DE3436331A1

DE3436331A1 - Einrichtung zur temperaturmessung in wassergekuehlten metallwaenden von metallurgischen gefaessen, insbesondere von stranggiesskokillen

Info

Publication number: DE3436331A1
Application number: DE19843436331
Authority: DE
Inventors: Fritz-Peter Dr.-Ing. 4100 Duisburg Pleschiutschnigg
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1984-10-04
Filing date: 1984-10-04
Publication date: 1986-04-17

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Temperaturmessung in wassergekühlten Metallwänden von metallurgischen Gefäßen, insbesondere von Stranggießkokillen, mittels Thermoelementen, deren Thermodrähte jeweils in Querbohrungen der Metallwände angeordnet sind.

Temperaturmessungen in metallurgischen Gefäßer dienen der Ermittlung von Meßgrößen für die Regelung des jeweiligen Prozesses und/oder für die Haltbarkeit des jeweiligen metallurgischen Gefäßes oder seiner Baugruppen. Solche Baugruppen bestehen aus Hilfseinrichtungen, Schutzeinrichtungen oder Sicherheitseinrichtungen.

Es ist bekannt, ein thermosensitives Element in einer gekühlten Stranggießkokille, zur Lokalisierung des Gießspiegels zu verwenden (US-PS 2,743,492). Die Eigentemperatur an ausgewählten Stellen der wassergekühlten Kupferkokille ändert sich in der Praxis je nach der jeweiligen Lage des Gießspiegels. Solche Elemente eignen sich jedoch nicht besonders gut zur Messung der hier auftretenden Temperaturschwankungen, da sie einerseits verhältnismäßig träge arbeiten, was in erster Linie vom schlechten Wärmeübergang zwischen dem Kupfer der Kokille und dem Thermoelement herrührt. Andererseits verfälscht der relativ große Wärmeinhalt der benachbarten Kokillenpartien das Meßergebnis.

Es ist außerdem bekannt, das thermosensitive Element mit einer Isolierung zu umgeben (US-PS 2,743,492), wodurch jedoch ein Wärmestau eintritt, der ebenfalls die Genauigkeit der Messung ungünstig beeinflußt.

Die Anordnung eines thermosensitiven Elementes in einer gekühlten Stranggießkokille ist schon nahe deren formgebenden Innenwandung vorgeschlagen worden (DE-Auslegeschrift 15 08 919). Hierbei wurde vorgeschlagen, den relativ großen Wärmeinhalt der benachbarten

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Kokillenpartien dadurch auszuschalten, daß das thermosensitive Element von einer zusätzlichen Kühlvorrichtung umgeben ist. Die Kühlvorrichtung besteht bei dieser bekannten Lösung aus einem ringförmigen Kühlraum, der von einem Kühlmedium eines zusätzliehen Kühl mittel kreis!aufs durchströmt ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch diese Anordnung nicht in der Lage ist, die Trägheit der Meßstrecke auszuschalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Temperaturmessung mittels Thermoelementen so zu gestalten, daß die Trägheit der Meßstrecke bei ausreichend geschützter Anordnung des Thermoelementes vermieden wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Querbohrungen jeweils mittels einer auf der der Metallschmelze zugewandten Metallwand aufgebrachten temperatur- und verschleißfesten Schutzschicht bzw. Schutzwand mit einer Schicht- bzw. Wanddicke geringer als 4 mm und größer als 0,25 mm verschlossen ist. Eine derartige Gestaltung besitzt den Vorteil einer geschützten Anordnung der Thermoelemente, ohne daß diese zu weit von der Meßstelle liegen. Eine derartige Einrichtung zur Temperaturmessung ist daher nicht mehr träge und vermittelt daher genauere Meßergebnisse. Zudem ist vorteilhaft, daß eine derartige Temperaturmeßeinrichtung an beliebigen metallurgischen Gefäßen, wie z.B. gekühlten Metal!wänden von Stahlwerkskonvertern, Lichtbogenofen, Induktionsöfen, Hochöfen und dgl. eingesetzt werden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schutzschicht aus Nickel, Chrom oder ähnlich hochwärmeleitenden Metall legierungen besteht. Eine derartige Schutzschicht erfüllt auch die Forderung nach Verschleißfestigkeit.

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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Schutzschicht eines der beiden Thermometalle dient. In diesem einfachen Abschluß der Querbohrungen durch die verschleißfeste Schutzschicht wird gleichzeitig eine unverrückbare Befestigung für das Thermoelement geschaffen.

Eine noch einfachere Lösung wird dadurch erhalten, daß in einer Querbohrung nur ein Thermoschenkel angeordnet ist und daß als zweiter Thermoschenkel die Schutzschicht bzw. die Schutzwand dient. Diese Anordnung bildet eine noch einfachere und in der Praxis wenig aufwendige und trotzdem sichere Lösung für die Erzeugung der Thermospannung.

Die weitere Erfindung wendet sich der Herstellung der Schutzschicht zu. Nach einem ersten Vorschlag kann die Schutzschicht derart hergestellt werden, daß bei einer Querbohrung kleiner als ca. 5 mm Durchmesser die Schutzschicht galvanisch aufgetragen wird. Die relativ kleine Öffnung kann daher auf galvanischem Wege dauerhaft verschlossen werden, ohne das Thermoelement in etwa großer Entfernung von der Meßstelle anordnen zu müssen.

Eine weitere Herstellungsmöglichkeit für die Schutzschicht ergibt sich daraus, daß vor dem galvanischen Auftragen der Schutzschicht die Querbohrung mittels eines zur zu beschichtenden Metallwandoberfläche in Bezug gesetzten Stopfens verschlossen wird, der nach dem galvanischen Auftragen wieder entfernt wird. Damit kann im Bereich der Querbohrung die Dicke der Schicht beliebig eingestellt werden. Eine derartige Lösung ist insbesondere bei Stahlstranggießkokillen vorteilhaft, die nach einem gewissen Verschleiß einer Nachbearbeitung im Gießraum erfordern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

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Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch eine Metallstranggießkokille, ausschnittsweise, Fig. 2 einen Querschnitt wie Fig. 1 als Einzelheit A aus Fig. 1

in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel als Querschnitt in Art und

Größe wie Fig. 2, Fig. 4 ein zusätzliches Ausführungsbeispiel, in dem die Thermo elemente in der Querbohrung nur einen einzigen Thermodraht

aufweisen,

Fig. 5 eine zu Fig. 4 gehörende perspektivische Ansicht und Fig. 6 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel in der Art und Größe wie die Fig. 2 und 3.

Die Einrichtung zur Temperaturmessung ist an dem Beispiel einer wassergekühlten Stahlstranggießkokille 1 erläutert, von der lediglich die Metallwand (Kupferplatte) la dargestellt ist, deren Dicke etwa 25 bis 50 mm beträgt. Kühl kanale, die die Metallwand la mit Kühlwasser beaufschlagen, sind nicht dargestellt. In den Metallwänden la, die den Gießraum 2 an vier Seiten umgeben und in den die Metallschmelze 3 eingegossen wird, befinden sich Querbohrungen 4 für in Reihen übereinander angeordnete Thermoelemente 5. Die Metallschmelze 3 wird von Schlacke 3b bedeckt. Auf der Schlacke 3 befindet sich Gießpulver 3a. Die Strangschale 3c bildet sich kontinuierlich durch Abkühlen. Die Querbohrungen 4 werden bei ihrer Herstellung, da ihr Durchmesser "d" meist unter 5 mm beträgt, durchgehend angelegt. Danach wird eine temperatur- und verschleißfeste Schutzschicht (bzw. Schutzwand) 6 mit einer Dicke D= 0,25 bis 4 mm aufgebracht. Der durch die Metallschmelze 3 verursachte Verschleiß an der Schicht 6 wird durch eine Schutzschicht 6 aus Nickel, Chrom oder ähnlichen hochwärmeleitenden Metallegierungen vermindert.

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Je nachdem, aus weichen Thermoelementen in der Reihe der Thermometalle 7 (Nickelchrom/Konstantan; Niekelchrom/Niekel) das Thermoelement 5 gebildet ist, kann die Schutzschicht 6 aus einem der beiden Thermometalle 7 bestehen. Die Thermoelemente 5 sind jeweils über eine Schweißperle 8 miteinander verbunden und unmittelbar unter der sehr dünnen Schutzschicht 6 angeordnet (Fig. 1 und 2).

Eine einfache, praktisch vorteilhafte Lösung wird erzielt, wenn (Fig. 4 und 5) nur ein Thermoschenkel 9 in der Querbohrung 4 vorhanden ist. Die Schweißperle 8 und die Schutzschicht 6 behalten ihren Platz. Die Thermopaarung entsteht hierbei jeweils zwischen dem jeweiligen Thermoschenkel 9 und einer gemeinsamen Thermoleitung 10 bzw. der Schutzschicht 6, so daß sich Thermopaare 11, 12, 13, 14 und 15 ergeben. Die Schutzschicht 6 ersetzt hier demzufolge das zweite Thermometall 7.

Die Herstellung der Schutzschicht 6 kann auf mehrere Arten erfolgen. Eine vollkommen ebene Schutzschicht, die mit der Metallwand la abschließt, ist in Fig. 3 dargestellt.

In der Metallwand la ist die Querbohrung 4 wiederum durchgehend angelegt und weist einen Durchmesser "d" von ca. 5 mm auf. Das Thermoelement 5 befindet sich mit der Schweißperle 8, d.h. der Meßstelle, innerhalb einer Kapsel 16. Die Kapsel 16 bildet als Schutzschicht 6 eine vordere Wandung 16a, deren Dicke leicht auf das gewünschte Maß (minimal 0,25 mm) bei der Fertigung eingestellt werden kann.

Sofern die Schutzschicht 6 nicht galvanisch aufgetragen wird, kann auch ein Blech als Schutzwand in der vorgeschriebenen Dicke aufgelegt werden. Bei galvanischem Auftragen der Schutzschicht 6 wird zunächst (Fig. 6) die Querbohrung 4 mit einem Stopfen 17 verschlossen, der um einen geringen Betrag (ca. 0,1 mm) gegenüber der Metallwandoberfläche Ib zurückversetzt ist. Nach dem Galvanisieren wird der Stopfen 17 entfernt. Die Schutzschicht 6 kann dann auf das gewünschte Maß der Fläche 18 spanabhebend bearbeitet werden.

Claims

Mannesmann Aktiengesellschaft 3. Oktober 1984 Mannesmannufer 2 23 312 - Fl/Schi Düsseldorf Einrichtung zur Temperaturmessung in wassergekühlten Metallwänden von metallurgischen Gefäßen, insbesondere von Stranggießkokillen ■Patentansprüche

1. Einrichtung zur Temperaturmessung in wassergekühlten Metallwänden von metallurgischen Gefäßen, insbesondere von Stranggießkokillen, mittels Thermoelementen, deren Thermodrähte jeweils in Querbohrungen der Metallwände angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,

daß die Querbohrungen (4) jeweils mittels einer auf der der Metallschmelze (3) zugewandten Metallwand (la) aufgebrachten temperatur- und verschleißfesten Schutzschicht bzw. Schutzwand (6) mit einer Schicht- bzw. Wanddicke (D) geringer als 4 mm und größer als 0,25 mm verschlossen ist.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schutzschicht (6) aus Nickel, Chrom oder ähnlich hochwärmeleitenden Metallegierungen besteht. 5

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß als Schutzschicht (6) eines der beiden Thermometalle (7) dient.
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4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Querbohrung (4) nur ein Thermoschenkel (9) angeordnet ist und daß als zweiter Thermoschenkel die Schutzschicht (6) bzw. die Schutzwand dient.

5. Verfahren zur Herstellung der Schutzschicht nach den Ansprüchen bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Querbohrung (4) kleiner als ca. 5 mm Durchmesser die Schutzschicht (6) galvanisch aufgetragen wird.

6. Verfahren zur Herstellung der Schutzschicht nach den Ansprüchen 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß vor dem galvanischen Auftragen der Schutzschicht (6) die Querbohrung (4) mittels eines zur zu beschichtenden Metallwandoberfläche (Ib) in Bezug gesetzten Stopfens (17) verschlossen wird, der nach dem galvanischen Auftragen wieder entfernt wird.