DE3105380C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren zur Bestimmung der Verteilung und der Absinkgeschwindigkeit von Möller und Koks im Hochofen.

Um die Begichtung eines Hochofens zu optimieren und das sogenannte Hängen frühzeitig erkennen zu können, ist es erforderlich, die Schichtung und die Absinkgeschwindigkeit von Koks und Möller zu überwachen.

Zur Ermittlung der Verteilung und der Absinkgeschwindigkeit von Möller und Koks ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem aus Messungen der Koks- und der Möllerbewegung an der Oberfläche der Beschickung, aus Messungen der wandnahen Temperaturen, aus der vorgegebenen Stoffzufuhr und ihrer Verteilung sowie aus Kenntnissen, die an stillgelegten und beim Ausräumen schichtweise untersuchten Hochöfen gewonnen wurden, Modelle erstellt werden. Die so gewonnenen Werte über die Verteilung und die Absinkgeschwindigkeit sind jedoch sehr ungenau. Es wurden daher auch schon Meßmethoden zur Bestimmung der magnetischen Permeabilität des Einsatzes vorgeschlagen. Man nutzt dabei die Tatsache, daß unterhalb der jeweiligen Curietemperatur die relative magnetische Permeabilität von Magnetit wie auch von Eisen groß gegenüber der der anderen im Hochofen anwesenden Stoffe ist. Diese Methoden haben jedoch den Nachteil eines zu engen Einsatzbereiches, da nur in den obersten Schichten im Hochofen die Temperatur unter den Curiepunkten liegt.

Aus der DE-AS 10 49 406 ist auch bereits eine Anordnung zur Messung einer sich ändernden Füllhöhe von Hochöfen und ähnlichen Öfen bekannt, wobei die Messung unter Ausnutzung der Leitfähigkeit der Füllung mittels mehrerer in verschiedener Höhe angeordneter Sonden erfolgt. Die Anzeige der Füllhöhe wird dabei allein durch die am höchsten liegende, stromführende Sonde bewirkt. Durch die bekannte Anordnung läßt sich zwar auch feststellen, ob die Beschickung gleichmäßig eingebracht wurde bzw. ob sie einseitig stärker absinkt. Da jedoch allein die jeweils am höchsten liegende, stromführende Sonde einen die Füllhöhe angegebenen Meßwert liefert, lassen sich mit Hilfe der bekannten Anordnung nicht ohne weiteres Angaben über die Art und Verteilung der jeweiligen Schüttung gewinnen. Mit der bekannten Anordnung lassen sich auch Fehler in der Messung nicht ausschließen, die jedenfalls dann entstehen, wenn im Bereich des Endes der Sonde, die gerade die höchste unterhalb der Füllhöhe liegende Sonde darstellt, Zuschlagsteile mit hohem Isolationsvermögen liegen oder dort sogar ein Hohlraum entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren zur Bestimmung der Verteilung und der Absinkgeschwindigkeit von Möller und Koks im Hochofen vorzuschlagen, das nicht nur eine genaue Bestimmung der Verteilung und der Absinkgeschwindigkeit ermöglicht, sondern auch über die gesamte zu überwachende Hochofenhöhe einsetzbar ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorge­ schlagen, so zu verfahren, daß elektrische Widerstände zwischen Elektroden im Hochofen und zwischen mindestens einer Elektrode im Hochofen und dem Hochofenpanzer kurz aufeinander­ folgend gemessen und die Meßergebnisse so ausgewertet werden, daß sich daraus die Größe des elektrischen Widerstandes der Schüttung zwischen mindestens einem Elektrodenpaar im Hochofen ergibt und aus dieser Widerstandsgröße die Art und Verteilung der Schüttung und aus mehreren über ein Zeitintervall ermittelten Widerstandsgrößen die Sinkgeschwindigkeit der Einsatzstoffe er­ mittelt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich einer elektrischen Leitfähigkeitsmessung, um daraus auf die von Strom durchflossene Materie zu schließen. Derartige Leitfähigkeitsmessungen sind an sich bekannt und werden beispielsweise in der Geophysik zur Er­ kundung der Erdkruste verwendet. Die einfache Übertragung dieser Methode auf den Hochofen führt jedoch deshalb nicht zum Erfolg, weil sich der Widerstand einer bewegten Schüttung mit recht hohen Frequenzen ändert, da laufend Druckänderungen oder Änderungen in der Berührung der Körner auftreten. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich daraus, daß die Strompfade zwischen zwei eingebauten Elektroden im Hochofen zu einem großen Teil über die gut leitende Wand laufen, so daß hierbei durchgeführte Widerstandsmessungen keine unmittelbare Information über die Leitfähigkeit der Schüttung liefern können.

Die Anwendung der elektrischen Leitfähigkeit führt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erst dadurch zum Erfolg, daß in möglichst kurzen Intervallen Widerstandsmessungen zwischen zwei Elektroden und zwischen mindestens einer Elektrode und dem Panzer durchgeführt werden.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens wird dadurch begünstigt, daß sich die Leitfähigkeiten von Koks und Möller fast über die gesamte Schüttungshöhe erheblich unterscheiden. Im oberen Bereich des Hochofens ist die Leitfähigkeit der Koks­ schüttung größer als die des Möllers, im unteren Bereich dagegen kleiner, da sich die Leitfähigkeit des Möllers während der Reduktion über viele Zehnerpotenzen ändert. Der Bereich, in dem beide Leitfähigkeiten näherungsweise gleich sind, ist nur schmal.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforder­ liche schnelle Umschaltung der Stromkreise läßt sich mit Hilfe von modernen elektronischen Schaltern, z. B. Feldeffekttransi­ storen, bewerkstelligen. Damit lassen sich Meßzeiten von weit unter 1 ms erreichen, so daß in so kurzen Zeitintervallen die Veränderungen der elektrischen Leitfähigkeit selbst noch klein sind.

Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden wiederholt die Widerstandsgrößen zwischen in zwei Ebenen überein­ ander angeordneten Elektrodenpaaren gemessen.

Durch die laufende Messung des Widerstandes zwischen zwei Elek­ trodenpaaren, die sich in zwei Ebenen übereinander befinden, kann die Absinkgeschwindigkeit ermittelt werden. Der gemessene Leitfähigkeitsverlauf an den beiden Meßstellen wird nämlich bis auf eine zeitliche Verschiebung nahezu übereinstimmen. Aus der zeitlichen Verschiebung der Meßwerte, die in den beiden Ebenen aufgenommen werden, und dem Abstand der Meßebenen kann unmittelbar auf die Sinkgeschwindigkeit und die Dicke der einzelnen Schichten geschlossen werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens werden die Meßwerte über viele in kurzer Zeit durchge­ führte Messungen aufsummiert und gemittelt.

Indem viele Meßwerte, beispielsweise aus den in etwa einer Sekunde durchgeführten Messungen, aufsummiert und gemittelt werden, lassen sich geringfügige Abweichungen einzelner Meß­ werte sowie statistische Schwankungen eliminieren.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens dienen isoliert angeordnete Kühlkästen des Hochofens als Elektroden.

Es liegt natürlich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, auch Aufbauten auf die Kühlkästen oder eigens konstruierte Elektroden vorzusehen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens betätigen außerhalb eines bestimmten Bereichs liegende Meßwerte ein Frühwarnsystem, welches das Hängen des Hochofens anzeigt.

Schließlich sieht eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch vor, daß die Meßwerte Einrichtungen steuern, welche die Zugabefolge und/oder die Zugabemenge und/oder die Verteilung der Einsatzstoffe über den Radius des Hochofens optimieren.

In der Zeichnung ist als Beispiel eine Meßschaltung zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 das elektrische Ersatzbild des zu messenden Objektes;

Fig. 2 den Aufbau der Meßschaltung und die Schalter­ stellung bei verschiedenen Messungen.

Für eine Messung sind mindestens zwei Elektroden A und B not­ wendig. Der Panzer C des Hochofens ist als Erde anzusehen. Der Stromfluß kann zwischen den Elektroden A und B und zwischen der Elektrode A oder B und dem Panzer C erfolgen.

Der Widerstand R _x=1/G _x des unmittelbaren Stromweges von der Elektrode A zu der Elektrode B durch die Schüttung ist die gesuchte Größe. Die Widerstände R₁=1/G₁ und R₂=1/G₂ sind die der Stromwege von den Elektroden A und B zum Ofenpanzer C.

Die drei Leitwerte G₁, G₂ und G _x sind zeitlich veränderlich. Ihre Werte geben Informationen über die Leitfähigkeit des Materials, das jeweils als Widerstand dient.

Zur Bestimmung der drei Leitwerte sind drei Messungen notwendig. Von den sechs möglichen Schaltungen sind drei besonders einfach und die zugehörigen Meßwerte in der nachstehenden Tafel zusammen­ gestellt:

Die interessierenden Größen ergeben sich nach folgenden Formeln aus den Meßwerten:

Die Meßschaltung gemäß Fig. 2 liefert mit nur einem Strom- und einem Spannungsmesser zuverlässige Werte, wenn Spannungs- und Stromverluste in den Schaltern vernachlässigbar sind. Ist dies nicht der Fall, so sind die Innenwiderstände der Schalter mitzuerfassen.

Es liegt natürlich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, zur Eliminierung der Einflüsse der Übergangswiderstände an den Elektroden die an sich bekannte Vierpunktmethode anzuwenden.

Schaltmatrix

Claims (7)

1. Meßverfahren zur Bestimmung der Verteilung und der Absinkgeschwindigkeit von Möller und Koks im Hochofen, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Widerstände zwischen Elektroden im Hochofen und zwischen mindestens einer Elektrode im Hochofen und dem Hochofen­ panzer kurz aufeinanderfolgend gemessen und die Meß­ ergebnisse so ausgewertet werden, daß sich daraus die Größe des elektrischen Widerstandes der Schüttung zwischen mindestens einem Elektrodenpaar im Hochofen ergibt und aus dieser Widerstandsgröße die Art und Ver­ teilung der Schüttung und aus mehreren über ein Zeit­ intervall ermittelten Widerstandsgrößen die Sinkge­ schwindigkeit der Einsatzstoffe ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wiederholt die Widerstandsgrößen zwischen in zwei Ebenen übereinander angeordneten Elektrodenpaaren gemessen werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßwerte über viele in kurzer Zeit durch­ geführte Messungen aufsummiert und gemittelt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Kühlkästen des Hochofens isoliert angeordnet werden und als Elektroden dienen.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektroden auf die in den Hochofen hinein­ ragenden Kühlkästen aufgesetzt werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß außerhalb eines bestimmten Bereichs liegende Meßwerte ein Frühwarnsystem betätigen, welches das Hängen des Hochofens anzeigt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßwerte Einrichtungen steuern, welche die Zugabefolge und/oder die Zugabemengen und/oder die Verteilung der Einsatzstoffe über den Radius des Hochofens optimieren.