DD282747A5

DD282747A5 - DEVICE FOR CHECKING THE WEARING OF A METALLURGICAL GEFAESS

Info

Publication number: DD282747A5
Application number: DD32807489A
Authority: DD
Inventors: Klaus Nieling; Bernd Moeller; Peter Schulz
Original assignee: Maw Stahlgiesserei Wilhelm Pie
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-09-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verschleiszueberwachung der Wandung eines metallurgischen Gefaeszes, insbesondere eines in der Gefaeszwandung eines VOD-Konverters liegenden Gasspuelsteines, in Betrieben der metallurgischen Industrie. Erfindungsgemaesz sind drei elektrisch isolierte Leiter (1; 2; 3) mit einem unterschiedlichen Abstand a zur Schmelze (4) unterhalb des Badspiegels in einer Gefaeszwandung (5) angeordnet, die kalten Enden der Leiter (1; 2; 3) sind an eine aus den Widerstaenden R1 bis R4 bestehenden, bekannten Brueckenschaltung (6) angeschlossen, wobei einer der Anschluesse (7 oder 8) fuer die Speisung der Brueckenschaltung (6) ohne Verbindung zu einem der Leiter (1; 2; 3) bleibt und das Signal U fuer die Verschleiszueberwachung zwischen den Verbindungspunkten (9; 10) abzugreifen ist. Vorteilhafterweise gestattet die Einrichtung infolge des Wirkungsprinzips und der Signalausloesung einen groszen Abstand der Leiter in der Gefaeszwandung oder in einem Gasspuelstein, womit eine gute elektrische Isolation zwischen den Leitern realisierbar ist sowie eine hoehere Funktionsgenauigkeit und -Sicherheit gegeben sind. Figur{metallurgische Gefaeszwandung; Verschleiszanzeige; VOD-Konverter; Gasspuelstein; elektrisch isolierte Leiter; groszer Abstand; Brueckenschaltung; elektrisches Potential}The invention relates to a device for Verschleiszueberwachung the wall of a metallurgical Gefaeszes, in particular a lying in the Gefaeszwandung a VOD converter gas coke stone, in operations in the metallurgical industry. According to the invention, three electrically insulated conductors (1; 2; 3) with a different distance a to the melt (4) are arranged below the bath level in a vessel wall (5), the cold ends of the conductors (1; 2; the resistors R1 to R4 existing, known bridge circuit (6) connected to one of the terminals (7 or 8) for the supply of the bridge circuit (6) without connection to one of the conductors (1, 2, 3) remains and the signal U for the wear monitoring between the connection points (9; 10) is to be picked up. Advantageously, the device allows a large distance of the conductors in Gefaeszwandung or in a gas-piling stone as a result of the principle of action and the signal release, whereby a good electrical insulation between the conductors can be realized and a higher functional accuracy and security are given. Figure {Metallurgical Gefaeszwandung; Verschleiszanzeige; VOD converter; A purge plug; electrically insulated conductors; great distance; bridge circuit; electrical potential}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verschleißüberwachung der Wandung eines metallurgischen Gefäßes, insbesondere eines in der Gefäßwandung eines VOD-Konverters liegenden Gasspülsteines, in Betrieben der metallurgischen Industrie.The invention relates to a device for monitoring the wear of the wall of a metallurgical vessel, in particular a lying in the vessel wall of a VOD converter gas purging plug in operations in the metallurgical industry.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Bekannt ist es, daß Einrichtungen den Verschleißzustand metallurgischer Gefäßwandungen dadurch anzeigen, indem eine Messung des elektrischen Widerstandes oder anderer elektrischer Parameter zwischen der Metallschmelze und den in einer Gefäßwandung im Feuerfestmaterial eingebetteten Leiter durchgeführt wird. So ist beispielsweise in DE-PS 1249460 eine Vorrichtung zur Wanddickenmessung für Lichtbogenschmelzöfen dargestellt, die aus in der Futterwand gestaffelt und gebündelt angeordneten Isolierröhrchen mit eingesetzten metallischen Leiterschleifen, einer Spannungsquelle, Schrittschaltwerk, Widerstandsglied und Schütz, Relais oder dgl. besteht. Infolge des Verschleißes der Futterwand schmelzen die in ihr angeordneten Leiterschleifstücke nacheinander weg und durch Stromänderungen werden Signal- oder Steuergrößen zur Registrierung der verbleibenden Futterwandstärke erzeugt. Die Wandstärke ist dem jeweiligen Spannungswert proportional, der in einem Spannungsteiler über ein Schrittschaltwerk abgenommen wird, das seinerseits durch die beim Zerschmelzen eines Leiterschleifstückes erfolgende Stromänderung mittels Schütz, Relais oder dgl. bestätigt wird. Dadurch soll die Futterwandstärke kontinuierlich registriert und mittels Spannungsschreiber aufgezeichnet werden können. Der Nachteil der Vorrichtung besteht darii ι, daß der Aufwand zum Einbringen der Leiterschleifen in die Futterwand und deren elektrische Isolation hoch ist. Außerdem sind eine Vielzahl von aufwendigen Elementen zur Erzeugung von den Verschleißzustand der Futterwand darstellenden Signal- und Steuergrößen erforderlich. Durch DE-OS 3424466 ist auch ein feuerfester Stein, insbesondere Gasspülstein, mit einer Einrichtung zur Anzeige einer vorbestimmten Steinstärke auf elektrischem Wege bekannt, der in einer Entfernung vom kalten Steinende, die der für seine Verwendung gerade noch ausreichenden Reststeinstärke 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 aufweist, die in einer gegen das heiße Steinende zu geschlossenen Sünde angeordnet sind, wobei die Enden dieser Leiter am geschlossenen Ende der Sonde in kurzem Abstand übereinanderliegen.It is known that devices indicate the wear condition of metallurgical vessel walls by performing a measurement of the electrical resistance or other electrical parameters between the molten metal and the conductor embedded in a vessel wall in the refractory. Thus, for example, in DE-PS 1249460 a device for wall thickness measurement for arc melting furnace shown, which consists of staggered in the lining wall and bundled arranged Isolierröhrchen with inserted metallic conductor loops, a voltage source, stepper, resistor element and contactor, relays or the like .. consists. As a result of the wear of the lining wall, the conductor grinding pieces arranged in it melt away one after the other, and signal or control variables for registration of the remaining lining wall thickness are generated by current changes. The wall thickness is proportional to the respective voltage value, which is taken in a voltage divider via a stepper, which in turn is confirmed by the taking place during the melting of a Leiterschleifstückes current change by means of contactor, relay or the like. As a result, the Futterwandstärke should be continuously registered and recorded by means of voltage recorder. The disadvantage of the device is darii ι that the effort for introducing the conductor loops in the lining wall and their electrical insulation is high. In addition, a large number of complex elements for generating the wear state of the lining wall representing signal and control variables are required. DE-OS 3424466 is also a refractory stone, in particular gas purging plug, with a device for displaying a predetermined stone thickness by electrical means known in a distance from the cold end of the stone, which is just enough for its use residual stone thickness, or in an its cold stone end adjoining fuse block as a fuse two briefly spaced and isolated from each other having a power source connected electrical conductor, which are arranged in a closed against the hot stone end sin, the ends of these conductors at the closed end of the probe at a short distance superimposed.

Die Leiter sind derart an eine Stromquelle angeschlossen, daß sie einen offenen Kontakt eines Stromkreises bilden. Der elektrische Kontakt w^irH durch Abschmelzen oder Berührung der Enden geschlossen, wenn die Leiter eine bestimmte Temperatur, die bei einem vorbestimmten Steinverschleiß oder durch eine stellenweise voreilende Infiltration von Metallschmelze oder Schlacke in den Stein bewirkt wird, erreicht. Das Schließen des Kontaktes soll mit einer akustischen oder optischen Anzeigeeinrichtung signalisiert werden, und dadurch soll der Zeitpunkt feststellbar sein, wann der feuerfeste Stein aufgrund seines Verschleißes ausgetauscht werden muß. Nachteilig sind die notwendige Präzision und Vorsicht beim Einbau der Sonde in den Stein zur Verhinderung einer unbeabsichtigten Berührung der Leiter und die Gefahr eines vorzeitigen Kurzschlusses infolge der Wärmewirkung der Metallschmelze auf das vorwendete organische Isolationsmaterial, welches zur Bildung von Kohlebrücken führen kann.The conductors are connected to a power source such that they form an open contact of a circuit. The electrical contact w ^ir H by melting or contact of the ends is closed when the circuit reaches a certain temperature, which is effected at a predetermined stone wear or a locally leading infiltration of molten metal or slag in the stone. The closing of the contact should be signaled with an audible or visual display device, and thereby the time should be determined when the refractory stone must be replaced due to its wear. Disadvantages are the necessary precision and caution when installing the probe in the stone to prevent inadvertent contact of the conductor and the risk of premature short circuit due to the thermal effect of the molten metal on the vorvorete organic insulating material, which can lead to the formation of carbon bridges.

Alle bekannten Einrichtungen zur Anzeige des Verschleißes einer metallurgischen Gefäßwandung, insbesondere eines in der Gefäßwandung liegenden Gasspülsteines, haben den Nachteil, daß die zur Signalbildung benutzten Meßkreise bei einem bestimmten Verschleißzustand der Gefäßwandung entweder unterbrochen oder geschlossen werden. Dadurch können unbekannte, im metallurgischen Schmelzaggregat vorhandene elektrische Potentiale, wie beispielsweise durch Einschalten eines Ofentransformators, in den offenen Meßkreis und somit in die Einrichtung zur Verschleißüberwachung eingeschleift werden und Fehlanzeigen verursachen.All known devices for indicating the wear of a metallurgical vessel wall, in particular a lying in the vessel wall gas purging plug, have the disadvantage that the measuring circuits used for signal formation are either interrupted or closed at a certain state of wear of the vessel wall. As a result, unknown, present in the metallurgical melting unit electrical potentials, such as by switching on a furnace transformer, are looped into the open measuring circuit and thus in the device for monitoring wear and cause false readings.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand für die Einrichtung und deren Einbau in die Gefäßwandung zu senken sowie Fehlanzeigen zu vermeiden.The aim of the invention is to reduce the cost of the device and its installation in the vessel wall and to avoid false readings.

-2- 282 747 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 282 747 Explanation of the nature of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung einer Einrichtung zur Verschleißüberwachung der Wandung bines metallurgischen Gefäßes, insbesondere eines in der Gefäßwandung eines VOD-Konvartors liegenden Gasspülsteines, die einfach aufgebaut ist, wobei die Leiter ohne Präiision und Gefahr eines vorzeitigen Kurzschlusses in der Gefäßwandung einsetzbar sind, und die durch Vermeidung störender, elektrischer Potentiale eine hohe Funktionsgenauigkeit und -sicherheit garantiert. Erfindungsgemäß sind drei elektrisch isolierte Leiter mit einem unterschiedliche· Abstand a zur Schmelze unterhalb des Badspiegels in einer Gefäßwandung angeordnet, die kalten Enden der Leiter sind an eine aus den Widerständen R1 bis R4 bestehenden, bekannten Brückenschaltung angeschlossen, wobei einer der Anschlüsse für die Speisung der Brückenschaltung ohne Verbindung zu einem der Leiter bleibt und das Signal U für die Verschleißüberwachung zwischen den anderen Verbindungspunkten abzugreifen ist.The object of the invention is to develop a device for monitoring the wear of the wall bines metallurgical vessel, in particular a lying in the vessel wall of a VOD convector gas purging plug, which is simple, the conductors are without Präiision and risk of premature short circuit in the vessel wall can be used , And by avoiding disturbing, electrical potentials a high functional accuracy and safety guaranteed. According to the invention, three electrically insulated conductors with a different distance a to the melt below the bath level are arranged in a vessel wall, the cold ends of the conductors are connected to a known bridge circuit consisting of the resistors R1 to R4, one of the terminals for the supply of the Bridge circuit remains without connection to one of the conductors and the signal U is to tap for the wear monitoring between the other connection points.

Durch das Zusammenschalten der Konstantstromquelle mit der Brückencchaltung wird ein geschlossener Stromkreis gebildet, wobei die Schmelze nicht als leitende Brücke im Stromkreis verwendet wird, sondern nur deren Widerstand das Stromgleichgewicht durch kleine Änderungen empfindlich beeinflußt. Durch die Stromänderung in den Zweigen ergibt sich eine Änderung der Spannung U, und diese ist somit ein Maß für die Wanddicke. Werden zwei Leiter der Einrichtung infolge der verschleißbedingt vordringenden Schme'ze in die Wandung eines metallurgischen Gefäßes verbunden, so wird ein Widerstand der Brückenschaltung überbrückt und die Brücke verstimmt.By connecting the constant current source to the bridge circuit, a closed circuit is formed, wherein the melt is not used as a conductive bridge in the circuit, but only the resistance of the current balance is affected by small changes sensitive. The current change in the branches results in a change in the voltage U, and this is thus a measure of the wall thickness. If two conductors of the device are connected in the wall of a metallurgical vessel as a result of the wear-causing penetrating melt, a resistance of the bridge circuit is bridged and the bridge is detuned.

Demgemäß kann durch Wandlung des zwischen den Verbindungspunkten abgegriffenden Signals, beispielsweise durch einen Verstärker, ein akustisches und/oder optisches Signal erzeugt werden. Bei Verwendung von drei Leitern mit unterschiedlichem Abstand a zur Schmelze ist eine zweistufige Signalauslösung und Anzeige in Form einer Vor- und Hauptwarnung zum Verschleißzustand der Wandung eines metallurgischen Gefäßes realisierbar.Accordingly, by converting the signal picked up between the connection points, for example by an amplifier, an acoustic and / or optical signal can be generated. When using three conductors with different distances a to the melt, a two-stage signal triggering and display in the form of a pre- and main warning to the wear state of the wall of a metallurgical vessel can be realized.

Vorteilhafterweise gestattet die Einrichtung zur Verschleißüberwachung der Wandung eines metallurgischen Gefäßes infolge des Wirkungsprinzips und der Signalauslösung einen großen Abstand der Leiter in der Gefäßwandung oder im Gasspülstein, womit eine gute elektrische Isolation zwischen den Leitern realisierbar ist sowie eine höhere Funktionsgenauigkeit und Sicherheit gegeben sind.Advantageously, the device for monitoring the wear of the wall of a metallurgical vessel as a result of the principle of action and signal triggering allows a large distance of the conductors in the vessel wall or in the gas purging plug, whereby a good electrical insulation between the conductors can be realized and a higher functional accuracy and security are given.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll am Beispiel der Verschleißüberwachung eines in der Gefäßwandung eines VOD-Konverters liegenden Gasspülsteines näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using the example of wear monitoring of a gas purging plug lying in the vessel wall of a VOD converter.

In der zugehörigen Zeichnung sind ein Gasspülstein und die Einrichtung zur Verschleißüberwachung dargestellt.In the accompanying drawing a gas purging plug and the device for wear monitoring are shown.

Sie zeigt, daß drei elektrisch isolierte Leiter 1; 2; 3 mit einem unterschiedlichen Abstand a zur Schmelze 4 unterhalb des Badspiegels in einem in der Gefäßwandung 5 eines VOD-Konverters liegenden Gasspülsteines 11 angeordnet sind. An die kalten Enden der Leiter 1; 2; 3, welche aus dem Gasspülstein 11 herausragen, ist eine aus den Widerständen R1 bis R4 bestehende Brückenschaltung 6 angeschlossen. Über den Anschluß 7, an dem keiner der Leiter 1; 2; 3 angeschlossen ist, erfolgt eine Stromeinspeisung durch die Konstantstromquelle I. Das Signal U zur Anzeige des Verschleißes des Gasspülsteines 11 liegt an den Verbindungspunkten 9 und 10.It shows that three electrically insulated conductors 1; 2; 3 are arranged at a different distance a to the melt 4 below the bath level in a lying in the vessel wall 5 of a VOD converter gas purging plug 11. To the cold ends of the ladder 1; 2; 3, which protrude from the gas purging plug 11, a bridge circuit 6 consisting of the resistors R1 to R4 is connected. About the terminal 7, where none of the conductors 1; 2; 3 is connected, there is a current feed through the constant current source I. The signal U for indicating the wear of the gas purging plug 11 is located at the connection points 9 and 10th

Die Leiter 1; 2; 3 können aus einem 4-mm-Stahlstab bestehen und so sind mit zur elektrischen Isolation in weißer Tonerde eingebettet. Durch die Einspeisung des Konstantstromes I entsteht bei Verwendung gleichgroßer Widerstandswerte zwischen den Verbindungspunkten 9; 10 eine Spannung U von Null Volt.The ladder 1; 2; 3 may consist of a 4 mm steel rod and so are embedded with white clay for electrical insulation. By feeding the constant current I arises when using equal resistance values between the connection points 9; 10 a voltage U of zero volts.

Durch chemische und thermische Aggressivität der Schmelze 4 nimmt die Dicke der Gefäßwandung 5 und damit auch des Gasspülsteines 11 mit wachsender Chargenzahl ab. Ist die Schmelze 4 derart weit vorgedrungen, daß sie die im Gasspülstein 11 angeordneten Leiter 1 und 2 überbrückt, fließen über R1 und R 2 zwei Drittel und über R3 ein Drittel des Konstantstromes I. Da R4 kurzgeschlossen ist, liegt an den Verbindungspunkten 9; 10 eine Spannungsdifferenz an. Mit einem weiteren Verschleiß des Gasspülsteines 11 überbrückt die Schme'ze 4 zusätzlich den Leiter 3, wodurch die Spannung U wieder auf Null Volt absinkt.By chemical and thermal aggressiveness of the melt 4, the thickness of the vessel wall 5 and thus also of the gas purging plug 11 decreases with increasing batch number. If the melt 4 has penetrated so far that it bridges the conductors 1 and 2 arranged in the gas purging plug 11, two-thirds flow via R1 and R2 and one third of the constant current I via R3. Since R4 is short-circuited, the connection points 9; 10 a voltage difference. With a further wear of the gas purging plug 11 the Schme'ze 4 also bridges the conductor 3, whereby the voltage U drops back to zero volts.

Dieser Spannungsverlauf kann durch eir e Registriereinrichtung als zweistufige Signalanzeige optisch im Leitstand angezeigt und ein Wechsel des Gasspülsteines 11 vorgenommen werden.This voltage profile can be optically displayed in the control room by eir e registration device as a two-stage signal display and a change of the gas purging plug 11 are made.

Claims

Device for monitoring the wear of the wall of a metallurgical vessel, in particular an ir: the vessel wall of a VOD converter lying Gasspülsteines consisting of a number of arranged in the lining wall insulating tube with inserted metallic conductor loops or two insulated in a short distance from each other and against the hot stone end a conductor forming a probe, a voltage source and elements for processing and displaying the electrical parameters upon reaching predetermined wear limits, characterized in that three electrically insulated conductors (1; 2; 3) with a different distance a to the melt (4) below the bath level in one Vesselwandung (5) are arranged, the cold ends of the conductors (1, 2, 3) to a consisting of the resistors R1 to R4, known bridge circuit (6) are connected, wherein one of the terminals (7 or 8) for the supply of Bridge circuit (6) without Verbindu ng to one of the conductors (1; 2; 3) remains and the signal U for the wear monitoring between the connection points (9, 10) is to tap.

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