DE2539252A1

DE2539252A1 - Verfahren zum messen des verschleisses einer kuehlzellenanordnung

Info

Publication number: DE2539252A1
Application number: DE19752539252
Authority: DE
Inventors: Tetuo Asano; Tatsuo Hiroshima; Toshihiko Sakai; Yoshiyasu Sakamoto
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1974-09-03
Filing date: 1975-09-03
Publication date: 1976-03-18
Also published as: FR2284102B1; NL7510407A; GB1506257A; FR2284102A1; JPS5816121B2; JPS5127955A; DE2539252B2; US4019130A

Description

Verfahren zum Messen des Verschleißes einer Kühlzellenanordnung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Verschleißes bzw. der Abnutzung der aus ferromagnetischem Material bestehenden Kühlzelle eines Hochtemperaturofens, d. h. die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der jeweiligen Wanddicke eines Hochtemperaturofens.

Bei einem Hochtemperaturofen, der beispielsweise zum Frischen, Schmelzen oder Erhitzen von Metallen bei deren Herstellung verwendet wird, entspricht es üblicher Praxis, an der Innenseite der äußersten Eisenschale zum Schutz des Ofenkörpers eine Kühlzellenanordnung vorzusehen, wobei zwischen der Eisenschale und der Kühlzellenanordnung eine

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als Polster dienende Mörtelschicht angeordnet ist; hierbei wird durch die Kühlzellenanordnung Kühlwasser zirkuliert. Weiterhin wird im Ofen an der Innenseite der Kühlzellenanordnung eine Wand aus feuerfesten Steinen vorgesehen, damit die Kühlzellenanordnung nicht direkt der hohen Temperatur ausgesetzt ist. In solch einem Ofen werden jedoch nach einer längeren Betriebszeit die feuerfesten Steine gelegentlich beschädigt, so daß die Kühlzellenanordnung innerhalb des Ofens der hohen Temperatur ausgesetzt ist. In solchen Fällen kann die Kühlzellenanordnung selbst dadurch beschädigt werden, daß sie aufgrund der hohen Temperatur schmilzt oder durch die Festkörper innerhalb des Ofens verschlissen bzw. abgerieben wird. Es ist demgemäß bei einem Hochtemperaturofen von großer Bedeutung und unabdingbar, den Abrieb der Kühlzellenanordnung von Zeit zu Zeit zu überwachen, und zwar nicht nur aus Gründen eines gleichmäßigen Ofenbetriebes, sondern auch um die Beschädigung des Ofenkörpers zu verhindern.

Das bisher verwendete Verfahren zur Überwachung des Abriebs der Kühlzellenanordnung besteht darin, einen Peilstab in eine Inspektionsöffnung in der Wand des Hochtemperaturofens einzuführen, um dadurch die Dicke der Kühlzellenanordnung oder die Dicke der gesamten Ofenwand zu messen. Da die Inspektionsöffnung während des Betriebes des Ofens mit Mörtel verschlossen sein muß und der Mörtel bei der Durchführung der Messung entfernt werden muß, ist es häufig schwierig, die Lage der endseitigen Stirnfläche der Inspektionsöffnung zu bestimmen, wenn der Mörtel nicht ausreichend entfernt war. Außerdem sind zwangsläufig an der Ofenwand vorliegende Ablagerungen einer genauen Messung abträglich. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens liegt darin, daß die Durchführung der Messung ein spezielles Fachwissen bzw. Können sowie ein ausgesprochen gutes Tastgefühl bei der die Messung durchführenden Person erfordert.

Ausgehend hiervon, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum automatischen Messen der genauen Dicke und des Ausmaßes des Abriebs

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der Kühlzellenanordnung zu schaffen, das unabhängig von den nachteiligen Wirkungen evtl. an der Ofenwand vorhandener Ablagerungen arbeitet.

Die Merkmale des zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem Gebrauch davon gemacht wird, daß Kühlzellen im allgemeinen aus ferromagnetischen Materialien, wie beispielsweise Eisen, gefertigt sind, liegt der Gedanke zugrunde, die Dicke der Kühlzellenanordnung dadurch zu messen, daß der Unterschied zwischen der magnetischen Permeabilität der Kühlzellenanordnung und derjenigen des Mörtels, der feuerfesten Steine oder der Luftspalte erfaßtbzw. gemessen wird.

Es kann demnach die Dicke der Kühlzellenanordnung, die aus ferromagnetischem Material, wie beispielsweise Eisen, besteht und in der Ofenwand eines Hochtemperaturofens, wie beispielsweise eines Erhitzungsofens, Schmelzofens oder Hochofens, zur Anwendung gelangt, dadurch gemessen werden, daß Primär- und Sekundärwicklungen um einen Eisenkern gewickelt werden, daß Wechselstrom durch die Primärwicklung geleitet und ein Sensor in eine Inspektionsöffnung eingeführt wird, um den in die Sekundärwicklung induzierten Strom oder die Spannung zu messen, daß im Sensor sowie in einem Teil der Ofenwand ein Magnetkreis gebildet wird und daß die Änderungen der magnetischen Permeabilität zwischen der Kühlzellenanordnung und dem Mörtel, den feuerfesten Steinen oder den Luftspalten gemessen werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

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Fig. 1 im Schnitt einen Teil der Wand eines Hochtemperaturofens zur Darstellung des Verfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 2 schematisch im Diagramm eine Ausführungsform des Sensors zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 3 im Schnitt die Wand eines Ofens, bei dem ein Teil der Kühlzellenanordnung in beträchtlichem Ausmaß abgerieben ist;

Fig. 4 im Diagramm das an der Sekundärseite des Sensors erhaltene Meßergebnis bezüglich der Ofenwand gemäß Fig. 3;

Fig. 5 perspektivisch eine andere Ausführungsform des Sensors und Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des Sensors.

Der aus Fig. 1 ersichtliche Hochtemperaturofen weist eine Wandstruktur auf, die bis auf den Teil der Inspektionsöffnung derjenigen des bekannten Ofens entspricht. So ist eine zum Schutz des Körpers des Hochtemperaturofens vorgesehene Kühlzelle 1 an der Innenseite einer Eisenschale 2 unter Zwischenschaltung einer als Polster dienenden Mörtelschicht 3 angeordnet und dadurch gekühlt, daß von außen durch eine Leitung Kühlwasser zugeführt wird. An der Innenseite der Kühlzelle 1 ist im Ofen eine feuerfeste Schicht 4 vorgesehen, um zu verhindern, daß die Kühlzelle direkt der hohen Temperatur des Ofens ausgesetzt ist.

Bei der aus Fig. 1 ersichtlichen Ausführungsform ist eine Inspektionsöffnung 5 in ihrer Umfangswand durch ein Schutzrohr 6 geschützt. Selbstverständlich es auch möglich, eine Inspektionsöffnung ohne das Schutzrohr vorzusehen. Die Inspektionsöffnung 5 ist an einer geeigneten Stelle der Ofenwand, diese durchsetzend, vorgesehen. Ein Sensor 5, der dadurch gebildet ist, daß Drähte um beispielsweise einen U-förmigen Eisenkern gewickelt sind, wird innerhalb der Inspektionsöffnung 5 längs deren Wand

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bewegt. Bei der aus Fig. 2 ersichtlichen Ausführungsform weist der Sensor 5 einen U-förmigen Eisenkern 70 auf, dessen einander gegenüberliegende Ende mit einer Primärwicklung 71 bzw. mit einer Sekundärwicklung 72 versehen sind. Die Primärwicklung 71 ist an eine Wechselstromquelle angeschlossen, während die Sekundärwicklung 72 mit einem Voltmeter 8 verbunden ist.

Bei der Durchführung der Messung wird der Sensor 7 derart bewegt, daß er sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung längs der Wand der Inspektionsöffnung 5 verschoben wird, wobei gleichzeitig der Primärseite des Sensors 7 Wechselstrom zugeführt wird. Ein magnetisches Wechselfeld, das durch die Primärwicklung 71 erzeugt wird, schwingt demgemäß zwischen dieser Primärwicklung 71 und der Sekundärwicklung 72, und zwar über einen Magnetkreis 10, so daß dadurch in der Sekundärseite ein bestimmtes Ausgangssignal induziert wird. Da das ' Ausgangssignal in der Sekundärseite eine markante kennzeichnende Änderung zwischen den beiden Fällen angibt, bei denen der Sensor 7 sich einerseits an der aus ferromagnetischem Material, beispielsweise Eisen, bestehenden Kühlzelle befindet und bei denen sich der Sensor 7 andererseits an der feuerfesten Schicht 4 oder an der Mörtelschicht 3 befindet, die beide jeweils aus nichtferromagnetischem Material bestehen, werden mehrere Punkte längs der Umfangsrichtung der Inspektionsöffnung 5, beispielsweise 4 Punkte, die jeweils im Abstand von 1/4 eines Bogenkreises voneinander entfernt sind und an denen das Ausgangssignal entscheidend abfällt, mit dem Voltmeter gemessen und als die jeweilige Position der Stirnfläche der Kühlzelle 1 in den vorbestimmten Winkelstellungen lokalisiert. Wenn die Kühlzelle 1 zum Beispiel, wie aus Fig. 3 ersichtlich, an der Seite des Ofens um den Betrag 1„ abgerieben ist und sich an dieser Seite der Kühlzelle 1 eine Schicht von Ablagerungen 9, wie beispielsweise Mörtelablagerungen, befindet, zeigt die in der Sekundärwicklung 72 erhaltene Ausgangsleistung bzw. das Ausgangssignal die exakte Dicke L der restlichen Wand der

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Kühlzelle 1 an. Es kann daher mit dem beschriebenen Meßverfahren der Unterschied I₀ zwischen der im ursprünglichen vollständigen Zustand

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vorhandenen Dicke 1~ der Kühlzelle 1 und der Dicke L der verbleibenden Wand der Kühlzelle 1 im abgeriebenen bzw. abgenutzten Zustand quantitativ als Ausmaß der Abnutzung der Kühlzelle 1 erfaßt werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform weist der Sensor 7 die Gestalt eines U-förmigen Kerns auf. Hierbei ist es jedoch möglich, daß das Ausmaß der Abnutzung der Innenfläche der Inspektionsöffnung 5, an welcher der Sensor 7 entlang verschoben wird, in Abhängigkeit von der Umfangsrichtung variiert. Es wird demgemäß auch der Sensor 7 sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung längs der Wand der Inspektionsöffnung verschoben, um die Lage bzw. Position der Stirnfläche der Ofenwand an den vorbestimmten Winkelstellungen der Inspektionsöffnung 5 zu bestimmen.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, kann als Sensor 7 anstelle eines U-förmigen Kerns jedoch auch ein Satz aus sternförmigen Kernen verwendet werden. Hierdurch ist es möglich, einen Mittelwert bezüglich des Ausmaßes der Abnutzung in Umfangsrichtung der Inspektionsöffnung 5 zu erhalten, ohne daß es erforderlich ist, den Sensor 7 in Umfangsrichtung bezüglich der Inspektionsöffnung 5 zu drehen.

Es ist statt dessen noch möglich, wie aus Fig. 6 ersichtlich, den U-förmigen Eisenkern 70 zwischen zwei Scheiben 73 zu befestigen, die ihrerseits an einem Schraubspindelmechanismus 80 befestigt sind, so daß dadurch der U-förmige Eisenkern 70 schraubenförmig innerhalb der Inspektionsöffnung vorwärtsbewegt werden kann.

Ih jedem Fall ist durch das beschriebene Meßverfahren gewährleistet, daß sich das Ausmaß der Abnutzung der Kühlzelle mit einer minimal erforderlichen Abänderung der Wandstruktur des bisher verwendeten Hochtemperatur-

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ofens wirksam und genau messen läßt und daß dadurch der Wirkungsgrad und die Sicherheit des Betriebes des Hochtemperaturofens gesteigert sind.

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Claims

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1. Verfahren zum Messen des Verschleißes bzw. der Abnutzung der aus ferromagnetischem Material bestehenden Kühlzelle eines Hochtemperaturofens, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Teil der Ofenwand, diese durchsetzend, eine Inspektionsöffnung vorgesehen wird, die bis ins Innere des Ofens reicht, daß ein Sensor, der aus einem Eisenkern mit umwickelten Primär- und Sekundärwicklungen besteht, an der Innenwand der Inspektionsöffnung bewegt wird, wobei gleichzeitig der Primärseite des Sensors Wechselstrom zugeführt wird, daß zur Bestimmung der Lage der jeweiligen inneren Endfläche der Kühlzelle die Änderung in der Ausgangsspannung der Sekundärseite des Sensors gemessen wird und daß zur Bestimmung des Ausmaßes der Abnutzung der Kühlzelle die zum Zeitpunkt der Messung erhaltene Dicke der Kühlzelle bezüglich der Lage der inneren Stirnfläche mit der Dicke der im ursprünglichen Zustand befindlichen, d.h. nicht abgenutzten Kühlzelle verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor ein U-förmiger Eisenkern verwendet wird, der sowohl axial vorwärtsbewegt als auch in Umfangsrichtung gedreht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor ein Satz aus sternförmigen Eisenkernen verwendet wird, der ohne Drehung lediglich in Axialrichtung entlang der Innenwand der Inspektionsöffnung vorwärtsbewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor ein schraubenförmig vorwärtsbewegbarer Eisenkern verwendet wird.

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