer solchen Ausgestaltung des Endes der Auslaufhülse 6 auch das Trägerelement 7 entsprechend ausgebildet werden muss. Dies bedeutet, dass die Innenfläche 8b' nicht mehr wie gezeigt durch die Mantelfläche eines Zylinders, sondern ebenfalls durch die Mantelfläche eines Kegelstumpfes gebildet wird. Obwohl anhand der Figuren der Einbau des Trägerelementes 7 samt den Spulen 17 und 19 am Auslauf eines Schmelzofens 1 erläutert worden ist, ist es auch möglich, das Trägerelement 7 mit an diesem befestigten Spulen 17 und 19 auf entsprechende Weise am Ausguss einer Giesspfanne anzuordnen.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins von metallischer Schmelze in einem von einem Körper aus feuerfestem Material gebildeten Durchlaufkanal eines metallurgischen Ofens oder einer Giesspfanne, mit einem zur Erzeugung eines Magnetfeldes an eine Spannungsquelle an-schliessbaren Sender und einem diesbezüglich des Durch-laufkanales gegenüberliegenden, mit einer Auswerteschaltung verbindbaren Empfänger, in dem das Vorhandensein einer metallischen Schmelze kennzeichnende Signale induzierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (17) und der Empfanger (19) vor einer direkten Berührung mit dem Körper (6) aus feuerfestem Material geschützt in bzw. an einem Trägerelement (7) angeordnet sind, das den feuerfesten Körper (6) umgibt und entfernbar an einem Teil (2) des Ofens (1) bzw. der Giesspfanne angebracht ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (19) und der Sender (17) in einem Abstand von der dem feuerfesten Körper (6) zugekehrten Innenseite (8b) des Trägerelementes (7) angeordnet sind.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Sender (17) wie auch der Empfänger (19) in einer Ausnehmung (13,14) angeordnet ist, die gegen die Innenseite (8b) des Trägerelementes (7) geschlossen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (7) hohlzylin-drisch ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (7) aus einem unmagnetischen und vorzugsweise hitzebeständigen Werkstoffbesteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (7) aus einem austenitischen Stahl besteht.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (21) zum Kühlen des Trägerelementes (7).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Trägerelement (7) wenigstens ein Kanal (21) für ein Kühlmedium vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Sender (17) wie Empfanger (19) eine oder mehrere Leiterschleifen aufweist.
10. Trägerelement für eine Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9, das eine Durchtrittsöffnung (7a) zur Aufnahme eines mit dem Durchlaufkanal (5) eines metallurgischen Ofens (1) bzw. einer Giesspfanne versehenen Körpers (6) aus feuerfestem Material aufweist und entfernbar und auswechselbar an einem Teil (2) eines Ofens (1) bzw. einer Giesspfanne befestigbar ist und an dem ein Sender (17) und ein diesem bezüglich der Durchtrittsöffnung (7a) gegenüberliegenden Empfänger (19) angebracht ist, wobei Sender (17) und Empfänger (19) in einem Abstand von der die Durchtrittsöffnung (7a) begrenzenden Innenseite (8a) des Trägerelementes (7) angeordnet sind.
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