DE1995599U

DE1995599U - Einrichtung zur kontinuierlichen messung der temperatur von metallbaedern in schmelz- oder frischoefen, insbesondere tiegeln oder konvertern

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Publication number: DE1995599U
Application number: DE1995599U
Authority: DE
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1967-09-19
Filing date: 1968-08-08
Publication date: 1968-10-31
Also published as: BE720306A; YU32092B; DE1758789B1; LU56887A1; NL6813328A; SE351488B; ES358029A1; US3530716A

Description

. August

Vereinigte Österreichische Eison-
und Stuhlwerke Aktiengesellschaft

in Linz (Österreich)

Muldensfcrasse 5

Einrichtung zur kontinuierlichen Messung der Temperatur
von Metallbädern in Schmelz- oder Frischöfen, lnsbosondoro

Tiegeln oder Konvertern

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kon«

fcinui er liehen Messung dor Temperatur von Motallbädorn in j

Schmelz- oder Frischöfen, inabesondere Tiegeln oder Kon- |

vortorn, die von oben in den schmelzflüsslgon Einsatz |

dos Ofons einführbar ist. |

§ ISs sind bereits verscnzeaone isznrzcntjungon zur |

Temperaturmessung von schmelzflüssigen Medien vorgeschla- | gen worden, die ein Thermoelement, z.B. Platin-Rhodium/ |

Platin enthalten, welches in einem Schutzrohr aus hoch- f

feuerfestem Material .eingeschlossen ist. Solche Geräte |

j werden insbesondere zur kontinuierlichen Temperaturmes- !

sung in Frischkonvertern gebraucht, bei welchen der

Temperaturverlauf Kennwerte über den Fortgang des Frisch- - ... [ Prozesses vermittelt. Es ist vorgeschlagen worden, Tauchpyrometer dieser Art seitlich durch den Tiegelmantel und
das Tiegelmauerwerk in das schmelzflüssige Bad einzubauen«
wobei sich die Heißlötstelle des Thermoelements in Flucht
mit dem Tiegelmauerwerk befindet oder ein Stück in das
Tiegelirmere hineinragt. Bei Daueraiessungsn haben sioh
insofern Schwierigkeiten ergeben, als die Anzeigegenauigkeit nicht immer zufriedenstellend war, weil diese von

der Temperatur den Tiegelmauerwerks mit beeinflußt wurde; ferner besteht bei in den Tiegelinnenraum ragenden Thoi\noelementen die Gefahr von Beschädigungen beim Chargieren.

Es sind auch von oben in das eohmelzflUssigo Bad einsetzbare Temperaturmeßeinrichtungon bekannt geworden, die ein ein Thermoelement enthaltendes Schutsrohr aus biochfeuerfestem Material aufweisen, welches Schutzrohr die Spitze einer wassergekühlten, heb- und eenkbaren Lanze bildet. Da beim Einsetzen der Meßeinrichtung von oben die auf dem Bad schwimmende Schlackenechicht durchstoßen werden muß, muß Vorsorge getroffen werden, den Teil der Meßeinrichtung, der sich im Schlak-%enbereich befindet, besonders widerstandsfähig auszubilden, weil die Schlacke wesentlich aggressiver ist als

Ϊ das metallische Bad. Zum Schutz dieses im Bereich der

Schlacke befindlichen Gerätteils kommt praktisch nur ein

»ehr widerstandsfähiges, hochfeuerfeatee Material auf

s ■" keramischer Basis in Betracht. Deshalb war z.B. bei der

Ij T_t ,bekannten Einrichtung die Lanze als Tragrohr mit einem Ι ί _c;z£ "j- ^ < unteren, schulterförmigen Ansatz zur Auflagerung eines V-" 7- "^ ^ ,aus feuerfesten Schutzziegeln bestehenden Außenmantels I ^?"^I ^V^r-Γ ~ -cAusgebildet. Die Spitze des Schutzrohre, der Lanzenkopf

und der Mantel aus Schutzziegeln waren hiebei durch eine aufgestampfte keramische Masse unlösbar verbunden.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer verbesserten Einrichtung zur kontinuierlichen Messung der Teüiperatur von Metallbädern in Schmelz- oder Frischöfen, insbesondere Tiegeln oder Konvertern, die von oben in den schmelzflüssigen Einsatz dea Ofens einführbar ist, . mit einer wassergekühlten Sonde, an deren Kopf ein ein

Thermoelement enthaltendes Schutzrohr, welches zumindest an seiner Spitze aus hochfeuerfestern Material besteht, an= gesetzt ist, welche Einrichtung eine hohe Anzeigegenauigkeit aufweisen und unabhängig sein soll von dem je nach der Chargenfolge unterschiedlichen Aufheizgrad des Tiegelinauerwerks. Sie soll weiters Fehlmeßwarte, die durch Einechlacken der Meßstelle entstehen können, vermeiden und os soll das Risiko ausgeschaltet werden, daß bei einer Beschädigung des Geräts Kühlwasser unter die Badoberfläche gelangen kann.

Die erfindungsgemäße Einrichtung, rait dor diese Ziele erreicht werden, ist gemäß ihrem Hauptmerkmal dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr mit einem lösbaren äußeren mantel aus feuerfestem Material ver-äöhen lot. Diο axiale Erstreckung dieses Mantels wird so dimensioniert, _daß der während der Messung im Schlaclcenbereich befindliche Meßteil der Sonde vor dem Angriff durch Schlacke geschützt ist. Zweckmäßig besteht der Mantel ans zwei halbzylindrischen Hängesteinen.

Nach einer bevorzugten Aueführungsforta der Erfindung bildet das Schutzrohr mit dem Thermoelement öino bauliche Einheit, die an dem Sondenkopf lösbar befestigt und durch eine Steckerverbindung mit der im Sondenkopf endenden Ausgleichsleitung verbunden ist. Die Steckerverbindung kann ein federndes Element enthalten, welches ein dauerndes Anpressen der Heißlötstelle des Thermoelementes an das geschlossene Ende des Sc^utzrohres bewirkt und damit einen einwandfreien Wärmeübergang auf die Heißlötstelle gewährleistet.

Weitere? wurdoj gefunden, daß es zur Erzielung einer hohen Anzeigegenauigkeit notwendig ist, den Me£- teil der Meßiönze und den lösbaren Mantel in bestimmter Voiao zu dimensionieren uno Material mit bestimmten Eigenschaften für den Schutzmantel zu verwenden.

Gemäß diosor Weiterbildung der Erfindung beträgt dio Längeerstrockung des nicht wassergekühlten MßQ-feailes mehr als. 25O ^mm _r überragt dor Meßpunkt dos Meßteiles den lösbaren äußeren Mantel um mindestens kO nun und betxägt der Wärraewiderstand des lösbaren

Ort

ttußoren Mantels ττ mehr als 0,03 m «h, C/Kcal, wobei >. die WärmeLeitzahl und s die Wandstärke des lösbaren 'feuerfesten Mantels bedeutet. Vorzugsweise besteht der Mantel aus magnesitischen oder hochtonerdehaltigen Steinen bzw. Stampfmassen, wobei seine Stärke 60 bis 80 mm beträgt.

Die angegebenen Maßnahmen betreffend die Mindestlänge des Meßteiles, die Wahl eines feuerfestt/Ji Materials mit einem bestimmten minimalen Wärmewiderstand und die Dimensionierung des Mantels mit einer bestimmten Dicke wirken im Hinblick auf die Ein- und Aufrechterhaltung des notwendigen großen Temperaturgefälles zwischen dem Meßpunkl· der Einrichtung und dem Anschluß des Meßteiles an die wassergekühlte Lanze zusammen. Während nämlich der Meßpunkt, d.h. die Heißlötstelle des Thermoelementes, eine Temperatur »ππι·mmt- die der Temperatur des zu messenden Bades entspricht, also beispielsweise 16ΟΟ - l800°C, weist die am oberen Ende des Meßteiles herausgeführte und

in den wassergekühlten T«il der Meßlanze eingeführte Ausgleichsleitung keine höhere Temperatur als etwa 5° C auf.

Die Maßnahme,den Meßpunkt in einem bestimmten Mindestabstand vom feuerfesten Mantel anzuordnen, d.h. das Schutzrohr mit dem Thermoelement den Mantel um mindestens hO mm nach unten überragen zu lassen, wirVt in der Richtung, daß die Meßergebnisse durch Wärmeabfuhr ;

von der Heißlötstelle nicht beeinflußt werden und eine Anzeigeträgheit vermieden wird.

Durch die e~'f in Jungsgemäße Dimensionierung der ι

Wandstärke des feuerfesten Mantels wird erreicht, daß der Wärmedurchgang einen Wert von etwa 25000 Kcal/m .h nicht überschreitet. Wenn beispielsweise die Wandstärke des Mantels 60 mm beträgt und bei Erreichen eines stationären Temperaturfeldes die Außentemperatur des in das Metall eingetauchten feuerfesten Mantels ,θ* = 1500°C und seine

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Innentemperatur &. = 700 C beträgt, so wird sich bei Verwendung eines hochfeuerfesten Werkstoffes mit einer Wärmeleitzahl A = 1, 65 Kcal/m.h. C ein Wärmewiderstand τ- = 0,0365 πι .h. C/Kcal und ein Wärmedurchgang nach der Formel

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von 22000Kcal/m .h ergeben. Wenn der feuerfeste Mantel der Meßeinrichtung bei längerem Gebrauch durch den Angriff von Schlacke dünner wird, so daß seine Wandstärke untor 60 mm abfüllt, so muß der Mantel durch Aufbringen von Flickmasse od. dgl. wieder entsprechend verstärkt worden. 1995

Die Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Konverter, in dem die erfindungsgemäße Meßeinrichtung in Stellung gebracht ist; Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Meßteil der Meßeinrichtung; Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch den Sondenkopf. In den Fig. h und 5 sind zwei verschiedene Ausführungsformen des Meßteiles der Sonde dargestellt; Fig. 6 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform eines Meßteils.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Konverter bezeichnet, in dem sich ein flüssiges Eisenbad 2, welches von der Schlackenschicht 3 bedeckt ist befindet. Oberhalb des Baded ist eine Sauerstoffblaslanze k eingefahren; mit 5 ist die Meßsonde bezeichnet, die heb- und senkbar ausgebildet und wassergekühlt ist, und mit einem Anzeigegerät 6 verbunden ist.

Die Sonde besteht, wie aus Fig. 2 hervorgeht, aus drei konzentrischen Rohren 7» 8 und 9i wobei im Innenrohr 7 die Ausgleichsleitung, nämlich zwei in eine Hüls© 10 eingeschlossene Leiter angeordnet sind, die zur Vorbindung der im Meßteil der Einrichtung vorhandenen Thertnoeiomentschonkcl nach außen dienen. Das Rohr 9 der Sonde ist mit dem Innenrohr 7 in der in Fig. 3 dargestell-

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Rohr 8 endigt ein Stück vor dem Sondenkopf; es stellt ein Leitrohr zur Bildung eines Kühlmittelumlaufs dar, wie durch dio Pfeile in Fig. 3 angedeutet ist. Der Meßteil der ©rfindungsgemaßon Einrichtung, der mit dem Sondenkopf verbindbar ist, ist in Fig. 2 allgemein mit 12

ι^ΘΞΘχΟιιΠΘ u · αί/j. υ G ο L»Sxx υ cit-Lo u^iii oi^xxü. i*y> =-'«;» :τ ' ¹^j ül 0 θ ΠΙ CxSS Thermoelement 14 mit seiner Heißlötstelle 15 eingeschlossen ist, und einem das Schutzrohr umhüllenden Mant \6 aus feuerfestem Material. Das Schutzrohr 13 beste.it ebenfalls aus feuerfestem Material, u.zw. über seine ganze Länge oder mindestens an seiner vom Mantel 16 nicht mehr geschützten Spitze. Die Länge des Mantels 16, d.h. seine axiale Erstreckung, ist so ausgelegt, daß der Meßteil der Einrichtung nirgends dem Angriff von Schlacke ausgesetzt ist. Innerhalb des Schutzrohres 13 kann noch ein gasdichtes Rohr 17 vorgesehen sein, in dem die Thermoelementschenkel liegen. Sie können, ^i e an sich bekannt, in einem 2-Loch-Isolierstab verlegt sein. Diese Ausfuhr angsform ist in Fig. 4 näher erläutert_} worin das Schutzrohr wieder mit 13, das Gasdichtrohr mit 17 und der 2-Loch-Isolierstab mit dem Elementenpaar mit 18 bezeichnet ist. Das Schutzrohr trägt an seinem oberen Ende eine Hülse 15», die von einer Steckereinrichtung 20 durchsetzt wird* Eine Fe 'or 21 ist vorgesehen, um einen dauernden Kontakt dor Heißlötstelle 15 mit dem Schutzrohr 13 bzw. dem Gaadichtrohr 17 zu gewährleisten,.

Eine abgeänderte Ausführungsform des Meßteiles ist in Fig. 5 dargestellt, wobei das Schutzrohr 13 mit größerer Wandstärke ausgeführt ist; es bildet einen Tempera turnteß 5 tab 2k, in dem das Elenientenpaar 14, Ik* isoliert vorlegt ist; die Heißlötstelle ist am unteren Ende des Temperaturmoßstabs eingetintort. In gleicher Weise wio bei dor Ausführungsform nach Fig. k ist eine Steckorverbindung 20 vorgesehen, um den Meßteil rasch mit der im Sondonkopf ondondon Ausgleichs-

1 yyο

leitung verbinden zu können.

Der Mantel 16 besteht vorzugsweise aus halbzylindrischen Hängesteinen, die an Hak» π 25 am Außenrohr 9 der Sonde aufgehängt sind und an der Fuge loa aneinanderstoßen. Mit 26 ist eine am Rohr 9 befestigte Rohrschelle bezeichnet, welche die beiden Steinhälften zusammenhält und die Verankerung der Steinhälften an den Haken 25 gewährleistet. Während des Betriebes wird diese Schelle durch Auftragen einer geringen Menge einer hochfeuerfesten Schmiermasse 28 geschützte Mit 27 ist eine Überwurfmutter bezeichnet, mittels der, nachdem die Steckerverbindung hergestellt ist, der Meßteil 12 an dem Sondenkopf befestigt wird.

Bei der in Fr.g. 6 dargestellten abgeänderten Ausführungsform des Meßteiles sind die gleichen Teile wie in Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Hier umfaßt der Meßteil also auch ein Schutsrohr 13» in dem ein gasdichtes Rohr 17 und in diesem das Thermoelement lh mit seiner Heißlötstelle 15 eingesetzt ist:. Das Schutzrohr i3» der Lanzenkopf 11 und das untere Ende der Lanze sind von einem Mantel 16 aus feuerfestem Material umgeben. Das Schutzrohr besteht unten aus einem von metallkeramischem Werkstoff gebildeten Rohrteil 30 und oben aus einem Stahlrohr. Die beiüen Rohre sind mittels eines Gewindes 31 lösbar zusammengeschraubt. Zweckmäßig besteht das Schutzrohr bis zu ü/3 seiner Länge aus Stahl und bis zu 1/3 seiner Länge aus motallkoramischöm Werkstoff. Wie aus der Zeichnung oi-sit-htlich ist, überragt der aus metallkeramischem MateriaJ. bestehende Rohrteil JO das untere Ende des Mantels um das mit ο *>©.<$οivcli-w. r* λ/\

note Stück. Diosos Stück soll orflndungsgomttß mindestens ^O mm betragen. Die Längsorstrockung des aus der Sonde herauoragendon, nicht wassergekühlton Moßteiles ist in der Zeichnung mit ρ bezeichnet. Dioso Längserstreckung soll mehr als 250 mm botragon. Die V/andstärkG des feuerfester! Mantels ist mit g ka^si^hnet und diese soll erfindungsgemäß 60 «· 80 mm betragen,

Claims

_ 10 -

-P—a>—b—g —ir

. Einrichtung zur· kontinuierlichen Messung der Tempe tür von Metallbädern in Schmelz- oder Frischöfen, 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 hochfeuerfestem Material besteht _t angesetzt ist, dadurch gekennzeichnet₃ daß das Schutzrohr (13» 30) mit einem lösbaren äußeren Mantel (i6) aus feuerfestem Material versehen ist.

2. Einrichtung¹ nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (16) aus zwei halbzylindrischen Hängesteinen besteht.

3. Einrichtung na^h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (13) mit dem Thermoelement (14) eine bauliche Einheit bildet, dio an dem Sondenkopf (11) lösbar befestigt und durch oine Steckerverbindung

(20) mit der im Sondenkopf endenden Ausgleichsleitung verbunden ist.

k. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckervorbindung (20) ein federn», js Element

(21) enthält, um die Heißlötstollo (15) an das geschlossene Ende des Schutzrohrs (t3 bzw. 17) anzu-

^pre33en- 1995599

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß die LängserStreckung (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) τ- mehr als 0,03 m'.h. C/Kcal beträgt, wobei /-die Wärme · leitzahl und s die Wandstärke des lösbaren feuerfesten Kanteis bedeuten.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (16) aus magnesitischen oder hochtonerdehaltigen Steinen bzw. Stampfmassen besteht und seine Stärke (q) 60 80 mm beträgt.

7. Einrichtung nach den Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge* kennzeichnet, daß das Schutzrohr (13) "bla zu 2/3 seiner Länge aus Stahl und der übrige Teil (30) aus metallkeramischem Werkstoff besteht.