DD240438A1

DD240438A1 - METHOD FOR DETERMINING THE CALCIUM CARBIDE CONTENT OF CARBIDE MELTS

Info

Publication number: DD240438A1
Application number: DD27996785A
Authority: DD
Inventors: Dietmar Kirsch; Ruth Rauschke; Wolfgang Garche; Heinz Roessler
Original assignee: Buna Chem Werke Veb
Priority date: 1985-08-26
Filing date: 1985-08-26
Publication date: 1986-10-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Calciumcarbidgehaltes von Carbidschmelzen. Sie ist einsetzbar zur Ueberwachung der Calciumcarbidproduktion hinsichtlich des Carbidgehaltes. Ziel der Erfindung ist, beruehrungslos die richtige Bestimmung des Calciumcarbidgehaltes in der ausfliessenden Schmelze zu ermoeglichen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, dass eine Steuergroesse liefert fuer die Rohstoffdosierung zum Zwecke einer gleichbleibenden Carbidqualitaet. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass durch Temperaturmessung der erstarrenden Schmelze mittels Fernsehthermographie der funktionelle Zusammenhang zwischen mittlerer Schmelztemperatur und mittlerem Carbidgehalt eines Abstichs ermittelt wird, auf dessen Grundlage nach Bestimmung der mittleren Schmelztemperatur eines beliebigen Abstichs dessen mittlerer Carbidgehalt unmittelbar nach Abstichende angegeben werden kann. Die Erfindung ist anwendbar bei allen Produktionsverfahren, bei denen fluessiges Calciumcarbid abgestochen wird.The invention relates to a method for determining the calcium carbide content of carbide melts. It can be used to monitor calcium carbide production in terms of carbide content. The aim of the invention is to enable without contact the correct determination of the calcium carbide content in the effluent melt. The invention has for its object to develop a method that provides a control system for the raw material metering for the purpose of a consistent Carbidqualitaet. The object is achieved in that by measuring the temperature of the solidifying melt by means of television thermography, the functional relationship between average melting temperature and average carbide content of a tapping is determined, based on determination of the average melting temperature of any tapping whose average carbide content can be specified immediately after Abstichende. The invention is applicable to all production processes in which liquid calcium carbide is tapped.

Description

Q=aexp{bT-cT²}Q = aexp {bT-cT ² }

beschrieben-wird, worin bedeuten Q der mittlere Kalciumkarbidgehalt eines Abstichs, gemessen in 1 Acetylen/kg technisches Kalciumkarbid, f die mittlere Schmelztemperatur eines Abstichs, gemessen in ⁰C, a, b, c Konstanten mit den Zahlenwerten where Q is the mean calcium carbide content of a tapping, measured in 1 acetylene / kg technical calcium carbide, f is the mean melting temperature of a tapping, measured in ⁰ C, a, b, c constants with numerical values

a = 0,0353, b = 0,0866, c = 2,09 · 1(T^e. . a = 0.0353, b = 0.0866, c = 2.09 x 1 (T ^e .

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der mittlere Kaleiumkarbidgehalt eines beliebigen Abstichs aus seiner2. The method according to item 1, characterized in that the average Kaleiumkarbidgehalt any tapping from his

mittleren Schmelztemperatur mit Hilfe dieser Gleichung bestimmt wird.average melting temperature is determined using this equation.

field of use

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die berührungslose Bestimmung des Gehaltes an Kalciumkarbid im · _; The inventive method allows the contactless determination of the content of calcium carbide in · _;

Schmelzfluß bei seiner elektrothermischen Synthese. Darüber hinaus ist es anwendbar auf andere Verfahren, bei denen ;Melt flow in its electrothermal synthesis. In addition, it is applicable to other methods in which;

Schmelzen entstehen, zur Bestimmung ihrer Zusammensetzung. ' . . ' ;Melting arise to determine their composition. '. , ';

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem mit Hilfe eines Pyrometers die Temperatur des ausfließenden Karbids direkt am Abstich gemessen wird (US-Patent P 2149258.0-41). Dem Verfahren liegt die Annahme zugrunde, da die Karbidqualität an einer bestimmten Stelleim Ofen aus der Temperatur des am Abstich ausfließenden Karbids bestimmbar ist. . :. Dazu wird in periodischen Intervallen mit Hilfe eines Pyrometers die Temperatur der am Abstich ausfließenden |A method is already known in which the temperature of the outflowing carbide is measured directly at the tapping with the aid of a pyrometer (US Pat. No. P 2149258.0-41). The method is based on the assumption that the carbide quality at a certain location in the furnace can be determined from the temperature of the carbide effluent. , :. For this purpose, the temperature of the effluent at the tap is measured at periodic intervals using a pyrometer

Karbidschmelze gemessen. ;Carbide melt measured. ;

Anhand von linearen Gleichungen, die zuvor für verschiedene Temperaturintervalle ermittelt wurden, wird der jeweils iOn the basis of linear equations, which were previously determined for different temperature intervals, the respective i

gemessenen momentanen Temperatur ein bestimmter Karbidgehalt zugeordnet, der dann als Steuerinformation dient für \ Assigned a given carbide content measured instantaneous temperature, which then serves as control information for \

die automatisierte Beschickung des Ofens mit Rohstoffen über eine Kohlelektrode. Für das Verfahren ist ein Streubereich für den Karbidgehalt von ± 10% angegeben. jthe automated loading of the furnace with raw materials via a carbon electrode. For the method, a spread for the carbide content of ± 10% is given. j

Der bekannte Stand der Technik hat folgende Nachteile: ;The known state of the art has the following disadvantages:

1. Die Temperaturmessungen direkt am Abstich werden durch Staubschwaden stark beeinträchtigt. Die Verfälschung der 1. The temperature measurements directly at the tapping are greatly impaired by storm swells. The adulteration of

Meßwerte wird aucFTdürch Verwendung eines Zweifarbenpyrometers nur vermindert, aber nicht beseitigt.Measurements will only be reduced, but not eliminated, using a two-color pyrometer.

2. Da innerhalb des Ofens ein deutliches horizontales Temperaturgefälle besteht, ist die Repräsentanz der Temperatur der ausfließenden Schmelze für die Temperatur der Schmelze in der Reaktionszone innerhalb des Ofens nicht gegeben.2. Since there is a significant horizontal temperature gradient within the furnace, the representation of the temperature of the effluent melt for the temperature of the melt in the reaction zone within the furnace is not given.

3. Die aus der Abstichtemperatur, gemessen am Abstichloch des Ofens, abgeleitete Korrelation zum Karbidgehalt der Schmelze ist thermodynamisch nicht zulässig, da an diesem Ort die Schmelze überhitzt ist und sich somit nicht im Phasengleichgewicht flüssig—fest befindet.3. The derived from the tapping temperature, measured at the tap hole of the furnace, correlation to the carbide content of the melt is not thermodynamically permissible, since in this place the melt is overheated and thus is not in the phase equilibrium liquid-solid.

4. Richtige Messungen der Schmelzzusammensetzung sind nur bei den Temperaturen möglich, bei denen flüssige und feste Phase koexistieren. Dieser Gleichgewichtszustand ist erreicht, wenn die Schmelze bis zur sichtbaren Krustenbildung abgekühlt ist. Die in den Rissen der Krusten sichtbare Schmelze besitzt nahezu die gesuchte Temperatur, die dem Gleichgewichtszustand zwischen fester und flüssiger Phase entspricht. Für diese Messungen sind Pyrometer jeder Art nicht geeignet, da sie nur den integralen Temperaturwert des gesamten Meßflecks registrieren können, dessen Ausleuchtung sich aber an diesem Ort infolge der Krustenbildung ständig verändert. Für das richtige Messen der Schmelztemperatur zwischen den Rissen ist der Meßfleck des Pyrometers zu groß und für das Erfassen einer ausreichenden Anzahl von Rissen pro Zeiteinheit infolge deren örtlichen Fluktuationen zu klein.4. Proper measurements of the melt composition are possible only at the temperatures at which liquid and solid phases coexist. This equilibrium state is reached when the melt has cooled to visible crusting. The melt visible in the cracks of the crusts has almost the desired temperature, which corresponds to the equilibrium state between solid and liquid phase. Pyrometers of any kind are not suitable for these measurements, since they can only register the integral temperature value of the entire measuring spot, but the illumination of this location constantly changes as a result of crust formation. For the correct measurement of the melting temperature between the cracks, the measuring spot of the pyrometer is too large and too small to detect a sufficient number of cracks per unit time due to their local fluctuations.

5. DerVerlauf der in der o.g. Quelle angegebenen Beziehung zwischen Schmelztemperatur und Karbidgehäit der Schmelze steht im Widerspruch zu Ergebnissen von Untersuchungen über das Phasengleichgewicht Kalciumoxid-Kalciumcarbid. Die im US-Patent P 21 49258.0-41 den Karbidgehalten zugeordneten Schmelztemperaturen liegen zu niedrig bezüglich der bekannten Tatsache (Chemische Technik 28 (1976) 92-94, daß die Karbidbildung erst ab 1 900°C mit technisch verwertbarer Geschwindigkeit verläuft und ab 2200⁰C die Kalciumkarbidzersetzung überwiegt.5. The course of the relationship between melting temperature and carbide content of the melt stated in the above-mentioned source contradicts the results of studies on the phase equilibrium calcium oxide-calcium carbide. The carbide associated in the US Patent P 21 49258.0-41 melting temperatures are too low with respect to the known fact (Chemische Technik 28 (1976) 92-94, that the carbide formation runs only from 1 900 ° C with technically exploitable speed and from 2200 ⁰ C the calcium carbide decomposition outweighs.

Die angegebene lineare Aporxiniation der Eichfunktion ist nur auf Grund des großen Streubereiches der Einzelwerte von ± 10% berechtigt, der aber auch eine Verwendbarkeit der momentanen Einzelmessungen für die erfindungsgemäße Aufgabe der automatisierten Rohstoffdosierung mit dem Ziel, eine stets gleichbleibende Karbidqualität zu produzieren, in Frage stellt.The specified linear aporxiniation of the calibration function is justified only on the basis of the large range of scattering of the individual values of ± 10%, but also puts into question the usability of the instantaneous individual measurements for the inventive task of automated raw material dosing with the aim of producing a consistently consistent carbide quality ,

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist, die dem bekannten Stand der Technik anhaftenden Mangel zu beseitigen. Dazu soll berührungslos die richtige Bestimmung des Kalciumkarbidgehaltes in der ausfließenden Karbidschmelze ermöglicht werden als Steuergröße für die Rohstoffdosierung zum Zwecke der Produktion einer gleichbleibenden Karbidqualität.The object of the invention is to eliminate the deficiency inherent in the known art. For this purpose, the correct determination of the calcium carbide content in the effluent carbide melt is to be made possible without contact as a control variable for the raw material metering for the purpose of producing a consistent carbide quality.

Explanation of the essence of the invention

— Die technische Aufgabe- The technical task

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung des Karbidgehaites von Karbidschmelzen zu entwickeln, welches den obigen Anforderungen entspricht.The object of the invention is to develop a method for determining the Carbidgehaites of carbide melts, which meets the above requirements.

— Merkmale der Erfindung Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie folgt gelöst:Features of the Invention According to the invention, the object is achieved as follows:

1. Die Temperaturmessung erfolgt an einer Stelle, wo mehr als 50% der Schmelzoberfläche verkrustet ist, d.h. das System Kalciumkarbid-Kalciumoxid sich nahe dem Gleichgewicht zwischen fester und flüssigeFPhüe"b"efindetr '~~. 1. The temperature measurement is made at a point where more than 50% of the enamel surface is encrusted, ie the system calcium carbide-calcium oxide is close to the equilibrium between solid and liquid phases .

2. Es wird nicht ein einzelner willkürlich gewählter Temperaturwert ausgewertet, sondern eine für einen Abstich repräsentative mittlere Schmelztemperatur, die aus dem zeitlichen Temperaturverlauf während der Dauer eines Abstichs berechnet wird. 2. Not a single arbitrarily selected temperature value is evaluated, but a representative for a tapping average melting temperature, which is calculated from the temporal temperature profile during the duration of a tapping.

3. Simultan dazu werden über die Dauer eines Abstichs verteilt Kalciumkarbidproben genommen, hinsichtlich des Kalciumkarbidgehaltes analysiert und daraus ein mittlerer Kalciumkarbidgehalt für den jeweiligen Abstich ermittelt.3. Simultaneously, calcium carbide samples distributed over the duration of a tapping are taken, analyzed with regard to the calcium carbide content and from this a mean calcium carbide content for the respective tapping is determined.

4. Aus dem mittleren KalciumkarbidgehaitQund der mittleren Schmelztemperatur T wird eine Eichbeziehung berechnet, die den Zusammenhang dieser beiden Größen in Form einer nichtlinearen Funktion darstellt. Der Verlauf dieser Funktion ist in Übereinstimmung mit bekannten Untersuchungen (Chemische Technik28 [19761 92,35 (1983) 297) und kann beschrieben werden durch die allgemeine Gleichung4. From the mean calcium carbide content Q and the average melting temperature T, a calibration relationship is calculated which represents the relationship between these two quantities in the form of a nonlinear function. The course of this function is in accordance with known investigations (Chemische Technik 28 [19761 92, 35 (1983) 297] and can be described by the general equation

Q= aexp{bT-cT²}. "Q = aexp {bT-cT ² }. "

Darin sind a, b und c Konstanten, welche durch Regressionsrechnung ermittelt werden können. Bei Kenntnis dieser Konstanten kann dann mit Hilfe dieser Gleichung aus einer mittleren Schmelztemperatur T der dazugehörige mittlere Karbidgehalt Q berechnet werden. ^ In it, a, b and c are constants, which can be determined by regression calculation. With knowledge of these constants, the associated mean carbide content Q can then be calculated from an average melting temperature T with the aid of this equation. ^

Natürlich ist es so auch möglich, einem einzelnen Temperaturwert den entsprechenden Karbidgehalt zuzuordnen.Of course it is also possible to assign a single temperature value to the corresponding carbide content.

embodiment

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird der Gegenstand der Erfindung näher dargestellt.Reference to an embodiment of the subject matter of the invention is illustrated in more detail.

Zur Temperaturmessung wurde das Verfahren der Infrarot-Fernsehthermographie angewandt. Die Fernsehthermographie stellt das derzeitig geeignetste Verfahren zur Temperaturmessung kleiner bewegter Objekte über eine größere Entfernung dar. Als Strahlungsempfänger dient ein Videkon mit Silicium-Multidioden-Target. Wegen des großen Meßbereiches von 300-3000⁰C, der hohen Temperaturauflösung von 0,5% absolut sowie der Meßgeschwindigkeit von 50 Messungen pro Sekunde werden alle Nachteile früherer pyrometrischer Messungen vermieden. Insbesondere gewährleistet die Möglichkeit, den Punkt der maximalen Temperatur im Meßfeld anzuzeigen, die Gewähr für die Richtigkeit der Temperaturmessung bei teilweise verkrusteten Schmelzoberflächen. Die Temperaturmessung erfolgte am Ort des Eintritts der Schmelze in die Kühltrommel, da hier die Schmelze soweit abgekühlt ist, daß — erkennbar an der starken Krustenbildung — sie nahezu die Erstarrüngstemperatur erreicht hat.For temperature measurement, the method of infrared television thermography was used. Television thermography represents the currently most suitable method for measuring the temperature of small moving objects over a greater distance. As a radiation receiver is a Videkon with silicon multi-diode target. Due to the large measuring range of 300-3000 ⁰ C, the high temperature resolution of 0.5% absolute and the measuring speed of 50 measurements per second, all disadvantages of earlier pyrometric measurements are avoided. In particular, the ability to indicate the point of maximum temperature in the measuring field ensures the accuracy of the temperature measurement in partially encrusted enamel surfaces. The temperature was measured at the point of entry of the melt into the cooling drum, since the melt has cooled down so far that - recognizable by the strong crust formation - it has almost reached the solidification temperature.

Aus dem über die Dauer eines Abstichs an dieser Stelle registrierten Temperaturverlauf wird die mittlere Abstichtemperatur T berechnet. ' From the recorded over the duration of a tapping at this point temperature profile, the average tapping temperature T is calculated. '

Zur Aufstellung der Eichbeziehung zwischen Karbidgehalt und Erstarrüngstemperatur wurden im Minutenabstand, je nach Dauer des Abstichs, 15—20 Karbidproben genommen, auf ihren Karbidgehalt hin analysiert und daraus der mittlere Karbidgehalt Q des jeweiligen Abstichs ermittelt. Die Beziehung zwischen Q und T, welche aus zahlreichen Abstichen ermittelt wurde, kann durch folgende Gleichung beschrieben werden:In order to establish the calibration relationship between carbide content and solidification temperature, 15-20 carbide samples were taken at minute intervals, depending on the duration of the tapping, analyzed for their carbide content and the mean carbide content Q of the respective tapping was determined therefrom. The relationship between Q and T, which has been determined from numerous taps, can be described by the following equation:

Q = 0,0353 exp {0,0866 T - 2,09 -10"⁶T²)Q = 0.0353 exp {0.0866 T - 2.09 -10 " ⁶ T ² )

Im Temperaturbereich von 1750 bis 2200°C beschreibt diese Gleichung die Teperaturabhängigkeit der Karbidbildung richtig: Sie erreicht ihr Maximum bei ca. 2000⁰C, um dann infolge der zunehmenden Karbidzersetzung wieder abzunehmen. Auf Grund des Korrelationskoeffizienten von r = 0,97 und der Reststreuung von S₀ = 4,261 C₂H₂/kg technisches Karbid kann diese Korrelation als gesichert angesehen werden. In the temperature range of 1750 to 2200 ° C this equation describes the Teperaturabhängigkeit the carbide formation correctly: It reaches its maximum at about 2000 ⁰ C, and then decrease again as a result of increasing carbide decomposition. Due to the correlation coefficient of r = 0.97 and the residual scattering of S ₀ = 4.261 C ₂ H ₂ / kg of technical carbide, this correlation can be considered as reliable.

Auf der Grundlage dieser Gleichung kann nur aus einer gemessenen mittleren Erstarrungstemperatur der mittlere Karbidgehalt des jeweiligen Abstiches bestimmt werden. Vorteilhaft erfolgt die Auswertung der obigen Gleichung mit Hilfe eines direkt an die Temperaturmeßeinrichtung angeschlossenen Rechners. Das Ergebnis für den jeweiligen Abstich liegt unmittelbar mit Abstichende vor und kann über ein Display zur Anzeige gebracht werden.Based on this equation, the average carbide content of the respective tapping can only be determined from a measured average solidification temperature. Advantageously, the evaluation of the above equation by means of a computer connected directly to the temperature measuring. The result for the respective tapping is immediately available with taps and can be displayed via a display.

Claims

Invention claim:

1. A method for determining the carbide content of calcium carbide melts using a working according to the principle of Fernsehtrfermographie temperature field-measuring device, characterized in that

the measurement of the temperature of the melt takes place at the point where more than 50% of the enamel surface is encrusted,

the mean melt temperature of a tapping is calculated from the measurements of the temperature of the melt over the duration of a tapping,

- individual calcium carbide samples are taken over the duration of a tapping, their carbide content is determined and from these individual values the mean calcium carbide content of the entire tapping is calculated,

The functional relationship between the mean melting temperature and the mean carbide carbide content of the tapping by the equation