DE3045945C2

DE3045945C2 - Vorrichtung zum Anzeigen magnetisch leitender Metalle in einem Materialstrom

Info

Publication number: DE3045945C2
Application number: DE3045945A
Authority: DE
Inventors: Kauko Emil Kalervo 02150 Espoo Kiminkinen
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1979-12-05
Filing date: 1980-12-05
Publication date: 1984-04-19
Also published as: NL174913B; JPS6419185U; SE448405B; FI793814A; GB2064781B; GB2064781A; FI62910B; CA1188736A; AT372111B; NL174913C; JPH0421113Y2; NL8006365A; SE8008564L; BE886519A; FI62910C; FR2471612A1; JPS5687854A; FR2471612B1; ATA588180A; US4906925A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In Hüttenwerken, die unmagnetischen Schrott verarbeiten, ist es oft notwendig zu wissen, ob in dem Schrott magnetisierbare Metalle, z. B. Eisen, enthalten sind. Eisen kommt oft in verkupferter Form vor. Das Kupfer kann dabei in Bruch- und Schnittflächen diffundieren und ist dann visuell nicht mehr wahrnehmbar. Das Heraussuchen von magnetisch leitenden Metallen aus einem Schrotthaufen oder aus Schrottballen mi; Hilfe von Dauermagneten ist ein bekanntes Verfahren, in seinem Einsatz aber schwierig, /.eilraubend und mitunter sogar unmöglich, da, um die magnetische Eigenschaft der Metallstücke feststellen zu können, ein mechanischer Kontakt zwischen diesen und den Dauermagneten erforderlich ist.

Bekannt ist auch, das zu untersuchende Material in einem statischen Magnetfeld z\\ messen und mit Hilfe von Meßwertgebern die Wirkung der im Material enthaltenden Stücke auf das Magnetfeld zu verfolgen.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf eine Nutzanwendung der letztgenannten Technik. Dabei soll aufgabengemäß eine auf eine Änderung des Magnetfeldes reagierende Vorrichtung geschaffen werden, die in ihrem Bau einfach und betriebszuverlässig ist und bei der die Magnetfeldverluste und -störungen klein sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Die Vorrichtung kann außer zum Anzeigen magnetisch leitender Körper in Schrott auch zu anderen Zwecken eingesetzt werden, bei denen der Magnetismus der in einem Materialstrom enthaltenen Stücke oder der Grad des Magnetismus des Materialstromes in seiner Gesamtheit gemessen oder angezeigt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich in allen Fällen anwenden, in denen der zu untersuchende oder zu messende Stoff magnetisch leitend ist und als ein einziges Element vorliegt. Bei mehreren magnetisch leitenden Stoffen erhält man deren Gesamtwirkung. Das zu untersuchende oder zu messende Material kann auf die jeweils geeignete Weise in das ausgerichtete und magnetisch geschlossene statische konstante Magnetfeld eingetragen werden, zum Beispiel durch ein Förderband, von Hand oder durch eine maschinell zu beschickende Rinne, ein Rohr o. dgl. Die Behandlungsanlage muß aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehen. Das zu untersuchende oder zu messende Material kann als Lösung, Rückstand, organische Verbindung u.dgl. vorliegen, in denen, von vornherein oder nachträglich eingetragen, magnetisch leitende metallische Elemente, wie Eisen, Nickel, Kobalt usw. enthalten sind.

Die Vorrichtung kann bei Verfahren eingesetzt werden, bei denen Menge und Fluß eines festen magnetisch leitenden Materials, die Ablaufgeschwindigkeit eines Prozesses und Prozeßrückstände im Abfall verfolgt werden sollen. Dabei können selbst keine Gehalte und kleine Metallpartikel, z. B. als Metallpulver gemessen werden, denn die Vorrichtung erfaßt die magnetisch leitenden Partikel in dem durch das ausgerichtete konstante MagnetfelJ bestimmten Volumen als Summenmittelwert, wobei der Meßfehler im Vergleich zur Häufigkeit der Partikel gering ist. Die Meßwertgeber (^Fühler) erfassen die in diesem Volumen stattfindende Änderung des statischen konstanten Magnetfeldes, die elektronisch in eine Meßgröße umgeformt und so kalibriert wird, daß das zu messende Metall in Volumprozenten angegeben wird. Die Meßgröße kann auch zur Prozeßsteuerung verwendet werden.

Als Beispiel seien die Nickelhütten angeführt, in denen durch Lösen aus Nickelfeinstein Nickel gewonnen wird. In diesem Prozeß enthält der Lösungsrück-

bo stand Nickel, gegebenenfalls in drei verschiedenen Formen: gelöst, als Sulfid und als kleine Metallpartikel von einigen Mikrometer Größe. Ein zuverlässiges Messen des metallischen Teils mit Hilfe der bisherigen Technik ist sehr schwierig, zeitraubend und ungenau, da

·" jedes Nickelelement Ni enthält und aus Ni besteht.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Bestimmung des metallischen Nickels unmittelbar aus dem Lösungsrückstand erfolgen. Die Rinne oder das

Förderband wird durch ein aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehendes Rohr ersetzt, in welchem der Lösungsrückstaud fließt, und die Meßwertgeber geben nur die im Meßvolumen enthaltenen metallischen Ni-Partikel an. Die Meßgröße kann in einen prozentualen Gehaltswert oder in ein den Löseprozeß steuerndes Singal umgeformt werden.

Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Zeichnung erläutert die Erfindung. Es zeigt

F i g. 1 das den Rahmen der Vorrichtung bildende Stahlgehäuse in schematischer perspektivischer Darstellung;

Fig.2 einen schematischen Querschnitt durch die Vorrichtung;

F i g. 3 eine Ausführungsform der Vorrichtung;

F i g. 4 den zur Vorrichtung gehörenden Elektronikteil im Blockschaltbild.

Fig. 1 zeigt das Stahlgehäuse 1, durch das der zu untersuchende nichtmagnetische Schrott geschleust wird. Das Gehäuse ist an seinen Enden offen und hat innen auf beiden Seiten in Längsrichtung gesehen mittig angeschweißte, vertikale U-Träger 2. Fig.2 zeigt die aus nichtmagnetischem Werkstoff hergestellte Rinne 3, die über Stützträger 4 am Boden des Gehäuses 1 abgestützt ist und in der das zu untersuchende Material transportiert wird. Das Magnetfeld wird durch Stabmagnete 5 an beiden Seitenwänden des Gehäuses erzeugt, deren Plazierung und Polung aus F i g. 2 hervorgehen. Die Gruppe der Stabmagnete 5 ist am U-Träger 2 durch ein nichtmagnetisches Halterungsgehäuse befestigt, das ins Innere des U-Trägers eingesetzt ist und einen z. B. aus Stahl gefertigten Basisträger 6 und die seitlich der Stabmagnete angeordneten Magneten-Schutzwände 7 umfaßt. Der U-Träger dient zur Lenkung des Magnetfeldes. Im Inneren des Gehäuses entsteht ein gekreuztes statisches konstantes Magnetfeld, dessen Stärke entweder von Dauermagneten oder elektrisch gesteuerten Magneten bestimmt wird. In F i g. 2 sind die Nordpole (N) der links angeordneten Stabmagneten zur Rinne 3 hin gerichtet; entsprechend sind auch die Südpole (S) der rechtsbefindlichen Stabmagneten zur Rinne 3 hin gerichtet. Der magnetische Kreis wird über das Gehäuse 1 geschlossen.

Sind nun im nichtmagnetischen Schrott die magnetischen Kraftlinien leitender Metalle enthalten, so verursachen sie eine ihrer Position und ihrer Größe adäquate Magiietfeldänderung. Diese Änderung wird von harmonischen Meßwertgebern, die magnetische Verstärker darstellen, gemessen. Die mit einer Magnetstrahlungsschutzvorrichtung 10 am Gehäuse befestigten Meßwertgeber 8 und 9 sind, wie aus F i g. 2 ersichtlich, in Richtung des Magnetfeldes im Inneren des Stahlgehäuses ober- und unterhalb der Rinne 3 in gleicher Entfernung vom Mittelpunkt des geschlossenen Magnetkreises angeordnet, um das Magnetfeld von beiden Seiten dieses Mittelpunktes aus erfassen zu können.

Durch das gekreuzte Magnetfeld werden Gestalt und Richtungswirkung des die magnetischen Kraftlinien leitenden Gegenstandes eliminiert.

Das Magnetfeld klingt zu den Meßwertgebern hin umgekehrt proportional zur dritten Potenz der Entfernung ab. Die durch einen Störungskörper bewirkte Magnetfeldänderung wird mit den Meßwertgebern gemessen, wobei die Wirkung gleichfalls umgekehrt proportional zur dritten Potenz der Entfernung abklingt, d. h. in Abhängigkeit von der Entfernung dieses Störungskörpers vom Meßwertgeber und von der Große des durch die Position des Körpers bedingten Magnetfeldes. Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine Verstärkung des Magnetfeldes durch den Meßwertgeber in bezug auf den Stahlgehäuse-Mittelpunkt, wobei die Meßempfindlichkeit trotz Änderung der Entfernung praktisch gesehen konstant bleibt

Betrachtet man zum Beispiel einen kugelförmiger. Störungskörper im Magnetfeld, so läßt sich die Änderung durch folgende Formel darstellen:

AB =

kB,

Darin bedeuten:

A3 = Änderung des Magnetfeldes (in Tesla), k = Suszeptibilität (magnetische Leitfähigkeit), B_r = Positionsmagnetfeld des Störungskörpers, V = Volumen des Störungskörpers (cm³), / = Abstand des Störungskörpers vom Meßwertgeber (cm).

Die Empfindlichkeit des harmonischen Meßwertgebers beträgt ca. ± IfJ-⁹ Tesla.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der das zu untersuchende Material 11 stückig ist und auf einem Förderband durch das Gehäuse 1 geschleust wird. An die Meßwertgeber ist die Elektronik der Vorrichtung angeschlossen, die

ω gemäß den gewählten Schwellenwerten Alarm auslöst. In dieser Figur wurden der Basisträger 6 und die Magnete 5 aus Gründen der Klarheit weggelassen.

Die Elektronik der in F i g. 2 bzw. F i g. 3 gezeigten Vorrichtung kann z. B. dem in F i g. 4 dargestellten Blockschaltbild entsprechen. Die Meßwertgeber funktionieren als Magnetverstärker. Man erhält die Angabe der Änderung als elektrische Größe. Die positionsbedingte Schwankung des auf die Meßwertgeber wirkenden Magnetfeldes im Inneren des Gehäuses wird durch die Kompensatoren 1 und 2 elektrisch ausgeglichen. Diese Kompensation erfolgt bei leerer Rinne bzw. bei leerem Förderband. Die Meßvorrichtung befindet sich hierbei im Nullzustand und bleibt es auch, wenn die Anlage mit unmagnetischem Schrott gefahren wird. Im dargestellten Blockschaltbild fungieren als Anzeigeinstrumente die Voltmeter 1 und 2, die so geschaltet sein können daß sie bei Überschreiten eines im voraus festgelegten Schwellenwertes Alarm auslösen. Der im Schrott festgestellte Störungskörper wird beispielsweise se mit Farbstoff entweder automatisch oder manuell markiert. Danach wird das Schrotteil, das die Störung verursacht hat, auf irgendeine Weise entfernt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Möglichkeit einer kontinuierlichen Überwachung des den Schmelzofen von Hüttenwerken zuzuführenden nichtmagnetischen Schrottes gegeben. Auf diese Weise läßt sich verhindern, daß sich schädlich auswirkende, magnetische Kraftlinien leitende Schrotteile in die Charge gelangen. Dadurch werden Verlustchargen, Verlustguß und unnötiges Reinigen der Schmelzofen vermieden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wurde eine ei.'indungsgemäße, durch Versuehsmessungen kalibrierte Vorrichtung zum Anzeigen von Nickel in einem Lösungsrückstand mit einem Gesamtnickelgehalt von 23,3% und einem Gehalt von 3,3% ungelöstem metallischem Nickel eingesetzt. Diese ungelöste Nickelmenge konnte mit der Vorrichtung festgestellt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anzeigen magnetisch leitender Metalle in einem Materialstrom, welche ein an seinen Enden offenes, im Querschnitt im wesentlichen viereckiges Metallgehäuse aufweist, durch welches der Materialstrom geschleust wird, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei einander entgegengesetzten Wänden der Gehäuseinnenseite nach innen ins Gehäuse (1) gerichtete Stabmagneten (5) so angeordnet sind daß auf der einen Seite des Gehäuses die Nordpole (N) der Stabmagneten ins Gehäuseinnere zum Materialstrom hin weisen, während die Südpole (S) magnetisch leitend am Gehäuse befestigt sind, wobei auf der anderen Seite des Gehäuses die Polung der Stabmagneten (5) umgekehrt ist, und da:3 an den verbleibenden zwei Seiten des Gehäuses magnetfeldanzeigende Meßwertgeber (8,9) angeordnet und an die Meßwertgeber auf an sich bekannte Weise elektronische Schaltkreiselemente angeschlossen sind, welche die von den Meßwertgebern gemessenen Magnetfeldänderungen in ablesbare Meßwerte umsetzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Inneren des Metallgehäuses (1) eine Rinne (3) oder dergleichen aus nichtmagnetischem Werkstoff befindet, in welcher der Materialstrom läuft, wobei die Stabmagneten (5) außerhalb der Rinnenseitenwände und die Meßwertgeber (8,9) ober- bzw. unterhalb der Rinne angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich im Gehäuse (1) zwei U-Träger (2) angeordnet sind, deren Schenkel sich nach innen erstrecken und die Stabmagneten (5) umschließen, die an der Basis des U-Trägers befestigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabmagneten (5) über einen der ganzen Gruppe von Stabmagneten gemeinsamen Stahlträger (6) mit ihren Enden am U-Träger (2) befestigt sind.

5. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Gehäuses (1) seitlich an den Stabmagnetgruppen Magnetschutzeinrichtungen (7) angebracht sind.

6. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertgeber (8, 9) mit Hilfe von Magnetschutzeinrichtungen (10) am Gehäuse (1) befestigt sind.