DE2753077B2

DE2753077B2 - Vorrichtung zum Wechseln von Meß- und/oder Probennahmesonden

Info

Publication number: DE2753077B2
Application number: DE19772753077
Authority: DE
Inventors: Hans Farber; Karl Heinz 4200 Oberhausen Schneider; Horst Willaschek
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1977-11-29
Filing date: 1977-11-29
Publication date: 1981-04-09
Also published as: FR2410263B1; DE2753077A1; FR2410263A1; BR7805390A; NL7808095A; JPS5477181A; DE2753077C3

Description

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterohr (3) mit einem im Trägerrohr (5) längsverschieblich geführten Verlängerungsgestänge (6) verbunden ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlängerungsgestänge (6) rohrartig ausgebildet [¹St

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterohr (3) in an «cn bekannter Weise mindestens mittelbar unter den Einfluß einer Heb- und Senkvorrichtung (8) gestellt ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heb· und Senkvorrichtung (8) in an sich bekannter Weise dem Trägerrohr (S) zugeordnet ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heb- und Senkvorrichtung (8) ortsfest installiert und mit dem Verlängerungsgestänge (6) kuppelbar ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Verlängerungsgestänge (6) nach oben aus dem Trägerrohr (S) herausgeführt ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Halterohr (3) in an sich bekannter Weise durch eine Schubkolbeneinheit (8) längsverschiebbar ist

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wechseln von Meß- und/oder Probennahmesonden bei der diskontinuierlichen Ermittlung der Temperatur und/ oder der Zusammensetzung einer Stahlschmelze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1,

Es ist bekannt die Temperatur und die Zusammenset' zung einer z. B. in einem Konverter befindlichen Stahlschmelze auch bei einem aufrecht stehenden Konverter, d. h. also in der Arbeitsstellung, zu ermitteln. Zu diesem Zweck wird eine Vorrichtung verwendet die ein oberhalb des Konverters befindliches, in der Regel innenseitig wassergekühltes Trägerrohr_t ein an das untere Ende des Tflgerrohrs angesetztes Halterohr und MeB- und/oiier Prqbefwtfunesonden aufweist, die auf das Halterobr auftcSiebbar sind. Das Trägerroju· ist roit seinem oberen Ende an einen Schlitten oder Wagen angeschlagen, die,zumeist mit Hjjfe einer Winde an ejner-yertikalffihrungauf^und abbewegbar sind. Auf diese Weise kann die Meß- und/oder Probennahmesonde in den Konverter ein· und wieder ausgefahren werden.

Für jeden Meß- und/oder Probennahmevorgang wird aus einem Bereitstellungsmagazin eine neue Sonde entnommen, in eine Kupplungsposition unter das Halterohr gebracht und durch Absenken des Trägerrqhrs mit dem Halterohr verbunden. Beim anschließendem Absenken der Sonde wird diese für kurze Zeit mit dem Meßkopf in die Stahlschmelze eingetaucht Dabei wird je nach gewähltem Meßkopf die Temperatur der Stahlschmelze gemessen, eine Schmelzprobe zwecks Feststellung der Zusammensetzung entnommen oder mit einem kombinierten Meßkopf sowohl eine Temperaturmessung als auch eine Probenentnahme durchgeführt Während der Verweilzeit in der Schmelze verkohlt die überwiegend aus einer Papphülse bestehende Sonde an ihrer Außenseite. Das innenliegende Halterohr bleibt indessen unbeschädigt und kann folglich für eine Vielzahl von Messungen und/oder Probennahmen verwendet verden. Nach der nur einige Sekunden dauernden Verweilzeit in der Schmelze wird die verbrauchte Sonde oberhalb des Konverters vom Halterohr abgezogen und in die Stahlschmelze oder einen Behälter hinein fallen gelassen, wenn es sich um eine reine Meßsonde handelt bzw. vorab einem Trannvorgang unterworfen, bei welchem der Meßkopf mit der Schmelzprobe entfernt und einem Prüfstand zugeführt wird.

Das endseitig mit elektrischen Kontakten versehene Halterohr wurde bislang dem unteren Ende des Trägerrohrs zwar lösbar, jedoch fest zugeordnet Es greift mit einem kurzen Länger abschnitt in das Trägerrohr ein und ist nur zusammen mit diesem auf- und abbewegbar. Bei einer Länge eines Trägerrohrs bis zu 20 m und mehr und einer Sondenlänge von in der Regel 2 m bedeutet die feste Zuordnung des Halterohrs zum Trägerrohr eine Vergrößerung der Hublänge um zumindest die gesamte Länge des Halterohrs. Dieses hat folglich nicht nur eine längere, sondern auch eine schwerere und damit aufwendigere Führung für das Trägerrohr zur Folge. Hierdurch ist aber wiederum eine größere und leistungsstärkere Winde notwendig. Vor allem muß das die Führung für das Trägerrohr aufnehmende Gebäude erhöht und dessen Tragkonstruktion verstärkt werden. Dieser Sachverhalt führt insbesondere dann zu erheblichen Schwierigkeiten, wenn in bereits vorhandenen Anlagen nachträglich eine Vorrichtung zum Wechseln von Meß* und/oder Probennahmesonden bei der diskontinuierlichen Ermittlung der Temperatur und/oder der Zusammensetzung einer Stahlschmelze mit vertikaler Verstellung eingebaut werden soll. Aufgrund der erforderlichen Höhenabmessungen ist dies in manchen Fällen erst gar nicht zu realisieren. Nicht unerheblich sind darüber hinaus die Nachteile, die sich durch die Bewegung des schweren Trägerrohrs ergeben. Das zumeist mehrere Tonnen wiegende, mit Kühlwasser gefüllte Tfägeffohf muß nämlich während eines Meß- und/oder Probennahmevorgangs mehrfach in beide Richtungen beschleunigt

und wieder abgebremst werden, was mithin die Beherrschung großer Massen von der antriebsteohniseben Seite her erforderlich macht.

Darüber hinaus isf durch die DE-OS 20 21360 ein Vorschlag bekanntgeworden, der die Probleme lösen soll, welche zum Zeitpunkt einer Messung oder einer Probennahme vorhanden sind. Es handelt sich hier also nicht um einen Vorschlag, welcher sich mit den Schwierigkeiten beim Wechseln von MeB- und/oder Probennahmesonden befaßt

Die Vorrichtung der DE-OS 2021360 weist ein Trägerrohr auf, das zwei zylinderartige Endabschnitte aus keramischen Materialien besitzt Beim Absenken des TYägerrohrs werden die Endabschnitte in die Stahlschmelze eingetaucht, wobei die Schlackenschicht durchstoßen wird. Durch Beaufschlagung der Endabschnitte mit Gas wird ihr Innenraum offengehalten, so daß eine im Innern des Trägerrohrs mit Hilfe einer Schubkolbeneinrichtung vertikal bewegbare, endseitig eines Halterohrs befestigte Sonde durch einen der zylinderartigen Endabschnitte abgesenkt und ungehindert in die Stahlschmelze eingetaucht werden kann.

Soll jedoch die Sonde gewechselt werden, so ist es erforderlich, das Trägerrohr so weit nach oüen zu bewegen, daß stirnseitig der keramischen Endabschnitte folglich unterhalb des Trägerrohrs so viel Raum verbleibt, daß ein Wechsel der Sonde durchgeführt werden kann. In diesem Zusammenhang ist es aber zusätzlich erforderlich, die Sonde mit Hilfe der Schubkolbeneinrichtung nach unten aus dem zylinderartigen Endabschnitt auszufahren, und zwar so weit, bis der Kupplungsbereich zwischen der Sonde und dem Halterohr zugänglich ist Sofern es sich dann bei der Sonde noch um eine solche handelt, die mit nahezu ihrer gesamten Länge auf das Halterohr aufgeschoben werden muß, wäre es darüber hinaus erforderlich, das Trägerrohr noch um eine Sondenlänge weiter aufwärts zu bewegen, um einen Sondenwechsel durchführen zu können. Die eingangs geschilderten Nachteile würden sich folglich bei der Vorrichtung der DE-OS 20 21 360 noch wesentlich starker bemerkbar machen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Wechseln von Meß- und/oder Probennahmesonden bei der diskontinuierlichen Ermittlung der Temperatur und/oder der Zusammensetzung einer Stahlschmelze zu schaffen, welche einen einfachen Austausch einer verbrauchten gegen eine neue Sonde in einer oberhalb de; Stahlschmelze befindlichen Wechselposition bei Vermeidung der Bewegung von großen Massen ermöglicht und weiche die für das einwandfreie Auf- und Abwärtsbewegen des Trägerrohrs notwendigen Höhen- bzw, Längenabmessungen der Gebäude und Führungen merklich senkt

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des neuen Anspruchs 1.

Danach ist es zunächst einmal von Bedeutung, daß beim erfindungsgemäßen Vorschlag das Trägerrohr sowohl in der Sondenwechselposition als auch in der Meß- bzw. Probennahrmposition stets im Abstand oberhalb der Stahlschmelze verbleibt Hierdurch wird eine erhebliche Verkürzung der notwendigen Führungen für das Träg^rrohr stfwie eine geringere Höhe des die Vorrichtung aufnehmenden Gebäudes erzielt

Das also immer oberhalb der Stahlschmelze verbleibende Trägerrohr brauch' zum Wechseln einer Sonde nunmehr lediglich so weil vertikal nach oben verlagert zu werden, bis dsQ die st'rnseitig des Trägerrohrs auf das Halterohr aufgeschobene Sonde von der Seite her frei zugänglich ist. In dieser Position wird die Sonde entweder durch Greifmittel festgehalten, sofern es sich um eine wieder verwendbare Sonde oder um eine Probennahmesonde handelt, und es wird anschließend das Halterobr bei feststehendem Tr^gerrohr aus der Sonde herausgezogen odr es wird das Halterohr bei sich an der Stirnseite des Trägerrohrs abstützender Sonde aus dieser herausgezogen, so daß die Sonde nach Entfernung des Halterohrs von selbst in die Slahlschmelze oder in einen gesonderten Bebälter hineinfallen kann.

Zum Anbringen einer neuen Sonde wird diese bei eingezogenem Halterohr lediglich in dessen axialer Verlängerung stirnseitig unter das Trägerrohr gebracht

is und das Halterohr daraufhin in die Sonde eingeschoben, bis daß der Kontakt hergestellt ist Daraufhin wird das

Trägerrohr abwärts bewegt, bis die Sonde in die Stahlschmelze eintaucht Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß

beim Wechseln der Sonden keine Beschleunigungsbzw. Bremskräfte mehr für das mehrere Tonnen schwere Trägerrohr aufgebracht werden müssen. Die zum Bewegen des Trägerrohrs erfordtriiehen Antriebseinrichtungen können daher weniger leistungsstark ausgebildet sein. Sie werden dadurch einfacher, was nicht nur mit einer Senkung des Herstellungsaufwands, sondern auch mit einem verbesserten wirtschaftlichen

Einsatz verbunden ist Zum Verlagern des im Vergleich zum Trägerrohr ein

nur geringes Gewicht aufweisenden Halterohrs ist kein besonderer antriebstechnischer Aufwand erforderlich. Die zu bewegenden Massen sind klein, se daß insbesondere das Kuppeln des Halterohrs mit einer neuen Sonde wesentlich erleichtert wird. Das exakte Positionieren von Halterohr und Sonde braucht nicht mehr mit einem mit seiner gesamten Länge von etwa 2 m nach unten vom Trägerrohr abstehenden Halterohr durchgeführt zu werden. Es ist lediglich erforderlich, das Halterohr mit einem kurzen Abschnitt aus dem Trägerrohr herauszufahren, um das Positionieren mit den bekannten Hilfsmitteln zu ermöglichen. Das empfindliche Halterohr ist dadurch wesentlich geringeren bzw. gar keinen Querbeanspruchungen ausgesetzt So ist z. B. ein Positionierverfahren anwendbar, bei welchem auch der untere Endabschnitt des Trägerrohrs zusätzlich zum oberen Endabschnitt örtlich festgelegt und die neue Sonde nach dem Ermitteln der Lagekoordinaten des Halterohrs in der horizontalen Ebene mit Hilfe einer entsprechend programmgesteuerte ten Sondenübergabe- bzw. -übernahmevorrichtung in die axiale Verlängerung unterhalb des Halterohrs gebracht werden.

Im Hinblick auf den besonderen Einsatzort der Wechselvorrichtung bei der diskontinuierlichen Ermittlung der Temperatur uno/odei der Zusammensetzung einer Stahlschmelze ist es schwierig, das Halterohr unmittelbar zu bewegen. Daher wird es erfindungsgemä3 als sinnvoll angesehen, daß das Halterohr mit einem im Trägerrohr längsverschieblich geführten Verlängerungsgestänge verbunden ist Das Verlängerungsgestänge kair. dabei in bevorzugter Weise rohrartig ausgebildet und bis zum oberen Endabschnitt des Trägerrohrs geführt sein. Die zum Verlagern des Halterohrs erforderlichen Einrichtungen kennen daher in einem Bereich angeordnet werden, der keinen allzu hohen Temperaturbelastungen mehr ausgesetzt ist

Nach der Erfindung ist das Halterohr in an sich bekannter Weise mindestens mittelbar unter den

Einfluß einer Heb- und Senkvorrichtung gestellt. Diese kann dabei in an sich bekannter Weise dem Trägerrohr zugeordnet sein. Sie wäre dann am Trägerrohr befestigt und würde sich mit diesem auf- und abbewegen.

Eine demgegenüber bevorzugte Ausführungsform s besteht gemäß der Erfindung jedoch darin, daß die Heb- und Senkvorrichtung ortsfest installiert und mit dem Verlängerungsgestänge kuppelbar ist. Auf diese Weise werden die zu bewegenden Massen des Trägerrohrs auch nicht geringfügig vergrößert, obwohl das Gewicht ;o der Heb- und Senkvorrichtung in keinem Verhältnis zum Gewicht des Trägerrohrs steht.

Insbesondere bei einer ortsfesten Installierung der Heb- und Senkvorrichtung ist es ferner von Vorteil, wenn das Verlängerungsgestänge nach oben aus dem Trägerrohr herausgeführt ist. Die Heb- und Senkvorrichtung kann in diesem Fall zum Zwecke der Kupplung mit dem Verlängerungsgestänge Greifklauen besitzen, die bei Bedarf das entsprechend ausgebildete obere

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sen und in die gewünschte Richtung verlagern.

Die Heb- und Senkvorrichtung für das Halterohr kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Halterohr jedoch in an sich bekannter Weise durch eine Schubkolbeneinheit längsverschiebbar. Die 2s Schubkolbeneinheit kann pneumatisch beaufschlagbar sein. Es ist jedoch auch eine hydraulische Beaufschlagung denkbar. Die Anordnung der Schubkolbeneinheit erfolgt zweckmäßig in axialer Verlängerung des Trägerrohrs, wobei der Zylinder örtlich festgelegt und das freie Ende der Kolbenstange mit den Kupplungsbzw. Greiforganen zum Erfassen des oberen Endabschnitts des Verlängerungsgestänges versehen sind.

In der Regel erfolgt das Abziehen einer verbrauchten Sonde vom Halterohr dadurch, daß die verbrauchte Sonde in der Wechselposition durch Sondengreiforgane festgehalten und das Halterohr aus der Sonde herausgezogen werden. Hierzu ist es dann nicht notwendig, daß das Halterohr vollständig in das Trägerrohr eingefahrer wird. Es ist allerdings auch möglich, das Halterohr vollständig in das Trägerrohr einzufahren. In diesem Fall müssen zum Abziehen einer verbrauchten Sonde vom Halterohr keine Sondengreiforgane mehr an die Sonde herangeführt werden. Durch das Verlagern des Halterohrs im Trägerrohr stößt die Meßsonde an die Stirnseite des Trägerrohrs an und fällt nach dem vollständigen Herausziehen des Halterohrs aus der Sonde von selbst nach unten in die Stahlschmelze.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 im Schema, teilweise im Schnitt, eine Temperatur-Meßvorrichtung für Stahlschmelzen in der Betriebsstellung,

F i g. 2 die Temperatur-Meßvorrichtung der F i g. 1 in der Sondenwechselposition,

F i g. 3 die Temperatur-Meßvorrichtung der F i g. 1 nach dem Lösen einer verbrauchten Sonde und

F i g. 4 die Temperatur-Meßvorrichtung der F i g. 1 vor dem Aufschieben einer neuen Meßsonde.

Mit 1 ist in der F i g. 1 die in einem Konverter befindliche Stahlschmelze bezeichnet Der Konverter sowie die normalerweise oberhalb des Konverters angeordnete Abzugshaube sind zwecks Aufrechterhaitung der Zeichnungsübersichtlichkeit fortgelassen.

Die Temperatur der Stahlschmelze 1 wird mit Hilfe einer Meßsonde 2 ermittelt die auf ein Halterohr 3 aufschiebbar ist, das am unteren Ende 4 eines vertikalbeweglichen Trägerrohfes 5 vorgesehen ist. Das Halterohr besitzt endseitig in der Zeichnung nicht näher dargestellte elektrische Kontakte, die bei vollständig aufgeschobener Meßsonde mit entsprechenden elektrischen Gegenkontakten im Innern der Meßsonde verbunden sind.

Das Halterohr 3 ist in dem innenseitig wassergekühlten Trägerrohr 5 an ein Verlängerungsrohr 6 angeschlossen, das das Trägerrohr in Längsrichtung durchsetzt und oberseitig aus dem Trägerrohr herausgeführt ist Im herausgeführten Endabschnitt besitzt das Verlängerungsrohr einen Kupplungsflansch 7.

In axialer Verlängerung des Verlängerungsrohres 6 ist eine pneumatisch beaufschlagbare Schubkolbeneinheit 8 örtlich befestigt Das freie Ende der Kolbenstange 9 trägt zangenartige Greifklauen 10, welche durch eine nicht näher dargestellte pneumatisch beaufschlagbare Schubkolbeneinheit betätigt werden können. Die £ΐ··£ίΓΜοΐ(Αη sind an den Ki2ⁿⁿ!un^ffsf!änsch 7 des Verlängerungsrohres 6 formschlüssig angepaßt Anstelle der Greifklauen 10 kann auch ein Elektromagnet verwendet werden.

Das Trägerrohr 5 ist mit dem oberen Endabschnitt 11 an einen Wagen 12 angeschlagen, der mittels Rollen 13 an einer Vertikalführung 14 entlang auf- und abbewegbar ist Die Auf- und Abbewegung wird durch eine nicht näher veranschaulichte Winde bewirkt

Die F' f. 2 zeigt die Temperatur-Meßvorrichtung in einer Betriebssituation kurz nach dem Herausziehen der Meßsonde 2 aus der Stahlschmelze 1. Das Trägerrohr S befindet sich samt Halterohr 3 und Meßsonde in der oberen Endstellund, d.h. in der Wechselposition der Meßsonde. Hierbei wird das untere Ende 4 des Trägerrohres durch eine Festhaltevorrichtung 18 arretiert, die auf einer nicht näher dargestellten Arbeitsbühne oberhalb der Stahlschmelze 1 vorgesehen ist In dieser Situation werden die Greifklauen 10 der Schubkolbeneinheit 8 mit dem Kupplungsflansch 7 des Verlängerungsrohres 6 verbunden und die Schubkolbeneinheit im Einfahrsinne beaufschlagt Hierdurch wird das Halterohr aus der Meßsonde herausgezogen, wobei sich die Meßsonde an der Stirnseite IS des stehenbleibenden Trägerrohres abstützt Mit 16 ist eine neue Sonde bezeichnet, die durch eine vertikal verlagerbare sowie in der horizontalen Ebene verschwenkbare und geradlinig ausfahrbare Sondenzuführvorrichtung 17 in Bereitschaft gehalten wird. Die Sondenzuführvorrichtung ist gegebenenfalls vorgewählt programmgesteuert

Aus Fig.3 ist nun eine Betriebssituation der Temperatur-Meßvorrichtung zu entnehmen, bei welcher das Halterohr 3 mit Hilfe der Schubkolbeneinheit 8 vollständig aus der Meßsonde 2 herausgezogen worden ist, so daß die verbrauchte Meßsonde entsprechend dem Keil A von selbst in die Stahlschmelze hinabfällt

Im Anschluß hieran wird das Halterohr 3 durch die Schubkolbeneinheit 8 so weit aus dem Trägerrohr 5 nach unten herausgefahren (siehe auch F i g. 4), daß eine axiale Positionierung von Halterohr 3 und neuer Meßsonde 16, die von der Zuführvorrichtung 17 in die Wechselposition verlagert worden ist, durchgeführt werden kann. Nach Herstellung der exakten axialen Hintereinanderanordnung von Halterohr und neuer Meßsonde wird das Halterohr durch die Schubkolbeneinheit in die weiterhin festgehaltene Meßsonde bis zum Endanschlag eingefahren, in der die elektrischen Kontakte von Halterohr und Meßsonde geschlossen

sind. Die Greifklauen 10 sowie die Greiforgane der Zuführvorrichtung werden dann gelöst und in die Bereitschaftspositi-.nen zurückgeschwenkt. Ferner wird die Feslhallevorr.chtung 18 vom Trägerrohr 5 abgenommen. Die Teinperatur-Meßvorrichtung ist damit für einen neuen Meßvorgang vorbereitet.

Hier/u 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vprrichtung zum Wechseln von Meß-und/oder Probennahmesonden bei der diskontinuierlichen Ermittlung der Teniperatiir und/oder dei- Zusammensetzung einer Stahlschmelze, welche ein an einer Vertikalführungentlang bewegbaresTrä^n-ohr und ein im Trägerrohr längsverschieblich gelagertes Halterohr zum Befestigen einer Meß- und/oder Probennahmesonde umfaßt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Halterohr (3) ist um die gesamte Länge einer Meß· und/oder Probennahmesonde (2) nach unten aus dem Trägerrohr (5) ausfahrbar;

b) in der Sondenwechselposition ist das Halterohr (3) mit einer in seiner axialen Verlängerung stirnseitig des Trägerrohrs (S) in Bereitschaft gehaltenen Meß- und/oder Probennahmesonde (2) durch gleitschlüssiges Einführen automatisch kuppelbar;

c) das TrSgerrohr (5) verbleibt sowohl in der Sondenwechselposition als auch in der Meßbzw. Probennahmeposition im Abstand oberhalb der Stahlschmelze (1).