DE2552270C3

DE2552270C3 - Vorrichtung zum selbsttätigen Messen und/oder Probenehmen in einer Metallschmelze

Info

Publication number: DE2552270C3
Application number: DE2552270A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 5800 Hagen Wieczorek
Original assignee: Kuenzer Mess- Pruef- und Regeltechnik 6450 Hanau De GmbH; Kuenzer Mess Pruef und Regeltechnik 6450 Hanau GmbH
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1975-11-21
Filing date: 1975-11-21
Publication date: 1982-04-29
Also published as: DE2552270A1; DE2552270B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung zur automatischen Temperaturmes* iung an Stahlschmeken ist bekannt aus der Zeitschrift »Gas Wärme International« Bd. 24, Nf. 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 angeordnete und 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. Das Einrammen geschieht durch eine Anzahl von Stoßen eines reversierenden Schlappseils. Empfindliche Thermoelemente können dabei ausfallen. In dem genannten Aufsatz wird daher eine Fehlmessungsauswerteelektronik vorgesehen, die einen Befehl zum Wiederholen des Meßvorgangs erzeugt Dazu ist jedesmal ein neues Thermoelement notwendig.

Der bekannte Automat ist so gebaut, daß man ihn für aufeinanderfolgende Messungen unterschiedlicher physikalischer und chemischer Größen nachträglich umrüsten kann.

Aus der US-PS 37 17 034 ist eine Vorrichtung zur Temperaturmessung in Metallschmelzen bekannt bei der eine Lanze senkrecht in die Schmelze eintaucht. Beim Eintauchen ist die Lanze durch eine öffnung geführt. Um dem Problem mit der Schlacke beizukommen, wird in dieser Patentschrift vorgeschlagen, die Sonde mittels Druckluft durch die Schlackenschicht hindurchzurammen. Aus diesem Grunde gilt für diese Patentschrift das zum vorgenannten Aufsatz Ausgeführte in gleichem Umfang.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Beschädigungen der Meß- und Probeentnehrnereinheit zu vermeiden, die dadurch entstehen können, daß die Meßkartuschen mit den empfindlichen Thermoelementen durch die bereits erstarrte Schlacke hindurchgerammt werden. Ferner soll die ei findungigemäße Vorrichtung von vornherein für verschiedenartige Messungen und Probenahmen geeignet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß laut kennzeichnendem Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung weist eine Reihe von wesentlichen Vorteilen auf.

Sie bietet die Möglichkeit, unter günstigen Bedingun gen, unabhängig von der Stellung des die Schmelze enthaltenden Gefäßes, zu arbeiten. Die Schlacken schicht 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 Neigungsv/inkel, unter dem die Meßlanze in die Schmelze eingeführt wird, ist für den jeweiligen Anwendungsfall einstellbar.

Es ist bei der Erfindung nicht unbedingt notwendig, die die Schmelze enthaltenden Gefäße zum Meßlanzen-träger 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-Einstfarung

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.

Es zeigt rein schematisch

F i g. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 eine Vorderansicht gemäß F i g. 1,

Fig.3 eine ähnliche Vorderansicht wie Fig.2 mit abgewandeltem Schlitten,

Fig.4 eine andere Ausführung in einer Ansicht ähnlich F i g. 3,

F i g. 5a die Einlaufzentriervorrichtung in geöffneter Stellung,

Fig.5b die Einlaufzentriervorrichtung in geschlossener Stellung,

F i jj. 6a den Abstreifer in Offenstellung,

F i g. 6b den Abstreifer in Schließstellung,

F i g. 7a die Pneumatik zum Aufstecken des Meßkopfes vor und

F i g. 7b nach dem Aufstecken des Meßkopfes auf die Lanze,

F i g. 8 das Programm eines Arbeits- bzw. Meßzyklus.

Die Vorrichtung gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht aus einem auf Säulen ο ruhenden Traggerüst n. auf dem eine Lafette m horizontal verfahrbar ist

An der auskragenden Spitze des waagrechten Traggerüsts ist bei der Achse ρ der Fahrschlitteniräger / um einen Winkel bis zu maximal 60° gegenüber der Senkrechten schwenkbar. Dargestellt sind Lagen von 30° zur Senkrechten jeweils vor- oder rückwärts geschwenkt. In diesen Stellungen, den Maximal-Auslenkungen und in der Senkrechten, ist der Fahrschlittenträger /einrastbar.

Beim Eintauchen des Meßkopfes in die Metall- »chmelze ist mit der Erfindung ein Durchfahren der unzusammenhängenden, insbesondere aus einzelnen Schollen zusammengesetzten Schlackendecke ohne Beschädigung des Meßkopfes möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fahrschlittenträger /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 π übereinstimmt. (In F i g. 2 strichpunktiert zusehen.)

Diis Eintauchen einer Meßlanze j erfolgt über eine nicht dargestellte elektrische oder elektronische Steuerung nach einem vorgegebenen Programm mittels eines, t. B. von einer Seilwinde q angetriebenen Lanzenfahrlchlittens k. De- drehrichtungsumkehrbare elektrische Antriebsmotor für die Seilwinde ist in diese mit Verteil •ingobaut.

Der Vorratsbehälter a für die Tauchmeßlanze j ist in der selbsttätigen Meßvorrichtung so eingebaut, daß die übergabe an den Fahrschlittenträger / fluchtend »U5gi;richtet erfolgt (siehe Fig. 1, Übergabeteil w). Ein ILanzenf&hrschJitten kann jeweils entweder mehrere gemeinsam eintauchbare Meßköpfe und/oder Probenehmer an der Spitze jeder Lanze j aufweisen (F I g, 3) •der separate Meßköpfe an der Spitze jeder Lanze j (ί Ι β« 4), ζ, Β. für Temperatur, Sauerstoffaktivität (EMK) •»Wie zur Untersuchung anderer Bestandteile der •eÄriielze und für Probenehmer, insbesondere für Analysen im Labor. Die Lanzen j werden dabei in vorzugsweise steuerbaren Paaren von Haltern t festgehalten. Die Einlaufzentriervornchtung r gemäß F i g. 5a und F i g. 5b weist zwei mit einem trichterförmigen Einführstutzen versehene Klemmbacken r', r" auf, die von Druzckzylindern x, vorzugsweise pneumatisch, in öffnungs- oder Schließrichtung bewegt werden. Die Pneumatikeinheiten χ. y, ζ, ί, im wesentlichen aus Kolben und Zylinder bestehend, sind an die Programmsteuerung angeschlossen und werden von dieser angesteuert. Die Kolben bewegen die Backen /', r" der Einiaufzentriervorrichtung rbeim 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 F i g. 5 ist noch das Papprohr ν dargestellt, welches an seinem unteren Ende den Meßkopf enthält und auf die Meßlanze j in später tu erläuternder Weise aufgesteckt wird. Li F i g. 5a isi dieses Papprohr berei' aufgesteckt und wird von den Klemmbacken r, r "festgenai sn.

Der Abstreifer s, für die Papprohre ν mit am unteren ende enthaltend: Meßköpfen, ist in F i g. 6 dargestellt.

2s Am Fahrschlittenträger /ist eine weitere Pneumatikeinheit ν. ζ. B horizontal befestigt und bewegt die Klemmbacken s . .«"des Abstreifers sin Schließrichtung auf die Achse des Papprohrs ι (zu F i g. 6b) und beim öffnen nach der Seite hin von diesem weg wie in F i g. 6a dargestellt Der pneumatische Abstreifer erfa3i nach Beendigung des Meßvorganges die Meßeinheit ι (es kann ebenfalls hydraulisch oder elektromagnetisch erfolgen) und bezweckt, das Papprohr mit MeQkopf ν wieder in die Schmelze zurückzubeordern /i.m Ein schmelzen bzw. Verbrennen.

In F 1 g. 7 sind die Mittel dargestellt, mit c-.nen das Papprohr ν mit Meßkopf auf die Lanze j aufgesteckt wird. Es handelt sich hier ebenfalls bevorzugt wieder um eine Pneumatikeinheit ζ gleich oder ahnlicl. wie die vorhergehend beschriebenen χ 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 ν derart ein. daß dieses Papprohr auf die Lanzey 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 Thermoelemente im Meßkopf über Ausgleichsleitungen mit einem oder mehreren der vorgenannten Geräte verbindet Das Pa;>p;ohr ν ist wie der F i g. 7 ferner zu entnehmen auf

dem Obergabetei! tv des Magazins a gehalten und/oder geführt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt:
Nach Vorwahl eines gewünschten Programms (F i g. 8) wird durch Druck auf die Taste »Start« der Meß= bzw, Probenahmezyklus in Gang gesetzt Der Vorratsbehälter a gibt eine einzelne Tauohfileßlanze j frei, und die Übergabevorrichtung wioringt die Meß' einheit in die richtige Lage für die Übergabe an die

Tauchmeßvorriclitungi Hierzu wird zunächst der Fahrschlittenträger /in der für das Einführen der Lanze in die Schmelze notwendige Position arretiert (z. B. durch vör- bzw. rückwärtsschwenken und/oder seitlich relativ zur

senkrechten Säule ο des Traggerüsts n. Dieses Schwenken und Arretieren ist in der Regel am Aufstellort nur einmal erforderlich und kann deshalb von Hand erfolgen.

Die Lanzeneinlaufzentrierbaeken r', r"fahren zusammen. um die Tauchmeßlanze/führen zu können.

Der Fahrschliften k bewegt sich auf seinem Träger /, angetrieben von der Seilwinde q, nach unten und senkt die Lanze, deren Spitze zentriert sich in der Einlaufzentrierung. Das Papprohr ν wird so weit auf die Lanze/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 rmit ihren Klemmbacken r', /■"wieder auseinander.

Die Meßeinheit wird danach von einer Pneumatik ζ um die vorher noch verbliebenen 15 bis 20 cm — in der Zeichnung (F i g. 7) nach oben — bewegt und hebt diese Einheit aus Papprohr ν und Meßkopf, bis sie die elektrischen Kontakte des Meßkopfes in diejenigen des Gegenstückes der Lanze j einsteckt. Danach geht der Kolben der Pneumatik ζ 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 Ausgangslage zurück.

Zu diesem Zeitpunkt kann das automatisch ablaufende Programm noch dank einer Stop-Taste unterbrochen werden um gegebenenfalls eine Lanze mit z. B. falsch aufgesteckter, defekter Meßeinheit zu verwerfen.

Die Lafette m bewegt sich dann in der Zeichnung nach vorne in ihre Arbeitsstellung, der Vorratsbehälter a für die Meßeinheiten wird entsprechend nachgeführt.

Die Seilwinde q zieht den Fahrschlitten k auf dem Fahrschlittenträger /nach unten, bis die Tauchmeßlanze /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 q den Fahrschlitten k mit Lanze heraus und wieder in seine obere Halte- und Ruheposition.

Während des Zurückfahrens des Schlittens k wird noch über dem Schmelzbad der verbrauchte Tauchmeßkopf im Papprohr ν durch Klemmbacken s', s" oder dergleichen Klemmvorrichtungen abgestreift.

Die Lafette m fährt 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 vorgewähltes 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 Ausführungsarten untereinander, falls gewünscht, austauschbar und/oder variierban 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 dem Schema eines beispielhaften Programmablaufs nach F i g. 8 bedeuten:

Mi	= MAGAZIN -	PNEUMATI	(Fig.l)
		SCHER VOR
		SCHUB
Mi	- LAFETTEN -	ANTRIEBS	(Fig. 1)
		MOTOR
Mi	= SEILWINDEN-	ANTRIEBS	(F ig. I)
		MOTOR
Vi	= EINLAUF	PNEUMATIK-	(F ig. 5)
	ZENTRIE	VENTlL
	RUNG
Vz	= ÜBERGABE- -	PNEUMATIK	(Fig.l,
	SCHWENK	VENTIL	2.7)
	ARM
Vi	= AUFSCHIEB- -	KOLBEN	(F ig. 7)
Va	= KLEMM- -	BACKEN	(F ig. 4)
V₅	= AB- -	BACKEN	(F ig. 6)
	STREIFER

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.

Ilicr/u S Wall Zcichmitiuun

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum selbsttätigen Messen und/oder Probenehmen in einer Metallschmelze, auf der Schlacke schwimmt, mit einer von oberhalb des Schmelzenspiegels eintauchbaren Lanze, auf die eine zum einmaligen Gebrauch bestimmte Thermo- und/oder EMK-Meßkopf- und/oder Probenehmereinheit aufgesteckt ist, wobei die Lanze absenkbar auf einem Fahrschlittenträger angeordnet ist, der mit einem Horizontaltraggerüst verbunden ist, mit einem Magazin zur Einzelabgabe der an die Lanze ankuppelbaren Meßkopf- und/oder Probenehmereinheit, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung für Gießpfannen, Konverter, Bessemer-Birnen und Siemens-Martin-Öfen für gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Messungen wie Temperatur, Sauerstoffaktivität der Schmelze oder Probenahme zur Untersuchung von Bestandteilen öer Schmelze der Fahrschlittenträger (I) an einer horizontal verfahrbaren Lafette (m) befestigt ist und Fahrschlittenträger und Lafette zur Einstellung eines Neigungswinkels bis zu maximal 60° gegenüber der Senkrechten, unter dem die Meßkopf- und/oder Probenehmereinheit in die Schmelze eintauchbar ist, über eine horizontale Schwenkachse (p) miteinander verbunden sind.

2 Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekenn zeichnet, daß das Horizontaltraggerüst um eine Vertikalachse (o) schwenkbar ist.

3. Vorp'htung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fahrschlittenträger (I) ein einziger Fahrschlitten (k) geführt ist, der wenigstens z«-si Lanzen (J) trägt, die gemeinsam eintauschbar sina.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2. dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fahrschlittenträger (I) wenigstens zwei Lanzen (J) mit je einem separaten Fahrschlitten (k) nebeneinander geführt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der das Magazin eine Übergabevorrichtung für die Meßk.\pf- und/oder Probenehmereinheiten zum Aufstecken auf die Lanze (J) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabevorrichtung aus einem Schwenkarm (w) besteht, dessen Übergabestellung mit der Lanze fluchtend eingestellt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine pneumatisch oder hydraulisch betätigbare EinlaufzenJriervorrichtung (r) für die Lanze (j) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Fahrschhttenträger (I) ein Abstreifer (s) für die Meßkopf- und/oder Probenehmereinheiten mit pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Klemmbacken (s', s") angeordnet ist.