DE1648181B1 - Messkoerper zur Messung der Temperatur und/oder der Wandstaerke der Auskleidung eines Ofens - Google Patents

Description

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in axialer Richtung der Sonde erfolgt. Auch hier- Das Material kann beim Einmauern bereits gesintert durch wird die Herstellung der Sonde verteuert. Die oder ungesintert sein und durch die Ofenwärme nachSonde muß aus dem ebengenannten Grunde mit gesintert werden. Der Körper bildet vorzugsweise eine einem großen Querschnitt bei kleinem Umfang ge- Schultern oder einen Vorsprung, um das richtige baut sein, kann also nicht flach ausgeführt werden. 5 Einsetzen des Körpers in das Ofenfutter zu erleichtern. Das bedeutet, daß die Ofenwand mit einem die Festig- Der Körper 11 ist stabförmig ausgebildet, vorzugs-

keit schwächenden relativ großen Loch versehen wer- weise in Form einer dünnen Platte. Er kann bei der den muß. Zur Messung der Dicke der Ofenwand ist Herstellung des Ofens oder auch später in die Ofendiese bekannte Anordnung überhaupt nicht geeignet. wand, das Ofengewölbe, den Ofenboden oder in

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- ίο andere Stellen des Ofens, wo man die Messung durchgrunde, einen Meßkörper der eingangs genannten Art führen will, eingesetzt werden. Die flache Stabform zu entwickeln, mit dem gleichzeitig die Temperatur erleichtert die Befestigung, man erhält eine dichte im Inneren des Ofens und die Dicke der verschleiß- Verbindung zwischen Körper und Futter und erspart baren Wand gemessen werden kann und der in ein- Löcher oder Ausnehmungen im Ofenfutter, die das fächer Weise ohne zusätzliche Kühleinrichtung oder 15 Futter schwächen. Der Querschnitt des Körpers ist die Ofenwand schwächende Löcher in der Ofenwand rechteckig, er kann aber auch parallelogramm-trapezuntergebracht werden kann. oder polygon-förmig sein oder bis zu einem gewissen

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Meßkörper Grad abgerundete Seiten haben. Der Körper kann der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der da- auch in Öfen, die aus einer Stampfmasse hergestellt durch gekennzeichnet ist, daß mindestens drei Meß- 20 skid, eingebaut werden. In diesem Fall muß der Körleiter vorhanden sind, deren eingebettete Enden ein- per mit Befestigungsorganen versehen werden, die ihn zein oder paarweise in abgestuftem Abstand von dem in dem Futter festhalten (nicht gezeigt). Bei Stampfdem Ofeninneren zugewandten Ende des Meßkörpers massen ist die Polygonform, z. B. Sechseck, vorteilenden, haft. Im Körper 11 sind mehrere metallische Leiter

Je zwei gleich lange Meßleiter werden durch eine 25 eingebettet, die zu Thermoelementen oder WiderLötstelle verbunden und bilden ein Thermoelement. Standsdrähten führen und zur Temperatur- und/oder Der Meßkörper kann stabförmig mit einem flachen Wanddickenmessung dienen. Ihre Zuleitungen sind Querschnitt ausgebildet werden, so daß er leicht zwi- mit 13 bezeichnet.

sehen zwei Ofenziegeln eingelegt werden kann und In F i g. 3 ist ein Meßkörper mit drei Thermoele-

eine vollständig dichte Fuge ohne Schwächung. der 30 menten 15, 16, 17 mit Lötstellen 18, 19, 20 gezeigt, Wand des Gewölbes oder des Bodens des Ofens er- die verschieden weit von der schmalen Kante 14 des zielt wird. Der stabförmige Körper besteht aus wärme- Körpers und damit von der Schmelze liegen. Die festem Material. Man kann derartige Meßkörper be- Thermoelemente zeigen bei eingebautem Meßkörper liebig zwischen Ofenziegeln oder in der Stampfmasse verschieden hohe Meßwerte, durch Extrapolation des Ofenfutters befestigen, ohne Löcher od. dgl. für 35 dieser Werte nach Fig. 9 kann die Chargentempera-Schutzrohre vorsehen zu müssen. Man kann mit die- tür selbst berechnet werden. Diese Berechnung kann sem Meßkörper kontinuierlich die Ofentemperatur auch in einer Datamaschine ausgeführt werden. Durch (Chargentemperatur) und/oder die Wanddicke mes- Messung des Widerstandes zwischen zu zwei verschiesen, und zwar auch dann, wenn die Ofenwand teil- denen Thermoelementen gehörenden Leitern kann weise verschlissen ist. Wird die Ofenauskleidung neu 40 auch die Wanddicke angezeigt werden, d. h. die Inhergestellt, so können wieder neue Meßkörper an ge- nenwand verläuft dort, wo die Schmelze einen Kurzwünschten Stellen eingebettet werden. Der Meßkör- Schluß zwischen diesen beiden Leitern bewirkt. Mit per kann aus gesintertem oder ungesintertem Material dem Verschleiß der Wand (siehe die punkt-gebestehen, und im letzteren Fall kann die Sinterung strichelte Linie) verändern sich die Meßwerte, verdurch die Ofenwärme erfolgen. 45 schwindet die Lötstelle 18, bleiben die Lötstellen 19

An Hand der in den Figuren dargestellten Ausfüh- und 20, so daß die Temperatur- und Wanddickenrungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert wer- messung während der ganzen Betriebsdauer des Ofens den. Es zeigen durchgeführt werden kann.

F i g. 1 und 2 eine Aufsicht bzw. eine Seitenansicht Um Temperaturfehler zu vermeiden, können die

eines Meßkörpers gemäß der Erfindung, 50 Leiter an den Lötstellen parallel zur Kante 14 verlegt

Fi g. 3 und 4 schematisch zwei alternative Ausfüh- werden, so daß sie auf Isothermen liegen. Die Leiter rungsformen von Meßkörpern im Längsschnitt, könnenauch ausPlatin-Rodium(Pt-Rh)bestehenund in

F i g. 5 einen Meßkörper mit einer größeren Zahl jedem Thermoelement eine andere Zusammensetzung von Thermoelementen, haben, z. B. 5 % Rh + 95% Pt bzw. 20 °/o Rh + 80 0/0

F i g. 6 einen Meßkörper nur für Wanddickenmes- 55 Pt oder 40 % Rh + 60 % Pt. Man erhält' so eine gute sung, Meßgenauigkeit bei hohen Temperaturen (1200 bis

Fig. 7 und 8 alternative Ausführungen von Meß- 2000° C bei Stahlherstellung),
körpern für Thermoelemente, Um ein Brechen der Leiter bei Wärmedehnungen

F i g. 9 eine Temperaturkurve für die Extrapola- zu vermeiden, sind sie wellen-, spiral- oder zickzacktion der Schmelztemperatur, 60 förmig verlegt, sie können als Drähte, Stäbe, Bänder,

Fig. 10 einen Teil eines Ofengewölbes und Rohre usw. ausgeführt werden (siehe Fig. 3 bis 4).

Fig. 11 einen Teil einer Ofenwand, beide mit In Fig. 4 ist ein Meßkörper gezeigt, bei dem

einem eingesetzten Meßkörper. einer der Leiter jedes Thermoelementes 15,16,17 mit

In Fig. 1 und 2 ist ein Meßkörper 11 aus wärme- der Lötstelle23, 24 eines zurückliegenden Thermobeständigem, z.B. gesintertem oder ungesintertem 6g elementes oder nahe dieser Stelle verbunden ist. Einer Material gezeigt, z. B. aus AI2O3 mit einem hydrau- der Leiter jedes Thermoelementes wird vorteilhaft in lischen Bindemittel wie z. B. Aluminiumzement oder ein, verglichen mit dem Ofenfutter, weiches Material in der Hauptsache aus Dolomit, Magnesit od. dgl. eingebettet, um die Lageänderungen der Leiter im

Verhältnis zueinander zu erleichtern, d.h. Draht- aber bei der Extrapolation die T-Achse in Fig. 9 brüche oder Fehler in der elektrischen Isolation zu ₍ nach rechts in der Figur verschoben werden, d. h. in vermeiden. Das Letztere ist besonders wichtig bei Übereinstimmung mit dem Verschleiß der Kante 37 einer Ofenfuttermasse mit niedrigem Widerstand, und dabei der Ofenwand und/oder des Gewölbes. Die z, B. einer Chrom-Magnesit-Masse. 5 Extrapolation und somit die Temperatur und auch

In Fi g. 6 ist ein Meßkörper mit Leitern 28 bis 31 die Wanddicke können mit Hilfe von Datamaschinen gezeigt, deren Enden 28 α bis 31 α voneinander isoliert direkt angegeben werden, eventuell kann das Aussind und verschieden weit von der inneren Kante 32 gangssignal der Datamaschine als Eingangssignal für des Körpers liegen. Bei Verschleiß der Ofenwand und einen Regelkreis benutzt werden, z. B. für die Leides Meßkörpers werden die zu den verschiedenen io stungsregelung oder den Elektrodenvorschub (nicht Punkten 28 α bis 31 α führenden Drähte kurzgescblos- gezeigt).

sen, und durch Widerstandsmessung kann somit In F i g. 5 ist ein Meßkörper mit mehreren Thermo-

schnell ein Maß der jeweiligen Wanddicke erhalten elementen gezeigt, die in mehreren Reihen 43, 44, 45 werden. und mit teilweise gemeinsamen Rückleitern, 46, 47

In Fig. 7 ist eine Anordnung mit herkömmlichen 15 angeordnet sind. In diesem Fall kann die Meßge-Thermoelementen gezeigt, deren Lötstellen 33 bis 35 nauigkeit sehr groß gemacht werden. In der Anordin verschiedenem Abstand von der inneren Kante 36, nung nach F i g. 5 können die Thermoelemente auf d. h. von der Charge liegen. In diesem Fall wird durch jedem Zentimeter des Meßkörpers angebracht wer-Extrapolation nach Fig 9 die Chargentemperatur be- den, und es kann so die Wanddicke beinahe kontistimrnt und durch Kurzschlußmessung zwischen ver- ao nuierlich gemessen werden, was auch für die Extraschiedenen Thermoelementkreisen auch die jeweilige polation der Temperatur der Schmelze erforderlich Wanddicke. ist.

In Fig. 8 sind verschieden weit von der Chargen- Fig. 10 zeigt einen Teil eines Ofengewölbes mit

kante 37 Lötstellen 38 α bis 41a an einem gemein- Ziegeln 48, wobei zwischen zwei Ziegeln ein Meßsamen Leiter42 angebracht (vgl. auch Fig. 4). In 35 körper49 eingemauert ist. In Fig. 11 ist eine Ofen-F i g. 9 sind die an den verschiedenen Meßpunkten wand mit einem Meßkörper 50, 51 zwischen jedem in Fig. 8 gemessenen Temperaturen gezeigt und bei zweiten Ofenziegel53, 52 gezeigt. Ihre inneren Kan-21 der extrapolierte Meßwert für die Chargentempe- ten sind in der Figur nach links gerichtet, d. h. der ratur bei neuem Ofenfutter. Bei Verschleiß des Kör- Charge zugewendet. In entsprechender Weise kann pers (siehe die gestrichelten Linien in Fig. 8) zusam- 30 der Meßkörper bei gemauertem oder gestampftem men mit dem Ofenfutter steigen die Meßwerte für die Boden verwendet werden, auch die Wand kann gezurückliegenden Thermoelemente, gleichzeitig muß stampft sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 2 ren abgewandten Ende des Meßkörpers herausgeführt Patentansprüche: sind. Solche Meßkörper können beispielsweise bei Lichtbogenofen oder Gießereiöfen verwendet werden.

1. Meßkörper zur Messung der Temperatur Bei der Herstellung von Stahl z. B. und beim Ab- und/oder der verschleißenden Wandstärke einer 5 gießen von Stahl- oder Metallschmelze ist es von entfeuerfesten Auskleidung eines Ofens mit hoher scheidender Bedeutung, daß man die Temperatur des Temperatur, bei dem der Meßkörper aus einem in Ofens und der Charge genau kennt, einerseits um die die feuerfeste Ofenauskleidung einbettbaren stab- Stahlherstellung bzw. das Abgießen richtig durchförmigen Körper aus feuerfestem Material mit führen und zum anderen, um die Möglichkeit zu hierin eingebetteten elektrischen Meßleitern be- ίο haben, diesen Prozeß automatisch steuern zu können, steht, die an dem dem Ofeninneren abgewandten Wegen der hohen Temperatur im Ofen und der ag-Ende des Meßkörpers herausgeführt sind, da- gressiven Ofenatmoshäre und auch der aggressiven durch gekennzeichnet, daß mindestens Schlacken ist eine kontinuierliche Temperaturmesdrei Meßleiter vorhanden sind, deren eingebettete sung und damit eine kontinuierliche Temperaturrege-Enden einzeln oder paarweise in abgestuftem Ab- 15 lung nicht ohne weiteres durchführbar.

stand von dem dem Ofeninneren zugewandten Es ist bekannt, bei solchen Öfen für die Tempera-Ende des Meßkörpers enden. turmessung Tauch-Pyrometer zu benutzen, bei denen

2. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch ge- man eine Anzeige der Chargentemperatur erhält, bekennzeichnet, daß je zwei gleich lange Meßleiter vor das Pyrometer zerstört wird. Man mißt hierbei (15, 16,17) durch eine Lötstelle (18, 19, 20) ver- 20 intermittierend, z. B. zweimal während einer Charge, bunden sind und ein Thermoelement bilden. und man kann mit Hilfe der Anzeige den Prozeß

3. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch ge- steuern. Es versteht sich aber von selbst, daß eine kennzeichnet, daß die Enden zweier gleich langer solche Kontrolle nicht denselben Wert hat wie eine Meßleiter voneinander isoliert sind. kontinuierliche Kontrolle. Man kann die Temperatur

4. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch ge- 35 auch optisch bestimmen. Das setzt aber eine schlakkennzeichnet, daß bei einzeln abgestuften Meß- kenfreie Oberfläche der Schmelze voraus, die auch leitern (38 bis 41) alle oder Gruppen von Meß- nicht von Rauchgasen verdeckt sein darf, was oft leiterenden mit einem gemeinsamen Meßleiter nicht erreichbar ist. Die Messung mit einem Pyro-(42) durch Thermoelemente bildende Lötstellen meter versagt auch häufig deshalb, weil die zu messen- (38α bis 41 ä) verbunden sind (Fig. 8). 30 den Stellen nicht eingesehen werden können. Die

5. Meßkörper nach den Ansprüchen 1 bis 4, da- Dicke der Wand selbst läßt sich mit einem Pyrometer durch gekennzeichnet, daß die aus Drähten, Roh- überhaupt nicht messen.

ren, Bändern oder aus Kombinationen von sol- Aus der belgischen Patentschrift 679 386 ist es be-

chen bestehenden und in das wärmebeständigeMa- kannt, die Wandtemperatur mittels eines in die Wand terial eingebetteten Meßleiter ganz oder teilweise 35 eingebauten Thermoelementes zu messen. Die Tem-

wellen-, spiral- oder zick-zack-förmig verlegt sind. peratur im Inneren des Ofens wird durch diese An-

6. Meßkörper nach Anspruch 5, dadurch ge- Ordnung jedoch nicht erfaßt. Den Temperaturen im kennzeichnet, daß die Meßleiter zunächst von Inneren des Ofens würde das Thermoelement nicht einer im Vergleich zum wärmebeständigen Mate- standhalten.

rial des Körpers weichen Isolationsschicht um- 40 Man hat auch' schon versucht, die Temperatur im geben sind. Inneren des Ofens mit einem in einem Schutzrohr

7. Meßkörper nach einem der vorangegangenen angeordneten Thermoelement, z. B. des Pt-Rh-Typs, Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu zu messen, doch dies verlangt eine gute Schutzwir-Thermoelementen führenden Meßleiter zu beiden kung des Schutzrohres, was schwer erreichbar ist, und Seiten der Lötstellen im wesentlichen parallel zur 45 das Vorhandensein von Ausnehmungen oder Löchern inneren Kante des Meßkörpers verlegt sind, d.h. in Deckel, Gewölbe oder in den Wänden des Ofens, längs einer Isotherme. was eine Schwächung der Ofenkonstruktion bedeutet.

8. Meßkörper nach einem der Ansprüche 1 Es müssen zudem mehrere Öffnungen vorgesehen bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der stabför- werden, um den Verschleiß des Ofenfutters Rechnung mige Körper (11) einen flachen Querschnitt hat. 50 zu tragen.

9. Meßkörper nach Anspruch 8, dadurch ge- Aus der U.S.A.-Patentschrift 3 247 714 ist eine Ankennzeichnet, daß der stabförmige Körper (11) Ordnung bekannt zur Messung der Temperatur im eine Schulter oder einen Ansatz (12) hat. Inneren eines Ofens, wobei der Schwierigkeit Rech-

. , . . . nung getragen wird, daß die Temperatur im Ofen sehr

55 hoch ist und ein Abbrand der Ofenwand erfolgt. Bei der bekannten Anordnung wird eine zylindrische

. Sonde in die Ofenwand eingebaut, deren Temperaturgradient bei der Leitung von Wärme nicht linear ist. An einer geeigneten Stelle in dieser Sonde befindet 60 sich ein Thermoelement. Die Sonde muß an der

Die vorhegende Erfindung bezieht sich auf einen Außenwand des Ofens auf eine konstante niedrige Meßkörper zur Messung der Temperatur und/oder Temperatur gehalten werden. Hierzu dient eine Flüsder verschleißenden Wandstärke einer feuerfesten sigkeitskühleinrichtung. Nachteilig an dieser Anord-Auskleidung eines Ofens mit hoher Temperatur, bei nung ist das Erfordernis einer Kühleinrichtung, die dem der Meßkörper aus einem in die feuerfeste Ofen- 65 die Anordnung teuer macht und den Betrieb kompliauskleidung einbettbaren stabförmigen Körper aus ziert. Außerdem muß die Sonde gegenüber der Ofenfeuerfestem Material mit hierin eingebetteten elektri- wand durch eine zusätzliche Isolationsverkleidung gut sehen Meßleitern besteht, die an dem dem Ofeninne- isoliert werden, so daß ein Wärmefluß ausschließlich