DE3427268A1 - Vorrichtung zum feststellen des vorhandenseins von metallischer schmelze in einem durchlaufkanal eines metallurgischen ofens oder einer giesspfanne - Google Patents
Vorrichtung zum feststellen des vorhandenseins von metallischer schmelze in einem durchlaufkanal eines metallurgischen ofens oder einer giesspfanneInfo
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Description
B-:■'■".«··:·.yj- -Goc-tz
Anrn.: Meiacon AG "^" 342/ZOÖlA -58 55
Vorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins von metallischer Schmelze in einem Durchlaufkanal eines
metallurgischen Ofens oder einer Giesspfanne
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins von metallischer Schmelze
in einem von einem Körper aus feuerfestem Material gebildeten Durchlaufkanal eines metallurgischen Ofens oder
einer Giesspfanne gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.
Beim Abstechen von Schmelzöfen, z.B. Konvertern, Elektroöfen,
Siemens-Martin-Oefen muss darauf geachtet werden, dass möglichst keine Schlacke in die Giesspfanne gelangen
kann. Ein entsprechendes Erfordernis besteht auch beim Abgiessen einer Schmelze durch den Bodenausguss einer Giesspfanne
in ein Empfängergefäss, z.B. in den Verteiler einer Stranggiessanlage oder in Kokillen. Um nun verhindern zu
können, dass mit der SchEselze auch Schlacke abgestochen
bzw. abgegossen wird, ist einerseits ein frühzeitiges Erkennen der Schlacke gegen das Ende des Abstech- bzw. Abgiessvorganges
und andererseits ein rasches Unterbrechen des Ausflusses notwendig. Dabei ist es jedoch unerwünscht,
den Ausfluss zu früh zu unterbrechen, da in einem solchen Fall noch erhebliche Mengen von Metallschmelze im Ofen
bzw. in der Pfanne zurückbleiben.
Das Erfordernis einer raschen Unterbrechung des Ausflusses kann z.B. mit Schieberverschlüssen bekannter Bauart ohne
grosse Schwierigkeiten erfüllt werden. Für die Früherkennung der Schlacke, d.h. das Erkennen des Endes des Abstech-
bzw. Giessvorganges sind schon verschiedene Massnahmen vorgeschlagen worden, die entweder auf die Anwendung
für Giesspfannen ausgerichtet sind und sich daher nicht für den Einsatz bei Schmelzofen eignen oder unter den in einem
Stahlwerk herrschenden rauhen Bedingungen nicht einwandfrei
EPO COPY (ff
arbeiten (DE-AS 26 37 421, DE-OS 28 15 137 sowie DE-AS
28 14 699).
Daneben ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die sich vor allem, jedoch nicht ausschliesslich(
zum Erkennen der aus einem Schmelzofen ausfliessenden metallischen Schmelze eignet. Bei dieser Vorrichtung sind
zwei sich bezüglich des Durchlaufkanals für die Schmelze gegenüberliegend angeordnete Spulen vorhanden, die durch
die feuerfeste Auskleidung des Abstichkanales von einer Berührung mit der Schmelze geschützt sind. Die eine Spule
(Sender) wird mit Wechselspannung gespeist und erzeugt ein Magnetfeld, welches seinerseits in der anderen Spule (Empfänger)
Signale induziert. Sobald durch den Durchlaufkanal nicht mehr nur metallische Schmelze sondern ein Gemisch
von Metallschmelze und Schlacke hindurchfliesst, ändern
sich diese Signale. Diese Signaländerungen werden in einer Auswerteschaltung festgestellt und zum sofortigen Unterbrechen
des Ausflusses ausgenutzt. Nun muss bekanntlich die Auskleidung des Abstichkanales periodisch erneuert, d.h.
herausgebrochen werden. Dabei muss dafür Sorge getragen werden, dass die Sender- und Empfängerspulen nicht beschädigt
werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen,
welche ein leichtes Einbauen von Sender und Empfänger in einer bestimmten gegenseitigen Lage sowie ein problemloses
Auswechseln von Sender und Empfänger erlaubt und bei der zudem keine Beschädigung von Sender und Empfänger beim Erneuern
der feuerfesten Auskleidung erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des
kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.
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Das Befestigen von Sender und Empfänger in der richtigen gegenseitigen Lage am Trägerelement kann getrennt vom Einbauort
in der für eine solche feinmechanische Arbeit geeigneten Umgebung erfolgen. Der Einbau des mit Sender und
Empfänger versehenen Trägerelementes am Ofen, bzw. an der Pfanne erfordert keinen grossen Aufwand mehr. Da Sender und
Empfänger in geschlitzter Lage am, bzw. im Trägerelement angeordnet
sind, besteht beim Ausbrechen des den Durchlaufkanal umgebenden feuerfesten Materials keine Gefahr der Beschädigung
von Sender und Empfänger. Ein Austauschen der letztern bietet keine Schwierigkeiten, ist es doch nur erforderlich,
das Trägerelement, das lösbar mit einem Ofenoder Pfannenteil verbunden ist, durch ein neues Trägerelement
zu ersetzen. Dabei ist sichergestellt, dass Sender und Empfänger des neuen Trägerelementes dieselbe Lage einnehmen,
wie der Sender und der Empfänger des entfernten Trägerelementes. Dadurch wird ein aufwendiges Nachjustieren
vermieden.
Um Sender und Empfänger wirkungsvoll vor einer Berührung mit dem Körper aus feuerfestem Material zu schützen, werden
Sender und Empfänger vorzugsweise in einem Abstand von der dem feuerfesten Körper zugekehrten Innenseite des
Trägerelementes angeordnet. Dies kann bei einer besonders zweckmässigen und in der Herstellung einfachen Ausführungsform
dadurch erfolgen, dass sowohl der Sender wie auch der Empfänger in einer Ausnehmung angeordnet werden, die gegen
die Innenseite des Trägerelementes geschlossen ist. In diesem Fall ist der Sender und der Empfänger vom feuerfesten
Körper durch eine aus dem Material des Trägerele-0 mentes gebildete Wand getrennt.
Als Werkstoff für das Trägerelement eignet sich insbesondere . ein unmagnetisches Material, das die magnetische Kopplung
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zwischen Sender und Empfänger nicht nachteilig beeinflussen kann. Vorzugsweise wird für das Trägerelement ein
Werkstoff verwendet, der zudem noch hitzebeständig ist, vorzugsweise austenitischer Stahl.
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Wird das Trägerelement mit einer Kühleinrichtung versehen, z.B. mit wenigstens einem Kananl für ein Kühlmedium, ist
es auch denkbar, einen weniger hitzebeständigen Werkstoff zu verwenden.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
schematisch:
Fig. 1 den Bereich des Auslaufes eines Schmelzofens im
Schnitt und
Fig. 2 das Trägere'lement in perspektivischer Darstellung.
In der Schnittfigur 1, welche den Bereich des Auslaufes
eines Schmelzofens 1 darstellt, ist von diesem Ofen 1 nur ein Wand- oder Bodenteil 2 gezeigt. Auf dessen innenliegender
Seite ist ein Hohlstein 3 aus feuerfestem Material mit einem Strömungskanal 4 angeordnet. Dieser Strömungskanal 4
fluchtet mit einem Durchlaufkanal 5, der in einer Auslaufhülse 6 aus feuerfestem Material ausgebildet ist. Diese
Auslaufhülse 6 ist von einem mit 7 bezeichneten Trägerelement umgeben, das eine Durchtrittsöffnung 7a aufweist, durch
die sich die Auslaufhülse 6 hindurcherstreckt. Das Trägerelement 7 weist einen hohlzylindrischen Grundkörper 8 auf,
welcher einen Flansch 9 trägt, der mit Durchgangslöchern 10 zur Aufnahme von nicht gezeigten Befestigungsschrauben
versehen ist. Das Trägerelement 7 ist in eine Oeffnung 11 im Wand- oder Bodenteil 2 eingesetzt und an letzteren mittels
EPO COPY
den erwähnten Befestigungsschrauben lösbar befestigt, wie das
in Fig. 1 durch die mit 10a bezeichneten Mittellinien der Durchgangslöscher 10 angedeutet ist. Die Auslaufhülse
6, welche periodisch ersetzt werden muss, ist mittels Mörtel, der eine zwischen der Innenseite 8b des Grundkörpers
8 und der Aussenseite 6a der Auslaufhülse 6 gebildete Fuge 12 ausfüllt, mit dem Trägerelement 7 verbunden. Wie
aus Fig. 1 hervorgeht, ist auch zwischen dem Hohlstein 3 und der Auslaufhülse 6 eine Mörtelfuge 12a vorhanden.
10
Im Grundkörper 8 des Trägerelementes 7 sind zwei Ausnehmung 13 und 14 vorhanden, welche sich bezüglich der
Längsachse des Grundkörpers 8 und somit auch bezüglich des Durchlaufkanales 5 gegenüberliegen. Die Ausnehmungen
13 und 14 weisen die Form einer Ringnut auf, die gegen die
Apssenseite 8a des Grundkörpers 8 offen ist, wie das insbesondere
aus Fig. 2 hervorgeht. Diese Ausnehmungen 13 und 14 sind gegen die Innenseite 8b des Grundkörpers 8 durch
Wandabschnitte 15 bzw. 16 abgeschlossen. 20
In die Ausnehmung 13 ist eine Senderspule 17, welche aus zwei durch Leiterschleifen gebildete Windungen besteht,eingelegt.
Die Senderspule 17 ist über Verbindungsleiter 18 mit einer Wechselspannungsquelle verbindbar. In die gegenüberliegende
Ausnehmung 14 ist eine Empfängerspule 19 eingelegt/die aus einer eine Windung bildenden Leiterschleife
besteht und die über Leiter 20 mit einer Auswerteschaltung verbunden ist.
Die beiden Spulen 17 und 19 sind in einem Abstand, der der Dicke der Wandabschnitte 15 und 16 entspricht, von der Innenseite
8b des Grundkörpers 8 angeordnet und sind durch diese Wandabschnitte 15 und 16 von der Mörtelfuge 12 bzw. der Aus-.
laufhülse 6 getrennt.
EPO COPY Ä
Im Innern des Grundkörpers 8 ist ein Kühlkanal 21 (oder auch mehrere Kühlkanäle) ausgebildet, der mit einer nur
schematisch dargestellten Kühlmediumzuleitung 2 2 und einer ebenfalls nur schematisch angedeuteten Kühlmediumableitung
23 in Verbindung steht. Durch Zirkulierenlassen eines geeigneten Kühlmendiums, z.B. Pressluft, Stickstof f/Wasser^
i im Kühlkanal 21 kann das Trägerelement 7 gekühlt werden. Wird die Senderspule 17 mit Wechselspannung
gespeist, so erzeugt diese ein Magnetfeld, welches in der Empfängerspule 19 elektrische Signale induziert,
welche in der Auswerteschaltung ausgewertet werden. Infolge Abschirmwirkung der durch den Durchlaufkanal 5 strörenden
metallischen Schmelze sind die in der Empfängerspule 19 induzierten Signale beim Durchströmen von ausschliesslich
metallischer Schmelze schwächer,als wenn im Schmelzstrom
neben metallischer Schmelze auch Schlacke vorhanden ist. Dies bedeutet, dass sich die in der Empfängerspule 19
induzierten Signale ändern, sobald im Schmelzstrom im Durchlaufkanal 5 Schlacfeenanteile vorhanden sind. Diese
Signaländerungen werden durch die Auswerteschaltung festgestellt und dazu benutzt, den Durchlaufkanal 5 abzuschliessen,
z.B. durch Betätigen eines Schieberverschlusses.
Um nun die magnetische Kopplung zwischen Sender- und Empfängerspule
17 bzw. 19 nicht zu beeinflussen, besteht das Trägerelement 7 aus einem unmagnetischen
Werkstoff. Da das Trägerelement 7 trotz Abschirmung durch das feuerfeste Material der Auslaufhülse 6 einer gewissen
Wärmeeinwirkung ausgesetzt ist, sollte der Werkstoff des Trägerelementes 7 auch hitzebeständig sein. Im weiteren
muss für das Trägerelement 7 ein Werkstoff gewählt werden, der sich ohne allzu grosse Schwierigkeiten bearbeiten lässt.
Alle diese Forderungen sind z.B. beim austenitischen Stahl erfüllt. Aus diesem Grunde eignet sich dieser Werkstoff
besonders gut für das Trägerelement 7. Durch die be-
EPO COPY
schriebene Kühlung mittels des durch den Kühlkanal 21
strömenden Kühlmediums kann die Temperatur des Trägerelementes 7 soweit herabgesetzt werden, dass für dieses
auch ein Material verwendet werden könnte, das weniger hitzebeständig ist als austenitischer Stahl, z.B. Kupfer.
Die beiden Spulen 17 und 19 sind durch die feuerfeste Auslaufhülse
6 gegen die durch den Durchlaufkanal 5 fliessende Schmelze abgeschirmt und genügend weit vom Schmelzenstrom
entfernt,so dass eine Beeinträchtigung der Messergebnisse durch Hitzeeinwirkung vermieden ist. Trotzdem sind die
beiden Spulen 17 und 19 nahe genug am Schmelzenstrom, so dass in der Empfängerspule 19 Signale ausreichender Stärke
erzeugt werden. Das Herstellen des Trägerelementes 7 und das Einlegen der Spulen 17 und 19 in die Ausnehmungen 13
und 14 kann getrennt von der Einbaustelle an einem für eine solche Arbeit geeigneten Ort erfolgen. Dies bedeutet,
dass das genaue Positionieren der Spulen 17 und 19 nicht beim Einbauen in den Ofenseerfolgen muss, sondern schon
vorgängig erfolgen kann. Das Einbauen des Trägerelementes 7 samt den Spulen 17 und 19 in den Wand- oder Bodenteil 2 des
Ofens 1 kann ohne Schwierigkeiten und mit geringem Aufwand erfolgen. Das Auswechseln der Spulen 17 und 19 bietet ebenfalls
keine Probleme; ist es in diesem Fall doch nur notwendig, das eingesetzte Trägerelement 7 durch ein neues
Trägerelement zu- ersezten.
Da wie bereits erwähnt die beiden Spulen 17 und 19 durch die Wandabschnitte 15 und 16 des .Grundkörpers 8 vor einer
direkten Berührung mildem Mörtel in der Fuge 12 bzw. den feuerfestem
Material der Auslaufhülse 6 qeschützt sind, besteht beim Erneuern, d.h. Ausbrechen der Auslauf hülse 6 keine Gefahr
der Beschädigung der beiden Spulen 17 und 19 . Bei diesem Erneuern
der Auslaufhülse 5 verbleiben die beiden Spulen 17 und 19 an ihrem Ort, so dass nach erfolgter Erneuerung der Auslauf-
EPO COPY M
-fir*
hülse 6 ein "aufwendiges Nachjustieren der Messeinrichtung nicht notwendig wird.
Wie in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet, ist es zur Er-
■ 5 leichterung des Einbauens der Auslaufhülse 6 von Vorteil,
letztere an ihrem- dem Hohlstein 3 zugekehrten Ende sieh konisch verjüngend,auszubilden. Bei einer solchen Ausführungsform
wird die Aussenflache 6a1 der Auslaufhülse 6
durch den Mantel eines Kegelstumpfes"gebildet. Es versteht sich, dass bei einer solchen Ausgestaltung des Endes
der Auslaufhülse 6 auch das Trägerelement 7 entsprechend ausgebildet werden muss. Dies bedeutet, dass die Innenfläche
8b' nicht mehr wie gezeigt durch die Mantelfläche eines Zylinders sondern ebenfalls durch die Mantelfläches eines
Kegelstumpfes gebildet wird. Obwohl anhand der Figuren der Einbau des Trägerelementes 7 samt den Spulen 17 und
am Auslauf eines Schmelzofens 1 erläutert worden ist, ist es auch möglich, das Trägerelement 7 mit an diesem befestigten
Spulen 17 uncf 19 auf entsprechende Weise am Ausguss einer Giesspfanne anzuordnen.
EPO COPY I
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins von metallischer
Schmelze in einem von einem Körper aus feuerfestem Material gebildeten Durchlaufkanal eines metallurgischen
Ofens oder einer Giesspfanne, mit einem zur Erzeugung eines Magnetfeldes an eine Spannungsquelle
anschliessbaren Sender und einem diesem bezüglich des Durchlaufkanales gegenüberliegenden, mit einer Auswerteschaltung
verbindbaren Empfänger, in dem das Vorhandensein einer metallischen Schmelze kennzeichnende Signale
induzierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (17) und der Empfänger (19) vor einer direkten Berührung
mit dem Körper (6) aus feuerfestem Material geschützt in bzw. an einem Trägerelement (7) angeordnet
sind, das den feuerfesten Körper (6) umgibt und entfernbar an einem Teil (2) des Ofens (I) ■" bzw. . der Guesspfanne angebracht ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (19) und der Sender (17) in einem
Abstand von der dem feuerfesten Körper (6) zugekehrten Innenseite (8b) des Trägerelementes (7) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass sowohl der Sender (17) wie auch der Empfänger
(19) in einer Ausnehmung (13,14) angeordnet ist, die gegen die Innenseite (8b) des Trägerelementes (7) geschlossen
ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das Trägerelement (7) hohlzylindrisch ausgebildet ist.
copy £
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das Trägerelement (7) aus einem unmagnetischen und vorzugsweise hitzebeständigen Werkstoff
besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, "dass das Trägerelement (7) aus einem austenitischen
Stahl besteht.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (21) zum Kühlen
des Trägerelementes (7).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Trägerelement (7) wenigstens ein Kanal (21)
für ein Kühlmedium vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Sender (17) wie Empfänger
(19) eine oder mehrere Leiterschleifen aufweist.
10. Trägerelement für eine Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche
1 bis 9, das eine Durchtrittsöffnung (7a) zur Aufnahme eines mit dem Durchlaufkanal (5) eines metallurgischen
Ofens (1) bzw. einer Giesspfanne versehenen Körpers (6) aus feuerfestem Material aufweist und entfernbar
und auswechselbar an einem Teil (2) eines Ofens (1) bzw. einer Giesspfanne befestigbar ist und an dem ein Sender
(17) und ein diesem bezüglich der Durchtrittsöffnung (7a) gegenüberliegender Empfänger (19) angebracht ist,
wobei Sender (17) und Empfänger (19) in einem Abstand von der die Durchtrittsöffnung (7a) begrenzenden Innenseite
(8a) des Trägerelementes (7) angeordnet sind.
EPO COPY
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