DE29719955U1

DE29719955U1 - Vorrichtung zur Erkennung des Schlackenmitlaufes

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Publication number: DE29719955U1
Application number: DE29719955U
Authority: DE
Original assignee: TECH LOESUNGEN MBH GES; Mannesmann AG
Current assignee: Zahorszki Frank De; Vodafone GmbH
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2007-10-29

Description

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Vorrichtung zur Erkennung des Schlackenmitlaufes

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung des Schlackenmitlaufes beim Abstich eines mit flüssigem Metall und auf dem Metallbad schwimmender Schlacke gefüllten Behandlungsgefäßes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Das Ausbringen beim Stahlherstellungsprozeß wird u. a. nicht unerheblich dadurch beeinflußt, wieviel Stahl man ohne Schlackenmitlauf beispielsweise aus dem Konverter abziehen kann. In diesem Sinne wird man einerseits den Zeitpunkt des Schließens des Abstichloches so spät wie möglich legen, andererseits aber darauf achten, daß durch mitgerissene Schlacke der Stahl nicht verunreinigt wird, was entweder zu einer Abquaiifizierung der Schmelze führt oder eine weitere Nachbehandlung erforderlich macht. Die rechtzeitige Erkennung des Beginns des Schlackenmitlaufes ist deshalb von großer Bedeutung. In der Vergangenheit war dies die Aufgabe eines erfahrenen Schmelzmeisters, der durch entsprechende visuelle Beobachtung das Signal für das Schließen des Abstichloches gab. Diese Art der Erkennung ist aber subjektiv geprägt und führte in vielen Fällen zu unbefriedigenden Resultaten. Aus diesem Grunde bemühte man sich seit längerer Zeit, die Erkennung des Schlackenmitlaufes zu objektivieren.

In der DE 44 45 494 A1 wird dazu vorgeschlagen, im Auslauf des Behandlungsgefäßes eine Ultraschall-Sender-Empfänger-Einheit anzuordnen. Bevorzugt wird der Schallstrahl etwa senkrecht zur Ausströmrichtung des Stahles angeordnet. Die Einheit kann als Durchstrahlungseinheit oder im Reflexionsverfahren ausgebildet sein. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die Meßeinheit an einem Konverter praktisch nicht anordenbar ist, da durch das Kippen die zur Meßeinheit

führenden Kabel mitgeschwenkt werden müssen und ein Auswechseln einer defekten Meßeinheit schwierig ist. Weiterhin ist das Meßverfahren generei! nachteilig, da es im hohen Maße von der Analyse der zu erschmelzenden Stahles abhängig ist und deshalb häufig nachjustiert werden muß.

Bei einem weiteren Vorschlag wird ein elektromagnetisches Meßsystem eingesetzt (Stahl und Eisen 107, 1987, Nr. 9, S. 397 - 402). Mit diesem Verfahren soll ein Schlackenmitlauf früher erkannt werden als bei der visuellen Beobachtung durch das Gießpersonal. Bei diesem Meßverfahren wird die unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit von Schlacke und flüssigem Stahl ausgenutzt. Der Unterschied beträgt mehrere Zehnerpotenzen entsprechend der Maßeinheit S/m. Durch eine Spulenanordnung wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, dessen Amplitude und Phasenlage u. a. von der elektrischen Leitfähigkeit des Prüfobjektes abhängig ist. Für dieses Verfahren gelten im Prinzip die gleichen Nachteile wie für das zuvor erläuterte Verfahren. Das Ansprechverhalten ist geringer im Vergleich zu einem optischen Verfahren. Die Anwendungsmöglichkeiten sind eingeschränkt, da die empfindlichen Spulen nicht direkt mit dem Prüfobjekt in Kontakt treten dürfen. Da die elektrische Leitfähigkeit stark stoffabhängig ist, muß für jede zu vergießende Stahlgüte das Meßgerät justiert werden.

Ein weiteres Meßverfahren ist aus der JP 60-125315 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Fotozelle auf den auslaufenden Stahlstrahi gerichtet und die Helligkeit in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal wird in einer Auswerteeinheit mit einem Referenzsignal verglichen. Überschreitet das Meßsignal einen festgelegten Schwellenwert, dann wird ein Steuersignal gebildet, mit dem das Abstichloch mitteis eines Schwimmstopfens verschlossen wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die Helligkeit des auslaufenden Stahistrahles nicht unerheblich beeinflußt wird durch den sich bildenden Staub. Auch aufsteigender Wasserdampf beeinflußt die Helligkeit, so daß das ermittelte Signal verfälscht sein kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Erkennen des Schlackenmitlaufes beim Abstich eines mit flüssigem Metall und auf dem Metallbad schwimmender Schlacke gefüllten Behandlungsgefäßes anzugeben, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden werden.

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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird das Infrarot-Spektrum des auslaufenden Metalistrahles mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung thermographisch erfaßt und das sich ergebende Bild hinsichtlich festgelegter Parameter ausgewertet und bei Erreichen bestimmter vorher eingegebener Werte ein Auslösesignal gebildet. Die Erfassung kann im kurzwelligen als auch im langwelligen Bereich erfolgen. Durch eine entsprechende Filtertechnik kann eine übliche Kamera verwendet werden, die kostengünstiger ist als eine speziell hochtemperaturbeständige Ausführung.

Das mit der vorgeschlagenen Vorrichtung realisierbare thermographische Verfahren hat den Vorteil, daß es gut reproduzierbar und legierungstoierant ist. Der letztgenannte Punkt bedeutet, daß innerhalb eines sehr breiten Legierungsspektrums keine Nachjustierung erforderlich ist. Weiterhin ist es emissionstolerant, so daß die unvermeidbare Bildung von Staub und Wasserdampf nicht zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führt. Die zur Abschirmung verwendete Filteranordnung verringert zwar die Intensität der zu messenden Infrarotstrahlung, aber nicht die Unterschiede zwischen Metall und Schlacke was ja das Entscheidungskriterium für die Auswerteeinheit ist. Das Meßverfahren ist weitgehend standortunabhängig, da der Abstand zum auslaufenden Metallstrahl so groß gewählt werden kann, daß die üblichen betrieblich notwendigen Bewegungen des Behandlungsgefäßes ohne Behinderung durchgeführt werden können. Außerdem erleichtert der vom Betriebsgeschehen unabhängige Aufstellstandort eine Reparatur bzw. Auswechslung des Meßgerätes.

In der einzigen Figur wird anhand eines Prinzipbildes die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert.

Dieses Bild zeigt beispielhaft einen Konverterstand eines Stahlwerkes, wobei der Übersichtlichkeit halber nur die wesentlichen Elemente dargestellt sind. Das kippbare Konvertergefäß 1 ist über eine Welle 2 mit einem Konverterkippstand 3 verbunden. Die Einzelheiten dieses Konverterkippstandes 3 wie beispielsweise Motor, Getriebe, Steuerung usw. wurden hier der Einfachheit halber weggelassen. Im unteren Bereich

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des Konvertergefäßes 1 ist ein Abstichsloch 4 angeordnet, das mit einem hier nicht dargestellten Schwimmstopfen verschließbar ist. In Kippstellung fließt der auslaufende Metallstrahl 5 in eine Pfanne 6, die auf einem verfahrbaren Wagen 7 abgestellt ist. Im Bereich einer Hilfsbühne ist erfindungsgemäß eine Infrarot-Kamera installiert, deren Optik 10 in einer Öffnung 11 einer den Behandlungsstand abschirmenden Wand 12 angeordnet ist. Die gestrichelten Linien 13 sollen den optischen Strahlkegel andeuten, der auf den auslaufenden Metallstrahl 5 gerichtet ist. Mittels dieser Kamera 9 wird das sichtbare Infrarot-Spektrum des auslaufenden Metallstrahles 9 erfaßt und deren Bildsignale über eine elektrische Leitung 14 einer Auswerteeinheit 15 zugeführt. In dieser Auswerteeinheit 15 wird das aktuelle Bild hinsichtlich festgelegter Parameter ausgewertet und bei Erreichen bestimmter vorher eingegebener Werte ein Auslösesignal gebildet. Das gebildete Auslösesignal wird von der Auswerteeinheit 15 einer ersten Leistungssteuereinheit 16 zugeführt, die über eine Leitung 17 mit der Auswerteeinheit 15 verbunden ist. Diese erste Leistungssteuereinheit 16 ist wiederum über eine Leitung 18 mit dem Konverterkippstand 3 verbunden. Damit kann ohne Zeitverzug bei Erkennen des ersten Schlackenmitlaufes das Abstichloch 4 verschlossen und das Konvertergefäß zurückgekippt werden. Desweiteren ist die Auswerteeinheit 15 über eine Leitung 19 mit einer zweiten Leistungssteuereinheit 20 verbunden. Diese kann wiederum über eine Leitung 21 auf den hier nicht dargestellten Antriebsmotor des Wagens 7 einwirken. In Konsequenz ist durch diese Anordnung ein vollautomatischer Abstichprozeß möglich. Bei rechtzeitiger Erkennung des ersten Schlackenmitlaufes wird das Abstichloch 4 verschlossen und das Konvertergefäß 1 zurückgekippt und gleichzeitig die gefüllte Pfanne 6 mittels des Wagens 7 weggefahren. Nach dem Einschieben einer Schlackenpfanne in den Konverterstand kann das Konvertergefäß 1 vollständig gekippt und die im Konvertergefäß 1 noch verbliebene flüssige Schlacke ausgeleert werden. Je nach den örtlichen Gegebenheiten kann es erforderlich sein, im Bereich der Öffnung 11 eine Schutzklappe anzuordnen und die Kamera 9 an ein Kühlsystem anzuschließen. Von Vorteil kann es auch sein vor die Öffnung 11 ein Gebläse anzuordnen, um den die Messung störenden Staub wegzublasen.

Claims

-5- Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Erkennung des Schlackenmitlaufes beim Abstich eines mit flüssigem Metall und auf dem Metallbad schwimmender Schlacke gefüllten und mit einem mittels eines Schwimmstopfens verschließbaren Abstichloch versehenen kippbaren Behandlungsgefäßes, insbesondere Konverter und einem Sensor, der mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

daß als Sensor eine das Infrarot-Spektrum des auslaufenden Metailstrahles thermographisch erfassende Infrarot-Kamera (9) verwendet wird, deren Optik

(10) in der Öffnung (11) einer den Behandlungsstand abschirmenden Wand (12) angeordnet und elektrisch mit der das sich ergebende Bild hinsichtlich festgelegter Parameter auswertende und bei Erreichen bestimmter vorher eingegebener Werte ein Auslösesignal bildende Auswerteeinheit (15) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Filterkombination vor die Optik (10) der Kamera (9) anordenbar ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Auswerteeinheit (15) elektrisch (17) mit einer die Kippvorrichtung (3) des Behandlungsgefäßes beeinflussenden Leistungssteuereinheit (16) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Auswerteeinheit (15) elektrisch (19) mit einer den die Abfüllpfanne (6) aufnehmenden Wagen (7) beeinflussenden Leistungssteuereinheit (20) verbunden ist.