DE2237249B1

DE2237249B1 - Replaceable thermocouple holder - for steel casting ladle

Info

Publication number: DE2237249B1
Application number: DE19722237249
Authority: DE
Inventors: Marinus de Heemskerk Niet (Niederlande)
Original assignee: Hoogovens Ijmuiden B.V., Ijmuiden (Niederlande)
Priority date: 1972-07-28
Filing date: 1972-07-28
Publication date: 1974-01-03
Also published as: DE2237249A1

Abstract

The device comprises a refractory replaceable insert in the vessel wall to the outer steel shell of which it is attached. In the insert is mounted the measuring probe which projects at least up to the inside of the vessel. The probe comprises pref. of a thermocouple in a metal sheath which are both moulded by means of refractory concrete into the refractory insert and are surrounded by a protective steel tube. The unit permits accurate temp. measurement in steel casting ladles.

Description

Aufgabe der Erfindung ist daher, die Genauigkeit der Messung von Prozeßgrößen in einer Stahlpf anne auf betrieblich und konstruktiv einfache Weise zu verbessern. Demgemäß besteht die Erfindung in einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Meßsonde mindestens bis an die Innenseite des Gefäßes reicht und dabei mit einer feuerfesten Konstruktion eingebaut ist, die auswechselbar in einer Öffnung der Gefäß- wand angeordnet und im Stahlpanzer dieses Gefäßes befestigt ist. The object of the invention is therefore to improve the accuracy of the measurement of Process variables in a steel pan in an operationally and structurally simple manner to improve. Accordingly, the invention consists in a device of the opening paragraph mentioned type, which is characterized in that the measuring probe at least up to the inside of the vessel extends and is built in with a fireproof construction is replaceable in an opening of the vascular wall arranged and is fixed in the steel armor of this vessel.

Erfindungsgemäß kann damit als kontinuierlich gemessene Prozeßgröße, z. B. die Temperatur der Metallschmelze, derart genau gemessen werden, daß eine weit verbesserte Beurteilung der Qualität des abgegossenen Stahls möglich ist. According to the invention, as a continuously measured process variable, z. B. the temperature of the molten metal can be measured so accurately that a a much improved assessment of the quality of the cast steel is possible.

Durch eine gute Wahl der Einbaustellen für die Meßsonden in der Gefäßwand ist es erfindungsgemäß möglich, ein Meßsignal zu erhalten, das besonders repräsentativ ist für die Gießstahltemperatur und welches auch über die Temperatur des noch in der Pfanne zurückgebliebenen Materials genügend Auskunft gibt. Dadurch, daß die feuerfeste Konstruktion auswechselbar gemacht ist sowie mit der Möglichkeit, sie an der Gefäßwand zu befestigen, ist es auch möglich, diese Konstruktion bei jedem Abguß zu erneuern. With a good choice of installation locations for the measuring probes in the vessel wall it is possible according to the invention to obtain a measurement signal that is particularly representative is for the casting steel temperature and which is also about the temperature of the still in the material left in the pan provides sufficient information. Because the refractory construction is made interchangeable as well as with the possibility of them to attach to the vessel wall, it is also possible to use this construction for each To renew the cast.

Damit wird die Gefahr für einen Durchbruch erfindungsgemäß nahezu völlig beseitigt. An Stelle eines Thermoelements kann gemäß der Erfindung für den Einbau einer Meßzelle zum Messen von freiem Sauerstoff eine ähnliche Konstruktion mit Erfolg verwendet werden. Thus, according to the invention, the risk of a breakthrough is virtually reduced completely eliminated. Instead of a thermocouple can according to the invention for Installation of a measuring cell for measuring free oxygen has a similar construction can be used with success.

Mit gutem Erfolg wurde eine erfindungsgemäße Ausführungsform verwendet, bei der die Meßsonde in ein feuerfestes keramisches Rohr eingebaut ist, das am Vorderende von einem geschlossenen stählernen Schutzrohr geschützt ist, welches in der feuerfesten Konstruktion verankert ist, wobei diese feuerfeste Konstruktion aus einem zylindrischen feuerfesten Stein besteht, in welchem die Meßsonde und das Schutzrohr mit einem feuerfesten Beton eingegossen sind. An embodiment according to the invention was used with good success, in which the measuring probe is built into a refractory ceramic tube, which is at the front end is protected by a closed steel protective tube, which is in the fireproof Construction is anchored, this refractory construction consists of a cylindrical Refractory brick consists in which the measuring probe and the protective tube with a refractory concrete are poured.

Das stählerne Schutzrohr dient dazu, um beim Füllen der Pfanne große mechanische Beanspruchungen, die zum Durchbruch führen können, beispielsweise durch den fallenden Stahl oder den aufsteigenden Stahl, abzuhalten. Wenn die Meßsonde einmal in die flüssige Metallsonde eingetaucht ist, schmilzt das vordere Ende des Schutzrohres ab, so daß sich das feuerfeste keramische Rohr frei bis in die Schmelze hinein erstreckt. Selbstverständlich soll dieses Rohr aus einem Material hergestellt sein, das gegen die Temperatur des flüssigen Stahls beständig ist. Der zylindrische feuerfeste Stein paßt genau in eine Durchbohrung der ausgemauerten Pfannenwand und wird mittels Klebesand darin abgedichtet. The steel protective tube is used to keep the pan large when filling mechanical stresses that can lead to a breakthrough, for example the falling steel or the rising steel. When the probe Once immersed in the liquid metal probe, the front end of the melts Protective tube, so that the refractory ceramic tube is free up into the melt extends into it. Of course, this tube should be made of one material be resistant to the temperature of molten steel. The cylindrical one Refractory stone fits exactly into a hole in the brick wall and wall is sealed in with adhesive sand.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird der zylindrische feuerfeste Stein mit einem konischen Ende versehen und mittels einer Andruckplatte gegen die Gefäßwand gedrückt, wobei diese Andruckplatte z. B. mit einem Bajonettverschluß auf dem Stahlpanzer befestigt wird. In a preferred embodiment of the device according to the invention the cylindrical refractory brick is provided with a conical end and means a pressure plate pressed against the vessel wall, this pressure plate z. B. is attached to the steel armor with a bayonet catch.

Obwohl die Erfindung vorstehend an Hand der Verwendung bei einer Stahlpfanne beschrieben ist, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Messung aller bisher diskontinuierlich und auch auf andere Weise kontinuierlich gemessener Prozeßdaten (Messung von Temperatur und freiem Sauerstoff od. dgl.) sowie auch für analoge metallurgische Prozesse verwendbar. Although the invention is based on the use of a Steel pan is described, the device according to the invention is for the measurement all previously measured discontinuously and also continuously in other ways Process data (measurement of temperature and free oxygen or the like) as well as for analog metallurgical processes can be used.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel im einzelnen erläutert. Es zeigt F i g. 1 die Seitenansicht einer Stahlpfanne mit den Merkmalen der Erfindung, F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen Teilbereich in der Wand der Stahlpfanne mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. The invention is described below with reference to drawings in an exemplary embodiment explained in detail. It shows F i g. 1 the side view of a steel pan with the features of the invention, F i g. 2 shows a longitudinal section through a partial area in the wall of the steel pan with the device according to the invention.

In F i g. 1 ist eine Stahlpfanne 1 datgestellt, welche eine Höhe von z. B. etwa 5 m besitzt. Um die Pfanne 1 herum befindet sich eine Tragringkonstruktion 2, an der Tragzapfen 3 befestigt sind, mit denen die Pfanne in eine Hebevorrichtung eingehängt wird. In Fig. 1 is a steel pan 1 datstell which a height from Z. B. has about 5 m. There is a support ring structure around the pan 1 2, are attached to the trunnions 3, with which the pan in a lifting device is hung.

Die Stahlpfanne 1 ist mit einer Stopfenstange 4 und einem Stopfenstangenmechanismus 5 versehen.The steel pan 1 is provided with a stopper rod 4 and a stopper rod mechanism 5 provided.

An verschiedenen Stellen um die Pfanne herum sind Temperatur-Meßstellen 6, 7 und 8 in der Pfannenwand befestigt. Die Wahl der Anzahl dieser Meßstellen und ihre Anordnung am Mantel der Pfanne ist abhänig von den Meßergebnissen, die sich für eine spezifische Anwendung als vorteilhaft ergeben haben. There are temperature measuring points at various points around the pan 6, 7 and 8 fixed in the pan wall. The choice of the number of these measuring points and their arrangement on the shell of the pan depends on the results of the measurements have shown to be advantageous for a specific application.

Eine der Meßstellen 6,7 und 8 ist in F i g. 2 mehr im Detail dargestellt, und zwar in einem Längsschnitt durch die Pfannenwand. Innerhalb des stählernen Mantels oder Panzers 9 der Stahlpfanne 1 ist auf übliche Weise eine feuerfeste Auskleidung 10 angebracht, z. B. durch Ausmauern oder durch Ausschleudern mit einer feuerfesten Masse. Die feuerfeste Auskleidung 10, welche als Verschleißfutter in der Pfanne dient, ist durch eine Dauerausmauerung vom Stahlpanzer getrennt. In der Regel ist die Dauerausmauerung aus einer hochwertigen Steinsorte gemauert. Durch die ganze Pfannenwand hindurch ist ein zylindrisches Loch 12 angebracht, wobei dieses Loch z.B. als Bohrung im Bereich der Pfannenauskleidung 11, 12 durch ein Einsatzstück 13 aus feuerfestem Beton begrenzt wird. One of the measuring points 6, 7 and 8 is shown in FIG. 2 shown in more detail, namely in a longitudinal section through the pan wall. Inside the steel mantle or armor 9 of the steel ladle 1 is a refractory lining in the usual way 10 attached, e.g. B. by lining or by centrifuging with a refractory Dimensions. The refractory lining 10, which is used as wear lining in the pan is used, is separated from the steel armor by a permanent brick lining. Usually is the permanent brickwork is made of a high-quality type of stone. Through the whole A cylindrical hole 12 is made through the pan wall, this hole e.g. as a hole in the area of the pan lining 11, 12 through an insert 13 made of refractory concrete is limited.

Wie aus der Figur hervorgeht, ist die Form des Einsatzstückes 13 derart ausgebildet, daß es im Verschleißfutter 10 festgesetzt ist. In der Bohrung 12 ist ein zylindrischer feuerfester Stein 15 angeordnet, wobei ein ringförmiger Schlitz 14 zwischen Stein 15 und Einsatzstück 13 vorgesehen und mit Klebsand abgedichtet ist. Vorzugsweise wird der Schlitz 14 in der Größenordnung von 5 mm radialer Dicke gewählt, damit der Stein 15 einfach auf die Öffnung im Panzer 9 ausgerichtet werden kann und auch genügend Raum vorhanden ist, um den Schlitz mit Klebsand auszustopfen. Der Stein 15 ist aus einer hochwertigen und hochgebrannten Schamott-Qualität hergestellt. As can be seen from the figure, the shape of the insert is 13 designed in such a way that it is fixed in the wear lining 10. In the hole 12 a cylindrical refractory brick 15 is arranged, with an annular Slit 14 is provided between stone 15 and insert 13 and sealed with adhesive sand is. Preferably, the slot 14 is on the order of 5 mm radial thickness chosen so that the stone 15 can easily be aligned with the opening in the armor 9 and there is also enough space to fill the slot with adhesive sand. The stone 15 is made of a high-quality, high-quality fireclay.

Innerhalb des herausnehmbaren Steins 15 ist die eigentliche Meßsonde eingebaut, die von außen zunächst durch ein Stahlrohr 16 und innerhalb dieses Stahlrohrs noch durch ein hochwertiges keramisches Rohr 17 schützend umgeben ist. Das Stahlrohr 16 ist an seinem freien Ende mit einem Deckel 18 verschlossen und liegt ferner mit einer am Umfang des Stahlrohrs 16 angeschweißten Platte 19 an dem Stein 15 an. An das Stahlrohr 16 sind verschiedene Anker 20 angeschweißt, die bis an den Innenumfang eines Längslochs 21 im Stein 15 reichen. Das keramische Rohr 17 soll aus einem sehr hochschmelzenden keramischen Material gefertigt sein. Inside the removable stone 15 is the actual measuring probe built in from the outside first through a steel tube 16 and within this steel tube is still protected by a high quality ceramic tube 17. The steel pipe 16 is closed at its free end with a cover 18 and is also with a plate 19 welded to the periphery of the steel pipe 16 on the stone 15. At the steel tube 16 various anchors 20 are welded, which extend to the inner circumference a longitudinal hole 21 in the stone 15 range. The ceramic tube 17 is said to consist of a very be made of high-melting ceramic material.

Nachdem das schützende Stahlrohr 16 und das keramische Rohr 17 innerhalb des Steins 15 ausgerichtet angeordnet sind, wird der Raum des Längsloches 21 innerhalb des Steins 15 mit einer feuerfesten Betonmasse ausgegossen. Eine Endplatte 22 aus Stahl schließt das Längsloch 21 durch den Stein 15 an der hinteren Seite ab und ist selbst in feuerfestem Beton mittels Anker 23 festgegossen. Innerhalb des keramischen Rohrs 17 befindet sich ein Thermo-Element T, das an eine Steckerdose 24 angeschlossen ist. Die gesamte, aus den Teilen 15 bis einschließlich 24, bestehende Anordnung kann als eine Einheit auf Lager vorbereitet werden und bei Bedarf im zylindrischen Loch 12 des Einsatzstücks 13 befestigt werden. Dieses Befestigen kann schnell und leicht dadurch geschehen, daß der Stein 15 mit einem konischen Ende 25 versehen ist, welches in eine ringförmige Andruckplatte 26 eingepaßt ist, welche mit Elementen 27 und 28, die an die Panzerplatte9 geschweißt sind, einen Bajonettverschluß bildet. Nach jeder Pfannenfüllung kann der Bajonettverschluß einfach gelöst werden und die ganze Konstruktion zusammen mit dem Stein 15 entfernt und durch eine neue Einheit ersetzt werden. After the protective steel pipe 16 and the ceramic pipe 17 inside of the stone 15 are aligned, the space of the longitudinal hole 21 becomes within of the stone 15 poured with a refractory concrete mass. An end plate 22 from Steel closes the longitudinal hole 21 through the stone 15 on the rear side and is cast in refractory concrete by means of anchors 23. Inside the ceramic Tube 17 is a thermocouple T, which is connected to a socket 24 is. The whole, consisting of parts 15 to 24 inclusive Arrangement can be prepared as a unit in stock and, if necessary, in the cylindrical Hole 12 of the insert 13 are attached. This fastening can be quick and easy easily done in that the stone 15 is provided with a conical end 25 which is fitted into an annular pressure plate 26 which is provided with elements 27 and 28, which are welded to the armor plate9, forms a bayonet lock. After each pan filling, the bayonet lock can simply be loosened and the entire construction together with stone 15 removed and replaced with a new unit be replaced.

Zum Messen von freiem Sauerstoff im Stahlbad kann eine ähnliche Konstruktion verwendet werden, wobei aber das Rohr 17 durch eine Sauerstoffmeßzelle ersetzt ist. A similar construction can be used to measure free oxygen in the steel bath can be used, but the tube 17 is replaced by an oxygen measuring cell.

Claims

Claims: 1. Device for measuring a process variable in a metallurgical vessel, e.g. B. in a Stahlpf anne, wherein in the vessel wall a measuring probe is used, characterized in that the measuring probe (16, 17, 18) extends at least to the inside of the vessel (1) and with a Fireproof construction (15) is built in, the exchangeBåt in an opening the vessel wall is arranged and 'fixed in the steel armor (9) of this vessel.

2. Apparatus according to claim 1; - characterized in that the Measuring probe has a thermocouple (T) and / or an oxygen measuring cell.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring probe is built into a refractory ceramic tube (17) which is connected to its front end surrounded by a closed, protective steel tube (16) is, which is anchored in the fireproof structure (15), this fireproof Construction has a cylindrical refractory stone (15) into which the measuring probe and the steel pipe is cast with a refractory concrete.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the cylindrical refractory brick (15) by means of a conical end (25) and a pressure plate (26) is pressed against the GefålJwand and that this pressure plate is attached with a bayonet lock on the steel armor (9).

The invention relates to a device for measuring a process variable in a metallic vessel, e.g. B. in a steel pan, with in the vessel wall a measuring probe is used.

In the manufacture of steel slabs it is common to use liquid steel from a steel pan and through an adjustable spout in the bottom into cast-iron molds to shed. The raw blocks or raw slabs obtained after solidification show below differences in quality, which are partly due to differences in temperature and / or in the composition of the liquid steel during the successive casting of the ingots are to be returned.

It is known that such temperature differences are often for the final Determination of the use of the blocks in the rolling mill and the type of blocks made from them Finished rolled products are crucial. It is therefore important to start pouring the rough blocks give an exact indication of the temperature of the poured liquid To have steel available. This information is still of great importance for the determination of whether solidified residual material at the bottom of the ladle at the end of a casting cycle (Pan bear) stays behind.

If this is to be feared, it must be known as far as possible how large it is this cooled residual amount of material will be.

Knowledge of this data is also important in order to be able to It is possible to determine which blocks can be used as material with a wide range of options must and v he dimensions any remaining blocks will have. Indeed enables a better knowledge of the casting temperature at every moment of the casting process a sharper quality classification of the cast products.

There is therefore a great need for an accurate and reliable one Temperature measurement during casting. Often, however, is for the final quality determination At the same time, the content of free oxygen in the steel is of the greatest importance.

Previous methods of temperature measurement, e.g. B.

by means of pyrometric determination of the cast steel temperature or by Use of measuring probes that are inserted into the melt from above, already have a significant improvement in the process management of the casting process brought. These previous methods and devices for controlling the casting temperature however, still require considerable improvements, since those with the known devices measured process variables either not sufficiently accurate per se or from other influencing variables are influenced. This also includes attaching thermocouples at a distance 10 cm below the upper edge of the floor masonry by pouring ladles.

The remaining thickness between the thermocouples; The refractory layer remaining in the melt only falsifies indirect contact the measurement of the process variable considerably.

In addition, an improved temperature determination is not only when pouring from a steel ladle advantageous, but forms a very valuable one Measured variable for the management of other metallurgical process operations. By name, when alloying in the pan or flushing with gases or the like is the melting temperature contributing to the final compositional equilibrium.

So much for thetino elements in the wall of an experimental converter were walled in with a content of only a few tons, are such temperature measurements not carried out on a large scale from the wall. In particular, they have Risks associated with the miniaturization of perforations for the purpose of temperature measurement are connected, the professional world is always held back from such in large-scale operations To take measurements. Experts have the risk of breakthroughs through the wall always causes temperature measurements to be taken using dip electrodes or pyrometers perform.

A disadvantage of pyrometer measurement is that only the Surface of the melt is measured, so that actually only the temperature of one cooled zone or the slag is measured. The disadvantage is a measurement But immersion electrodes mean that no continuous measurement is possible.