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BESCHREIBUNG:
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art.
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Feuerfeste Zustellungen finden vor allem in der metallurgischen Industrie
Verwendung, wie bei Schmelz- oder Transportgefässen für Roheisen oder Stahl. Sie
unterliegen dabei sehr hohen thermischen, mechanischen und chemischen Beanspruchungen,
als deren Folge in erheblichem Maße Yerschleißerscheinungen auftreten, so daß die
Zustellungen in entsprechenden Abständen erneuert werden müssen. Die Wirtschaftlichkeit
derartiger Zustellungen hängt in hohem MaXe davon ab, da[ einzelne, dem Verschleiß
voreilende Bereiche, die eine Reparatur erforderlich machen, rechtzeitig erkannt
werden. Daher hat man der Ermittlung der jeweiligen Restdicke der feuerfesten Zustellung
besondere Aufmerksamkeit qewidnlet.
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Um in bekannter Weise zu einer Oberprüfunp der jeweiligen Restdicke
der feuerfesten Zustellung zu kommen, wurden bereits ther.'.o-elektrische Meßgeber
in die feuerfeste Zustellung außerhalb ihrer Verschleißseite so eingebracht, daß
sie in thermisch leitender Verbindung mit der feuerfesten Zustellung standen und
über die jeweils bestehende Temperatur einen Anhalt in Bezug auf die jeweils noch
bestehende Restdicke vermitteln konnten. Als Meßgeber kommen dabei vor allem Thermo-Elemente,
indes auch tmperaturabhäng1ge Widerstände in Betracht.
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Ein Nachteil der bisherigen Anordnungen besteht darin, daß man selbst
für verhAltnismsßig kleine Flächenbereiche der feuerfesten Zustellung bereits eine
sehr große Anzahl von Thermo-Elementen od. dql. benötiyt, weil die feuerfeste Zustellung
eine geringe Wärmeleitfägkeit besitzt, so daß bei einer nicht hinreichend flächendeckenden
Überwachung einzeine , dem Verschleiß voreilende Bereiche nicht erfaßt werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin,eine Vorrichtung der einleitend
bezeichneten Art dahingehend zu verbessern, daß mit einem geringeren Aufwand an
thermo-elektrischen Meßgebern und einem dem-
entsprechend auch herabgesetzten
Aufwand für die laufende Oberwachung der Temperaturwerte ein zuverlässiges Bild
ueber den Verschleiß der feuerfesten Zustellung gewonnen werden kann.
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Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch den im Kennzeichnungs-.
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teil des Patentanspruchs l gemachten Vorschlag gelöst. Die Unteransprüche
2 bis 5 sehen hierfür vorteilhafte Weiterentwicklungen vor.
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In einer besonders einfachen Weise gelingt es somit, die thermische
Oberwachung mittels nur eines einzigen thermo-elektrischen Meßgebers auf Zonen beträchtlicher
Größe auszudehnen. Erfahrungsgemäß kann man ein befriedigendes Oberwachungsergebnis
erhalten, wenn auf 1 mm Kupferplatte ein Thermo-Element vorgesehen wird. Für dieses
erfindungsgemäß erzieltes Ergebnis ist maßgeblich, daß die Wärmeleitfähigkeit von
Kupfer etwa 200 mal größer als diejenige üblichen feuerfesten Materials ist. Somit
werden sämtliche Temperaturveränderungen auf der Platte mit nur sehr geringen Temperaturverlusten
eines Thermo-Elementes weitergeleitet.
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Die Aufteilung der Kupferplatte in mehrere Segmente erlaubt es, sehr
große Zonen einer differenzierten Überwachung zu unterziehen. Andererseits läßt
sich hiermit aber auch bei kleineren Bereichen eine Differenzierung schaffen, wenn
etwa von vornherein bekannt ist, daß in den genannten kleineren Bereichen derVerschleiß
sehr differenziert fortschreitet. In jedem Falle emiölicht eine derartige Aufteilung
besonders zuverlässig die Ortung eines voreilenden Verschleissets eines sich anbahnenden
Durchbruches flüssigen Metalls.
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Die Befestigung der Kupferplat.te an der feuerfesten Zustellung muß
unter möglichst guter BerUhrung erfolgen. Daher eignet sich besonders ein feuerfestes
Klebemittel, wie eine entsprechende Graphitpaste, für den Anschluß an der Außenseite
der feuerfesten Zustellung.
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Eine noch bessere Anbringunq ergibt sich durch eine mechanische Verankerunq
der Kupferplatte bzw. der Kupferplatten bei der Bildung der. feuerfesten Zustellung
durch Stampfen, indem die Kupferplatten mit einer.
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größeren Anzahl von Löchern, die zweckmäßig durch Ausstanzen erzeugt
werden, eingesetzt werden. In derartige Löcher kann das feuerfeste Material der
Zustellung eindringen und somit nicht nur eine mechanisch, sondern auch eine thermisch
hervorragend wirksame Verbindung schaffen.
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Man kann eine derartige Lochanordnung besonders vorteilhaft so ausbilden,
daß einzelne Bereiche einer Kupferplatte von in dichter Nachbargchaft angeordneten
Löchern umgeben sind, so daß zum jeweils benachbarten Bereich nur noch einige verhältnismäßig
dünne Stege führen, welche nur noch wenig Wärme zu leiten vermögen. Auf diese Weise
kommt man zu einer differenzierten Messung in jedem einzelnen Bereich, wodurch es
gerechtfertigt ist, jedem dieser Bereiche einen eigenen thermo-el ektri schen Meßgeber
zuzuordnen.
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Zur Veranschaulichung der Erfindung wird auf die schematischen, sich
auf Ausführungsbeispiele bezieheden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen: Figur
1 eine erste Ausführungsform der neuen Meßanordnung in schematischem Querschnitt,
Figur 2 eine abgewandelte Ausführungsform mit einer in Segmente aufgeteilten Kupferplatte,
Figur 3 eine besondere Ausführungsform der Kupferplatte, Figur 4 die Ausführung
der Erfindung bei der Abstichrinne eines Hochofens, Figur 5 die AusfUhrung der Erfindung
Im Bodenbereich eines Hochofens u n d Figur 6 die Ausführung der Erfindung im Wandbereich
einer Gießpfanne.
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Das Meßprinzip ist in-Fig. 1 bei einer feuerfesten Zustellung 3 verwirklicht,
die auf der Außenseite mit einem Dauerfutter 6 versehen ist. Letzteres unterliegt
also nicht dem Verschleiß und bedarf daher auch nicht der Oberwachung. Demgemäß
findet in diesem Fall die mit dem Thermo-Element 1 versehene Kupferplatte 2 in der
Grenzzone zwischen der feuerfesten Zustellung 3 und dem Dauerfutter 6 Anwendung.
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Zu diesem Zweck ist die Kupferplatte mittels eines graphitischen,
feuerfesten Klebemittels 7 auf die der Verschleißebene 4 gegenüberliegende Seite
der feuerfesten Zustellung 3 aufgeklebt. Die Messung wird im übrigen mittels eines
bekannten, schreibenden Anzeigegerätes 8 fortlaufend überwacht, so daß sich dem
Temperaturverlauf über die Zeit auch Rückschlüsse ziehen lassen, wenn eine Schadstelle
plötzlich entsteht.
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Die abgewandelte Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist eine aus feuerfesten
Steinen 9 bestehende feuerfeste Zustellung auf, bei der gleichfalls auf der der
Verschleißebene 4 gegenüberliegenden Seite die beschriebene Temperaturmessung erfolgt
In diesem Falle ist die Kupferplatte jedoch nicht einteilig, sondern in eine größere
Anzahl von Segmenten 2, 2', 2", 2"L aufgeteilt, deren jedes ein Thermo-Element 1,
1', liga, 1"' aufweist. Sämtliche Thermo-Elemente sind auf das Anzeigegerät 8 geschaltet,
so daß mehrere Temperaturverläufe gleichzeitig überwacht werden können.
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Die einzelnen Kupferplatten sind so aufgegliedert, daß die Ausbreitung
des Verschleisses sowie dessen stellenweise Ausbildung differenziert erkennbar sind.
Dabei ist es angebracht, wenn die mit dem feuerfesten Klebemittel 7 zwischen der
feuerfesten Zustellung und dem Dauerfutter 6 befestigten Kupferplatten jeweils nur
geringe Abstände voneInander aufweisen.
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Die Kupferplatten 2 lassen sich vor allem bei aus Stampfmasse bestehender
feuerfester Zustellung besonders wirkungsvoll mit letzterer verbinden, wenn sie
gemäß Figl. 3 mit oeffnungen ausgeführt sind, in denen es zur Verankerung mit der
feuerfesten Zustellung kommt. Zugleich
wird eine besonders gute
wärmeleitende Verbindung Fit letzterer herlestellt. In Fig. 3 ist die Kupferplatte
gleichmäßiq mit Öffungen 5 ausgeführt. Sie kann indes, wie bereits erwähnt, auch
o gestaltet ein, daß einzelne Bereiche der Kupferplatte von in sehr dichten Abstand
angeordneten Öffnungen 5 umgeben sind, wobei dann die Wä.nneleitbrücket zwischen
den einzelnen Bereichen, also die stehen gebliebenen Kupferbereiche, nur sehr dünn
sind, so da?> ein Wärmeaustausch von einer Kupferplatten zur anderen über diese
Wänseleitbrücken vernachlässigbar wird gegenüber dem Wärmeaustausch mit der anliegenden
Seite der feuerfesten Zustellung. Dies ermöglicht, wie bereits beschrieben, die
differenzierte Überwackung auch mit nur einer einzigen größeren Kupferplatte, bei
der dann allerdings für jeden Bereich ein Thermo-Element angeordnet sein muß.
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Fig 4 zeigt den Querschnitt einer üblichen Hochofenabstichrinne. Die
Kupferplatten 2 sind in einer Höhenlage der feuerfesten 7ustellung 3 angeordnet,
in welcher der Verschleiß durch den erodiergden Einfluß der Schlacke bzw. der Grenzschicht
zwischen Schlacke und flussi(e )tleisen besonders stark ist. Es kommt zur Ausbildung
ausgegrägter Verschleißzonen 10, denen gegenüber die Kupferplatten 2 liegen. Sie
sind in entsprechende Ausschnitte der feuerfesten Zustellung eingeklebt, wobei wiederum
ein feuerfestes Klebemittel 7 die Verbindung herstellt.
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Der Bodenbereich eines Hochofens ist gemäß Fig. 5 Insofern besonders
gefährdet, daß sich in der Ecke des Bodens ein zunehmender Verschleiß bildet, dessen
Verschleißlinie 11 gestrichelt dargestellt ist. Um den in seiner Ausbreitungsrichtung
grundsätzlich bekannten Verschleiß nun überwachen zu können, sind eine größere Anzahl
von Kupferplatten 2, 2', 2", 2''', von denen jede mit einem hier nicht gezeigten
fhermo Element versehen ist, mit Abstand voneinander von innen gegen den Außenmantel
12 geklebt. Der Zwischenraum gegenüber der Außenseite den feuerfesten Zustellung
ist noch mit einer speziellen, gut wänneleitfähigen Graphitmasse 13 ausgefüllt.
Somit stehen die Kupferplatten 2 In einer thermisch gut leitenden Verbindung mit
der feuerfesten Zustellung und können über ihre hier nicht dargestellten Thermo-Elemente
Uber den in ihren einzelnen Bereichen 1, 14', 14'' und 14"' bestehenden Verlauf
der Verschleißlinie 11 Aufschluß versehdf-
fen. Dieses Beispiel
zeigt, daß man auch dann it Vorteil von dem Vorschlag der Erfindung Gebrauch machen
kann, wenn die feuerfeste Zustellung von einem Mantel umgeben ist.
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In ähnlicher Weise zeigt Fig. 6 eine mit einem Mantel 15 ausgeführte
Gießpfanne, deren feuerfeste Zustellung 3 gemauert ist. Es bildet sich im Innern
eine unregelmaßig verlaufende Verschleißlinie 16 aus, deren Kenntnis für die weitere
Benutzung der Gießpfanne erwünscht ist. Zu diesem Zweck sind in einer der Ausführung
gemäß Fig. 5 ähnlichen Weise die Kupferplatten 2, 2', 2", 2''' so von innen qegen
den Mantel 15 geklebt, so daß sie in einem thermisch gut leitenden Kontakt mit der
feuerfesten Zustellung 3 stehen und über die hier gleichfalls nicht gezeigten Thermo-Elemente
Aufschluß bezüglich der Verschleißlinie 16 vermitteln.
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