DE2138379A1

DE2138379A1 - Wassergekühlte Meßsonde zum kon tinuierhchen Messen der Temperatur schmelzflussiger Metallbader in grossen Sauerstoffaufblaskonvertern

Info

Publication number: DE2138379A1
Application number: DE19712138379
Authority: DE
Inventors: Hellmuth Ing Poferl Gunter Ing Lm^ Smejkal (Osterreich)
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1970-08-17
Filing date: 1971-07-31
Publication date: 1972-02-24
Also published as: US3757579A; CA945394A; AU460973B2; HU164740B; BR7105283D0; PL82223B1; ES199668Y; NL7111268A; AT307081B; SE381930B; AU3152271A; GB1355870A; ZA714826B; FR2104386A5; LU63723A1; BE771346A; ES199668U

Description

Patentanwalt Δ 9 ?

Dipl.-Ing. Walter Jackisch ⁿ * L

7 Stuttgart N, Menzelstraßa 40 -g

Vereinigte Österreichische Eisenland Stahlwerke Aktiengesellschaft Linz (Österreich)

Wassergekühlte Meßsonde zum kontinuierlichen Messen der Temperatur schnelzflüssiger Metallbäder in großen Sauer-

stoffaufblaskonvertern

Die Erfindung betrifft eine wassergekühlte Meßsonde zum kontinuierlichen Messen der Temperatur schinelzflüssiger Metallbäder in großen Sauerstoffaufblaskonvertern, an deren Kopf ein in die Metallschmelze eintauchender, von einem lösbar befestigten, feuerfesten Mantel uragebejaer Meßteil angeschlossen ist.

¥assergekühlte Meßsonden für das kontinuierliche Messen der Roheisen- und Stahltemperatur in Sauerstoffaufblaskonvertem sind ähnlich ausgebildet wie Sauerstoffblaslanzen· Solche Sonden bestehen aus einem Innenrohr, einen Außenrohr und einem dazwischen angeordneten Wasserleitrohr; sie weisen einen über die ganze Länge gleichmäßigen Querschnitt auf. Der in die Schmelze eintauchende, ein Thermoelement enthaltende Meßteil ist mit dem unteren Ende der Sonde, dem sogenannten Sondenkopf, verschraubt und kann mit der im Sondenkopf endenden Ausgleichsleitung durch eine lösbare Steckerverbindung verbunden sein. Zum Schutz gegen die auf dem Roheisen- bzw. Stahlbad schwimmende Schlacke

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ist der Meßteil über den Kauptteil seiner Längeerstreckung von einen feuerfesten Mantel umhüllt, der am AuQenrohr des Sondenkopfes lösbar befestigt ist. Um exakte und reproduzierbare Heßergebnisse zu erhalten, ist die richtige Dirnensionierung der genannten Bauteile und deren Xühlung von besonderer Wichtigkeit, damit die Temperatur in dem die Steckerverbindung umgebenden Raum nicht über 100 C ansteigt· Anderseits darf die Kühlung des Sondenkopfes nicht die Temperatur am Meßpunkt des Meßteils, also an der Heißlötstelle des Thermoelementes, beeinflussen, weil sonst eine zu niedrige Metallbadtemperatur angezeigt würde.

Beim Einsatz kurzer Sonden mit einem über die ganze Länge gleichbleibenden Durchmesser werden im allgemeinen zufriedenstellende Resultate erhalten. 3s hat sich jedoch gezeigt, daß bei großen Konvertern beträchtliche Schwierigkeiten auftreten, weil die Sondenlänge gegebenenfalls bis zu etwa 20 m beträgt. Dünne Sonden von solcher Länge sind jedoch nicht genügend stabil; sie neigen zum Pendeln und können verbogen werden. Sie-werden auch leicht durch die während des Blasvorganges in starker Bewegung befindliche Stahl- und Schlackenschraelz© beschädigt. Bildet man jedoch die Meßsonden mit größerem Querschnitt aus, so ergeben sich Schwierigkeiten bei der Befestigung des Meßteiles und des feuerfesten Mantels am Sondenkopf und die Meßergebnisse werden ungünstig beeinflußt.

Die Erfindung vermeidet die genannten Schwierigkeiten und bezweckt eine Vergrößerung der Stabilität der Meßsonde, ohne daß die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Sondenkopf und dem den Meßteil umgebenden feuerfesten Mantel und ohne daß die Meßgenauigkeit beeinträchtigt wird·

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Die Erfindung bestellt bei einer Meßsonde der eingangs bezeichneteri Art darin, daß der Sondenkopf gegenüber den Teil der Keßsonde unter Bildung eines ringförmigen Bodenteiles schulterförraig einspringt, wobei der ringförmige Bodenteil mit der Langsach.se der Sonde einen Winkel von 80 ~ 120°, vorzugsweise 90 , einschließt und wobei der den Keßteil umgebende feuerfeste Hantel auch, den einspringenden Sondenkopf umhüllt.

Vorteilhaft ist zwischen der Stirnfläche des feuerfesten. Mantels und den ringförmigen Bodenteil Stampfmasse eingebracht. Vorzugsweise weist der einspringende Sondenkopf einen Ilühlmitte !umlauf auf, der vom ISulilmittelunilatif des Teiles der Ileßsonde abgezweigt ist.

Die Erfindung wird anhand dreier Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch, den unteren Teil einer erfindungsgenäßen Ileßsonde. Die Fig. 2 und 3 zeigen in ähnlicher Darstellung zwei weitere Ausführungsfornen von Keßsonden.

In Fig. 1 ist eine Heßsonde dargestellt, die über ihre Längserstreckung im Teil 1 einen größeren Durchmesser aufweist, als der Sondenkopf 2, der an den Teil 1 angeschlossen ist. Am Sondenkopf 2 ist der in die Schmelze eintauchende KeSteil 3» der das Thermoelement enthält, mittels einer Kutter 4 befestigt. Die Keßsonde besteht im Teil 1 aus dem Innenrohr 5» dem Außenrohr 7 und dem Leitrohr 6 zwecks Bildung eines Kühlaittelunlaufes in Richtung der eingezeichneten Pfeile; der Sondenkopf aus dem Innenrohr 5», dem Außenrohr 7¹ und dem Leitrolir 6», Wie ersichtlich, springt das Außenrohr J des Sondenteiles 1 unter Bildung eines ringförmigen Bodenteils 0 schulterförmig ein und setzt sich in dem Außenrohr 7¹ des Sondenkopfes 2 fort. In gleicner Weise springt auch, das Leitrohr 6 unter Bildung eines ring-

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förmigen tJbergangsteiles 10 ein und setzt sich in Leitrohr 6' des Sondenkopfes fort. Durch den ringförmigen Teil 9 sind das Außenrohr 7' unö das Innenrohr 5' des Sondenkopfes verbunden. Der ringförmige Bodenteil G schließt mit der Sondenachse ei,nen Winkel von 90° ein. Im Leitrohr 6 des Sondenteiles 1 und dessen Übergangsteil 10 sind mehrere Bohrungen 11 vorgesehen, durch welche der Hauptteil der Kühlnittelraenge in den durch die Rohre 7 und 6 gebildeten Ringkanal strömt; die Bohrungen 11 sind bei einer Meßsonde für einen 50 t-Sauerstoffaufblaskonverter beispielsweise so groß dimensioniert, daß von der insgesamt zugeführten TTassermenge von 50 α /h etwa 5 m /h den Sondenkopf 2 durchströmen, während etwa Jj5 m /h durch die Bohrungen 11 abgeführt werden. Der Meßteil* 3 wird durch Einschrauben der Mutter 4 in das Gewinde 12 des Innenrohres 5^f S^eS^eri eine Dichtung 13 angezogen, welche einen hülsenförmigen Bauteil Ik gegen das Eindringen von kondenswasser aus dem Innenraum 15 der Keßsonde abdichtet. Eine mit 16 bezeichnete Ausgleichsleitung ist vom oberen Ende der Meßsonde durch den Innenraum 15 bis zu einer lösbaren Steckerverbindung 17 geführt. Im Bereich der Steckerverbindung soll die Temperatur nicht über 100° C ansteigen. Außen am Sondenkopf ist an einer Halterung Io mittels eines nicht dargestellten Bajonettverschlusses ein feuerfester Mantel 19 lösbar befestigt, der den einspringenden Condenkopf sowie den Meßteil 3 über den größten Teil von dessen Längserstreckung umhüllt und vor der Einwirkung von Schlacke schützt. Zwischen der Stirnfläche 21 des Mantels 19 und dem ringförmigen Bodenteil 8 wird eine feuerfeste Stampfmasse 20 eingebracht, um ein Eindringen von flüssigem Metall zum Sondenkopf bzw. zum Meß teil zu verhindern«

In den Fig. 2 und 3 sind für die gleichen Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Pig. 1. Der obere Teil der Meßsonden nach Fig. 2,3 mit seinem Außenrohr 7"

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sitzt einen im Verhältnis zur Meßsonde nach. Fig. 1 wesentlich, größeren Außendurchmesser, wogegen die Außendurchmesser des Sondenkopfes 2 und des an diesem befestigten feuerfesten Mantels 19 bei allen Sonden gleich groß sind; damit ist gewährleistet, daß die Dimensionierungs- und Kühlverhältnisse im Bereich der Steckerverbindung bei allen drei Sonden gleich sind. Die Bohrungen II¹ im Wasserlei t'rohr 6" und ia Übergangsteil 10a bzw. 10a¹ werden so groß dimensioniert, daß dem einspringenden Sondenkopf 2 eine Wassermenge von etwa 5 m /h zugeführt wird; die Strömungsrichtung ist wieder durch Pfeile eingezeichnet. Nach der Darstellung der Fig. 2 springt das Außenrohr 7" des Sondenteiles I¹ unter Bildung eines als Segelfläche ausgebildeten Teiles 8b und eines waagrechten ringförmigen Bodenteiles Oa schulterfor— mig ein und setzt sich in dem Außenrohr 7' des Sondenkopfes 2 fort. Bei der in Fig. 3 gezeigten Meßsonde ist hingegen auch der mit Ca¹ bezeichnete ringförmige Sodenteil als Segelfläche ausgebildet. Die Erzeugenden der Segelfläche 8a^f schließen mit der Sondenachse einen Winkel von 80° ein, d.h., , der Winkel ß zur Horizontalen beträgt + 10 ; wenn der Winkel dieser Fläche zur Sondenachse mit 120 bemessen wird, so beträgt der Winkel ß¹ zur Horizontalen - 30°.

Die bevorzugte Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt, wo die 3reite des ringförmigen Bodenteils 8a etwa der Breite der Stirnfläche 21 entspricht und der Winkel des Bodenteiles zur Sondenachse ein rechter Winkel ist. Hier •ist der Winkel β null und die Stirnfläche 21 schließt mit der vertikalen Mantelfläche einen Winkel 0* von 90° ein. Der Winkeln kann 60 bis 100 betragen bzw. kann der korrespondierende ITeigungswinkel der Erzeugenden des Bodenteiles 8a bzw. 8a¹ zur Horizontalen zwischen Null und dem Winkel β bzw. ß¹ schwanken. ISs hat sich gezeigt, daß es bei Einhaltung dieser Bedingung während des Betriebes zu keinem

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Abplatzen des feuerfesten Mantels 19 in der Umgebung der Stirnfläche 21 bzw. 21 · koamt. Praktische Versuche haben ergeben, daß bei einera Winkel ß¹ von -45° bzw. bei einem WinkelOCvon 45 die Meßsonde nicht nehr funktionsfähig ist; dann wird nämlich die Stirnfläche 21 des feuerfesten Mantels 19 zerstört und flüssiger Stahl dringt in den Spalt zwischen dem Mantel 19 und dem AuQenrohr 7* ein.

Die Ausbildung des Wasserleitrohres im "Übergangsteil soll zur Erzielung günstiger und gleichmäßiger Ströraungsverhältnisse ähnlich sein, wie die des ringförmigen Bodenteiles, d.h. beide Teile sollen die gleiche neigung aufweisen.

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Claims

Patentansprüche j

Wassergelrühlte Meßsonde zum kontinuierlichen Messen der Temperatur schmelzflüssiger Metallbäder in großen Sauerstoffaufblaskonvertern, an deren Kopf ein in die Metallschmelze eintauchender, von einem lösbar befestigten, feuerfesten Mantel umgebener Meßteil angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sondenkopf (2) gegenüber dem Teil (l) der Meßsonde unter Bildung eines ringförmigen Bodenteiles (C; Ga; 8a¹) schulterförmig einspringt, wobei der ringförmige Bodenteil mit der Längsachse der Sonde einen Winkel von 80 - 120°, vorzugsweise 90 einschließt und wobei der den Meßteil (3) umgebende feuerfeste Mantel (19) auch den einspringenden Sondenkopf (2) umhüllt.
2. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnfläche (21; 21') des feuerfesten Mantels (19) und dem ringförmigen Bodenteil (G; 8a; Sa¹) Stampfmasse (20) eingebracht ist«
3. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einspringende Sondenkopf (2) einen Kühlmittelumlauf aufweist, der vom ICühlmittelumlauf des Teiles (l) der Meßsonde abgezweigt ist.

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