DE2206590A1

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Info

Publication number: DE2206590A1
Application number: DE19722206590
Authority: DE
Original assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Current assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Priority date: 1971-02-12
Filing date: 1972-02-11
Publication date: 1972-08-17
Also published as: BE779052A; IT949078B; US3717034A; GB1333022A; FR2126779A5

Description

"Vorrichtung zum Eintauchen und Herausziehen eines zur Untersuchung von Schmelze dienenden Gerätes"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eintauchen und Herausziehen eines zur Untersuchung von Schmelze dienenden Gerätes. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, um die Liquidus-Haltetemperatur, eine Probe und andere Badmessungen an einem zur Stahlherstellung vorgesehenen Sauerstoffblaseofen entnehmen bzw. vornehmen zu können.

Die Stahlherstellung mit dem Sauerstoffblasverfahren erfordert, dass die Temperatur des Stahls am erwarteten Ende der Schmelzung gemessen wird, während die Temperaturbestimmung vorteilhafter-

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann ~ 2

8 MÖNCHEN 2, TH E RES I ENSTRASSE 33 ■ Telefon: 281202 · Telegramm-Adrene: Lipatli/München Bayer. Verainibank München, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Klo.-Nr. 882495 · Poificheck-Konto; München Nr. 163397

Oppenauer Büro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

weise während der Erhitzung bzw. Schmelzung vorgenommen wird. Ferner will man die Zusammensetzung der Schmelze während der Erhitzung und am Ende derselben wissen. Da das Verfahren verhältnismässig schnell abläuft, müssen diese Bestimmungen schnell vorgenommen und durchgeführt werden. Die Zusammensetzung des Stahles muss vor dem Abstechen bekannt sein, so dass die erforderlichen Korrekturen am Ofen vorgenommen und die geeigneten Gewichtsanteile der Legierungszugaben in der Pfanne bestimmt werden können. Die Temperatur des Stahls muss vor dem Abstechen korrigiert werden, um Schwierigkeiten beim Abgiessen in stationäre Formen und während des Stranggiessverfahrens zu vermeiden.

Obwohl die Messungen am Endpunkt der Erhitzung erforderlich sind, ist es offensichtlich, dass die Verfahrenssteuerung verbessert werden könnte, wenn man die benötigten Informationen zu jedem Zeitpunkt und vorteil hafterweise einige Minuten vor dem Endpunkt erhalten kann.

Das herkömmliche Verfahren zur Entnahme einer Probe, zum Messen der Temperatur oder zur Vornahme anderer Badmessungen bedingt, dass die Sauerstofflanze aus dem Ofen herausgezogen wird und dass der Ofen anschliessend aus der Vertikalen um 90 gedreht wird, um die Messungen und Probenentnahmen manuell durchzuführen. Der Ofen wird dann in seine Arbeitslage zurückgedreht. Diese Arbeitsweise dauert minimal drei Minuten und kann sieben Minuten beanspruchen, wenn die Schlacke stark reagiert und schäumt, so bei Schmelzen mit hohem Kohlenstoff anteil. Es ist ausserdem nicht ungewöhnlich, nach Durchführung der Temperaturendpunktbestimmung etwa 50 % der Schmelze wieder zu durchblasen, da am Endpunkt ein fehlerhafter

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Kohlenstoffanteil bzw. eine unrichtige Temperatur festgestellt wurde.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Entnahme eines geschmolzenen Metallbades zu schaffen, um die Probe abzukühlen, bevor sie aus dem die Metallschmelze speichernden Behälter entnommen wird.

Mit dem Gerät gemäss der Erfindung sollen Badbedingungen abgefühlt und Probenentnahmen ermöglicht werden können, ohne das Durchblasen zu unterbrechen. Das Probenentnehmen und Abfühlen des Badzustandes soll schnell vorgenommen werden können. Die Vorrichtung gemäss der Erfindung soll ermöglichen, gleichzeitig Proben zu entnehmen und den Zustand des Bades bzw. der Schmelze abzufühlen.

Mit der vorliegenden Erfindung wurde ein Gerät geschaffen, um ein zur Untersuchung der Schmelze dienendes Gerät in ein geschmolzenes Bad einzutauchen bzw. aus diesem wieder herauszuziehen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zur Untersuchung dienende Gerät an einem Ende einer Sonde innerhalb eines Kühlmantels angebracht ist, wobei die Sonde mittels einer Vorrichtung in den Kühlmantel eingefahren und aus diesem herausgehoben werden kann, dass der Kühlmantel zwischen einer ersten Position im Abstand vom Schmelzbad und einer zweiten Position in der Nähe der Schmelzbadoberfläche verlagerbar ist, und dass das zur Untersuchung der Schmelze dienende Gerät in der zweiten Position des Kühlmantels in Arbeitslage ist, wenn das eine Ende der Sonde aus dem Kühlmantel ausgefahren ist.

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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Sauerstoffblasofens mit den Merkmalen gemäss der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Teil-Seitenansicht des Laufwerkes am Gerät gemäss der Erfindung mit einer über den Kühlmantel ausgefahrenen Sonde;

Fig. 3 ist eine Teil-Seitenansicht des unteren Teils des Laufwerkes mit in den Kühlmantel eingezogener Sonde;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht des Laufwerkes entlang der Linie IV-IV in Fig. 2; und

Fig. 5 ist eine Teil drauf sieht der Anlage gemäss der Erfindung unter Darstellung des Drehantriebes.

In den Zeichnungen ist der Behälter 2 eines Sauerstoffblasofens dai— gestellt. Eine Sauerstofflanze 4 erstreckt sich durch eine in einer Abzughaube 8 befindliche Öffnung 6 nach unten durch die Öffnung 10 des Behälters 2. Ein Bad von Stahlschmelze 12 ist durch eine Lage geschmolzener Schlacke 14 bedeckt. Die Anordnung stellt einen herkömmlichen Sauerstoffaufblasofen zur Stahlherstellung dar.

Das Gerät gemäss der Erfindung umfasst eine vertikal sich erstreckende Laufbahn 16, welche parallel zur Sauerstofflanze 4 geführt ist und sich oberhalb einer zweiten Öffnung 18 in der Abzughaube 8 befindet. Ein Laufwerk 20 bewegt sich mit Hilfe eines herkömmlichen, kraftge-

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triebenen Antriebsmechanismus entlang der Laufbahn 16 nach oben und nach unten. Der Antriebsmechanismus ist als Kabel 21 dargestellt, welches über Kabelrollen 22 verläuft und sowohl am Laufwerk 20 als auch an einer am Boden befindlichen Winde 23 angebracht ist. Die Winde 23 könnte gleichfalls auf der Laufbahn 16 montiert sein. Das Laufwerk kann auch durch andere Mittel bewegt werden und kann mit einem Gegengewicht ausgestattet sein, welches das Laufwerk auf maximale Höhe verbringt, falls irgendein Teil des Antriebsmechanismus versagen sollte.

Am Laufwerk 20 ist ein wassergekühlter Mantel 24 angebracht. Eine Quelle 25 für zirkulierendes Kühlwasser ist mit einer flexiblen Leitung 26 versehen, welche das Kühlwasser am Einlass 27 des Mantels · 24 einführt. Der Einlass 27 steht mit einem äusseren Kühlkanal 28 in dem Mantel 24 in Verbindung. An der Unterseite des zur Kühlung dienenden Mantels 24 ist der Kühlkanal 28 mit einem Kühlkanal 29 im Inneren des Mantels 24 in Verbindung. Der Auslass 30 des Kühlkanals 29 steht über eine flexible Leitung 31 mit der Quelle 25 in Verbindung, um das Kühlwasser dieser wieder zurückzuleiten.

Eine lange, hohle Sonde 32 ist innerhalb des Mantels 24 befestigt. Das obere Ende der Sonde 32 ist an einem Ende einer verschiebbaren Stange 34 angebracht. Das entgegengesetzte Ende-der Stange 34 steht mit einem Kolben 36 in Verbindung, der in einem doppelt wirkenden Druckluftzylinder 38 verschiebbar ist. Dieser Zylinder ist am Laufwerk 20 befestigt. Luftleitungen 40 verbinden den Druckluftzylinder 38 mit einem eine Luftquelle und eine Steuerungsvorrichtung umfassenden Gerät 42. Obwohl ein Druckluftzylinder vorzugsweise benutzt wird,

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um die Sonde in den Mantel ein- und aus dem Mantel herauszuführen, können auch andere Antriebe, so hydraulische Zylinder, eine Zahnstange mit einem Ritzel oder ein Kabelantrieb benutzt werden.

Die Laufbahn 16 ist an einer Stütze 44 verschwenkbar angebracht. Ein Drehantrieb 46 verschwenkt die Laufbahn 16 gemäss Fig. 5 um 90 , so dass diese eine Arbeitsposition A, eine Wartungsposition B und eine Ruheposition C einnimmt. In der Position B befindet sich das Laufwerk über einer Arbeitsplattform 48. Wenn es die Raumvei— hältnisse zulassen, kann die Laufbahn in gerader Linie vorwärts- und rückwärtsgerichtet bewegt werden, anstatt sie um eine Stütze bzw. Lagerung zu verschwenken. Es ist nicht erforderlich, dass die Laufbahn gemäss Darstellung vertikal ausgerichtet ist. In jedem Fall sollte sie in Richtung des Bades verlaufen.

Am Mantel 24 ist ein Bügel 50 angebracht. Das untere Ende der Sonde 32 weist einen Sockel 52 und elektrische Leitungen 54 auf, welche vom Sockel 52 durch die Sonde 32 sich erstrecken. Die Leitungen verlaufen aus dem oberen Ende und von dort zu einem herkömmlichen Aufzeichnungs- und Steuergerät 56. Am unteren Ende des Fühlers bzw. der Sonde 32 und elektrisch im Sockel 52 mit den Leitungen 54 verbunden sind ein herkömmlicher Probenehmer 58 und ein herkömmliches Thermoelement 60 angeordnet. Die Anordnung eines Fühlers und eines Probenehmers am Ende der Sonde 32 ist in den Fig. 2 und 3 in einfacher Blockform wiedergegeben, da der Aufbau bzw. die Ausgestaltung sich entsprechend der Eigenschaft des Probenehmers und des Fühlers verändern können. So können andere Fühler, wie Fühler für den Sauerstoffgehalt, Fühler für den Kohlenstoffgehalt, Badhöhefühler oder Schlackenhöhefühler anstelle eines Thermoelementes oder zusätzlich zu diesem zum Zwecke der Baduntersuchung verwendet werden.

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Der Probeentnehmer kann für Metall, für Schlacke oder für beide vorgesehen sein. Der Probenehmer 58 und das Thermoelement 60 sind in einem aus Pappe bestehenden Rohr 62 eingeschlossen, welches am Ende der Sonde 32 angebracht ist. Gemäss Darstellung ist das Ende des Mantels 24 durch einen aus Holz bestehenden Stock 64 verschlossen, um den Probenehmer 58 und das Thermoelement 60 gegenüber dem Eindringen von Schlacke 14 zu schützen, wenn die Sonde 32 in das Metallbad 12 eingeführt wird.

Die Vorrichtung wird von der Arbeitsplattform 48 in der Wartungsposition B durch den Bedienungsmann vorbereitet, um die erwünschten Fühler, so das Thermoelement 60 und den Probennehmer 58 an der gestreckten Sonde 32 anzubringen. Der Bedienungsmann betätigt daraufhin das Steuerungsgerät 42, um die Sonde 32 in den Mantel 24 einzufahren. Wenn das Problem in dem Mantel 24 eintretender Schlacke besteht, wird der aus Holz bestehende Stock 64 in das Ende des Mantels 24 eingeführt. Der Bedienungsmann hebt daraufhin das Laufwerk 20 mit der Winde 23 in seine oberste Position und dreht die Laufbahn 16 mit dem Drehantrieb 46 in die Arbeitsposition A über der Öffnung 18 und dem Behälter 2. Anschliessend senkt der Bedienungsmann den Mantel 24 in den Behälter bzw. Converter 2 ab, so dass das Ende des Mantels 24 knapp über der Höhe der Schlacke 14 im Behälter 2 angeordnet ist. In dieser Lage wird das Steuerungsgerät 42 für die Luft betätigt, um Luft am oberen Teil des Zylinders 38 einzuführen. Entsprechend wird der aus Holz bestehende Stab 64 herausgedrückt, während das Ende der Sonde 32 schnell durch die Schlacke 14 in das geschmolzene Metallbad 12 eingeführt wird.

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Der Fühler 60 und der Probennehmer 58 verbleiben im Bad 12 ausreichend lange, so gewöhnlich 5 bis 10 Sekunden, um die Temperaturaufzeichnungen am Aufzeichnungsgerät 56 vorzunehmen und um eine Metallprobe zu entnehmen. Nachdem die Messungen vorgenommen bzw. bestimmt sind, betätigt der Bedienungsmann das Steuerungsgerät 42 für Luft, um Luft am unteren Teil des Zylinders 38 einzuleiten. Entsprechend wird die Sonde 32 in den Mantel 24 zurückgezogen, wobei der Fühler und der Probenehmer der kühlenden Wirkung und dem Schutz des Mantels 24 unterliegen. Die Probe erstarrt ausreichend schnell, so dass die Liquidus-Haltetemperatur für die Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes sofort verfügbar ist. Sobald der Fühler 60 und der Probenehmer 58 innerhalb des Mantels 24 sind, fährt der Bedienungsmann das Laufwerk 20 nach oben, um den Mantel 24 aus dem Behälter 2 herauszunehmen. Die Laufbahn 16 wird nunmehr mit Hilfe des Drehantriebes 46 in die Wartungsposition B zurückgedreht. Dort wird die Probe zum Zwecke spektrographischer oder anderer Analysen von der Sonde 32 entnommen. Der Fühler 60 und der Probenehmer 58 werden durch neue Einheiten ersetzt. Das Laufwerk 20 ist in der Position C frei vom Behälter 2 bzw. vom Converter, so dass Wartungsarbeiten durchgeführt werden können.

Obwohl ein aus Holz bestehender Stopfen 64 als Mittel dargestellt wurde, um das Eindringen von Schlacke zu verhindern, kann gemäss Fig. 2 und 3 ein anderes Verfahren benutzt werden, um das Eintreten von Schlacke zu unterbinden. Dabei wird ein Inertgas, so Stickstoff oder Argon über eine Leitung 66 in den Zwischenraum 70 zwischen dem Mantel 24 und der Sonde 32 eingeführt. Die Leitung 66 steht mit einer Quelle 68 in Verbindung. Das Inertgas wird mit ausreichendem

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Druck von der Unterseite des in der Sonde befindlichen, aus Pappe bestehenden Rohres 62 ausgestossen, um das Eindringen von Schlacke zu verhindern. Obwohl Inertgas vorzugsweise benutzt wird , können auch andere Gase, so Luft, verwendet werden. Voraussetzung ist natürlich, dass sie keine Reaktion auslösen, welche die Untersuchungen beeinträchtigen oder unerwünschte Wirkungen auf das geschmolzene Bad ausüben. Das Eindringen von Schlacke kann auch durch eine Kappe unterbunden werden, welche man über das Ende des Mantels setzt und welche beim Ausfahren der Sonde aus dem Mantel abgeschoben wird. Die Kappe als auch andere Mittel anstelle des aus Holz bestehenden Stopfens können aus Aluminium, Stahl, aus hitzebeständigemKarton bzw. aus hitzebeständiger Pappe und aus jedem anderen Material bestehen, welches mit dem Bad und mit der Schlacke nicht ungünstig reagiert und welches schnell schmelzbar ist bzw. auf andere Weise behandelt werden kann.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1 .1 Vorrichtung zum Eintauchen und Herausziehen eines zur Untersuchung von Schmelze dienenden Gerätes, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Untersuchung dienende Gerät (58, 60) an einem Ende einer Sonde (32) innerhalb eines Kühlmantels (24) angebracht ist, wobei die Sonde (32) mittels einer Vorrichtung (34, 38) in den Kühlmantel eingefahren und aus diesem herausgehoben werden kann, dass der Kühlmantel zwischen einer ersten Position im Abstand vom Schmelzbad und einer zweiten Position in der Nähe der Schmelzbadoberfläche verlagerbar ist, und dass das zur Untersuchung der Schmelze dienende Gerät in der zweiten Position des Kühlmantels in Arbeitslage ist, wenn das eine Ende der Sonde aus dem Kühlmantel ausgefahren ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bewegung des Kühlmantels eine nahe des Schmelzbades befestigte Laufbahn (16) und ein Laufwerk (20) umfasst, welches sich mit daran befestigtem Kühlmantel entlang der Laufbahn bewegt, so dass die verlängerte Längsachse des Kühlmantels die Oberfläche des Bades schneidet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel (46), um die Laufbahn (16) zwischen einer ersten Position im Abstand vom Schmelzbad und einer zweiten Position am Schmelzbad zu verlagern.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine im wesentlichen senkrechte Stützsäule (44) seitlich des Schmelzbades angeordnet ist, dass die zur Bewegung der Laufbahn dienenden Mittel eine Vorrichtung umfassen, welche die Laufbahn (16) im Abstand und im wesentlichen parallel zur Stützsäule an dieser befestigen, dass eine Vorrichtung (46) die Laufbahn um die Abstützung verschwenkt, und dass die Vorrichtung (20) zur Bewegung des Kühlmantels Mittel (21, 22, 23) aufweist, welche am Laufwerk befestigt sind, um dieses anzuheben und abzusenken.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Anheben und Absenken des Laufwerkes an der Laufbahn angebracht sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Anheben und Absenken des Laufwerkes am oberen Ende der Laufbahn und der Stützsäule angeordnete Rollen (22) umfassen, ferner eine nahe der Laufbahn angebrachte Winde (23) und ein Kabel (21), welches das Laufwerk und die Winde verbindet und über die Rollen läuft.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bewegung der Sonde einen Zylinder (38) umfasst, welcher in fixierter Lage zum Kühlmantel (24) angeordnet ist, ferner einen doppelt wirkenden Kolben (36) innerhalb des Zylinders und eine Stange (34), welche den Kolben und das andere Ende der Sonde verbindet, und dass eine Vorrichtung (40) am Zylinder angebracht ist, um Druckluft am Zylinder einzuleiten und die Sonde innerhalb des Kühlmantels zu bewegen.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (64), um das Eintreten von Schlacke in die Sonde zu vei— hindern.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die das Eindringen von Schlacke verhindernde Vorrichtung aus einem Stopfen (64) besteht, welcher innerhalb des Kühl mantel endes in Badrichtung angeordnet ist und welcher bei Bewegung der Sonde aus dem Kühlmantel ausgestossen wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (32) im Abstand zum Kühlmantel angeordnet ist, wodurch ein Gaskanal zwischen Sonde und Kühlmantel besteht, und dass eine Quelle (68) unter Druck stehenden Gases an den Gaskanal angeschlossen ist, so dass das Gas vom Ende des Kühlmantels in Richtung des Schmelzbades austritt, um das Eintreten von Schlacke zu verhindern.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das unter Druck stehende Gas aus einem Inertgas besteht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die das Eintreten von Schlacke verhindernde Vorrichtung eine Kappe umfasst, welche das dem Schmelzbad zugewandte Ende des Kühlmantels umgibt, und dass die Kappe bei Bewegung der Sonde aus dem Kühlmantel abgestossen wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster im Kühlmantel befindlicher Kanal am dem Schmelzbad entgegengesetzten Ende an eine Quelle von kühlendem

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Medium angeschlossen ist, dass ein zweiter Kanal konzentrisch mit dem ersten Kanal verläuft, dass das dem Bad zugewandte Ende des ersten Kanals mit dem dem Bad zugewandten Ende des zweiten Kanals verbunden ist, dass das im Abstand vom Bad befindliche Ende des zweiten Kanals mit einem Auslass verbunden ist, um das kühlende Medium aus dem zweiten Kanal abzuleiten.

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