DE2552270A1

DE2552270A1 - Vorrichtung zum selbsttaetigen messen und/oder probenehmen in metallschmelzen

Info

Publication number: DE2552270A1
Application number: DE19752552270
Authority: DE
Inventors: Wilfried Otto; Rudolf Wieczorek
Original assignee: Kuenzer & Mess- pruef- und Regeltechnik GmbH; Kuenzer Mess Pruef und Re GmbH
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1975-11-21
Filing date: 1975-11-21
Publication date: 1977-06-02
Also published as: DE2552270B2; DE2552270C3

Description

'ßVorrichtung zum selbsttätigen Messen und/oder
Probenehmen in Metallschmelzen" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Messen und/oder Probenehmen in Metallschmelzen durch Eintauchen einer Lanze, auf die eine zum einmaligen Gebrauch bestimmte Meßkopf und/oder Probenehmereinheit aufgesteckt ist, wobei die Lanze absenkbar auf einem Träger angeordnet ist, der an einem um eine vertikale Achse schwenkbaren Traggerüst befestigt ist.
Eine Vorrichtung zur automatischen Temperaturmessung an Stahlschmelzen ist bekannt aus der Zeitschrift Gas Wärme International", Band 24, Nr. 6, Juni 1975, Seiten 265 und 266. Dieses Gerät mißt mit einer Kartusche automatisch die Temperatur in der Stahlgießpfanne. Der auf einer Bühne über der Gießpfannentransportbahn stationär betriebene Automat entnimmt aus einem linearen Magazin jeweils eine Einwegmeßkartusche und kuppelt sie an die Meßlanze an. Diese ist in einem Teleskop an einem Tragarm aufgehängt, welcher um die vertikale Achse eines Traggerüsts drehbar ist, und nach dem Schwenken wird die Meßlanze in die Schmelze durch Ausfahren des Meßlanzenteleskops abgesenkt. Trifft die Meßlanze auf bereits erstarrte Schlacke, so rammt sie diese durch die Schlacke hindurch in den flüssigen Stahl hinein. Der Automat ist so gebaut, daß man ihn auch für aufeinanderfolgende Messungen unterschiedlicher physikalischer und chemischer Größen nachträglich umrüsten kann.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, Fehlmessungen zu vermeiden, die dadurch entstehen können, daß die Meßkartuschen mit den empfindlichen Thermoelementen durch die bereits erstarrte Schlacke hindurchgerammt werden.
Ferner soll die erfindungsgemäße Vorrichtung von vornherein für verschiedenartige Messungen und Probenahmen geeignet sein.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch, daß der Lanzenträger ;m eine horizontale Achse schwenkbar ist.
Ferner sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung an dem Traggerüst entweder wenigstens zwei Lanzen mit je einem separaten Lanzenträger nebeneinander befestigt oder an dem Gerüst ist ein einzelner Lanzenträger befestigt, der wenigstens zwei Lanzen trägt, die gemeinsam in die Metallschmelze eintauchen, oder es sind an einer Lanze wenigstens zwei Meßkopf und/oder Probennehmereinheiten aufgesteckt.
Die Erfindung weist eine Reihe von wesentlichen Vorteilen auf.
Sie bietet die.Möglichkeit, unter günstigsten Bedingungen, unabhängig von der Stellung des die Schmelze enthaltenden Gefäßes, zu arbeiten. Die Schlackenschicht muß nicht senkrecht durchstoßen werden, sondern die Meßlanze kann schräg in die Schmelze eingeführt werden.
Diese Erfindung ist sowohl für Gießpfannen als auch für Konverter, Bessemer-Birnen und Siemens-Martin-Öfen geeignet. Der Neigungswinkel, unter dem die Meßlanze in die Schmelze eingeführ wird, ist für den jeweiligen Anwendungsfall einstellbar.
Es ist bei der Erfindung nicht unbedingt notwendig, die die Schmelze enthaltenden Gefäße zum Meßlanzenträger hinzufahren und für die Dauer des Meßvorganges dort in der festgelegten Position zu lassen, sondern die Gefäße können an Ort und Stelle bleiben. Eine etwa erforderliche Neigung der Meßlanze kann beliebig vorgenommen werden.
Neben der größeren Anpaßbarkeit an die örtlichen Verhältnisse, der größeren Sicherheit sowie Einsparung von Personalkosten und Aufwand ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vielseitig verwendbar, z. B. für gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Messungen, wie Temperatur, Sauerstoff-Aktivität der Schmelze oder Probenahme.
Weitere Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen sowie der Beschreibung und Zeichnung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Zur Erfindung gehören auch alle Kombinationen und Unterkombinationen der beschriebenen und dargestellten Merkmale.
Es zeigen rein schematisch: Figur 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 2 eine Vorderansicht gemäß Figur 1, Figur 3 eine ähnliche Vorderansicht wie Figur 2 mit abgewandeltem Schlitten, Figur 4 eine andere Ausführung in einer Ansicht ähnlich Fig.3, Figur 5a die Einlaufzentriervorrichtung in geöffneter Stellung, Figur 5b die Einlaufzentriervorrichtung in geschlossener Stellung, Figur 6a den Abstreifer in Offenstellung, Figur 6b den Abstreifer in Schließstellung, Figur 7a die Pneumatik zum Aufstecken des Meßkopfes vor und Figur 7b nach dem Aufstecken des Meßkopfes auf die Lanze, Figur 8 das Programm eines Arbeits- bzw. Meßzyklus.
Die Vorrichtung gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht aus einem auf Säulen (o) ruhenden Traggerüst (n), auf dem eine Lafette (m) horizontal verfahrbar ist.
An der auskragenden Spitze des waagrechten Traggerüsts ist bei der Achse (p) der Fahrschlittenträger (1) um einen Winkel bis zu maximal 60 gegenüber der.Senkrechten schwenkbar. Dargestellt sind Lagen von 300 zur Senkrechten jeweils vor- oder rückwärts geschwenkt. In diesen Stellungen, den Maximal-Auslenkungen und in der Senkrechten, ist der Fahrschlittenträger (l) einrastbar.
Beim Eintauchen des Meßkopfes in die Schmelze, z. B. Metallschmelze, ist so ein Durchfahren der Schlackendecke ohne Beschädigung des Meßkopfes möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fahrschlittenträger (1) darüber hinaus gegenüber dem Traggerüst auch seitlich und nicht nur vor- oder rückwärts verschwenkt werden kann. Es ergibt sich dadurch die Möglichkeit, den erfindungsgemäßen selbsttätigen Meß- und Probenehmer selbst dann einzusetzen, wenn der Standort der die Schmelze enthaltenden Gefäße nicht mit dem des Traggerüstes (n) übereinstimmt. (in Fig. 2 strichpunktiert zu sehen) Das Eintauchen einer Meßlanze (j) erfolgt über eine nicht dargestellte elektrische oder elektronische Steuerung nach einem vorgegebenen Programm mittels eines, z. B. von einer Seilwinde( angetriebenen Lanzenfahrschlittens (k). Der drehrichtungsur.1-kehrbare elektrische Antriebsmotor für die Seilwinde ist in diese mit Vorteil eingebaut.
Der Vorratsbehälter (a) für die Tauchmeßlanze (j) ist in der selbsttätigen Meßvorrichtung so beigebaut, daß die Ubergabe an den Fahrschlittenträger (1) fluchtend ausgerichtet erfolgt (siehe Figur 1, Übergabeteil cm)). Ein Lanzenfahrschlitten kann jeweils entweder menrere gemeinsam eintauchbare Meßköpfe und/oder Probenehmer an der Spitze jeder Lanze (j) aufweisen (Figur 3) oder separate Meßkopf an der Spitze jeder Lanze (j) (Figur 4), z.B. für Temperatur, Sauerstoffaktivität sowie zur Untersuchung anderer Bestandteile der Schmelze und für Probenehmer, insbesondere für Analysen im Labor. Die Lanzen (j werden dabei in vorzugsweise steuerbaren Paaren von Haltern (t) festgehalten. Die Einlaufzentriervorrichtung (r) gemäß Figur 5 und Figur 5b weist zwei mit einem trichterförmigen Einführstutzen versehene Klemmbacken (rt,r") auf, die von Druckzylindern (x), vorzugsweise pneumatisch, in Öffnungs- oder Schließrichtung bewegt werden. Die Pneumatikikeinheiten (x,y,z,t)>im wesentlichen aus Kolben und Zylinder bestehend, sind an die Programmsteuerung angeschlossen und werden von dieser angesteuert. Die Kolben bewegen die Backen (r', r") der Einlaufzentriervorrichtung (r) beim Schließen in Richtung auf die Achse der Meßlanze (j) und beim Öffnen ebenfalls horizontal von dieser hinweg.
Statt der Pneumatikeinheit kann auch eine Hydraulikeinheit oder eine Elektromagneteinheit für den Antrieb der Klemmbacken verwendet werden. In Figur 5 ist noch das Papprohr (v) dargestellt, welches an seinem unteren Ende den Meßkopf enthält und auf die Meßlanze (j) in später zu erläuternder Weise aufgesteckt wird. In Figur 5a ist dieses Papprohr bereits aufgesteckt und wird von den Klemmbacken (r', r") festgehalten Der Abstreifer (s), für die Papprohre (v) mit am unteren Rnde enthaltenen Meßköpfen, ist in Figur 6 dargestellt. Am Fahrschlittenträger (l) ist eine weitere Pneumatikeinheit (y), z.B.
horizontal befestigt und bewegt die Klemmbacken (s',s") des Abstreifers (s) in Schließrichtung auf die Achse des Papprohrs (v zu Figur 6b) und beim Öffnen nach der Seite hin von diesem weg, wie in Fig. 6a dargestellt. Das pneumatische Abstreifen erfaßt nach Beendigung des Meßvorganges (es kann ebenfalls hydraulisch oder elektromagnetisch erfolgen) und bezweckt, daß Papprohr mit Meßkopf (v) wieder in die Schmelze zurückzubefördern zum Einschmelzen bzw. Verbrennen.
In Fig. 7 sind die Mittel dargestellt, mit denen das Papprohr (v) mit Meßkopf auf die Lanze (j) aufgesteckt wird. Es handelt sich hier ebenfalls bevorzugt wieder um eine Pneumatikeinheit ( ) gleich oder ähnlich wie die vorhergehend beschriebenen (x und y wobei der Kolben auf ein Betätigungsorgan (u) in Form eines Winkelhebels einwirkt, der mit einer Rolle versehen ist, die z.B. vertikal verfahrbar ist. Das der Kolbenstange abgekehrte Ende des Winkelhebels (u) wirkt auf den Meßkopf im Papprohr (v) derart ein, daß dieses Papprohr auf die Lanze (j) aufgeschoben wird.
Dadurch wird eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen Meßkopf und Lanze bzw. zum Meß-, Anzeige- sowie gegebenenfalls Registriergerät hergestellt in der Art einer an sich bekannten Steckerkontakt-Verbindung, die z.B. die Thermoelement im Meßkopf über Ausgleichsleitungen mit einem oder mehreren der vorgenannten Geräte verbindet. Das Papprohr (v) ist wie der Fig. 7 ferner zu entnehmen auf dem Ubergabeteil (w) des Magazins (a) gehalten und/oder geführt.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt: Nach Vorwahl eines gerUnschten Programms (Fig. 8) wird durch Druck auf die Taste "Start" der Meß- bzw. Probenahmezyklus in Gang gesetzt. Der Vorratsbehälter (a) gibt eine einzelne Tauchmeßlanze (j) frei und die Übergabevorrichtung (w) bringt die Meßeinheit (r) in die richtige Lage für die Übergabe an die Tauchaeßvorrichtung. Hierzu wird zunächst der Fahrschlittenträger (l) in der für das BinTwnren der Lanze in die Schmelze notwendige Position arretiert (z.B. durch vor- bzw. rückwärtsschwenken und/oder seitlich relativ zur senkrechten Säule (o) des Traggerüsts (n)). Dieses Schwenken und Arretieren ist in der Regel am Aufstellort nur einmal erforderlich und kann deshalb von Hand erfolgen.
Die Lanzeneinlaufzentrierbacken (r',r1,) fahren zusammen, um die Tauchmeßlanze (j) führen zu können.
Der Fahrschlitten (k) bewegt sich auf seinem Träger (1), angetrieben von der Seilwinde (q), nach unten und senkt die Lanze, deren Spitze zentriert sich in der Einlaufzentrierung. Das Papprohr (v) wird so weit auf die Lanze (j) aufgeschoben, bis in Einfahrrichtung noch etwa 15 bis 20 cm Abstand zwischen beiden Teilen verbleibt. Während des Aufschiebens des Papprohrs auf die Lanze geht die Einlaufzentrierung (-r) mit ihren Klemmbacken (r',r") wieder auseinander.
Die Meßeinheit wird danach von einer Pneumatik (z) um die vorher noch verbliebenen 15 bis 20 cm - in der Zeichnung (Fig. 7) nach oben - bewegt und hebt diese Einheit aus Papprohr (v) und Meßkopf bis sie die elektrischen Kontakte des Meßkopfes in diejenigen des Gegenstückes der Lanze (j) einsteckt. Danach geht der Kolben der Pneumatik (z) sofort wieder in die Ausgangsstellung zurück. Der Fahrschlitten (k) wird in seine obere Halteposition gezogen und der Schwenkarm (w) am Vorratsbehälter (a), welcher die Meßeinheit übergeben hat, schwenkt in seine Ausgangs lage zurück.
Zu diesem Zeitpunkt kann das automatisch ablaufende Programm noch dank-einer Stop-Taste unterbrochen werden um gegebenenfalls eine Lanze nit z.B. falsch aufgestecktes defekter Meßein heit zu verwerfen.
Die Lafette (m) bewegt sich dann in der Zeichnung nach vorne in ihre Arbeitsstellung, der Vorratsbehälter (a) für die Meßeinheiten wird entsprechend n&chgeführt.
Die Seilwinde (q) zieht den Fahrschlitten (k) auf dem Fahrschlittenträger (1) nach unten, bis die Tauchmeßlanze (j) zur Messung in das Schmelzbad eintaucht. Nach ca. 6 Sekunden sind die Meßwerte auf einem Anzeigegerät oder Schreiber abzulesen.
Wenn die Messung oder Probenahme beendet ist, zieht die Winde( ) den Fahrschlitten (k) mit Lanze heraus und wieder in seine obere Halte- und Ruhreposition.
Während des Zurückfahrens des Schlittens (k) wird noch über de Schmelzbad der verbrauchte Tauchmeßkopf im Papprohr (v) durch Klemmbacken (s',s" oder dergleichen Klemmvorrichtungen abgestreift.
Die Lafette (m) fahrt in die Ruhestellung zurück und evtl. mit ihr ein nachgeführter Vorratsbehälter. Ein Programmzyklus ist somit abgelaufen und wird z.B. durch einen Endschalter auf der Steuerwalze beendet oder wird durch Druck der Taste "Stop" wiederholt bzw. ein anderes vorgwähltes Programm gestartet.
In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bewegungsrichtungen sind durch Pfeile dargestellt, Schwenkachse durch Mittellinien bzw. andere ausgeschwenkte Lagen strichpunktiert dargestellt.
Selbstverständlich sind Einzelheiten der Erfindung in den einzelnen AusfUhrungsarten untereinander, falls gewünscht, austauschbar unter variierbar. Dies gilt ganz besonders für die Programmsteuerung. Diese kann sowohl elektromechanisch als auch elektronisch erfolgen. Dabei wird z.B. eine Nockenscheibe jeweils durch eine als einsteckbare Baueinheit ausgeführte gedruckte Schaltung, bevorzugt mit integrierten Schaltkreisen, für je eine Funktion ersetzt.
In de Schema eines beispielhaften Programmablaufs nach Fig. 8 bedeuten: M1 = MAGAZIN - PNEU?4ATISCHER VORSCHUB (FIG. 1) M2 = LAFETTEN - ANTRIEBSMOTOR (FIG. 1) M3 = SEILWINDEN - ANTRIEBSMOTOR (FIG. 1) V1 = EINLAUF- - PNEUMATIKVENTIL (FIG. 5) ZENTRIERUNG V2 = ÜBERGABE- - PNEUMATIKVENTIL (FIG.1,2,7) SCHEENKARM V3 = AUFSCHIEB- - KOLBEN (FIG. 7) V4 = KLXMM- - BACKEN (FIG. 4) V5 = ABSTREIFER- - BACKEN (FIG. 6) Nach Ablauf einer bestimmten Anzahl von Programmschritten kann die Automatik gestoppt werden und die Tauchmeßlanze gegebenenfalls verworfen werden wenn sie aus irgendwelchen Gründen nicht meßfähig ist.
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Claims

Patentanstrüche 1. Vorrichtung zum selbsttätigen Messen und/oder Probenehmen in Metallschmelzen durch Eintauchen einer Lanze, auf die eine zum einmaligen Gebrauch bestimmte Meßkopf und/oder Probennehmereinheit aufgesteckt ist, wobei die Lanze absenkbar auf einem Fahrschlitten-Trager angeordnet ist, der an einem um eine vertikale Achse schwenkbaren Horizontaltrag gerüst befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fai'rschlitten-Träger (1) um eine horizontale Achse (p) schwenkbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pahrschlitten-Träger (1) um einen Winkel bis zum max. 600, vorzugsweise bis zu 450, gegenüber der Senkrechten schwenkbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (p) quer zur Eintauchrichtung der Lanze (j) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrschlitten-Träger (1) um eine Vertikalachse schwenkbar ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß,lan Träger (1) ein einziger Fahrschlitten (k) geführt ist, der wenigstens zwei Lanzen (j) trägt, die gemeinsam eintauchbar sind (Fig. 3).
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Träger (1) wenigstens zwei Lanzen (j) mit je einem separaten Fahrschlitten (k) nebeneinander geführt sind (Fig. 4).
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vornergehenden Anspr-üche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Fahrschlitten-Träger (1) wenigstens zwei Iseßkobf- und/oder Probennehmlereinheiten aufgesteckt sind.
8. Vorrichtung nach eine oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet1 daß sie wenigstens einen-Vorratsbehälter (a) für jede Art von MeBkopl- oder Probenehmereinheiten zur diskontinuierlichen Abgabe einzelner Einheiten enthält.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 8, dadurch geennzeichnet, daß sie eine Übergabevorrichtung für die Einheiten zum Aufstecken auf d<ie Lanze (j) aufweisen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß di Übergabevorrichtung aus einem Schwenkarm (w) besteht,dessen Übergabestellung so einstellbar ist, daß sie mit der Lanze (j) fluchtet.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Vorratsbehälter (a) eine pneumatische(x) oder hydraulisch betätigbare Einlaufzentriervorrichtung (r) für die Lanze (j) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Fahrschlitten-Träger (1) ein Abstreifer (s) für die Meßkopf und/oder Probenehmereinheiten mit pneumatisch (y) oder hydraulisch betätigbaren Klemmbacken (s',s) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabevorrichtung eine pneumatisch (z) oder hydraulisch betätigbare Vorrichtung zum Aufstecken der Meßkopf- oder Probenehmereinheiten (v) auf die Lanze (j) aufweist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (j) am Fahrschlitten-Träger (l) mittels mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren K3.emmbaclren festgehalten(bei t wird.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lafette (m) nach Art eines Portalkranes auf diesem mittels motorisch angetriebener Fahrwerke, vorzugsweise horizontal, verfahrbar ist.