DE1573266C3

DE1573266C3 - Schutzrohr für Thermoelemente

Info

Publication number: DE1573266C3
Application number: DE19651573266
Authority: DE
Inventors: Bernd Reutte Natter; Egon Dr.Phil. Reutte Pipitz; Gerolf Dipl.-Ing.Dr.Rer. Pol. Muehl Strohmeier
Original assignee: METALLWERK PLANSEE AG REUTTE TIROL (OESTERREICH)
Current assignee: METALLWERK PLANSEE AG REUTTE TIROL (OESTERREICH)
Priority date: 1964-12-07
Filing date: 1965-10-27
Publication date: 1974-06-12
Also published as: DE1573266A1; DE1573266B2; AT257981B

Description

Die fortlaufende Messung der Temperaturen von metallischen und nichtmetallischen Schmelzen, z. B. von Eisen- und Stahlschmelzen, Glasschmelzen usw. stößt auf erhebliche Schwierigkeiten. Optische Meßmethoden sind meistens zu ungenau und können häufig gar nicht angewendet werden. Der Einsatz von Thermoelementen ist ebenfalls nur in beschränktem Maße möglich. Die eigentlichen Thermoelemente werden vor der Einwirkung der Metallschmelzen durch sogenannte Thermoschutzrohre geschützt, die außergewöhnlich hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Sie müssen nicht nur dem Angriff der Schmelzen und allenfalls der Schlacken widerstehen können, sondern vielfach auch der oxidierenden Wirkung der Luft. Außerdem müssen sie eine gute Widerstandsfähigkeit gegen plötzliche Temperaturschwankungen aufweisen.

Man hat versucht, zur fortlaufenden Messung der Temperatur von Eisen- und Stahlschmelzen Thermoschutzrohre aus Quarz zu verwenden. Wegen der im Quarz bei hohen Temperaturen auftretenden Gefügeumwandlungen weisen derartige Schutzrohre bei '.. Verwendung bei hohen Temperaturen nur reine sehr beschränkte Lebensdauer auf. Man hat ferner versucht, Thermoschutzrohre aus einem aus Aluminiumoxyd und Chrom bestehenden Sinterwerkstoff herzu-S stellen. Diese Schutzrohre haben sich als nicht genügend temperaturwechselbeständig erwiesen. Aufgabe der Erfindung ist es, hier eine Verbesserung zu schaffen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schutzrohr für Thermoelemente zur fortlaufenden Messung der Temperatur in metallischen und nichtmetallischen Schmelzen, bestehend aus feinverteilten metallischen und oxidkeramischen Komponenten.

Es zeichnet sich dadurch aus, daß die 20 bis 85 Volumprozent, vorzugsweise 40 bis 75 Volumprozent, der Gesamtmenge betragenden metallischen Komponenten überwiegend aus Molybdän und/oder Wolfram bestehen, während die 15 bis SO Volumprozent, vorzugsweise 25 bis 60 Volumprozent, der

Gesamtmenge betragenden oxidkeramischen Komponenten überwiegend aus Zirkonoxid gebildet sind.

Wenn von den Thermoschutzrohren auch eine hohe Oxidationsbeständigkeit an Luft verlangt wird, so ist es zweckmäßig, den metallischen Komponen-

ten einen Zusatz an Chrom hinzuzufügen, der bis zu 50 Gewichtsprozent ihrer Gesamtmenge betragen kann. Die Temperaturwechselbeständigkeit der oxidkeramischen Komponenten kann durch Zusätze, die die Zirkonoxidphase stabilisieren, noch erhöht wer-

den. In Frage kommen Zusätze von Kalzium- oder Magnesiumoxid in einer Menge bis zu 10 Gewichtsprozent der Gesamtmenge der oxidkeramischen Komponenten. Ferner kann die oxidkeramische Phase noch Zusätze von Thoriumoxid, Hafniumoxid

und/oder Titanoxid enthalten, die bis zu 50 Gewichtsprozent der Gesamtmenge der oxidkeramischen Phase betragen können.

Die Zusammensetzung wird man den jeweiligen Beanspruchungsverhältnissen anpassen. Wird eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Schlacken gewünscht, so wird man eine Zusammensetzung wählen, bei der der Anteil an metallischen Komponenten möglichst hoch ist. Wird eine hohe Oxidationsbeständigkeit gegen Luft verlangt, so kann diese außer durch einen Zusatz an Chrom auch durch eine Erhöhung des Anteils an oxidkeramischer Phase erreicht werden. Die oxidkeramische Phase setzt die Benetzbarkeit durch die Metallschmelze herab. Dadurch wird die Gefahr eines Angriffs durch die Metallschmelze verringert. Die Benetzbarkeit der Oberfläche durch Metallschmelzen eines solchen Thermoschutzrohres kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch herabgesetzt werden, daß von der Oberfläche des Thermoschutzrohres die metallischen Komponenten durch Beizen teilweise entfernt werden.

An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung noch näher erläutert.

Ein Thermoschutzrohr zur Aufnahme eines Thermoelements, das zur Messung der Temperatur von flüssigem Stahl bestimmt ist, wird aus dem neuen Werkstoff auf pulvermetallurgischem Weg hergestellt. Zu diesem Zweck werden 65 Volumprozent feines Molybdänpulver, 31,5 Volumprozent feines pulverförmiges Zirkonoxid (ZrO₉) und 3,5 Volumprozent feines pulverförmiges Magnesiumoxid miteinander innig vermischt und durch hydrostatisches Pressen zu

Rundstäben geformt. Die Stäbe werden durch Glühen bei 2000° C in Wasserstoff bereits nach 1 Stunde zu praktisch dichten Körpern gesintert. Die gesinterten Stäbe weisen eine Wärmeleitfähigkeit auf, die ungefähr der von unlegiertem Stahl entspricht. Sie lassen sich durch spanabhebende Bearbeitung (Drehen) ohne Schwierigkeiten auf die gewünschte Form bringen. Durch Beizen in heißem. Königswasser kann die metallische Komponente von der Oberfläche teilweise entfernt werden, um die Benetzbarkeit durch die Metallschmelze herabzusetzen. Auf diese Weise hergestellte Thermoschutzrohre zeigen eine hervorragende Thermoschockbeständigkeit; bei wiederholtem Abschrecken von 1700° C in Wasser tritt keinerlei Rißbildung auf.

Einen Thermofühler, der zur fortlaufenden Temperaturmessung in Eisen- und Stahlschmelzen bestimmt ist, zeigt die anliegende Abbildung. Der Temperaturfühler besteht im wesentlichen aus dem äußerlich aus einem Stahlrohr gebildeten oberen Teil 1, der mit dem Meßkopf 2 ausgestattet und mittels der Mutter 3 mit dem Thermoschutzrohr 4 verbunden ist. Zur Kühlung des aus dem Schmelzbad herausragenden Teiles 1 des Thermoschutzrohres sind die Wasserzu- und -ableitungen 5 und 6 vorgesehen. Der Einwirkung des Schmelzbades ist lediglich das erfindungsgemäß aus metallischen und oxidkeramischen Komponenten gebildete Schutzrohr 4 ausgesetzt, das die "durch die Bohrung 7 isoliert zugeführten Thermodrähte vor der Einwirkung der Metallschmelze

ίο schützt.

Mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Thermoschutzrohren können die Temperaturen nicht nur in Eisen- und Stahlschmelzen fortlaufend gemessen werden, sondern auch in anderen metallischen Schmelzen, wie Aluminiumschmelzen, Zinkschmelzen, Magnesiumschmelzen und Buntmetallschmelzen sowie in nichtmetallischen Schmelzen, wie z. B. in Glasschmelzen. Thermoschutzrohre gemäß der Erfindung widerstehen aber auch dem Angriff korrodierender Gase, z. B. Atmosphären, die trockenes Chlor enthalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzrohr für Thermoelemente zur fortlaufenden Messung der Temperatur in metallischen und nichtmetallischen Schmelzen, bestehend aus feinverteilten metallischen und oxidkeramischen Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß die 20 bis 85 Volumproazent, vorzugsweise 40 bis 75 Volumprozent der Gesamtmenge betragenden metallischen Komponenten überwiegend aus Molybdän und/ oder Wolfram bestehen, während die 15 bis 18 Volumprozent, vorzugsweise 25 bis 65 Volumprozent, der Gesamtmenge betragenden oxidischen Komponenten überwiegend aus Zirkonoxid gebildet sind.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Komponenten Zusätze an Chrom in einer Menge** bis zu 50 Gewichtsprozent ihrer Gesamtmenge enthalten.

3. Werkstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidkeramischen Komponenten Zusätze enthalten, die die Zirkonoxidphase stabilisieren, z. B. Zusätze von Kalziumoder Magnesiumoxid in einer Menge bis zu 10 Gewichtsprozent der Gesamtmenge der oxidkeramischen Komponenten.

4. Werkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidkeramischen Komponenten noch Zusätze von Thoriumoxid, Hafniumoxid und/oder Titanoxid enthalten, die bis zu 50 Gewichtsprozent der Gesamtmenge der oxidkeramischen Phase betragen können.

5. Verfahren zur Herstellung von Schutzrohren für Thermoelemente nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Komponenten von der Oberfläche des Thermoschutzrohres durch Abbeizen teilweise entfernt werden.