DE1082927B

DE1082927B - Vorrichtung zur Messung der Badtemperatur in blasenden Konvertern u. dgl.

Info

Publication number: DE1082927B
Application number: DEH28660A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Paul Hoeller; Hans Smit
Original assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Current assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Priority date: 1956-11-26
Filing date: 1956-11-26
Publication date: 1960-06-09

Description

Vorrichtung zur Messung der Badtemperatur in blasenden Konvertern u. dgl. zur kontinuierlichen Messung der Badtemperatur in blasenden Konvertern sind eine Reihe von Vorschlägen bekannt. Im allgemeinen wird dabei die Strahlungsintensität der Badoberfläche gemessen. Insbesondere ist es bekannt, in das Konverterinnere durch die Konvertermündung ein doppelwandiges wassergekühltes Rohr einzuführen, in dessen dem Schmelzbad zugewendeten Ende sich ein optisches Strahlungspyrometer befindet, mit dem durch die Rohröffnung die Badoberfläche avisiert wird. Hierbei wird das Strahlenbündel, das zur Messung ausgenutzt wird, durch die Rohröffnung optisch begrenzt. Zur Erzielung von einwandfreien Meßlergebnissen ist es offenbar erforderlich, daß die optische Öffnung konstant bleibt.
Die letztgenannte Forderung ist mit der bekannten Vorrichtung bei der Messung im blasenden Konverter kaum zu erfüllen, da sich dem das Pyrometer tragenden Rohr Ansätze von Metall- und Schlackenspritzern sowie von Staub bilden. Je kürzer der Abstand der Rohröffnung von der Badoberfläche ist, desto größer ist die Gefahr der Ansatzbildung an der Rohröffnung.
Um die Rohröffnung von diesen Ansätzen möglichst freizuhalten und dadurch eine gleichbleibende optische Öffnung zu erreichen, hat man bei der vorerwähnten kLeßvorrich,tung zwei Maßnahmen verwirklicht: Einmal wird die Rohröffnung in einer möglichst großen Entfernung von der Badoberfläche gehalten, um von vornherein möglichst wenig Ansätze entstehen zu lassen; zum anderen wird durch das Rohr ein - vorzugsweise inertes - Gas unter Druck geblasen, wodurch die Festsetzung von Ansatzpartikeln vor der Rohröffumig verhindert werden soll.
Die bekannte Arbeitsweise führt in der Praxis, zumal bei dem sich immer mehr durchsetzenden Frischen mit sauerstoffangereichertem Wind, zu wenig befriedigenden Ergebnissen. Je größer der Abstand zwischen Pyrometer (bzw. Rohröffllung) und Badoberfläche gewählt wird, desto geringer ist zwar die Gefahr einer Ansatzbildung an der Rohröffnung, desto geringer ist aber auch die Meßgenauigkeit. Dies ist vor allem auf den in dem Raum zwischen Pyrometer und Badoberfläche vorhandenen feindispersen, beim Frischen gebildeten Konverterstaub zurückzuführen, der eine Streuung und Absorption der Badstrahlung - vor allem des kurzwelligen Teiles derselben - verursacht.
Diese Fehlerquelle wächst mit dem Abstand zwischen Bad und Pyrometer. Bei Auftreten erhöhter Staubkonzentration, wie sie z. B. beim Frischen mit sauerstoffangereicherter Luft oder nach dem sogenannten »Übergang« beim Thomasprozeß auftritt, fällt dieser Fehler besonders schwer ins Gewicht.
Wählt man, um diesen Fehler möglichst klein zu halten, einen verhältnismäßig geringen Abstand zwi- schein Bad und Pyrometer, so ist die Ansatzbildung an der Rohröffnung so stark, daß mit dem üblichen Durchblasen eines Gases durch das Meßrohr eine Verengung der Rohröffnung nicht verhindert werden kann. Auch wenn die Öffnung selbst frei bleibt, wird das zur Messung ausgenutzte Strahlenbündel eingeengt; da es divergent ist.
Es hat sich, vor allem beim Frischen mit sauerstoffangereichertem Wind und nach dem übergang bei üblichen Thomasschmelzen als unmöglich erwiesen, als Kompromißlösung einen solchen Abstand zwischen der Badoberfläche und dem Pyrometer zu finden, bei dem die beiden Fehler - Streuung und Absorption der Strahlung im Staub einerseits sowie Verengung des Öffnungswinkels durch Ansätze andererseits - so klein werden, daß ein hinreichend genaues Meßergebnis erzielt werden kann. Hierbei ist als »hinreichend genau« ein Meßergebnis zu verstehen, bei dem die Fehler in der absoluten Temperaturanzeige bzw. Streuungen einer von Charge zu Charge konstanten Abweichung Q 15 bis - 150 C nicht überschreiten.
Allerdings sind auch spezielle Gestaltungen der Meßvorrichtungen versucht worden, die die aufgezählten Nachteile venneiden sollen. So ist es bekannt, die Rohröffnung von einer Ringspaltdüse zu umgeben und einen Teilstrom des Druckmittelstromes durch diese Ringdüse austreten zu lassen. Bei dieser bekannten Ausführungsform ist die Rohröffnung mit Ringspaltdüse jedoch am oberen Ende eines vorgeschalteten, über dem Bad mündenden Rohres angeordnet. An der Mündung des letzteren über dem Bad treten bei dieser Ausführungsform der Meßvorrichtung jedoch die oben beschriebenen Probleme auf.
An der dem Bad zugewandten Rohröffnung beobachtet man erhebliche Absetzungen von Schlacke und anderen absatzfähigen Bestandteilen aus dem blasenden Konverter, wodurch die Meßgenauigkeit beeinträchtigt wird. Diese Nachteile gelten auch für eine andere bekannte Ausführungsform mit Ringspaltdüse, die gegenüber der eigentlichen Rohröffnung zurüclrversetzt angeordnet ist.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Messung der Badtemperatur in blasenden Konvertern und ähnlichen Einrichtungen so auszubilden, daß Ansatzbildungen vor der optischen Öffnung praktisch nicht eintreten können und die optische Öffnung keinesfalls in meßtechnisch nachteiliger Weise während des Blasvorganges verändert wird.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Badtemperatur in blasenden Konvertern u. dgl. aus einem doppelwandigen, gekühlten Mantelrohr mit darin angeordnetem Strahlungsempfänger (Strahlungspyrometer), bei dem ein Druckgasstrom aus der Rohröffnung austritt. Die Erfindung besteht darin, die dem Bad zugewandte offene Rohrmündung von einer Ringspaltdüse für den Austritt zumindest eines Teilstromes des Druckgases zu umgeben und im Rohr vor der Ringspaltdüse eine Optik sowie Blenden in der Weise anzuordnen, daß durch dieses optische System nur ein Strahlenbündel wesentlich kleineren Querschnittes, als dem kleinsten freien Querschnitt der offenen Rohrmündung entspricht, durchgelassen wird. Nach bevorzugter Ausführungsform ist die Ringspaltdüse in Strömungsrichtung des ausströmenden Druckgases in an sich bekannter Weise kegelstumpfförmig verjüngt ausgebildet. Die Betriebsweise dieser mit einer die offene Rohrmündung kegelstumpfförmig umfassenden Ringspaltdüse versehenen Vorrichtung erfolgt bevorzugt so, daß ein Teilstrom des Druckgases durch die Ringspaltdüse und der andere Teilstrom durch die Rohröffnung austritt.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß infolge der Anordnung der Ringspaltdüse bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung der Druckmittelstrom mit hinreichend hoher kinetischer Energie aus der Düse austritt, so daß jedes Ansetzen von aus der Schmelze stammenden Bestandteilen vermieden wird. Die meßwirksame Rohröffnung bleibt so offen. Sie beeinträchtigt aus diesem Grunde und wegen der beschriebenen optischen Maßnahmen die Messung keinesfalls mehr nachteilig. erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung der Badtemperatur kann so nahe, z. B. bis auf einen halben Meter an die Badoberfläche herangebracht werden, daß die durch die Strahlungsabsorption und Streuung des Staubes hervorgerufenen Fehler nicht mehr nennenswert ins Gewicht fallen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelingt es daher, im blasenden Konverter die Temperatur wesentlich genauer festzustellen, als es mit bekannten Anordnungen möglich ist. Die Vorrichtung eignet sich so insbesondere für kontinuierliche Messungen der Badtemperatur in blasenden Konvertern, kann aber auch bei anderen Metallschmelz- und Frischverfahren (Herdöfen, Elektroöfen usw.) mit Vorteil angewendet werden.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert; es zeigt Fig. 1 im Schnitt und schematischer Ausführung eine Vorrichtung zur Messung der Badtemperatur nach der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-B durch den Gegenstand nach Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt in Richtung C-D durch den Gegenstand nach Fig. 1.
Nach Fig. 1 ist das doppelwandige, wassergekühlte Rohr 1 durch ein Kühlmittel (Wasser), das entsprechend den eingezeichneten Pfeilen umläuft, gekühlt. An der Innenwand dieses Kühlrohres 1 liegt konzentrisch die zylindrische Hülse 2 an, die das aus einem Strahlungsempfänger 3, einer Linse 4 und Blenden 5 und 6 bestehende Pyrometer umschließt.
Die Blenden 5 und 6 engen das Strahlenbündel 7 ein.
Durch die Halteplatte 8 - die im dargestellten Beispiel mit Schrauben 9 an dem Kühlrohr 1 befestigt ist - und die Ringmutter 10 wird die Hülse 2 in ihrer Lage zum Kühl rohr 1 fixiert.
Das Druckgas wird durch zwei zylindrische Kanäle 11, die sich in der Hülse 2 befinden, in Richtung der eingezeichneten Pfeile geleitet. An der im Betrieb dem Bad zugekehrten Seite der Vorrichtung ist ein kegelstumpfförmiger, doppelwandiger Aufsatz 12 aufgeschraubt. Die Wände 13 und 14 dieses Aufsatzes verengen sich an der dem Bad zugekehrten Seite und bilden eine Ringspaltdüse 15, Der eine Teilstrom des Druckgases wird durch die Kanäle 16 (vgl. auch Fig. 2) in die Ringspaltdüse 15 und von dieser ins Freie geleitet. Der andere Teilstrom des Druckgases gelangt durch die von der Ringdüse gebildete kreisförmige Öffnung 17 ins Freie.
Der durch die Ringspaltdüse austretende Gasstrom hält die Offnung 17 von außen her von Ansätzen frei.
Der andere Gasstrom hält die innere Wand der Öffnung 17 sowie die dahinterliegende Optik von Staub, Auswurf usw. frei.
Es können sich daher bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung Ansätze von Stahl und Schlacke nur auf dem äußeren Düsenmantel bilden.
Derartige Ansätze sind aber unschädlich, da durch sie der für die Messung ausgenutzte, durch die Blenden 5 und 6 eingeengte Strahlenquerschnitt 7 im Betrieb nicht weiter eingeengt wird.
Der Durchmesser der Düsenmündung 17, der Abstand der Linse 4 von ihr und der durch Blenden 5, 6 und die optischen Daten der Linse 4 bedingte Öffnungswinkel sind so aufeinander abgestimmt, daß bei dem größten praktisch vorkommenden Ansatz keine Einengung des Öffnungswinkels möglich ist.

Claims

PATENTANSPRUCHE: 1. Vorrichtung zur Messung der Badtemperatur in blasenden Konverter u. dgl. aus einem doppelwandigen, gekühlten- Mantelrohr mit daran angeordnetem 5 trahlungsempfänger (Strahlungspyrometer), bei dem ein Druckgasstrom aus der Rohröffnung austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bad zugewandte offene Rohrmündung (17) von einer Ringspaltdüse (13, 14, 15) für den Austritt zumindest eines Teilstromes des Druckgases umgeben ist und daß im Rohr vor der Ringspaltdüse eine Optik (4) sowie Blenden (5, 6) in der Weise angeordnet sind, daß durch dieses optische System (4, 5, 6) nur ein Strahlenbündel mit wesentlich kleinerem Querschnitt als dem kleinsten freien Querschnitt der offenen Rohrmündung (17) durchgelassen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gezeichnet, daß die Ringspaltdüse (153 in Strömungsrichtung des austretenden Druckgases kegelstumpf förmig verjüngt ausgebildet ist.
3. Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einer die offene Rohrmündung kegelstumpfföfmig umfassenden Ringspaltdüse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des Druckgases durch die Ringspaltdüse (15) und der andere Teilstrom durch die Rohröffnung (17) austritt In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 895 161; Zeitschrift »Stahl und Eisen«, 1952, S. 1418 bis 1426.