DE2015789A1

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Info

Publication number: DE2015789A1
Application number: DE19702015789
Authority: DE
Priority date: 1969-04-15
Filing date: 1970-04-02
Publication date: 1970-10-22
Also published as: US3663204A; AT297073B

Description

Patentanwalt ' · ,.

Pjpl.-Phys. RudoljTeerboorns ·_____ , Ρ 1430/70

56 Wuppertal-Barmen
Friedrich-Engels-Alle· 349/351 " " ·

Tel. 556147

Vereinigte Österreichische Eisen-

und Stahlwerke Aktiengesellschaft

in Linz

Verfahren zur Messung der Dicke der Schlackenschicht auf metallischen Bädern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Dicke der Schlackenschicht auf metallischen Bädern. Die Messung der Dicke einer Schlackenschicht in Roheisenpfannen, Stahlgießpfannen, Roheisenmiscliern und anderen metallurgischen Gefäßen ist im Hüttenwesen von besonderer Bedeutung, einerseits um durch Feststellung der genauen Lage der Grenzfläche Metall/Schlacke den Metallinhalt eines Gefäßes ermitteln zu können, anderseits um verschiedene metallurgische Operationen durch-

i ' - zuführen.

Bei der Stahlentgasung nach dem Heberverfahren wird der zu behandelnde flüssige Stahl durch den Rüssel eines sich auf- und abbewegenden Entgasungsgefäßee aus einer feststehenden Pfanne periodisch angesaugt und entgast, worauf er wieder in die Pfanne zurück-

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fließt. Es handelt sich hierbei um eine Teilmengen-Entgasung, bei der die Teilmenge umso größer ist, je größer der Hub des Entgasungsgefäßes bei gegebener Pfannenhöhe eingestellt werden kann. Der raschere Durchsatz des Stahlinhaltes der Pfanne bringt neben der Ersparnis an Behandlungszeit vor allem eine Verringerung des unvermeidlichen Temperaturverlustes, der je Hub etwa 1,3 1,7 C beträgt. Man ist also bestrebt, die mögliche Hubhöhe voll auszunützen, um die Behandlungszeit abzukürzen und wird danach trachten, den oberen Totpunkt der Hubbewegung möglichst nahe unterhalb der Trennfläche Metall/Schlacke zu fixieren* Der obere Totpunkt muß so gewählt werden, daß mit Sicherheit ein Einsaugen der flüssigen Schlacke, die zu einer Zerstörung der feuerfesten Auskleidung des Entgasungsgefäßes führen und Sauerstoff aus der Schlacke in unerwünschter Weise in den zu entgasenden Stahl nachliefern würde, vermieden wird.

In Unkenntnis der genauen Dicke der Schlackenschicht, die von Pfanne zu Pfanne wechselt, war man bisher gezwungen,'einen großen Sicherheitsabstand zwischen dem oberen Totpunkt und der Metalloberfläche zu wählen und mußte damit ein unwirtschaftliches Arbeiten in Kauf nehmen.

Die Erfindung' berweckt die Vermeidung der

geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten und besteht

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darini daß die Messung der Dicke einer Schiäckenschicht auf einem metallischen Bad dadurch erfolgt, daß eine in einen elektrischen-Meßkreis geschaltete Sonde, deren Stirnfläche elektrisch leitend ist, mit gleichmäßiger Geschwindigkeit von oben durch die Schlackenschicht in das Metallbad eingeführt wird> vfobei die elektrische Leitfähigkeit der Schlacke und des Bades bzw. deren „elektrischer Widerstand in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit der Sonde aufgezeichnet wird.

Das er findung s gemäße Verfahren nützt also <* die unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit von Schlacke und Metall aus. Z.B. beträgt bei einer Temperatur von etwa 1550 C die elektrische Leitfähigkeit der üblichen Schlacken in der Bisenmetallurgie etwa 0,2 Siemens, während die Leitfähigkeit des flüssigen Eisens 0,8 Siemens beträgt*

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im be- f

sonderen zur Steuerung von Entgasungsprozessen vorteil-, haft, bei welchen ein mit einem Rüssel in ein schlackenbedecktes Metallbad eintauchendes Entgasungsgefäß ' periodisch gehoben und gesenkt wird. Hierbei wird eine Meßanordnung gewählt, bei der die Meßsonde am Boden des Entgasungsgefäßes befestigt ist und eine solche Längs hat, daß die elektrisch leitende Stirnfläche der Sonde sich auf gleicher Hohe befindet wie die Mündung

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des Rüssels. Durch eine geeignete Schaltung, insbesondere eine Verzögerungsschaltung, ist es dann möglich, die Abwärtsbewegung des Entgasungsgefäßes durch einen Kontakt, wie einen Relaiskontakt, zu unterbrechen, sobald die Stirnfläche der Sonde die Metallbadoberfläche erreicht hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand

™ der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 die Anwendung der Erfindung bei einem Heberentgasungsverfahren veranschaulicht und Fig. 2 eine Messung der Schlackenechichtdi'cke in einem beliebigen Gefäß erläutert.

In Fig. 1 ist eine Stahlpfanne 1 mit flüssigem Metall 2 gefüllt und von einer Schlackenschicht 3 bedeckt. Oberhalb der Pfanne ist ein Entgasungsgefäß 4 angeordnet, welches in Richtung des Doppelpfeiles 5 heb« und senkbar ist. Es trägt einen Rüssel 6, der in das £} Innere der Pfanne ragt. Am Boden des Entgasungsgefäßes ist die Meßsonde 7 lösbar befestigt und zwar mittels eines Flansches 8, der durch Schrauben 9 am Teil 10 des Mantels des Entgasungsgefäßes angeschraubt ist. Zwischen dem Flasch 8 und dem Teil 10 ist eine elektrische Isolierung 11 vorgesehen. Die Sonde selbst besteht aus einem elektrischen Leiter 12 und einem feuerfesten elektrischen Isolierungemantel 13. Die Länge der Sonde ist so bemessen, daß ihre Stirnfläche auf gleicher

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Höhe liegt, wie die Mündung des Rüssels 6. Die Sonde ist über den elektrischen Leiter l4, der an einem Festpunkt 15t l6 befestigt ist, mit einer Stromquelle 17 verbunden. Zur Messung wird Gleich- oder Wechselstrom mit einer Spannung von 2 - 10 Volt angewendet. Der Stromkreis wird gebildet von einem Pol der Stromquelle zu der Elektrode 12 und anderseits durch eine Verbindung mit der Schiene l&Vauf der ein Vagen 19 mit den Rädern 20 . . | steht, der die mit einer.feuerfesten Auskleidung versehene Pfanne 1 trägt.

In Fig. 1 ist dargestellt, wie die Stirnfläche der Sonde und damit die Elektrode die Oberfläche der Schlackenschicht 3 gerade berührt. Bei Berührung der Sonde 7 mit der Schlacke fließt ein Strom über die stets leitende Pfannenwand 21, den Pfannenwagen 19, die Räder 20 und die Schienen lö und über das Registrierinstrument 22 und/oder eine Relaisspule 23 zum zweiten Pol der Strom- g quell· 17* Das Regietrierinstrument 22 besteht im wesentlichen aus einem Schreiber mit einem in Richtung des Pfeile« Zk bewegten Papierstreifen 25· Sobald die Meßsonde 7 die Oberfläche der Schlacke 3 berührt, erfolgt tin Aufschlag auf dem Schreiber als Maß für die StroiMtürk· de« «omit geschlossenen Stromkreise«. Die StrojMtMrke «teift also vom Wert 0, der am Papierstreifen 25 duroh 41« «triohlitrte Linie 26 veranschaulicht wird, auf einen Wert 27I die·· ftrometark« ändert «ich beim j

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Absenken der Elektrode und bei der Berührung derselben mit dem besser leitenden Metall auf den Wert, der schematisch durch den Linienzug 28 angedeutet ist. Wenn der Streifenvorschub des Registriergerätes synchron mit der Absenkbewegung der Elektrode läuft, so ist die Länge des Linienzuges 27 gleich mit der Dicke der Schlackenschichte D. Die Länge des Schriftzuges am Streifen 25, die der Schlackentiefe entspricht, ist durch die Begrenzungslinien 291 30 gekennzeichnet. Der Relaiskontakt 23 unterbricht die Abwärtsbewegung des Entgasungsgefäßes im Augenblick, als der Sprung in der Leitfahigkeitsänderüng der beiden Medien erfolgt, also wenn die Sonde die Metallbadoberfläche erreicht. Die Position des Sondenkopfes beim Berühren der Metallbadoberfläche ist mit 7* bezeichnet.

Der Rüssel 6 des Entgasungsgefäßes 4 hat am unteren Ende einen Schlackenabweiser 31 und soll bei Beginn des Entgasungsvorganges um einen Sicherheitsabstand S unter das Metallbadniveau abgesenkt sein.

Wenn nun - wie vorher beschrieben - die Sonde die Metallbadoberfläche erreicht und die Abwärtsbewegung des Entgasungsgefäßes abgeschaltet wird, so kommt diese Bewegung nicht sofort zum Stillstand, sondern es erfolgt ein gewisser Nachlauf; Diese Tatsache kann bei der Bemessung dtr Länge der Sonde und der relativen Lage ihrer

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Unterkante zur Unterkante des Rüssels ausgenützt werden. In Fig. 1 befindet sich die Unterkante der Meßsonde 7 und die Unterkante des Rüssels 6 auf gleichem Niveau und die. Länge des Nachlaufes entspricht dem gewünschten Sicherheitsabstand S; beim Abschalten der Abwärtsbewegung wird also der Rüssel in der strichliert gezeichneten Position 6* zum Stillstand kommen* Nach dem Abschalten

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der Abwärtsbewegung wird automatisch mit der Entgasung "

und dem Einschalten der Heb- und Senkbewegung.des Entgasungsgefäßes mit dem Hub H begonnen. Die Position des Rüssels und der Meßsonde am unteren Totpunkt sind strichliert mit 6" und 7" bezeichnet. Die Hubbewegung ist durch den Doppelpfeil 5 veranschaulicht.

In Fig· 2 ist eine Pfanne 1 in gleicher Weise

wie bei Fig. 1 auf einem Pfannenwagen 19 abgestellt und über die Räder 20 und die Schienen ld, unter Anwendung der gleichen Schaltung wie im Zusammenhang mit Fig. 1 be- |

schrieben, über das Registriergerät 22 und den Relais- · kontakt 23 mit dem einen Pol der Stromquelle 17 verbunden. In der Pfanne befindet sich ein von Schlacke bedecktes Metallbad 2. Die Dicke der Schlackenschicht soll gemessen werden. Eine Sonde 7» die in gleicher Weise ausgebildet ist wie in Fig. 1, ist auf einem Seil 32aufgehängt, welches über elektrisch isolierte Rollen 33» 3^ zur Winde 35 führt. Das Seil 32 ist elektrisch leitend und die Winde 35 i-et über den Leiter Ik mit dem zweiten Pol der

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Stromquelle 17 verbunden. Die Sonde wird zur Messung der Schlackendicke mit konstanter Geschwindigkeit vertikal - oder bei Platzmangel in schräger Richtung - von oben in die Pfanne oder in ein sonstiges metallurgisches Gefäß eingeführt und der Stromdurchgang wird auf dem Registriergerät 22 an einem Papierstreifen 25 aufgezeichnet. Die Vorschubgeschwindigkeit des Registrierstreifens und die Geschwindigkeit der Absenkbewegung der Sonde werden in einem bestimmten Verhältnis zueinander eingestellt, so daß die Schlackendicke am Gerät direkt abgelesen werden kann. Damit die Sonde die Schlackenschicht leicht durchstoßen kann und kein mechanischer Widerstand zu überwinden ist, ist am Seil 32 oberhalb der Sonde 7 das Gewicht 36 aufgehängt.

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Claims

Patentansprüche:

1.j Verfahren zur Messung der Dicke der Schlackenschicht auf metallischen Bädern, insbesondere auf durch Vakuumbehandlung zu entgasenden Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine in einen elektrischen Meßkreis geschaltete Sonde, deren Stirnfläche elektrisch leitend ist, mit gleichmäßiger Geschwindigkeit von oben durch die Schlackenschicht in das Metallbad eingeführt wird, wobei die elektrische Leitfähigkeit der Schlacke und des Bades bzw. deren elektrischer Widerstand in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit der Sonde aufgezeichnet wird.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur. Steuerung von Entgasungsprozessen, wobei ein mit einem Rüssel in ein achlackenbedecktes Metallbad eintauchendes Entgaeungsgefäß periodisch gehoben und gesenkt wird, mit der Maßgabe, daß die Meßsonde am Entgasungsgefäß befeetigt wird, die elektrisch leitende Stirnfläche der Meßsonde eich auf gleicher Höhe befindet wie die Mündung des Rüssels und die Abwärtsbewegung des Entgaaungsgefäßes durch ©inen Kontakt unterbrochen wird, sobald die Stirnfläch© der Sonde die Metallbadober» fl&che erreicht. _: , __ ,__r . "

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