DE1758789B1

DE1758789B1 - Einrichtung zur kontinuierlichen messung der temperatur von metallbaedern in schmelz oder frischoefen insbesondere tiegeln oder konverten

Info

Publication number: DE1758789B1
Application number: DE19681758789
Authority: DE
Inventors: Guenter Poferl; Matthias Schernthaner; Meinhard Truppe
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1967-09-19
Filing date: 1968-08-08
Publication date: 1971-09-09
Also published as: DE1995599U; US3530716A; LU56887A1; YU32092B; ES358029A1; NL6813328A; BE720306A; SE351488B

Description

1 ■. 2 ..■■".

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur konti- Metallschmelze widerstandsfähigem Material besteht, nuierlichen Messung der Temperatur von Metall- angesetzt ist, darin, daß der nicht-wassergekühlte bädern in Schmelz- oder Frischöfen, insbesondere Meßteil am Sondenkopf lösbar befestigt ist, wobei Tiegeln oder Konvertern, die von oben in den schmelz- das Schutzrohr über den größten Teil seiner Längsflüssigen Einsatz des Ofens einführbar ist. 5 erstreckung und die Anschlußstelle des Schutzrohres

Es sind bereits verschiedene Einrichtungen zur am Sondenkopf von einem lösbaren äußeren Mantel Temperaturmessung von schmelzflüssigen Medien aus feuerfestem und gegen Schlackenangriff widervorgeschlagen worden, die ein Thermoelement, z. B. standsfähigem Material umgeben sind.
Platin-Rhodium/Platin enthalten, welches in einem Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung kann es Schutzrohr aus hochfeuerfestem Material einge- io auch im Fall einer Beschädigung des Kühlsystems schlossen ist. Solche Geräte werden insbesondere zur nicht zu Knallgasexplosionen kommen, da der in die kontinuierlichen Temperaturmessung in Frischkon- Schmelze eintauchende Meßteil ungeküb It ist und vertern gebraucht, bei welchen der Temperaturverlauf Kühlwasser gegebenenfalls nur oberhalb der Schmelzen-Kennwerte über -den Fortgang des Frischprozesses oberfläche austreten kann, wobei das dabei entvermittelt. Es ist vorgeschlagen worden, Tauch- 15 stehende Knallgas durch die Atmosphäre im Ofen pyrometer dieser Art seitlich durch den Tiegelmantel verdünnt wird und nach oben entweichen kann,
und das Tiegelmauerwerk in das schmelzflüssige Bad Nach einer bevorzugten Ausführungsform, der Ereinzubauen, wobei sich die Heißlötstelle des Thermo- findung bildet das Schutzrohr mit dem Thermoelement elements in Flucht mit dem Tiegelmauerwerk befindet eine bauliche Einheit, die an dem Sondenkopf lösbar oder ein Stück in das Tiegelinnere hineinragt. Bei 20 befestigt und durch eine Steckerverbindung mit der Dauermessungen haben sich insofern Schwierigkeiten im Sondenkopf endenden Ausgleichsleitung verergeben, als die Anzeigegenauigkeit nicht immer bunden ist. Dadurch wird ein besonders schneller zufriedenstellend war, weil diese von der Temperatur Austausch des Meßteils ermöglicht,
des Tiegelmauerwerks mit beeinflußt wurde; ferner Die Steckerverbindung kann ein federndes Element besteht bei in den Tiegelinnenraum ragenden Thermo- 25 enthalten, welches ein dauerndes Anpressen der Heißelementen die Gefahr von Beschädigungen beim lötstelle des Thermoelementes an das geschlossene Chargieren. Ende des Schutzrohres bewirkt und damit einen

Es sind auch Von oben in das schmelzflüssige Bad einwandfreien Wärmeübergang auf die Heißlötstelle

einsetzbare Temperaturmeßeinrichtungen bekannt- gewährleistet.

geworden, die als Meßteil ein ein Thermoelement 30 Weiter wurde gefunden, daß es zur Erzielung einer

enthaltendes Schutzrohr aus gegen Metallschmelze hohen Anzeigegenauigkeit notwendig ist, den Meßteil

widerstandsfähigem Material aufweisen, welches der Meßlanze und den lösbaren Mantel in bestimmter

Schutzrohr die Spitze einer wassergekühlten, heb- und Weise zu dimensionieren und Material mit bestimmten

senkbaren Lanze bildet. Da beim Einsetzen der Meß- Eigenschaften für den Schutzmantel zu verwenden,

einrichtung von oben die auf dem Bad schwimmende 35 Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung beträgt

Schlackenschicht durchstoßen werden muß, muß die Längserstreckung des nicht wassergekühlten Meß-

Vorsorge getroffen werden, den Teil der Meßein- teiles mehr als 250 mm, überragt der Meßpunkt des

richtung, der sich im Schlackenbereich befindet, be- Meßteiles den lösbaren äußeren Mantel um mindestens

sonders widerstandsfähig auszubilden, weil die Schlacke 40 mm und beträgt der Wärmewiderstand des lösbaren

wesentlich aggressiver ist als das metallische Bad Zum 40 _{äußeren Mantds} s_^ ^ _m2. _h . _oc/kcal

Schutz dieses im Bereich der Schlacke befindlichen λ '

Geräteteils kommt praktisch nur ein sehr Widerstands- bei λ die Wärmeleitzahl und s die Wandstärke des

fähiges, hochfeuerfestes Material auf keramischer lösbaren feuerfesten Mantels bedeutet. Vorzugsweise

Basis in Betracht. Deshalb war z. B. bei der bekannten besteht der Mantel aus magnesitischen oder hoch-

Einrichtung die Lanze als Tragrohr mit einem unteren, 45 tonerdehaltigen Steinen bzw. Stampfmassen, wobei

schulterförmigen Ansatz zur Auflagerung eines aus seine Stärke 60 bis 80 mm beträgt,

feuerfesten Schutzziegeln bestehenden Außenmantels Die angegebenen Maßnahmen betreffend die Min-

ausgebildet. Die Spitze des Schutzrohres, der Lanzen- destlänge des Meßteiles, die Wahl eines feuerfesten

kopf und der Mantel aus Schutzziegeln waren hierbei Materials mit einem bestimmten minimalen Wärme-

durch eine aufgestampfte keramische Masse unlösbar 50 widerstand und die Dimensionierung des Mantels

verbunden. Wegen der bis in den Bereich der Metall- mit einer bestimmten Dicke wirken im Hinblick auf

schmelze geführten Wasserkühlung besteht die Gefahr die Ein- und Äufrechterhaltung des notwendigen

einer Knallgasexplosion. großen Temperaturgefälles zwischen dem Meßpunkt

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Ein- der Einrichtung und dem Anschluß des Meßteiles an

richtung zur kontinuierlichen Eintauchmessung der 55 die wassergekühlte Lanze zusammen. Während näm-

Temperatur schmelzflüssiger Metallbäder zu schaffen, lieh der Meßpunkt, d. h. die Heißlötstelle des Thermo-

ohne die Gefäßwand im Bereich der Schmelze zu elementes, eine Temperatur annimmt, die der Tempe-

durchbohren, wobei die Einrichtung ohne Stillsetzung ratur des zu messenden Bades entspricht, also beispiels-

des Schmelzgefäßes austauschbar ist und die Gefahr weise 1600 bis 1800⁰C, weist die am oberen Ende des

von Knallgasexplosionen vermieden wird. 60 Meßteiles herausgeführte und in den wassergekühlten

Die Erfindung besteht bei einer Einrichtung zur Teil der Meßlanze eingeführte Ausgleichsleitung keine

kontinuierlichen Messung der Temperatur von Metall- höhere Temperatur als etwa 50⁰C auf.

bädern in Schmelz- oder Frischöfen, insbesondere Die Maßnahme, den Meßpunkt in einem bestimmten

Tiegeln oder Konvertern, die von oben in den schmelz- Mindestabstand vom feuerfesten Mantel anzuordnen,

flüssigen Einsatz des Ofens einführbar ist, mit einer 65 d.h. das Schutzrohr mit dem Thermoelement den

wassergekühlten Sonde, an deren Kopf ein Meßteil Mantel um mindestens 40 mm nach unten überragen

mit einem ein Thermoelement enthaltendem Schutz- zu lassen, wirkt in der Richtung, daß die Meßergebnisse

rohr, welches zumindest an seiner Spitze aus gegen durch Wärmeabfuhr von der Heißlötstelle nicht be-

Claims

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einflußt werden und eine Anzeigeträgheit vermieden ist so ausgelegt, daß der Meßteil der Einrichtung wird. nirgends dem Angriff von Schlacke ausgesetzt ist. Durch die erfindungsgemäße Dimensionierung der Innerhalb des Schutzrohres 13 kann noch ein gasdichtes Wandstärke des feuerfesten Mantels wird erreicht, Rohr 17 vorgesehen sein, in dem die Thermoelementdaß der Wärmedurchgang einen Wert von etwa 5 schenkel liegen. Sie können, wie an sich bekannt, 25 000 kcal/m² · h nicht überschreitet. Wenn beispiels- in einem 2-Loch-Isolierstab verlegt sein. Diese Ausweise die Wandstärke des Mantels 60 mm beträgt f ührungsform ist in F i g. 4 näher erläutert, worin das und bei Erreichen eines stationären Temperaturfeldes Schutzrohr wieder mit 13, das Gasdichtrohr mit 17 die Außentemperatur des in das Metall eingetauchten und der 2-Loch-Isolierstab mit dem Elementenpaar feuerfesten Mantels #_a = 1500⁰C und seine Innen- io mit 18 bezeichnet ist. Das Schutzrohr trägt an seinem temperatur &i — 700° C beträgt, so wird sich bei Ver- oberen Ende eine Hülse 19, die von einer Steckerwendung eines hochfeuerfesten Werkstoffes mit einer einrichtung 20 durchsetzt wird. Eine Feder 21 ist Wärmeleitzahl A = I, 65 kcal/m · h · °C ein Wärme- vorgesehen, um einen dauernden Kontakt der Heiß-

widerstand -f- = 0,0365 m* · h · °C/kcal und ein War- ftf*,¹⁵™* ^dem..,^Sf ^uJ^{zrohr 13 bzw}· ^{dem Gas}" λ ' ' 15 dichtrohrl7 zu gewährleisten.

medurchgang nach der Formel Eine abgeänderte Ausführungsform des Meßteiles

ist in F i g. 5 dargestellt, wobei das Schutzrohr 13

_ ftg — &i mit größerer Wandstärke ausgeführt ist; es bildet

s einen Temperaturmeßstab 24, in dem das Elementen-

"Y" 2o paar 14,14' isoliert verlegt ist; die Heißlötstelle ist am

unteren Ende des Temperaturmeßstabs eingesintert.

von 22 000 kcal/m^a · h ergeben. Wenn der feuerfeste In gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Mantel der Meßeinrichtung bei längerem Gebrauch F i g. 4 ist eine Steckerverbindung 20 vorgesehen, um durch den Angriff von Schlacke dünner wird, so daß den Meßteil rasch mit der im Sondenkopf endenden seine Wandstärke unter 60 mm abfällt, so muß der 25 Ausgleichsleitung verbinden zu können.
Mantel durch Aufbringen von Flickmasse od. dgl. Der Mantel 16 besteht vorzugsweise aus halb-

wieder entsprechend verstärkt werden. zylindrischen Hängesteinen, die an Haken 25 am

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Außenrohr 9 der Sonde aufgehängt sind und an der Zeichnung näher erläutert. Fuge 16a aneinanderstoßen. Mit 26 ist eine am Rohr 9

F i g. 1 zeigt einen Konverter, in dem die erfindungs- 30 befestigte Rohrschelle bezeichnet, welche die beiden gemäße Meßeinrichtung in Stellung gebracht ist; Steinhälften zusammenhält und die Verankerung der

F i g. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Meßteil Steinhälften an den Haken 25 gewährleistet. Während der Meßeinrichtung; des Betriebes wird diese Schelle durch Auftragen

F i g. 3 einen Vertikalschnitt durch den Sondenkopf; einer geringen Menge einer hochfeuerfesten Schmierin 35 masse 28 geschützt. Mit 27 ist eine Überwurfmutter

F i g. 4 und 5 sind zwei verschiedene Ausf ührungs- bezeichnet, mittels der, nachdem die Steckerverbindung formen des Meßteils der Sonde dargestellt; hergestellt ist, der Meßteil 12 an dem Sondenkopf

F i g. 6 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine ab- befestigt wird.

geänderte Ausführungsform eines Meßteils. Bei der in F i g. 6 dargestellten abgeänderten Ausin F i g. 1 ist mit 1 ein Konverter bezeichnet, in 40 f ührungsf orm des Meßteiles sind die gleichen Teile dem sich ein flüssiges Eisenbad 2, welches von der wie in F i g. 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Schlackenschicht 3 bedeckt ist, befindet. Oberhalb Hier umfaßt der Meßteil also auch ein Schutzrohr 13, des Bades ist eine Sauerstoffblaslanze 4 eingefahren; in dem ein gasdichtes Rohr 17 und in diesem das mit 5 ist die Meßsonde bezeichnet, die heb- und Thermoelement 14 mit seiner Heißlötstelle 15 eingesetzt senkbar ausgebildet und wassergekühlt ist und mit 45 ist. Das Schutzrohr 13, der Lanzenkopf 11 und das einem Anzeigegerät 6 verbunden ist. untere Ende der Lanze sind von einem Mantel 16 aus

Die Sonde besteht, wie aus F i g. 2 hervorgeht, aus feuerfestem Material umgeben. Das Schutzrohr besteht drei konzentrischen Rohren 7, 8 und 9, wobei im unten aus einem von metallkeramischem Werkstoff Innenrohr 7 die Ausgleichsleitung, nämlich zwei in gebildeten Rohrteil 30 und oben aus einem Stahlrohr, eine Hülse 10 eingeschlossene Leiter angeordnet sind, 50 Die beiden Rohre sind mittels eines Gewindes 31 die zur Verbindung der im Meßteil der Einrichtung lösbar zusammengeschraubt. Zweckmäßig besteht vorhandenen Thermoelementschenkel nach außen das Schutzrohr bis zu zwei Drittel seiner Länge aus dienen. Das Rohr 9 der Sonde ist mit dem Innenrohr 7 Stahl und bis zu einem Drittel seiner Länge aus metallin der in F i g. 3 dargestellten Weise verbunden und keramischem Werkstoff. Wie aus der Zeichnung erbildet den Sondenkopf 11. Das Rohr 8 endigt ein 55 sichtlich ist, überragt der aus metallkeramischem Stück vor dem Sondenkopf; es stellt ein Leitrohr zur Material bestehende Rohrteil 30 das untere Ende des Bildung eines Kühlmittelumlaufes dar, wie durch die Mantels um das mit 0 bezeichnete Stück. Dieses Pfeile in F i g. 3 angedeutet ist. Der Meßteil der Stück soll erfindungsgemäß mindestens 40 mm beerfindungsgemäßen Einrichtung, der mit dem Sonden- tragen. Die Längserstreckung des aus der Sonde kopf verbindbar ist, ist in F i g. 2 allgemein mit 12 60 herausragenden, nicht wassergekühlten Meßteiles ist bezeichnet. Er besteht aus dem Schutzrohr 13, in dem in der Zeichnung mit ρ bezeichnet. Diese Längsdas Thermoelement 14 mit seiner Heißlötstelle 15 ein- erstreckung soll mehr als 250 mm betragen. Die geschlossen ist, und einem das Schutzrohr umhüllenden Wandstärke des feuerfesten Mantels ist mit q bezeichnet Mantel 16 aus feuerfestem Material. Das Schutzrohr 13 und diese soll erfindungsgemäß 60 bis 80 mm betragen, besteht ebenfalls aus feuerfestem Material, und zwar 65 ..

über seine ganze Länge oder mindestens an seiner Fatentansprucne:

vom Mantel 16 nicht mehr geschützten Spitze. Die 1. Einrichtung zur kontinuierlichen Messung

Länge des Mantels 16, d. h. seine axiale Erstreckung, der Temperatur von Metallbädern in Schmelz-

oder Frisehöfen, insbesondere Tiegeln oder Konvertern, die von oben in den schmelzflüssigen Einsatz des Ofens einführbar ist, mit einer wassergekühlten Sonde, an deren Kopf ein Meßteil mit einem ein Thermoelement enthaltendem Schutzrohr, welches zumindest an seiner Spitze aus gegen Metallschmelze widerstandsfähigem Material besteht, angesetzt ist, dadurchgeken η zeichnet, daß der nicht wassergekühlte Meßteil (12) am Sondenkopf (11) lösbar befestigt ist, wobei das Schutzrohr (13) über den größten Teil seiner Längserstreckung und die Anschlußstelle des Schutzrohres (13) am Sondenkopf (11) von einem lösbaren äußeren Mantel (16) aus feuerfestem und gegen Schlackenangriff widerstandsfähigem Material umgeben sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (13) mit dem Thermoelement (14) eine bauliche Einheit bildet, die an dem Sondenkopf (11) lösbar befestigt und durch eine Steckerverbindung (20) mit der im Sondenkopf endenden Ausgleichsleitung verbunden ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckerverbindung (20) ein federndes Element (21) enthält, um die Heißlötstelle (15) an das geschlossene Ende des Schutzrohres (13 bzw. 17) anzupressen.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längserstrekkung (p) des nicht wassergekühlten Meßteiles (12) mehr als 250 mm beträgt, der Meßpunkt (15) des Meßteiles den lösbaren, äußeren Mantel (16) um mindestens 40 mm überragt und der Wärmewiderstand des lösbaren, äußeren Mantels (16)

4 mehr als 0,03 m²

'C/kcal beträgt, wobei λ des

die Wärmeleitzahl und s die Wandstärke
lösbaren feuerfesten Mantels bedeutet.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (16) aus magnesitischen oder hochtonerdehaltigen Steinen bzw. Stampfmassen besteht und seine Stärke (q) 60 bis 80 mm beträgt.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (13) bis zu zwei Drittel seiner Länge aus Stahl und der übrige Teil (30) aus metallkeramischem Werkstoff besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen