DE2907814C2

DE2907814C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung von Schäden von Reparaturmaterialien der Innenwand von Hochöfen

Info

Publication number: DE2907814C2
Application number: DE2907814A
Authority: DE
Inventors: Sumio Kobayashi; Toshihiko Sakai; Takao Amagasaki Suzuki
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1978-02-28
Filing date: 1979-02-28
Publication date: 1983-03-03
Also published as: GB2015707A; JPS54115603A; FR2418273A1; DE2907814A1; GB2015707B; US4248809A; FR2418273B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung von Schaden von Reparaturmaterialien der Innenwand von Hochöfen durch Einspritzen und Verfestigen eines feuerfesten Materials in die jeweilige Ofenwand von außen.

Die Technik des Reparierens eines beschädigten Teiles einer Hochofenwand durch Einspritzen eines flüssigen feuerfesten Materials von außerhalb des Ofens ist bereits bekannt (JP-OS 123 561/5U; US-PS 41 02 694). Die bisher bekannten Reparaturverfahren ermöglichen jedoch nur die Wiederherstellung eines örtlichen Teiles der jeweiligen Hochofenwand von außen her. Sie unterscheiden sich daher vom Neuauskleiden des ganzen Ofens und können sogar während des Betriebs des Ofens angewandt werden. Somi t tragen diese Verfahren erheblich zur Verlängerung der Haltbarkeit oder Lebensdauer des jeweiligen Ofens bei. Dabei ist jedoch zj berücksichtigen, daß der durch das Einspritzen und Verfestigen des flüssigen feuerfesten Materials wieder hergestellte Teil eine andere Standfestigkeit aufweist als die mit den feuerfesten Steinen ausgekleidete Ofenwand. In einigen Fällen wird der wiederhergestellte Teil wieder früher beschädigt sein als die anderen Teile.

Es ist nun auch schon ein Verfahren zur Bestimmung der Beschädigung von feuerfesten Material während des Ofenbetriebs mit metallischen koaxialen Leitungen oder metallischen parallelen Leitungen bekannt (JP-OS 1 33 209/49), die in dem feuerfesten Material während des Aufbaus des Hochofen: oder j'nes anderen Ofens eingebettet werden. Dies stellt jedoch in nachteiliger Weise einen verhältnismäßig hohen Aufwand dar.

Es ist schließlich auch schon ein sogenannter Erosiopsfühler bekannt (US-PS 30 15 950), der zur Messung der Erosion der Oberfläche eines Körpers verwendet wird. Dieser bekannte Erosionsfühler enthält entweder ein Widerstandselement oder ein kapazitives Element, welches in dem Körper eingebettet ist, dessen Erosion festzustellen ist. Dabei wird zur Ermittlung

so einer Korrosion entweder die Widerstandsänderung des Widerstandselements oder die Änderung der statischen Kapazität des kapazitiven Elementes gemes- <ten. Da diese Meßgrößen von der jeweiligen Temperatur und auch von der Länge der jeweils verwendeten Meßleitung abhängen, rind die mit Hilfe des bekannten Erosionsfühlers vornehmbaren Messungen insgesamt nicht genau. Damit sind aber Erosionsschäden nicht mit dem an sich erwünschten Maß an Genauigkeit feststellbar.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie auf relativ einfache Weise Schäden von Reparaturmalerialien der Innenwand von Hochöfen mit höherer Genauigkeit festgestellt werden können als mit Hilfe der bisher bekanntgewordenen Verfahren.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Schritte: Einbetten von

gegeneinander isolierten Leitern einer Leitung in das feuerfeste Material, Aufprägen von Schrittimpulsen auf diese eingebetteten Leitungen, Messen der Längenänderung der eingebetteten Leitungen durch Messen der bleibenden horizontalen Zeitabschnitte zwischen den Schritten in der reflektierten Wellenform der aufgebrachten Schrittimpulse und Feststellen der verbleibenden Dicke des feuerfesten Materials,

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß auf relativ einfache Weise eine genauere Messung vor- ι ο nehmbar ist als bei den bisher bekannten Verfahren. Dadurch ermöglicht es die Erfindung, Schäden von Reparaturmaterialien der Innenwand von Hochöfen genauer als bisher feststellen zu können. Diese erhöhte Meßgenauigkeit geht dabei auf eine relativ einfache Messung von Zeitabschnitten zurück, bei denen auch noch kleine Änderungen relativ einfach feststellbar sind.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2,3 und 4.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 5 zu verwenden. Dies bringt de^ Vorteil mit sich, daß insgesamt mit einem relativ geringen Aufwand ausgekommen werden kann.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 6 bis 11.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer eingebetteten Leitung und einen Meßstromkreis nach der Erfindung;

Fig.2A und 2B erläuternde Diagramme einer Schrittimpulswellenform, die in der Meßeinrichtung nach der Erfindung beobachtet wird;

F i g. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der horizontalen verbleibenden Zeit Tder Schrittimpulswellenform nach den F i g. 2A und 2B und der Leitungslänge zeigt;

Fig.4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem gemessenen Wert der Leitungslänge und der verronnenen Zeit für eine Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig.5 eine Querschnittsansicht von metallischen Koaxialleitungen, die nach der Erfindung benutzt werden, und

Fig.6 ein? Querschnittsansicht vcki Koaxialleitungen, die ebenfalls nach der Erfindung benutzt werden.

Ein feuerfestes Reparaturmatertal 1 (im folgenden nur feuerfestes Material genannt) wird zwecks Verfestigung so und Absetzung an der Innenwandoberfläche eines beschädigten Teiles im Inneren des Ofens von außerhalb des Ofens durch eine Einspritzmündung 3 und ein Einspritzrohr 4, das in einem Mantel 2 vorgesehen ist, eingespritzt.

Das Bezugszeichtn 5 bezeichnet eine metallische Koaxialleitung, die aus einem inneren Leiter 6, einem feuerfesten Isolator 7 und einem äußeren Leiter 8, wie in F i g. 5 dargestellt, oder eine metallische Parallelleitung, die aus parallelen metallischen Leitungen 6 und 6', <* einem feuerfesten Isolator T und einem Schutzrohr 8' wie in F i g. 6 gezeigt, besteht.

Die Leitung 5 soll eingebettet werden nach Beendigung des Einspritzens des mörtelartigen feuerfesten Materials 1. Wenn sie unmittelbar nach Beendigung ^fi5 des Einspritzens eingebettet wird, wird das feuerfeste Material 1 noch so wekh sein, daß es wahrscheinlich aus dem Ofen durch die Einspritzmündung ausläuft. Daher

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35 wird nach einer vorbestimmten Zeit nach der Beendigung der Einspritzung, kurz bevor das feuerfeste Material sich zu verfestigen beginnt, die Leitung 5 durch die Einspritzmündung eingeführt und eingebettet. Wenn zu lange Zeit nach der Beendigung der Einspritzung verstreicht, wird die Verfestigung des feuerfesten Materials 1 so weit fortgeschritten sein, daß es schwer sein wird, die Leitung S noch einzubetten. Die Zeit, die verbleibt, um die Leitung 5 einzubetten, (die Zeit nach der Einspritzung) ist verschieden und hängt von der Art des zu verwendenden feuerfesten Reparaturmaterials ab. Im bevorzugten, hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine Art angenommen, in der die Leitung nach 20 bis 30 min nach Beendigung der Einspritzung eingeführt und eingebettet wird. Um zu verhindern, daß Gas aus dem Ofen austritt, wird das Einspritzrohr 4 mit Dichtungsmaterial 9 bestückt und trägt eine Abschlußplatte 10 an der Öffnung zur Vervollständigung der Einbettung der Leitung 5.

In diesem Fall bestimmt sich die Einführtiefe /o der Leitung 5, die einzubetten ist, durch die Menge an feuerfestem Material, das durch die Einspritzmündung 3 eingespritzt wird und ergibt sich als Summa aus der Dicke Λ der Ofenschutzwand, die erwartungsgemäß zu bilden ist, der Dicke k der verbleibenden Ofenwand aus feuerfestem Stein, der Dicke h des Mantels und der Länge A ties Einspritzrohrs. Die Dicke des unbekannten feuerfesten Steins der Ofenwand muß vor dem Einspritzen des feuerfesten Materials 1 bestimmt werden. Sie kann durch die Länge einer am Ende L-förmig abgebogenen Meßstange nach dem Ausbohren der Einspritzöffnung 3 durch Einführen in diese festgestellt werden.

In der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist gezeigt, daß das feuerfeste Material 1 eine schützende Ofenwand bildet von einer Dicke, die größer als die Dicke /| der Ofenschutzwand ist, die als Ergebnis des Einspritzens des feuerfesten Materials 1 oder als Ergebnis eines grundlegenden Versuchs mit einem Modell zu erwarten war.

Als feuerfestes Reparaturmaterial soll bevorzugt ein Material verwendet werden, das von einem der gegenwärtigen Erfinder in der japanischen Patentveröffentlichung 1 23 501/50 und der US-Patentschrift 41 02 694 vorgeschlagen worden ist Dieses Material besteht aus 100 Gewichtsteilen eines pulverisierten feuerfesten Materials, 4 bis 40 Gewichtsteilen eines bituminösen Materials, 10 bis 35 Teilen eines verflüssigten Öls, und ist verschieden von den schon allgemein verwendeten feuerfesten Mörteln, die Wasser enthalten. Selbst wenn dieser bei einer Manteltemperatur von 200° eingespritzt wird, wird er eine reparierte Wand hoher Haftung am Mantel bilden. Nichtrostende korrosionsfeste Stähle, Chi omnickel, Mangan, Nickeilegierunfein und Eisen-Nickel-Chrom-Legierungen mit geringer Widerstandsänderung sind zur Verwendung für den inneren und den äußeren Leiter, für die metallischen Leitungen und für das Schutzrohr, das eine Leitung im Sinne der Erfindung bildet, geeignet. Um die Beobachtung der reflektierten Welle als elektrisches Signal zu erleichtern, ist es wünschenswert, die charakteristische Impedanz der Leitung 20 bis 300 Ohm zu machen. Weiterhin kann der feuerfeste Isolator Magnesia, Kieselsäure, Tonerde oder eine Mischung solcher Elemente sein, die hohe Widerstandswerte bei hohen Temperaturen hiben.

Ein Schrittimpulsgenerator 11, der Schrittimpulse von kurzer Entstehungszeit von beispielsweise lOOPikose-

künden aufprägen kann, ist mit der Verbindungsklemme 13 der Leitung 5 über einen Leistungsverteiler 12 verbunden, der das Signal von dem erwähnten Impulsgenerator 11 teilt und zum Teil der Leitung und zum Teil dem Monitor 14 zuführt, der ein Oszilloskop zur Beobachtung der Zeitänderung der Spannungswellenform an der VerbindungsklercVme 13 sein kann.

In diesem Fall der Beobachtung mit dieser Einrichtung wird die von der am Ende offenen Leitung erhaltene reflektierte Wellenform Anstieg und Abfall mit einem fixierten horizontal bleibenden Zeitabschnitt Ή wie in Fig.2A gezeigt, wiederholen und allmählich nach der Höhe der aufgeprägten Welle konvergieren. Im Falle, daß die Leitung am Ende kurzgeschlossen ist, wird die reflektierte Wellenform einen Abfall wiederholen, der einen fixierten horizontal bleibenden Zeitabschnitt aufweist und gegen Null, wie in Fig.2B gezeigt, konvergieren. Da der horizontale verbleibende Zeitabschnitt Teiner solchen Wellenform direkt proportional der Länge der Leitung ist, kann die Länge der Leitung durch Messen der Zeit Tbestimmt werden.

Daher ist in Betracht zu ziehen, daß die Leitung 5 ebenso wie die oben erwähnte Schutzwand, die durch die Einspritzung und Verfestigung des feuerfesten Materials 1 gebildet ist, abgetragen werden wird, wenn dieselbe während des Hochofenbetriebs abgetragen wird, und diese Erosion weiter als das Ende der Leitung 5 fortschreitet. Auf diese Weise kann die Erosion des eingespritzten und verfestigten feuerfesten Materials und somit die Dicke der verbleibenden Schutzwand direkt durch die Länge der Leitung bestimmt werden.

Beispiel

Zeit und der Erosion des eingespritzten feuerfesten Materials erhalten werden, das aus 100 Gewichtsteilen eines aus Tonerde bestehenden feuerfesten Pulvers, 25 Gewichtsteilen Pech und 24 Gewichtsteilen Schweröl besteht, erhalten werden, wenn ein aus einem inneren Leiter von I mm Durchmesser und einem äußeren Leiter von 6 mm Außendurchmesser und 1 mm Dicke bestehender Leiter verwendet wird, sind in Fig. 4 dargestellt. Zunächst begann vor allem die Leitung, die ab Punkt a eingebettet war, bei Punkt B ihre Länge zu verringern. Die Erosion der Ofenschutzwand schritt zum Ende der eingebetteten Leitung bei B weiter. Dann bei Punkt C wurde erneut die gleiche Menge von feuerfestem Material eingespritzt und eine neue Leitung von gleichen Abmessungen wie vorher erwähnt, wurde

g £ C

der zweiten Leitung zu verringern. Bei Punkt £war die Beschädigung durch Erosion der aus feuerfestem Reparaturmaterial hergestellten Ofenschutzwand zu Ende. In dem Diagramm bezeichnet F die Lage der

ji Innenoberfläche der feuerfesten Steine als Ergebnis der Messung der Tiefe der Einspritzmündung.

Nach der Erfindung kann, wie oben beschrieben, die Dicke der Ofenschutzwand elektrisch genau bestimmt werde ι durch Anwendung der Reflexion eines elektri-

in sehen Signals. Daher kann die Durchschnittsdauer der Erosion der Ofenschutzmauer laufend und der Betrag irgendeiner schnellen Beschädigung sofort mit hoher Zuverlässigkeit bestimmt werden. Daher ist die vorliegende Erfindung für die Kontrolle von Hochöfen

■.". sehr vorteilhaft.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

t. Verfahren zur Feststellung von Schaden von Reparaturmaterialien der Innenwand von Hochöfen durch Einspritzen und Verfestigen eines feuerfesten Materials in die Ofenwand von außen, g e k e η η zeichnetdurch folgende Schritte:
Einbetten von gegeneinander isolierten Leitern einer Leitung in das feuerfeste Material;
Aufprägen von Schrittimpulsen auf diese eingebetteten Leitungen;

Messen der Längenänderung der eingebetteten Leitungen durch Messen der bleibenden horizontalen Zeitabschnitte zwischen den Schritten in der reflektierten Wellenform der aufgebrachten Schrittimpulse;

Feststellen der verbleibenden Dicke des feuerfesten Materials.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung durch eine Einspritzmündung im Mantel des Hochofens eingeführt und eingebettet wird, kurz bevor das feuerfeste Material sich zu verfestigen beginnt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungstiefe (I₀) der Leitung gleich der Summe aus der Dicke (h) der erwartungsgemäß zu bildenden Ofenschutzwand, der Dicke (h) der verbleibenden Ofenwand aus feuerfesten Steinen, der Dicke (h) des Mantels und der Länge (U) des Einspritzrohres gewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, <Ja8 mit einem Wellenwiderstand der Leitung von 200 bis 300 Ohm gearbeitet wird.
5. Vorrichtung zur Durchrührung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß voneinander isolierte Leiter (6—8) einer Leitung

(S) in dem feuerfesten Reparaturmaterial (1), das in die Innenwand des Hochofens eingespritzt ist, eingebettet sind,

daß ein Schritlimpulsgenerator (11) vorgesehen ist, der mit der Leitung (S) über einen Leistungsteiler

(12) verbunden ist,

und daß ein Wellenformmonitor (14) über den Leistungsteiler (12) mit der eingebetteten Leitung (5) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (S) eine koaxiale metallische Leitung ist, die aus einem inneren Leiter (6), einem äußeren Leiter (8) und einem feuerfesten Isolator (7) besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Leiter (6) und der äußere Leiter (8) aus korrosionsfestem Material von geringer Widerstandsänderung hergestellt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (5) eine parallele metallische Leitung aus zwei metallischen Leitern (6, 6'), einem feuerfesten Isolator (7) und einem Schutzrohr (8') ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Leitung und das Schutzrohr (8') aus korrosionsfestem Material von geringer Widerstandsänderung hergestellt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das korrosionsfeste Material eines der Gruppe von nichtrostendem Stahl, Nickel-Chrom, Manganin. Nickelbasislt-gierungen und Eisen-Nickel-Chrom-Legierungen ist,

1L Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator einer aus der Gruppe ist, die aus Magnesia, Tonerde oder Kieselsäure oder aus einer Mischung derselben besteht