DE2042742A1

DE2042742A1 - Induction crucible oven - wall condition supervision by electric resistance circuit and wheatstone bridge

Info

Publication number: DE2042742A1
Application number: DE19702042742
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing. 2000 Ham burg. P Sprave
Original assignee: Norddeutsche Affinerie AG
Current assignee: Aurubis AG
Priority date: 1970-08-28
Filing date: 1970-08-28
Publication date: 1972-04-20

Abstract

The electrical resistance changes in the crucible wall, and the surrounding heat-insulating mass, as part of a circuit, is linked to the Wheatstone-Bridge. Sensitive galvanometer is zeroed to every new crucible and the slightest change in wall condition is measured in values of the resistance, converted and linked to the alarm device and furnace master-switch,thus avoiding material losses in eventual crucible wall failure.

Description

Verfahren zur Uberwachung des Tiegels von Induktionstiegelöfen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Tiegels von Induktionstiegelöfen für das Schmelzen von Metallen oder dergleichen auf Veränderungen der Tiegelwandstärke bzw. auf Tiegeldurchbrüche. Method for monitoring the crucible of induction crucible furnaces The The invention relates to a method for monitoring the crucible of induction crucible furnaces for the melting of metals or the like for changes in the crucible wall thickness or on crucible openings.

Bei den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Überwachung von Induktionstiegelöfen nutzte man in der Regel das beim Tiegelbruch aus der Bruchstelle ausfließende flüssige Metall direkt zur Schließung eines eiktrischen Stromkreises aus, wodurch dann in diesen Stromkreis geschaltete Mittel zur Abgabe von Alarmsignalen und/oder direkten Unterbrechung des Ofenbetriebs in Gang gesetzt wurden. Diese Methode hat den Nachteil, daß die Kontaktstellen, mit denen das flüssige Metall nach dem Tiegeldurchbruch in Verbindung tritt, zerstört werden. Das einmal aus dem Tiegel ausgetretene Metall ist außerdem in manchen Fällen nicht mehr vollkommen beherrschbar, sodaß Gefahren für das Bedienungspersonal und für die Umgebung des Ofens nicht ganz ausgeschlossen sind.In the previously known methods and devices for monitoring In induction crucible furnaces, this was usually used when the crucible broke from the break point outflowing liquid metal directly to complete an egg circuit off, which means that are then switched into this circuit for issuing alarm signals and / or direct interruption of the furnace operation. This method has the disadvantage that the contact points with which the liquid metal after Crucible breakthrough comes into contact, are destroyed. That once from the crucible worn metal is also no longer perfect in some cases controllable, so that there is no danger to the operating personnel and to the environment of the Furnace are not entirely excluded.

Außerdem können dabei auch erhebliche Metallverluste auftreten.In addition, considerable metal losses can also occur in the process.

Diese Mängel werden durch die Erfindung vermieden, indem die Veränderungen des elektrischen Widerstandes der Tiegelwandung und der den Tiegel umgebenden Isolierschicht bzw.These deficiencies are avoided by the invention by making the changes the electrical resistance of the crucible wall and the insulating layer surrounding the crucible respectively.

Stampfmasse, die gemeinsam als Widerstand in einem Stromkreis angeordnet sind, nach der Nullmethode überwacht werden0 Diese Art der Überwachung hat den besonderen Vorteil, daß bereits die Gefahr des Tiegeldurchbruchs erkannt werden kann, sodaß man den Ofen vor dem tatsächlich erfolgten Durchbruch abstellen und den Tiegel auswechseln kann. Es ist bei diesem Verfahren natürlich auch möglich, den Durchbruch selbst abzuwarten. Während bei den bisherigen Methoden der Beginn des Durchbruchs noch nicht erkannt werden konnte, sondern vielmehr eine erhebliche Menge des geschmolzenen Metalls erst durch die den Tiegel umgebende Isolerschicht bzw0 Stampfmasse durchwandern mußte, wodurch oft ganz erhebliche Metallverluste auftreten konnten und die efahrenquellen über längere Zeit nicht ausgeschaltet werden konnten, ist es bei dem Verfahren nach der Erfindung möglich, den Ofen schon bei Beginn des Durchbruchs still zu legen, sodaß die angeführten Nachteile vermieden werden können.Ramming mass, which are arranged together as a resistor in a circuit are to be monitored according to the zero method0 This type of monitoring has a special Advantage that the danger of the crucible breakthrough can already be recognized, so that turn off the furnace before the actual breakthrough and replace the crucible can. With this procedure it is of course also possible to make the breakthrough itself to be seen. While with the previous methods the breakthrough is still beginning could not be detected, but rather a significant amount of the melted Metal first migrate through the insulating layer or ramming mass surrounding the crucible had to, as a result of which very considerable metal losses could often occur and the sources of risk could not be switched off for a long time, it is with the procedure after the invention makes it possible to shut down the furnace at the beginning of the breakthrough, so that the disadvantages mentioned can be avoided.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Tiegelwandung und die den Ofen umgebende Wärmeisolierschicht bzw. Stampfmasse als Widerstand in einem Gleichstromkreis geschaltet und die Veränderungen ihres Ohmschen Widerstandes mittels einer Wheatstone-Brücke im AusSchlagverfahren gemessen. Dies kann so erfolgen, daß zu Beginn des Ofenbetriebes mit dem neuen Tiegel mittels eines in der Wheatstone-Brücke in an sich bekannter Weise angeordneten Einstellwiderstands der in der Nulldiagonale der Brücke fließende Strom auf Null eingestellt wird, so daß das in der Nulldiagonale angeordnete Galvanometer keinen Aust;bhlag zeigt. Sobald die Tiegelwandung dünner und damit der Ohmsche Widerstand derselben geringer wird, wird das in der Nulldiagonale der Wheatstone-Brücke angeordnete Galvanometer ausschlagen. An der Größe des beobachteten Ausschlags kann erkannt werden, in welchem Zustand sich die Tiegelwandung befindet bzw. ob die Gefahr eines Tiegeldurchbruchs herangenaht ist0 Zur gegebenen Zeit können dann die Maßnahmen zur Unterbrechung des Ofenbetriebs und zum Auswechseln des Tiegels getroffen werden.In a particularly advantageous embodiment of the method the crucible wall and the one surrounding the furnace Thermal insulation layer or ramming mass connected as a resistor in a direct current circuit and the changes of their ohmic resistance by means of a Wheatstone bridge in the AusSchlag method measured. This can be done so that at the beginning of the furnace operation with the new crucible by means of a setting resistor arranged in the Wheatstone bridge in a manner known per se the current flowing in the zero diagonal of the bridge is set to zero, see above that the galvanometer arranged in the zero diagonal shows no obstructions. As soon the crucible wall is thinner and the ohmic resistance of the same is lower, the galvanometer arranged in the zero diagonal of the Wheatstone bridge will deflect. The size of the observed rash can be used to identify in which condition whether the wall of the crucible is in place or whether the danger of a breakthrough is approaching ist0 The measures to interrupt the furnace operation can then be taken at the appropriate time and to replace the crucible.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung werden die bei Widerstandsänderungen von Tiegelwandung und Wärmeisoliermasse in der Nulldiagonale der Wheatstone-Brücke auftretenden Ströme zur Auslösung von Gefahrensignalen bzw. Anregung von Signaleinrichtungen oder Einrichtungen zur Unterbrechung des Ofenbetriebes verwendet. Zu diesem Zwecke wird am besten eine entsprechende Kontrolleinrichtung, zum Beispiel ein Meßwertumformer oder ein elektronischer Grenzwertmelder angeordnet. Das Kontrollgerät wird auf einen rechnerisch oder empirisch zu ermittelnden Schwellenwert eingestellt, sodaß es arbeitet, sobald durch die Veränderung des Widerstandes von Tiegel und Wärmeisoliermasse in der Nulldiagonele ein Strom in der Durchbruchsgefahr oder Durchbruch anzeigenden Stärke dieses Schwellenwertes auftritt.In a further advantageous embodiment of the method according to of the invention are the resistance changes of the crucible wall and thermal insulation currents occurring in the zero diagonal of the Wheatstone bridge to trigger Hazard signals or stimulation of signal devices or devices for interruption used during furnace operation. For this purpose it is best to use an appropriate Control device, for example a transducer or an electronic limit indicator arranged. The control device is to be determined arithmetically or empirically Threshold set so that it works as soon as through the Change in resistance of crucible and thermal insulation compound in the zero diagonal a current in the risk of breakdown or breakdown indicating strength of this threshold value occurs.

Für die Durchführung des Verfahrens wird am vorteilhaftesten eine Vorrichtung verwendet, die aus einem rings um den Tiegel und die den Tiegel umgebende Wärmeisoliermasse zwischen Tiegel und Ofenspule angeordneten Mantel aus hitzebeständigem elektrisch leitendem Material besteht und bei der erfindungsgemäß der Tiegel mit wärmeisolierender Masse über eine Kontaktstelle am Tiegel und eine Kontaktstelle am Mantel als zu messender Widerstand an eine Wheatstonesche Brücke oder dergleichen angeschlossen sind In einer vorteilhaften Aus führungs form dieser Vorrichtung ist in der Nulldiagonale der Wheatstoneschen Brücke ein elektronischer Grenzwächter bzw eine andere auf einen durch die Gefahr eines Tiegeldurchbruchs bzw. durch einen vollzogenen Tiegeldurchbruch und dadurch bedingte Verringerung bzw. Aufhebung des elektrischen Widerstandes von Tiegel und gegebenei.fslis wärmeisolierender Nasse in der Nulldiagonale der Brücke auftretenden Stromschwellenwert ansprechende Einrichtung angeordnet ist, die im gegebenen Fall, gegebenenfalls über einen Messwertumformer, Alarmeinrichtungen in Gang setzt und/oder die Abschaltung des Tiegelofens Bewirit.For the implementation of the method, it will be most advantageous to use one Device used, consisting of a ring around the crucible and the one surrounding the crucible Thermal insulation compound made of heat-resistant jacket arranged between the crucible and the furnace coil There is electrically conductive material and in the case of the crucible according to the invention heat-insulating mass via a contact point on the crucible and a contact point on the jacket as a resistance to be measured on a Wheatstone bridge or the like are connected. In an advantageous embodiment, this device is an electronic border guard in the zero diagonal of the Wheatstone Bridge or another on one by the risk of a crucible breakthrough or by one completed crucible breakthrough and the resulting reduction or elimination of the electrical resistance of the crucible and given heat-insulating wet device responding to the current threshold occurring in the zero diagonal of the bridge is arranged, which in the given case, possibly via a transducer, Sets alarm devices in motion and / or shuts down the crucible furnace.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in der Abbildung beispielsweise und schematisch dargestellt.The device for carrying out the method according to the invention is shown in the figure as an example and schematically.

In der Alzbildung ist Tiege] 1c mit einem den Tiegel ringsumgebenetl. Mantel 1a aus elektrisch leitendem Material, vorzug3l-eise Graphit umgeben, der in der wärmeisolierenden Stamp@masse l eingebettet ist0 Die zur Beheizung des in dem Tiegel 1c einzuschmelzenden Metalls dienende Arbeitsspule 8 wird durch eine Isolierschicht 14, bestehend aus Asbest und Glimmer, von dem Mantel 1a getrennt. Am Boden 15 des Graphittiegels Ic ist eine Bodenplatte 16 aus gut leitendem Metall angebracht, um den Tiegel bei Kontaktstelle 9 an den Gleichstromkreis 2 der Wheastone-Brücke anzuschließen, die im wesentlichen durch die Widerstände 6, 11 und 12 und die Nulldiagonale 13 dargestellt ist. Durch die genannte Kontaktstelle 9 und die Kontaktstelle 10 des elektrisch leitenden Mantels la ist Tiegel 1c zusammen mit der Stampfmasse 1 als zu messender Widerstand an die Wheatstone-Brücke angeschlossen. Mit Hilfe des verstellbaren Widerstandes 6 kann das Verhältnis der Widerstände in den verschiedenen Zweigen der Wheatstone-Brücke derart abgeglichen werden, daß in der Nulldiagonale 13, in der das hochempfindliche Galvanometer 3 angeordnet ist, kein Strom fließt, sodaß das Galvanometer keinen Ausschlag zeigt. Diese Abgleichung der Wheatstoneschen Brücke wird man zweckmäßig immer dann vornehmen, wenn ein neuer Tiegel in den Ofen eingesetzt wird. Sobald die Wandung des Tiegels 1c während des Ofenbetriebs dünner wird, ändert sich der Widerstand von 1, 1c und es fließt Strom durch die Nulldiagonale, das Galvanometer schlägt entsprechend der Stärke dieses Stromes, die der Wandstärke des Tiegels umgekehrt proportional ist, aus.In the salt formation is Tiege] 1c with a surrounding the crucible. Sheath 1a made of electrically conductive material, preferably surrounded by graphite, the embedded in the heat-insulating Stamp @ mass l is used for heating the in the crucible 1c to be melted metal serving coil 8 is through a Insulating layer 14, consisting of asbestos and mica, separated from the jacket 1a. At the bottom 15 of the graphite crucible Ic is a bottom plate 16 made of highly conductive metal attached to the crucible at junction 9 on DC circuit 2 of the Wheastone Bridge to be connected, essentially through the resistors 6, 11 and 12 and the zero diagonal 13 is shown. Through said contact point 9 and contact point 10 of the electrically conductive jacket la is crucible 1c together with the ramming mass 1 connected to the Wheatstone bridge as a resistance to be measured. With the help of adjustable resistor 6 can change the ratio of the resistances in the different Branches of the Wheatstone Bridge are balanced in such a way that in the zero diagonal 13, in which the highly sensitive galvanometer 3 is arranged, no current flows, so that the galvanometer does not show any deflection. This alignment of the Wheatstone ash It is advisable to make a bridge whenever a new crucible is put into the furnace is used. As soon as the wall of the crucible 1c becomes thinner during operation of the furnace the resistance changes from 1, 1c and current flows through the zero diagonal, the Galvanometer beats according to the strength of this current, that of the wall thickness of the crucible is inversely proportional.

Die Größe des Galvanometerausschlages in der Nulldiagonale 13, bei der ein Tiegeldurchbruch zu befürchten ist bzw. ein Tiegeltlllrchbruch vorliegt, kann leicht auf empirischem Wege fes-tgestellt werden. Sobald diese Größe ermittelt ist, ist es leicht, durch Beobachtung des Galvanometers 3 den Zeitpunkt zu ermitteln, zu dem der Tiegel ausgewechselt werden muß.The size of the galvanometer deflection in the zero diagonal 13, at a crucible breakthrough is to be feared or a crucible breach is present, can easily be established empirically. Once this size is determined it is easy to determine the point in time by observing the galvanometer 3 at which the crucible has to be replaced.

Man kann diese Messung mittels Galvanometer auch ergänzen oder ersetzen durch Einbau zum Beispiel eines elektronischen Grenzwertmelders 4 in die Nulldiagonale 13.This measurement can also be supplemented or replaced by means of a galvanometer by installing, for example, an electronic limit indicator 4 in the zero diagonal 13th

Dieser Grenzwertmelder 4 oder auch eine andere dem gleichen Zwecke dienende Einrichtung ist auf einen Schwellwert des gegebenenfalls in der Nulldiagonale fließenden Stroms eingestellt, bei dessen Überschreitung durch den Grenzwertmelder ein elektrisches Signal ausgelöst wird, welches zur Abschaltung des Ofens und/oder zur Alarmmeldung mittels der in Position 5 dargestellten Einrichtungen benutzt wird.This limit indicator 4 or another one for the same purpose Serving device is on a threshold value, if necessary in the zero diagonal current flowing, if exceeded by the limit monitor an electrical signal is triggered, which switches off the furnace and / or is used for alarm reporting by means of the devices shown in position 5.

Da in dem durch den Tiegel 1c und die Stampfmasse 1 gebildeten Widerstand in Folge von Temperaturschwankungen Widerstandsänderungen auftreten können, ist es zweckmäßig, in die Wheatstone-Brücke einen an die Stampfmasse 1 angeschlossenen Temperaturkompensator 7 einzubauen.Since in the resistance formed by the crucible 1c and the ramming mass 1 Changes in resistance can occur as a result of temperature fluctuations it is useful to have a connected to the ramming mass 1 in the Wheatstone bridge Install temperature compensator 7.

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS

Claims

1. Procedure for monitoring the crucible of induction ovens for the melting of metals or similar to changes in the crucible wall thickness respectively.

on crucible breakthroughs, thereby @@@@@@@@@@@@ et, that the changes the electrical resistance of the crucible wall and the insulating layer that is not exposed to the crucible respectively.

Stamping mask, which is arranged as a resistance in a circuit are to be played according to the zero method.

2. The method according to claim 1, characterized in that preliminary changes the ohmic resistance of the crucible wall and the insulating layer surrounding the crucible respectively.

Ramming mass by means of a Wheat @@ nc-Erücke in the knockout process has been measured.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that that the resistance change of Tiogelwandung and insulating or ramming mass currents occurring in the zero diagonal of the Wheatstons Bridge to trigger the van Hazard signals or excitation of signaling devices and / or devices for Interruption of the furnace operation.

4. Device for performing the Verfahr @ ns according to one of the claims 1 to 3 consist of a crucible (1c).

which is embedded in an insulating or ramming compound (1) which is not presented in a crucible is, and one the Tiegal (1c) and the ramming (1) aroundg @ bond, between Crucible (1c) and ramming mass (1) one-piece and one furnace coil (8) on the other hand ang @@ rd @@ ten Nantel (1a) made of bit @ ebest @ ndigem electrically conductive material, thereby It is shown that the crucible (1c) with ramming material (1) has a contact point (9) nm crucible (1c) and a contact point (10) on the cantilever (1a) as su measuring Resistor connected to a Wheatst @ me bridge (2,3,6,11,12,13) or the like @ind.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that in the Zero diagonal (13) of the bridge (2, 3, 6, 11, 12, 13) @ in an electronic level alarm (4) Bew. Another same purpose diemm @ de on one by the danger of a crucible breakthrough or by a vellzogemen crucible breakthrough and the resulting reduction or elimination of the electrical resistance of crucible (1a) and, if necessary Tamping mass (1) in the zero diagram of the bridge current threshold value that occurs Facility is arranged. in the given case, if necessary via a measuring transducer, Sets alarm devices (5) in motion and / or shuts down the crucible furnace.