DE3033164A1

DE3033164A1 - Verfahren zur ueberwachung der abnutzung der feuerfesten waende eines hochofens

Info

Publication number: DE3033164A1
Application number: DE19803033164
Authority: DE
Inventors: Takefumi Kobe Horiuchi; Yoshio Toyonaka Osaka Kawate; Masami Akashi Hyogo Konishi; Nobuyuki Kobe Nagai
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1980-08-28
Filing date: 1980-09-03
Publication date: 1982-04-01
Also published as: GB2083227A; SE8006025L; SE445258B; DE3033164C2; CA1156760A; FR2489365B1; FR2489365A1; GB2083227B; US4358953A

Description

TlFDTKF - Bum INr - KINJffC - -"* '" ' ·· ·· Patentanwäite und IEUTKh l-JUHLINCa IVIN-NE . . .. . , . _:Vertreter beim EPA

GRIIPF - Pfi I mann ^:-.^:'-^: * ^:.-^: -' * ^:..^::..^:Dipl.-lng.H.Tiedtke HUPE TELLMANN Dipl.-Chem. Gi Bühling

3 Dipl.-Ing. R. Kinne

Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 2024 8000 München 2

Tel.:089-539653 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent Münch

3. September 1980 DE 0631/case FP-4553 SM

Kobe Steel, Ltd.
Kobe-city, Japan

Verfahren zur Überwachung der Abnutzung der

feuerfesten Wände eines Hochofens 20

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur genauen Überwachung der Abnutzung der Wände aus feuerfester Au.sk.1 ο i durifi eines Hochofens aufgrund hoher Ternperatu- ^° ren sowie anderer Einflüsse und auf eine Temperaturfühler-Anordnung, die für dieses Verfahren verwendet wird.

Der Hoch- bzw. Blasofen ist ein metallurgischer Hochtemperaturreaktor für feste Reduktionsmittel wie Koks und Eisenoxidmaterialien unter Einschluß von Eisenerz, der feuerfeste Wände und eine diese umgebende Eisenaußenhaut aufweist. Ein Durchbohren der Eisenaußerihaut und Nachfüllen von feuerfestem Aasbesserungsmaterial ist jedoch immer dann notwendig, wenn die feuerfesten Wände erodieren oder an verschiedenen Punkten abblättern, da das Innere de£. Hochofens auf

Mü/13

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] einer hohen Temperatur gehalten wird und laufend den S'ößen von fallendem Material und der Reibung durch das Eisenerz oder den Koks ausgesetzt ist. In der Vergangenheit galt es als unumstößliche Tatsache, daß es unmöglich sei, genau die Abnutzung der feuerfesten Wände zu überwachen, und sogar das primitive Verfahren, das das "Sich Röten" der Eisenaußenhaut als Anzeige verwendet, wurde eine Zeitlang verfolgt. Studien wurden allseitig bei dem Versuch unternommen, theoretisch die momentane Dicke der feuerfesten Wände zu überwachen; ein Ansatz dieser Studien soll im folgenden exemplarisch dargestellt werden.

Fig. 1 ist eine Darstellung zur Erklärung des herkömmlichen analytischen Ansatzes; ein feuerfestes Mauerwerk mit einer thermischen Leitfähigkeit k.. ist mit la bezeichnet, ein feuerfestes Mauerwerk mit einer thermischen Leitfähigkeit k_? mit Ib und eine Eisenaußenhaut mit 2. Der Punkt A gibt die Innenoberfläche des Mauerwerks la mit einer Temperatur T- und der Punkt B die Grenzfläche zwischen den beiden Mauerwerken la und Ib mit einer Temperatur T₁ an. Der Punkt C bezeichnet einen speziellen Punkt in dem feuerfesten Mauerwerk Ib mit einer Temperatur T„ und der Punkt D bezeichnet die Grenzfläche zwischen dem Mauerwerk Ib und der Eisenaußenhaut 2 mit einer Temperatur Ύ . 1 , Ip und 1„ sind die Abstände zwischen A und B, B und C bzw. C und D. Aus Fig. 1 ergibt sich, daß die Mauerwerke la und Ib aus unterschiedlichen feuerfesten Auskleidungen bestehen, und zwar das erstere aus herkömmlichen Schamottziegeln und das letztere aus Kohlenstoffziegeln. Wenn die thermischen Leitfähigkeiten k. und kp der Mauerwerke la und Ib fest liegen und der eindimensionale Wärmefluß über die Dicke der feuerfesten Mauerwerke la und Ib konstant ist, dann

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gelten gleichzeitig die folgenden Gleichungen:

^ki	I₀ T	1	^k2	H
k₂	¹I		- γ	T₂-T₃
T-T	2
*^l2*

Da k- und k_? bekannt sind und T₀ als der Schmelzpunkt von Eisen (beispielsweise 1150 C) betrachtet werden kann, sind die verbleibenden unbekannten Werte 1-, Ip, I₃, T₁, T₂ und T₃. Wenn ein Temperaturfühler von der Außenseite der Eisenaußenhaut 2 eingesetzt wird, um so die Temperatur T_? an dem Punkt C mit einer gegebenen Tiefe und die Temperatur T₃ an dem Punkt D an der Außenoberfläche des feuerfesten Mauerwerks Ib zu ermitteln, können I₃, T_ und T₃ genauso wie 1„ festgelegt werden, da l_o + l_o ein Wert ist, der beim Entwurf des feuerfesten Mauerwerks festgelegt wird. Die einzigen unbekannten Werte sind 1- und T. , die aus den obigen, gleichzeitig geltenden Gleichungen berechnet werden können. Demgemäß ist et; möglich, den Grad der "Abnutzung dec fuuerfnnten Mauerwerk» la und die Temperatur an der Grenzflache zwischen den feuerfesten Mauerwerken la und Ib für eine Vorhersage der Abnutzung zu erfassen.

Dieses bisher verfügbare, vorstehend erläuterte Verfahren zur Abschätzung der verbleibenden Dicke des feuerfesten Mauerwerks hat jedoch die folgenden verschiedenen Nachteile: vorstehend sind die thermisehen Leitfähigkeiten k. und k_? des feuerfesten Mauerwerks als konstant betrachtet worden. Diese Mauerwerke werden aber notwendigerweise Hochtemperaturbedingun-

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gen während eines großen Zeitraums ausgesetzt und

insbesondere wird das Mauerwerk la an seiner Innenseite beträchtlich zerstört, womit eine Veränderung seiner thermischen Leitfähigkeit (k-) einhergeht. c Diese schwerwiegenden Phänomene sind vorstehend nicht in Betracht gezogen worden. Ferner ist bei der vorstehenden Diskussion T_n als auf 1150 C festgelegt betrachtet worden. Wenn jedoch irgendwelche Materialien, die durch das Eisenerz oder den Koks

IQ entstehen, an der inneren Oberfläche des feuerfesten Mauerwerks la anhaften würden, würde T_n unter 1150 C fallen. Dies ist ein weiteres gewichtiges Problem. Nimmt man an, daß heißes Metall nicht in der Nahe des Ofenkörpers entwickelt wird, erreicht T_n ebenfalls

]5 1150°C nicht. Andererseits kann T_ aufgrund des Rückblaseffektes weit über 1150 C hinausgehen. Irgendwelche Einrichtungen zum Erfassen dieser Änderungen von T_n sind herkömmlich nicht verfügbar. Obwohl es möglich erscheint, die Zahl der Temperaturmeßpunkte entlang der Dicke der Wände zu erhöhen, um die Genauigkeit zu verbessern, hat auch dieses Vorgehen das ungelöste Problem, wie die Temperatur T_n zu bestimmen oder abzuschätzen ist; damit besteht die große Schwierigkeit, die Abnutzung der feuerfesten Mauerwerke zu bestimmen, solange das Verfahren entsprechend dem Stand der Technik durchgeführt wird.

Aufgrund der vorstehend diskutierten Nachteile und Unzulänglichkeiten ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu schaffen, das die genaue Überwachung der Abnutzung bzw. des Abriebs der feuerfesten Wände ermöglicht, ohne daß unangemessen unbekannte Werte abgeschätzt werden, wie dies beim Stand der Technik erfolgt.
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Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung weist ein

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Verfahren zur Abnutzungsüberwachung eine Erfassung nicht nur der Temperaturen an den Ofenwändt.-n, sondern auch thermischer Auswirkungen innerer Vorgänge des Hochofens als Triggersignale sowie eine Analyse der Korrelation zwischen den Triggersignalen und Änderungen der Temperaturen an den Ofenwänden ausgedrückt als Verzögerungszeit auf, so daß der momentane Zustand der Ofenwände aus der Verzögerungszeit an den entsprechenden Punkten abgeschätzt wird.

Ein weiterer wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung

liegt in einer verbesserten Temperaturfühler-Anordnung, bei der eine Vielzahl von umhüllten Thermoelementen bzw. umhüllten Widerstandsthermometern nebeneinanderliegend innerhalb einer Abschirmungseinfassung arigeordnet sind, und die Spitzen der entsprechenden Temperaturfühlerflächen an unterschiedlichen Punkten über die Länge der Fühleranordnung mit Thermoelementen usw., die aus demselben Material wie die zuerst genannten Thermoelemente usw» gefertigt sind, verbunden sind, wobei die Abschirmungseinfassung mit einem isolierenden Füllmittel gefüllt ist, damit die Thermoelemente usw. nicht in Kontakt untereinander stehen. Diese Anordnung verringert die Menge des in der Abschirmungseinfassung zurückbleibenden Gases auf ein Minimum und hemmt den Wärmeübergang entlang der Länge der Abschirmung, um einen hohen Genauigkeitsgrad zu erreichen. Zusätzlich nehmen die Querschnitte der entsprechenden Temperaturerfassungsflächen dieselbe Anordnung über die Länge der Fühleranordnung an, so daß die Meßbedingungen für die Temperaturen vereinheitlicht sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

V fr * M

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Fig. 1 eine Darstellung, die das Konzept nach dem Stand der Technik erläutert,

Fig. 2 eine Darstellung, die das erfindungsgemäße Konzept erläutert,

Fig. 3 die Beziehung zwischen der Verzögerungs-

zeit und dem Abstand von der inneren TO feuerfesten Wand,

Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht eines Temperaturfühlers, zum Teil im Querschnitt

Fig. 5 einen Querschnitt des in Fig. 4 gezeigten

Temperaturfühlers, und

Fig. 6 einen auseinandergezogenen Längsschnitt durch den Temperaturfühler.

In einen Hochofen werden Eisenerz, Koks, usw. von oben und warme Luft von unten so eingeführt, daß die Reduktionsreaktion stattfindet, wenn sich die beiden Materialströme innerhalb des Ofens treffen. Die Arbeitsbedingungen im Ofen variieren jedoch von einem Zeitpunkt zum anderen entsprechend der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials sowie weiterer Faktoren, wie dem Fortschritt der Reaktion innerhalb des Ofens. Viol.fachrMeßgeräte sind an der Spitze oder an einer Düsenöffnung des Ofens installiert, um die Gasausnutzungs-Ausbeute, die Gastemperatur usw. zu überwachen. Die Ausgarigssignale dieser Meßgeräte geben die Ergebnisse komplizierter Vorgänge wieder, die in dem Ofen ablaufen. Abgesehen von der Tatsache, daß diese inneren Vorgänge des Hochofens gut durch den Ausstoß

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1 I»*

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wiedergegeben werden, der am Kopf des Ofens auftritt, wird im allgemeinen angenommen, daß sie wesentlich auf die feuerfesten Wände des Ofens einwirken. Die Temperatur wird als der am meisten herausragende Faktor bei diesen Vorgängen betrachtet. Wenn beispielsweise die Reduktionsreaktion kräftig in dem Ofen fortschreitet, wird die Gasausnutzung-Ausbeute und damit die Temperatur im Ofeninneren erhöht, wobei eine erhöhte Wärmemenge auf die feuerfesten Wände übertragen wird. Sogar wenn das Gas am Kopf des Ofens einen mittleren Fluß bildet, sind die Reaktionen aktiv und die auf die feuerfesten Wände abgegebene Wärmemenge groß. Da die Wärmeübertragung auf die feuerfesten Wände äquivalent zur Wärmeleitung im engsten Sinn ist, ist durch Experimente bestätigt worden, daß Änderungen der inneren Temperatur der feuerfesten Wände/ wie sie durch den Ausstoß am Kopf des Ofens erfaßt werden früher an der Innenseite des Ofens als an der Eisenaußenwand erscheinen» Im Rahmen dieser Erfindung werden Signale, die von inneren Vorgängen des Ofens herrühren und Anlaß zu Temperaturänderungen der feuerfesten Wände geben.im folgenden "Triggersignale" und der Zeitunterschied "Verzögerurigszeit" genannt. Wenn eine Temperaturänderung nach Ablauf einer beträchtlichen Zeitdauer von der Entwicklung des Triggersignals stattfindet, wird angenommen, daß die Stelle, an der diese Temperaturänderung auftritt, noch durch einen inneren dicken feuerfesten Wandabschnitt bedeckt ist.

Für diese Analyse sollten Messungen der Temperatur an so vielen Punkten der feuerfesten Wände wie möglich durchgeführt werden. Obwohl ein Temperaturverteilungsfühler, wie er weiter unten diskutiert wird, sehr vorteilhaft für diesen Zweck ist, sind andere

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Arten von Temperaturfühlern einschließlich herkömmlicher Vielpunkt-Temperaturfühler und fortschrittlicher Temperaturfühler für die Zwecke dieser Erfindung brauchbar. Welche Art von Temperaturfühler verwendet wird, ist für die Erfindung weniger von Bedeutung.

Während die Triggersignale, die die zuvor erläuterte Gasausnutzungs-Ausbeute oder die Gastemperaturverteilung wiedergeben, am vorteilhaftesten sind, können sie auch charakteristisch für andere tatsächliche Werte wie die Gasdurchflußmenge am Kopf oder den Gasdruck alleine oder in Kombination sein. In jedem Fall ist es wichtig, genau und schnell thermische Repräsentanten der inneren Vorgänge des Ofens durch die Verwendung irgendeines Meßgerätes zu erhalten.

Fig. 2 ist ähnlich zu Fig. 1,zeigt jedoch eine Darstellung zur Erläuterung dieser Erfindung. Hierbei bezeichnen A, B, C und D, ... Temperaturmeßpunkte und T , T₂, T„, ... die an den entsprechenden Meßpunkten gemessenen Temperaturen. Das erfindungsgemäße Verfahren analysiert die Ergebnisse der Messung in der folgenden Weise, anstelle die Absolutwerte der Temperaturen zu verwenden, die an den entsprechenden Meßpunkten gemessen werden. Im unteren Abschnitt von Fig. 2 ist ein Graph wiedergegeben, auf dessen Ordinate die Temperatur und auf dessen Abszisse die Zeit aufgetragen ist. Die Kurve T₁ stellt die Temperaturänderungeri dar, wie sie im Punkt B im Verlauf der Zeit gemessen wird, die Kurve T„ die Temperaturänderungen im Punkt C usw. Diese Temperaturäriderungen entsprechen der Änderung (scharfer Anstieg) im Zielpunkt to, wie er links von der Ordinate gezeigt ist, wobei die Maximaltemperatur im Punkt to als Triggersignal dient. Wenn die Spitzentemperaturen an den entsprechenden Meßpunkten

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in einem Graph aufgetragen werden, dessen Nullpunkt der Abszisse in dem Zeitpunkt liegt, an dem da; Triggersignal gemessen wird, dann erscheint jede ler Spitzentemperatureri der entsprechenden Meßpunkte auf der Seite der Eisenaußenhaut 2 langsamer als auf der Seite der feuerfesten Wand. Diese Verzögerung wird als "Verzögerungszeit" bezeichnet.

Die Abstände I2, I3, I4 und I5 zwischen zwei benachbarten Meßpunkten sind bekannt, da sie durch das Einbetten der Temperaturfühler bestimmt sind; 1-ist ein Wert, der zum Beginn des Betriebs des Hochofens feststeht. Da es eine Möglichkeit gibt, daß die um T„ variierende Temperatur direkt von den Fühlern beim ursprünglichen Zustand abgeleitet wird, bei dem die feuerfesten Wände nicht abgenutzt sind, ist eine Nullpunkt-Einstellung für das folgende analytische Verfahren so lang möglich, wie die Differenzzeit zwischen dem Auftreten von Temperaturänderungen und der Entwicklung des Triggersignals von vornherein bekannt ist. Die Kurve (X) in Fig. 3 zeigt die Ergebnisse der Nullpunkt-Einstellung, die die tatsächlich gemessene Verzögerungszeit an den entsprechenden Punkten angibt. Angemerkt soll werden, daß der Schnittpunkt P der Kurve (X) mit der Abszisse im Nullpunkt liegt. Der Punkt A ist der Innehoberflache der feuerfesten Wände am nächsten und der Punkt F ist am weitesten von der Innenoberfläche entfernt. Theoretisch ist die Gesamtdicke der feuerfesten Wände wie folgt gegeben:

(I₁) + (I₂) + (I₃) + (I₄) + (I₅)

Nun soll angenommen werden, daß die Abnutzung bzw. der Abrieb der feuerfesten Wände vom Punkt A zum

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Punkt B fortschreitet. Es wird unmöglich, die Temperatur in Punkt B genauso wie im Punkt A mit den'verbleibenden Punkten C bis F zu überwachen, die noch für die Temperaturmessung verfügbar sind. Die Kurve (Y) ist mit der tatsächlichen Verzögerungszeit in derselben Weise wie die Kurve (X) aufgetragen. Die Phantomlinie, die vom Punkt C weiterführt, zeigt einen möglichen Schnittpunkt P mit der Abszisse. Der Punkt P entspricht dem Punkt, an dem die Verzögerungszeit Mull ist und hilft die Stelle der am meisten innen gelegt nen Oberfläche der feuerfesten Wand sogar dann vorherzusagen, wenn die Punkte A und B nicht mehr für Messungen verfügbar sind. Mit dem weiteren Fortschreiten des Abriebs der feuerfesten Wände, stößt man mehr auf Schwierigkeiten bei der Temperaturmessung im Punkt C als bei den verbleibenden Punkten D, E und F. Als Ergebnis hiervon, bewegt sich die Kurve nach rechts, wie dies durch die Kurve (Z) gezeigt ist, da die Abstände zwischen den Punkten D-F und der am nächsten gelegenen Innen-Oberflache der feuerfesten Wände, wie sie durch die Verzögerungszeit in den entsprechenden Punkten dargestellt wird, entsprechend dem Fortschreiten des Abriebs kurzer wird. Es wird auch möglich, den Nullpunkt (d.h. den Ort der am nächst innen gelegenen Innenoberflache der feuerfesten Wände) durch Schneiden der Phantomlinie vorherzusagen. Die vorstehend diskutierte Analyse wird ausgeführt, um den Abrieb bzw. die Abnutzung in einem kontinuierlichen Verfahren zu überwachen, wobei die Verzögerungszeiten aus den folgenden Gleichungen ausgerechnet werden können, die die Beziehung zwischen den Triggersignalen S- und T₁ angeben:

Φ , s 1 ^M"ⁿ
⁵^ST₁(H) = ₁~- Σ S(I)T₁(X +η)

(η = 0 -M)

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hierbei sind mit S die Triggersignale, mit T die durch die Fühler gemessenen Temperaturen, mit T₁ die am Punkt B der Fig. 2 gemessene Temperatur, mi: i die Zeit, und mit j/ der Koeffizient der Beziehung : wisehen den Triggersignal und der durch die Fühler gemessenen Temperatur bezeichnet.

Die Berechnung des Spitzenwerts kann mit Rücksicht auf ;/_ςφ (η) ausgeführt werden, abhängig von den

1
Ergebnissen der Auswertung. Ein typisches Beispiel für die Berechnung des Spitzenwertes wird im folgenden diskutiert. Bei einem speziellen Spitzenwert, bei dem η = n_n ist, gilt

^Min·

Folglich ergibt sich
20

At₁ = _At.n₀ -

wobei /^t das Meßintervall und Λ Σ die Verzögerungs zeit ist. Folglich kann die Verzögerungszeit Δ ζ zwischen T_n und T- wie folgt ausgerechnet werden:

wobei A Z₀ der Betrag der Nullpunkt-Einstellung ist,

In ähnlicher Weise ist es möglich Δ τ ,Δ Τ usw. auszurechnen und die Punkte B-F der Fig. 3 zu spezifizieren. Dann kann die Stelle des Abriebs der feuerfesten Wände dadurch gefunden werden, daß man

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] die Kurven zeichnet, die durch die entsprechenden Meßpunkte gehen und die möglichen Schnittpunkte berechnet, an denen diese Kurven die Abszisse schneiden.

c Das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren hat

gegenüber dem Stand der Technik folgende Vorteile:

(1) Der Abrieb bzw. die Abnutzung der feuerfesten Wände wird genau überwacht, ohne daß es not-

IQ wendig ist, T_n beispielsweise als 1150°C anzunehmen oder T_n als Eingabegröße auszuwählen, wie dies beim Stand der Technik erforderlich ist.

(2) Da die Analyse ohne die Annahme von k- , k_?, ... als feste Werte durchgeführt wird, ist es möglich, den Grad des Abriebs vorherzusagen, auch wenn sich die feuerfesten Wände verschlechtert haben.

(3) Die Überwachung mittels der Temperaturfühler beruht nicht auf den Absolutwerten der Temperatur ansich, vielmehr wird das Änderungssignal für die Berechnung der Beziehung zum Triggersignal benutzt und das Temperatursignal hat somit keinen Einfluß auf eine Verringerung der Genauigkeit.

Fig. 4 zeigt schaubildlich zum Teil im Querschnitt die Temperaturfühler-Anordnung, die bei dem vorstehend diskutierten Überwachungsverfahren brauchbar ist, wobei ein Isolationsfüllmaterial weggelassen ist.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel der Temperaturfühler-Anordnung, in der lediglich sechs abgeschirmte Thermoelemente in ihrer Anordnung aufgenommen sind. Fig. 6 ist ο in auseinander gezogener Querschnitt längs der Linie

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H-II der Fig. 5.

Eine Mante!Umhüllung 1' wirkt als Schutz für die gesamte Temperaturfühler-Anordnung. Es ist selbstverständlich, daß die in den Zeichnungen gezeigten abgeschirmten Thermoelemente (Mantelthermoelem^nte > durch Mantelwiderstandsthermorneter ersetzt werde ι können, wie sie allgemein bekannt sind. Ein Paar metallischer Drähte 4 und 4' mit einem thermoelektrische Effekt sind in jedes der Mantelthermoelemente 2a eingesetzt; die beiden Drähte bilden einen Meßkontakt 5 (Temperaturmeßbereich) an ihrer Spitze. Diese Temperaturmeßbereiche sind jeweils an unterschiedlichen Stellen entlang der Länge der Temperaturfühler-Anordnung angeordnet. Zwar haben die Temperaturmeßbereich in der Zeichnung jeweils den gleichen Abstand, sie können jedoch auch mit unterschiedlichen Abständen oder sogar mit zufälligen Abständen angeordnet sein. Jede der Temperaturmeßbereich 5 ist an seinem Spitzenabschnitt mit einem Mantelthermoelement 2b versehen, das als "Dummyelement" wirkt und genau dasselbe Material wie das Mantelelement 2a aufweist. Bekannte Verbinder 6 werden verwendet, es ist jedoch kein Muß, daß die metallischen Drähte 4 und 4· miteinander verbunden sind. In einem anderen in Fig. 4 gezeigten Beispiel ist das oberste Thermoelement 2a nicht mit dem "Dummy"-Thermoelement verbunden, sein vorderstes Ende in seiner tiefsten Stelle eingebettet ist. Erfindungsgemäß ist beabsichtigt, nicht nur derartige Anordnungen, sondern auch andere Modifikationen zu verwenden, wie sie nachstehend erläutert werden. Wie Fig. 6 zeigt, erstreckt sich die Mantelumhüllung 1' derart nach rechts, daß das "Dunr,my"-Thermoelement mit dem obersten Thermoelement 2a verbunden werden kann, und daß sich die Gegenstücke, die mit

• ·

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den entsprechenden verbleibenden unteren Thermoelementen 2a verbunden sind, entsprechend erstrecken.

Ein Füllmaterial 3 besteht aus einem geeigneten Isoliermaterial und ist vorzugsweise ein hitzebeständige:; Material, wie beispielsweise Magnesiumoxid, wenn die TemperaturfUhleranordnung in dem vorstehend erläuterten Hochofen eingebaut wird. Das Füllmaterial hat die Wirkung, die Lebensdauer der Mantelthermo-

]Q elemente 2a zu erhöhen und die Wärmeübertragung in Längsrichtung der TemperaturfUhleranordnung mit dem Ergebnis zu unterdrücken, daß ein hoher Genauigkeitsgrad bei der Messung der Temperaturverteilung in Längsrichtung der Fühleranordnung erreicht wird. Es ist empfehlenswert, daß die Mantelumhüllung dünner und aus einem Material mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist, um eine weitere Verringerung der Wärmeübertragung in Längsrichtung der Temperaturfühler-Anordnung zu erreichen. Wenn die Temperaturfühler-Anordnung Korrosionsbeständigkeit verlangt, sind rostfreier Stahl, Inconel, usw. empfehlenswert.

Eine Möglichkeit, die Dichte des Füllmaterials zu erhöhen und die verbleibende Luftmenge zu verringern, ist den Durchmesser der Mantelumhüllung zu verringern. Dies sorgt für einen einheitlichen Fühleraufbau und hält die Relativpositionen zwischen den Mantelthermoelementen 2a konstant. 30

Wie vorstehend ausgeführt nehmen bei der erfindungsgemäßen Temperaturfühler-Anordnung die entsprechenden Temperaturmeßbereiche denselben Querschnitt an, um die Meßbedingungen zu vereinheitlichen, und die Wärmeübertragung in Längsrichtung der Temperatur-

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] fühler-Anordnung wird minimiert, so daß eine hochgenaue Messung der Temperaturverteilung über die Temperaturfühler-Anordnung sichergestellt ist. Wenn die Temperaturfühler-Anordnung als Fühler zur Überc wachung des Abriebs der feuerfesten Wände, wie ausführlich vorstehend diskutiert, verwendet wird, so sorgtsie für eine laufende Überwachung der Fluktuationen der Temperaturverteilung und für eine Vorhersage der Zeit, zu der die feuerfesten Wände unbrauch-

IQ bar werden. Zusätzlich ist die Temperaturfühler-Anordnung frei von einer Genauigkeitsverminderung aufgrund von Gaskonvektion oder des Durchsickerns irgend eines Fluids aus der Umgebung über die beschädigte Schutzvorrichtung mit einer minimalen verbleibenden Luftmenge in der Temperaturfühler-Anordnung. Weitere hervorstechende Vorteile der erfindungsgemäßen Temperaturfühler-Anordnung sind sehr zuverlässige Meßergebnisse und ein hoher Sicherheitsgrad. Es ist offensichtlich, daß die erfindungsgemäße Temperaturfühler-Anordnung gleich gut verwendbar ist, um die Ternperaturverteilung in einer Flüssigkeit oder in einem Gas zusätzlich zu der eines Feststoffes, wie der feuerfesten Wände des Hochofens zu messen.

Vorstehend ist die Erfindung exemplarisch in Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden. Es versteht sich von selbst, daß die verschiedensten Änderungen und Modifikationen innerhalb des allgemeinen Erfindungsgedankens möglich sind.

Vorstehend ist ein Verfahren zur Überwachung des Abriebs bzw. der Abnutzung der feuerfesten Wände eines Hochofens beschrieben worden. Die Temperatur wird an verschiedenen Punkten längs der Dicke der

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Ofenwandung gemessen und thermische Repräsentanten innerer Vorgänge des Hochofens werden als Triggeriiignale benutzt. Die Analyse wird auf der Grundlage der Beziehung zwischen den Triggersignalen und den Änderungen der Temperaturen in der Ofenwandung, ausgedrückt als Verzögerungszeit, durchgeführt, so daß der gegenwärtige Zustand des Abriebs der Ofenwaridung vorhergesagt werden kann. Ferner ist eine Temperaturfühler-Anordnung beschrieben, die für das Messen der Temperaturverteilung in der feuerfesten Wandung braujiiDar ist. Die Temperaturfühler-Anordnung weist eine Vielzahl von parallelen Mantelthermoelementen oder ManteIthermometern auf.

Leerseite

Claims

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a R»ui ιιιλ — If IKLUi-L Patentanwälte und

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Grupe - Pellmann =■- -^{: -} Ό'" ~ OU

Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

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3. September 1980

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Patentansprüche

1. Verfahren zur Überwachung der Abnutzung der feuerfesten Wände eines Hochofens, dadurch gekennzeichnet, daß thermische Repräsentanten innerer Vor-¹ gärige des Hochofens als Triggersignale abgeleitet werden, daß Temperaturen an unterschiedlichen Punkten längs der Dicke der Ofenwandung mittels in die feuerfesten Wände eingebetteten Temperaturfühlern gemessen werden, und daß die Verzögerungszeit zwischen Triggersignal und dem Ausgangssigrial eines jeden Temperaturfühlers, die mit dem Radialabstand zwischen dem Temperaturmeßpunkt und dem Mittelpunkt des Ofens in Beziehung steht, analysiert wird, um so die Stelle der Abnutzung der feuerfesten Wände vorherzusagen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit durch die Kreuzkorrelation zwischen dem Triggersignal und der an den entsprechenden Punkten gemessenen Spitzenwert-Temperatur definiert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Analyse durch Auftragen der Verzogerungszeit auf der Ordinate und des Abstandes auf der Abszisse durchgeführt wird, wodurch die Stelle der Abnutzung der feuerfesten Wände vorhergesagt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Analyse den Auftrag der Verzogerungszeit über dem Abstand durch eine Phantomlinie bis zur Abszisse verlängert.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzogerungszeit an verschiedenen Punkten digital nach der folgenden Gleichung ausgerechnet wird:

<ή 1 ^K~

^ST(H) ^ Σ

"irr!

(η= 0 -M)

wobei mit S die Triggersignale, mit T die von den Temperaturfühlern gemessenen Temperaturen, mit T die an einem speziellen der Punkte gemessene Temperatur, mit i die Zeit und mit tf der Korrelationskoeffizient zwischen S und T₁ bezeichnet wird.