DE3877892T2 - CONTAINER FOR MELTED METAL. - Google Patents
CONTAINER FOR MELTED METAL.Info
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Bornitrid(BN)- Keramikmaterialien mit ausgezeichneter Widerstandsfähigkeit gegenüber Beschädigungen durch geschmolzenes Metall oder anderes anorganisches Material.The invention relates to the use of boron nitride (BN) ceramic materials with excellent resistance to damage by molten metal or other inorganic material.
Es ist bekannt, daß BN-Keramikmaterialien ausgezeichnete Anti-Benetzungseigenschaften gegenüber Schmelzen von Metall, Glas und dgl. aufweisen. Obwohl BN-Keramikmaterialien mit ausgezeichneten Anti-Benetzungseigenschaften üblicherweise in Öfen verwendet werden, treten in der Praxis eine Anzahl von Faktoren auf, die gegen ihre Verwendung sprechen. Ein erster Faktor besteht darin, daß ein aus dem bisher bekannten BN-Keramikmaterial geformtes Teil durch Schmelzung sofort beschädigt wird, wenn es mit einer Schmelze aus Metall, Glas und dgl. in Berührung kommt. Ein zweiter Faktor besteht darin, daß deshalb, weil ein durch Sintern der bisher bekannten Keramikmaterialien unter atmosphärischem Druck hergestelltes Teil aufgrund zu geringer Festigkeit im Gebrauch nicht lange hält, es allgemein üblich ist, ein Teil aus BN-Keramikmaterial durch Heißpressen herzustellen und dadurch die Herstellungskosten zu erhöhen.It is known that BN ceramics have excellent anti-wetting properties against melting of metal, glass and the like. Although BN ceramics having excellent anti-wetting properties are commonly used in furnaces, a number of factors occur in practice that militate against their use. A first factor is that a part formed from the previously known BN ceramic material is immediately damaged by melting when it comes into contact with a melting of metal, glass and the like. A second factor is that since a part made by sintering the previously known ceramic materials under atmospheric pressure does not last long in use due to too low strength, it is common practice to make a part from BN ceramic material by hot pressing, thereby increasing the manufacturing cost.
Ferner ist es zwecks kontinuierlicher Messung der Temperatur eines geschmolzenen Metalls in einem Behälter für geschmolzenes Metall allgemein üblich, ein in das geschmolzene Metall eingetauchtes Thermoelement zu verwenden. Das Thermoelement ist in ein Schutzrohr eingesetzt und gemeinsam mit dem Schutzrohr in das geschmolzene Metall eingebracht. Jedoch treten im Zusammenhang mit der Verwendung des Schutzrohrs die folgenden Probleme auf:Furthermore, in order to continuously measure the temperature of a molten metal in a molten metal vessel, it is common practice to use a thermocouple immersed in the molten metal. The thermocouple is inserted into a protection tube and is inserted into the molten metal together with the protection tube. However, the following problems arise in connection with the use of the protection tube:
1) Da das Schutzrohr im Stand der Technik, das in Kontakt mit geschmolzenem Metall hoher Temperatur, wie etwa geschmolzenem Stahl, gebracht wird, dazu neigt, angefressen zu werden, können kontinuierliche Temperatur-Messungen nur mit Schwierigkeiten gewährleistet werden.1) Since the prior art protection tube, which is brought into contact with high temperature molten metal such as molten steel, is prone to corrosion, continuous temperature measurements can only be ensured with difficulty.
2) Im herkömmlichen Fall wird ein Schutzrohr in geschmolzenes Metall von dessen Oberfläche her eingeführt und mittels eines Halteteils unbeweglich gehalten. Aufgrund dieses Verfahrens im Stand der Technik weist das verwendete Schutzrohr eine große Länge auf und seine Wandstärke muß ausreichend groß bemessen sein, so daß das Schutzrohr durch die Strömung des geschmolzenen Metalls nicht bricht. Infolgedessen wird das Schutzrohr außerordentlich teuer. Außerdem ist die Einrichtung zum Halten und Fixieren des Schutzrohres kompliziert und die Handhabung desselben ist schwierig.2) In the conventional case, a protection tube is inserted into molten metal from its surface and held immobile by a holding member. Due to this prior art method, the protection tube used has a long length and its wall thickness must be sufficiently large so that the protection tube is not broken by the flow of molten metal. As a result, the protection tube becomes extremely expensive. In addition, the device for holding and fixing the protection tube is complicated and the handling of the same is difficult.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Behälter für geschmolzenes Metall zu schaffen, in welchem eine Einrichtung zum Einbringen eines Schutzrohrs in geschmolzenes Metall von dessen Oberfläche her und zum Halten desselben, wie es mit dem aus der Stand der Technik bekannten Behälter der Fall ist, nicht erforderlich ist.An object of the invention is to provide a container for molten metal in which a device for introducing a protective tube into molten metal from its surface and for holding it, as is the case with the container known from the prior art, is not required.
Die Erfindung schafft einen Behälter für geschmolzenes Metall mit einer zugeordneten Einrichtung zum Bereitstellen eines Thermoelementes innerhalb einer Masse geschmolzenen Metalls im Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß ein feuerfester Block auswechselbar in der Wandung des Behälters angeordnet ist, wobei der Block einen Durchgangskanal aufweist, der zur Aufnahme eines Thermoelementes vorgesehen und an dem innerhalb des Behälters befindlichen Ende durch eine Schutzkappe für das Thermoelement verschlossen ist und die Kappe aus BN-Keramikmaterial geformt ist, das 50 Gew.% oder mehr BN und 1 Gew.% oder mehr und weniger als 50 Gew.% AlN enthält.The invention provides a container for molten metal with an associated device for providing a thermocouple within a mass of molten metal in the container, characterized in that a refractory block is replaceably arranged in the wall of the container, the block having a through-channel which is intended to receive a thermocouple and is closed at the end located inside the container by a protective cap for the thermocouple, the cap being formed from BN ceramic material which contains 50 wt.% or more BN and 1 wt.% or more and less than 50 wt.% AlN.
Entsprechend den Ergebnissen von Versuchen, die durch die Erfinder dieser Erfindung durchgeführt wurden, ist die Widerstandsfähigkeit des Keramikmaterials gegenüber Schmelzschäden durch Schmelzen von Metall, Glas und dgl. beträchtlich verbessert, wenn AlN im BN-Keramikmaterial der Schutzkappe innerhalb des Bereichs von 1 ≤ AlN ≤ 50 Gew.% enthalten ist, wobei das Keramikmaterial 50 Gew.% oder mehr BN enthält. Wenn Y&sub2;0&sub3; diesen BN-Keramikmaterialien in einer Menge im Bereich von 1,0-10,0 Gew.% relativ zum AlN hinzugefügt wird, wird die Festigkeit der Keramikmaterialien erheblich erhöht. Ferner zeigt sich diese festigkeitserhöhende Wirkung besonders gut, wenn wenigstens ein Teil des Pulver-Ausgangsmaterials für die im BN-Keramikmaterial enthaltene BN-Komponente als amorphes BN-Pulver oder Pulver eines Materials hergestellt ist, welches beim Sintern amorphes BN erzeugt.According to the results of experiments conducted by the inventors of this invention, the resistance of the ceramic material to melting damage caused by melting of metal, glass and the like is remarkably improved when AlN is contained in the BN ceramic material of the protective cap within the range of 1 ≤ AlN ≤ 50 wt%, the ceramic material containing 50 wt% or more of BN. When Y₂O₃ is added to these BN ceramic materials in an amount in the range of 1.0-10.0 wt% relative to AlN, the strength of the ceramic materials is remarkably increased. Furthermore, this strength-increasing effect is particularly well exhibited when at least a part of the powder starting material for the BN component contained in the BN ceramic material is made as an amorphous BN powder or powder of a material which produces amorphous BN upon sintering.
Der BN-Anteil in dem für die Herstellung der Schutzkappe verwendeten BN-Keramikmaterial beträgt 50 Gew.% oder mehr. Der Grund dafür ist, daß dann, wenn ein BN-Anteil von weniger als 50 Gew.% gewählt wird, der Anteil der anderen Keramik-Komponenten 50 Gew.% übersteigt und ihre Eigenschaften überwiegen, während die Eigenschaften des BN abgeschwächt werden und Probleme auftauchen, wie beispielsweise eine Neigung des Keramikmaterials zur Rißbildung als Ergebnis von Wärmeschocks.The BN content in the BN ceramic material used to make the protective cap is 50 wt% or more. The reason is that if the BN content is less than 50 wt%, the content of the other ceramic components exceeds 50 wt% and their properties predominate, while the properties of the BN are weakened and problems such as the tendency of the ceramic material to crack as a result of thermal shock arise.
Dies bedeutet weiterhin, daß der obere Grenzwert für den AlN-Anteil auf weniger als 50 Gew.% festgelegt werden sollte. Der Grund für die Festlegung von 1 Gew.% als unterer Grenzwert für den AlN-Anteil ist, daß bei einem Anteil von weniger als 1 Gew.% ein unzureichender Widerstand gegenüber Schmelzschäden durch Schmelzen von Metall, Glas und dgl. besteht. Es ist festzustellen, daß AlN-Pulver oder Al-Pulver, das während des Sinterns zu Al umgewandelt wird, als Rohmaterialpulver für AlN verwendet wird.This further means that the upper limit of the AlN content should be set to less than 50 wt%. The reason for setting 1 wt% as the lower limit of the AlN content is that if the content is less than 1 wt%, there is insufficient resistance to melting damage caused by melting of metal, glass, etc. It is noted that AlN powder or Al powder converted to Al during sintering is used as the raw material powder for AlN.
Der Grund, weshalb die Menge von Y&sub2;0)&sub3;, das dem BN-Keramikmaterial hinzugefügt werden kann, auf 1,0-10,0% im Gewichtsverhältnis zum AlN festgelegt ist, besteht darin, daß bei weniger als 1,0% die festigkeitserhöhende Wirkung gering ist, und daß sich dann, wenn die Menge 10,0% übersteigt, ein Festigkeitsverlust des BN-Keramikmaterials ergibt.The reason why the amount of Y₂O)₃ that can be added to the BN ceramic material is set to 1.0-10.0% by weight to AlN is that if it is less than 1.0%, the strength-increasing effect is small, and if it exceeds 10.0%, the strength loss of the BN ceramic material results.
Wenn wenigstens ein Teil des gesamten Ausgangsmaterial-Pulvers für die im BN-Keramikmaterial enthaltene BN-Komponente aus amorphem BN-Pulver oder Pulver eines Materials besteht, das während des Sinterns zu amorphem BN umgewandelt wird, können sogar beim Normaldruck-Sintern Keramikmaterialien hoher Festigkeit erhalten werden. Elementares Bor kann als das Material verwendet werden, das während des Sinterns in amorphes BN umgewandelt werden kann. Amorphes BN oder Pulver, das amorphes BN bilden kann, sollte vorzugsweise in einer Menge von wenigstens 20 Gew.% in den gesamten Ausgangsmaterialien vorhanden sein.If at least a part of the total starting material powder for the BN component contained in the BN ceramic material consists of amorphous BN powder or powder of a material which is converted to amorphous BN during sintering, high strength ceramic materials can be obtained even in normal pressure sintering. Elemental boron can be used as the material which can be converted to amorphous BN during sintering. Amorphous BN or powder which can form amorphous BN should preferably be present in an amount of at least 20 wt% in the total starting materials.
Es ist festzustellen, daß den erfindungsgemäß verwendeten Keramikmaterialien, obwohl sie bei der Herstellung der Schutzkappe BN und AlN als unentbehrliche Komponenten enthalten, auch andere Oxide, Nitride, Karbide, Silizide, Boride etc. in geeigneter Weise innerhalb von Bereichen hinzugefügt werden können, die nicht den festgelegten Anteilen für die unentbehrlichen Komponenten widersprechen.It is to be noted that the ceramic materials used in the invention, although they contain BN and AlN as indispensable components in the manufacture of the protective cap, can also appropriately contain other oxides, nitrides, carbides, silicides, borides, etc. within ranges that do not contradict the specified proportions for the indispensable components.
Um die Erfindung besser zu verstehen und um zu zeigen, wie dieselbe ausgeführt werden kann, wird nachstehend anhand lediglich eines Ausführungsbeispiels Bezug genommen auf die beigefügte Zeichnung, in welcher:In order to better understand the invention and to show how it can be carried out, reference is made below by way of example only to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem AlN-Anteil im gesinterten BN-Keramikmaterial und dem Ausmaß von Schmelzschäden zeigt, die bei Kontakt mit einer Schmelze auftreten,Fig. 1 is a graph showing the relationship between the AlN content in the sintered BN ceramic material and the extent of melt damage that occurs upon contact with a melt,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Teils eines Behälters für geschmolzenes Metall ist, der erfindungsgemäß eine Schutzkappe über einem Thermoelement zum Messen der Temperatur des geschmolzenen Metalls verwendet, wobei die Kappe aus BN-Keramikmaterial mit einer hier spezifizierten Zusammensetzung besteht,Fig. 2 is a sectional view of a portion of a molten metal container using a protective cap over a thermocouple for measuring the temperature of the molten metal in accordance with the invention, the cap being made of BN ceramic material having a composition specified herein,
Fig. 3 eine ähnliche Schnittdarstellung einer Abänderung der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion ist, undFig. 3 is a similar sectional view of a modification of the construction shown in Fig. 2, and
Fig. 4 eine weitere ähnliche Schnittdarstellung einer Abänderung der in Fig. 3 gezeigten Konstruktion ist.Fig. 4 is another similar sectional view of a modification of the construction shown in Fig. 3.
Zur Erläuterung der physikalischen Eigenschaften von gesinterten BN-Keramikmaterialien, wie sie hier beschrieben sind, in der Gegenwart von geschmolzenen Metallen wurden die folgenden Versuche durchgeführt:To illustrate the physical properties of sintered BN ceramic materials as described here in the presence of molten metals, the following experiments were conducted:
BN-Keramikmaterialien Nr. 1 - Nr. 5 mit der vorgegebenen Form und mit verschiedenen AlN-Anteilen (Tabelle 1) wurden durch Sintern unter einem Normaldruck bei einer Temperatur von 1800ºC hergestellt. Es ist festzustellen, daß die K-Werte des verwendeten BN-Ausgangsmaterials im Bereich von 0≤K≤0,9 lagen.BN ceramic materials No. 1 - No. 5 with the specified shape and with different AlN contents (Table 1) were prepared by sintering under a normal pressure at a temperature of 1800ºC. It can be seen that the K values of the BN starting material used were in the range of 0≤K≤0.9.
Wenn ein Höchstwertbereich des Index [hkl] für hexagonales kristallines BN in einem Röntgen-Beugungsbild durch S [hkl] dargestellt ist, wird der K-Wert wie folgt definiert:If a maximum range of the index [hkl] for hexagonal crystalline BN in an X-ray diffraction pattern is represented by S [hkl], the K value is defined as follows:
K=s[102]/ (S[100]+S[101])K=s[102]/ (S[100]+S[101])
(Cu-K&sub0;C Linie von PW-1710, hergestellt durch PHILIPS) Tabelle 1: Zusammensetzung von geprüften Keramikmaterialien Ausgangsmaterialien für BN (Gewichtsverhältnis) amorphes BN: kristallines BN:(Cu-K�0;C line of PW-1710, manufactured by PHILIPS) Table 1: Composition of tested ceramic materials Starting materials for BN (weight ratio) amorphous BN: crystalline BN:
Die Proben Nr. 1 - Nr. 5 wurden in geschmolzenen nicht rostenden Stahl (JIS SUS304-Material) mit einer Temperatur von 1600ºC ± 20ºC eingebracht, so daß ihre oberen Bereiche über die Oberfläche des geschmolzenen Metalls hinausragten, und das Ausmaß von Schmelzschäden im Meniskusbereich des geschmolzenen Metalls wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 gezeigt.Samples No. 1 - No. 5 were placed in molten stainless steel (JIS SUS304 material) having a temperature of 1600ºC ± 20ºC so that their upper portions protruded above the surface of the molten metal, and the extent of melting damage in the meniscus region of the molten metal was measured. The results are shown in Fig. 1.
In Fig. 1 ist zu erkennen, daß das Ausmaß von Schmelzschäden der Proben scharf abfällt, wenn der AlN-Anteil 1 Gew.% oder mehr erreicht.In Fig. 1, it can be seen that the extent of melt damage of the samples drops sharply when the AlN content reaches 1 wt.% or more.
BN-Keramikmaterialien Nr.6 - Nr. 10 vorbestimmter Form mit unterschiedlichen Y&sub2;0&sub3;-Anteilen (Tabelle 2) wurden durch Sintern unter einem Normaldruck bei einer Temperatur von 1800ºC hergestellt. Es ist festzustellen, daß der K-Wert des Ausgangsmaterials BN im Bereich von 0≤K≤0,6 lag. Der K-Wert wurde entsprechend der im Versuch 1 angegebenen Formel bestimmt. Tabelle 2: Zusammensetzung von geprüften Keramikmaterialien BN (Gewichtsverhältnis) Ausgangsmaterial für BN AlN (Gewichtsverhältnis) Y&sub2;0&sub3; Gewichtsverhältnis; in Klammern gesetzte Zahlen stellen das Gewichtsverhältnis zu AlN dar amorphes BNBN ceramic materials No.6 - No.10 of predetermined shape with different Y₂O₃ contents (Table 2) were prepared by sintering under a normal pressure at a temperature of 1800°C. It is found that the K value of the starting material BN was in the range of 0≤K≤0.6. The K value was determined according to the formula given in Experiment 1. Table 2: Composition of tested ceramic materials BN (weight ratio) Starting material for BN AlN (weight ratio) Y₂O₃ Weight ratio; numbers in brackets represent the weight ratio to AlN amorphous BN
Die Biegefestigkeit der Proben Nr. 6 - Nr. 10 wurde ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3: Prüfergebnisse Biegefestigkeit (KG/MM²)The flexural strength of samples No. 6 - No. 10 was determined. The results are shown in Table 3. Table 3: Test results for flexural strength (KG/MM²)
Aus den in Tabelle 3 gezeigten Prüfergebnissen ist zu erkennen, daß die Biegefestigkeit der BN-Keramikmaterialien bei einem Gewichtsverhältnis von Y&sub2;0&sub3; relativ zu AlN im Bereich von 1,0-10,0 % erheblich verbessert wurde.From the test results shown in Table 3, it can be seen that the bending strength of the BN ceramic materials was significantly improved at a weight ratio of Y₂O₃ relative to AlN in the range of 1.0-10.0%.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nun beschrieben.Various embodiments of the invention will now be described.
In Fig. 2 ist ein Teil eines Behälter für geschmolzenes Metall gezeigt, der Gebrauch macht von einer Schutzkappe für ein Thermoelement zum Messen eines geschmolzenes Metalls, wobei die Schutzkappe aus BN-Keramikmaterial mit einer Zusammensetzung hergestellt ist, wie sie hier zur erfindungsgemäßen Verwendung angegeben ist. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Teil einer Wandung nahe dem Boden des Behälters für geschmolzenes Metall. Ein feuerfester Block 2 ist in der Wandung 1 angeordnet. Der Block 2 ist ein kegelstumpfförmiger Körper mit einem zentralen Durchgangskanal 3 und ist aus beispielsweise feuerfestem Zirkoniumoxid-Material (Zr0&sub2; SiO&sub2; oder dgl.) hergestellt. Der feuerfeste Block 2 ist so angeordnet, daß er mit seiner Stirnfläche, die den größeren Durchmesser aufweist, dem Inneren des Behälters zugewandt ist, so er daß unter dem Druck des geschmolzenen Metalls gegen die Wandung gepreßt wird, wenn geschmolzenes Metall in den Behälter eingegossen worden ist, wodurch ein strammer Sitz gegenüber der Wandung 1 erzielt wird.In Fig. 2, a part of a container for molten metal is shown which makes use of a protective cap for a thermocouple for measuring a molten metal, the protective cap being made of BN ceramic material with a composition as specified here for use in accordance with the invention. The reference numeral 1 denotes a part of a wall near the bottom of the vessel for molten metal. A refractory block 2 is arranged in the wall 1. The block 2 is a frustoconical body with a central through-channel 3 and is made of, for example, refractory zirconium oxide (ZrO₂ SiO₂ or the like) material. The refractory block 2 is arranged with its end face having the larger diameter facing the interior of the vessel so that it is pressed against the wall under the pressure of the molten metal when molten metal has been poured into the vessel, thereby achieving a tight fit against the wall 1.
Ein Aluminiumoxid-Schutzrohr 4 zur Aufnahme eines Thermoelements 5 ist in den Durchgangskanal 3 im feuerfesten Block 2 so eingesetzt, daß er diesen durchsetzt. Eine das Ausgangsende des Durchgangskanals 3 (dasjenige Ende des Durchgangskanals 3, welches andernfalls in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall sein würde) versperrende und den Endabschnitt des Schutzrohrs 4 verschließende Schutzkappe 6 ist innerhalb des Durchgangskanal 3 angeordnet. Diese Schutzkappe ist aus BN-Keramikmaterial geformt, daß beispielsweise aus 70 Gew.% BN, 30 Gew.% AlN und 0,9 Gew.% Y&sub2;0&sub3; (Gewichtsverhältnis relativ zu AlN ist 3 %) besteht. Weiterhin kann gießbares feuerfestes Material als Dichtungsmaterial verwendet werden, wenn ein Spalt zwischen der Schutzkappe 6 und dem feuerfesten Block 2 besteht. Das Schutzrohr 4 und die Schutzkappe 6 stehen in innigem Kontakt miteinander, insbesondere was den Endabschnitt des Schutzrohrs 4 angeht, und das Ende des Thermoelements 5 innerhalb des Endabschnitts des Schutzrohres ist mit der Innenfläche des letzteren in Kontakt gehalten, so daß die Wärme des in den Behälter eingebrachten geschmolzenen Materials durch die Schutzkappe 6 und das Schutzrohr 4 zum Thermoelement 5 übertragen wird.An alumina protection tube 4 for accommodating a thermocouple 5 is inserted into the passage 3 in the refractory block 2 so as to penetrate the passage. A protection cap 6 blocking the exit end of the passage 3 (that end of the passage 3 which would otherwise be in contact with the molten metal) and closing the end portion of the protection tube 4 is arranged inside the passage 3. This protection cap is formed of BN ceramic material consisting, for example, of 70 wt% BN, 30 wt% AlN and 0.9 wt% Y₂O₃ (weight ratio relative to AlN is 3%). Furthermore, castable refractory material can be used as a sealing material when there is a gap between the protection cap 6 and the refractory block 2. The protective tube 4 and the protective cap 6 are in intimate contact with each other, particularly as regards the end portion of the protective tube 4, and the end of the thermocouple 5 within the end portion of the protective tube is held in contact with the inner surface of the latter, so that the heat of the molten material introduced into the container is transferred through the protective cap 6 and the protective tube 4 to the thermocouple 5.
Die aus dem vorgenannten BN-Keramikmaterial geformte Schutzkappe 6 kann einem kontinuierlichen Kontakt mit geschmolzenem Metall für ungefähr 12 Stunden widerstehen, währenddessen Temperaturmessungen zuverlässig durchgeführt werden können.The protective cap 6 formed from the aforementioned BN ceramic material can withstand continuous contact with molten metal for approximately 12 hours, during which temperature measurements can be reliably performed.
In der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion zum Befestigen des Thermoelements 5 in der Wandung 1 eines Behälters für geschmolzenes Metall weist die anstelle des langgestreckten Schutzrohres gemäß dem Stand der Technik verwendete Schutzkappe 6 eine geringe Länge auf. Dies stellt für sich allein eine Einsparung dar. Außerdem ist keine komplizierte Einrichtung erforderlich, wie beispielsweise die im Stand der Technik für das Verschweißen eines Schutzrohres für ein Thermoelement verwendete Einrichtung. Die für die Temperaturmessung erforderliche Arbeit ist außerordentlich einfach, und somit kann als Ergebnis des reduzierten Arbeitsaufwandes eine Kosteneinsparung erwartet werden.In the construction shown in Fig. 2 for securing the thermocouple 5 in the wall 1 of a molten metal vessel, the protective cap 6 used instead of the elongated protective tube according to the prior art has a short length. This in itself represents a saving. In addition, no complicated equipment is required, such as the equipment used in the prior art for welding a protective tube for a thermocouple. The work required for the temperature measurement is extremely simple and thus a cost saving can be expected as a result of the reduced labor.
Sobald die Schutzkappe 6 verbraucht ist und der weiteren Einwirkung geschmolzenen Metalls nicht mehr widerstehen kann, ist es lediglich erforderlich, bei leerem Behälter den feuerfesten Block 2 aus der Wandung 1 zu entfernen und durch eine neue Kombination aus feuerfestem Block und Schutzkappe zu ersetzen. Eine derartige Wartung des Behälters kann innerhalb eines kurzen Zeitraumes durchgeführt werden.As soon as the protective cap 6 is used up and can no longer withstand the further impact of molten metal, it is only necessary to remove the refractory block 2 from the wall 1 when the container is empty and to replace it with a new combination of refractory block and protective cap. Such maintenance of the container can be carried out within a short period of time.
Der hier verwendete Begriff des Behälters für geschmolzenes Metall ist so zu interpretieren, daß er zusätzlich zu Behältern ohne Schmelzfunktion, wie beispielsweise eine Pfanne, Gießwannen etc., auch Behälter mit einer Schmelzfunktion beinhaltet. Die die Erfindung verwirklichende modifizierte Wandungs-Konstruktion für kontinuierliche Temperaturmessung kann für all diese Behälter verwendet werden.The term "container for molten metal" used here is to be interpreted as including containers with a melting function in addition to containers without a melting function, such as a ladle, tundish, etc. The modified wall construction for continuous temperature measurement that implements the invention can be used for all of these containers.
Fig. 3 zeigt eine Abänderung der Anordnung nach Fig. 2, in der zusätzlich eine Schutzkonstruktion 7 verwendet wird. Die Schutzkonstruktion 7 ist ein zylindrischer Körper, der an der Wandung 1 befestigt ist und die Schutzkappe 6 umgibt. Wenn geschmolzenes Metall in den Behälter eingegossen wird und fallendes geschmolzenes Material direkt auf die Schutzkappe 6 trifft, besteht die Gefahr, daß die Schutzkappe 6 bricht. Die Schutzkonstruktion 7 dient dazu, die Schutzkappe 6 vor dem Aufprall von eingegossenem geschmolzenen Metall zu schützen. Zusätzlich schützt die Schutzkonstruktion 7 die Schutzkappe 6 vor der Strömung von geschmolzenem Metall und verbessert den Widerstand gegenüber Schmelzschäden der Schutzkappe 6. Es ist festzusstellen, daß die Form der Schutzkonstruktion 7 nicht immer zylindrisch sein muß. Es ist lediglich notwendig, daß sie eine solche Form aufweist, daß sie die Schutzkappe 6 vor dem Aufprall von eingegossenem geschmolzenen Metall oder vor strömendem geschmolzenen Metalls schützt.Fig. 3 shows a modification of the arrangement according to Fig. 2, in which a protective structure 7 is additionally used. The protective structure 7 is a cylindrical body which is attached to the wall 1 and surrounds the protective cap 6. When molten metal is poured into the container and falling molten material impinges directly on the protective cap 6, there is a risk that the protective cap 6 will break. The protective structure 7 serves to protect the protective cap 6 from the impact of poured-in molten metal. In addition, the protective structure 7 protects the protective cap 6 from the flow of molten metal and improves the resistance to melt damage of the protective cap 6. It should be noted that the shape of the protective structure 7 does not always have to be cylindrical. It is only necessary that it has a shape such that it protects the protective cap 6 from the impact of poured-in molten metal or from flowing molten metal.
Fig. 4 zeigt eine weitere, zusätzlich zur Schutzeinrichtung 7 gezeigte Schutzanordnung für die Schutzkappe 6. Die Aussenfläche der Schutzkappe 6 ist mit einer Glasbeschichtung 8 überzogen. Während des Zeitraums, in dem geschmolzenes Metall in den Behälter eingegossen wird, und vor dem Eintauchen der Schutzkappe 6 in das geschmolzene Material ist die Schutzkappe 6 der Strahlungswärme von geschmolzenem Metall ausgesetzt. Da die Oberfläche der Schutzkappe 6 dazu neigt, oxidiert zu werden, wenn die Temperatur des geschmolzenen Metalls hoch ist, ist die Oxidationsreaktion nun unterbunden, weil die Oberfläche der Schutzkappe 6 durch die Glasbeschichtung geschützt ist, und die Haltbarkeit der Schutzkappe 6 ist verbessert. Diese Glasbeschichtung 8 behindert nicht die Temperaturmessung.Fig. 4 shows another protection arrangement for the protective cap 6, shown in addition to the protection device 7. The outer surface of the protective cap 6 is covered with a glass coating 8. During the period in which molten metal is poured into the container and before the protective cap 6 is immersed in the molten material, the protective cap 6 is exposed to the radiant heat of molten metal. Since the surface of the protective cap 6 tends to be oxidized when the temperature of the molten metal is high, the oxidation reaction is now prevented because the surface of the protective cap 6 is protected by the glass coating and the durability of the protective cap 6 is improved. This glass coating 8 does not hinder the temperature measurement.
Es ist festzustellen, daß in den vorbeschriebenen bebilderten Ausführungsbeispielen es möglich ist, das Schutzrohr 4 wegzulassen.It should be noted that in the illustrated embodiments described above it is possible to omit the protective tube 4.
Die erfindungsgemäß eingesetzten BN-Keramikmaterialen weisen einen ausgezeichneten Widerstand gegenüber Schmelzschäden auf. Selbst ein unter Normaldruck gesinterter BN-Keramikmaterialkörper weist eine hohe Festigkeit auf, und überdies sind die Herstellungskosten gering. Derartige Materialien können bei der Herstellung von Schutzkappen für in verschiedenen Arten von Öfen verwendeten Thermoelementen eingesetzt werden, wobei sie in Kontakt mit Schmelzen von Metall, Glas und dgl. kommen und eine ausgezeichnete Haltbarkeit in all solchen Fällen aufweisen.The BN ceramic materials used in the present invention have excellent resistance to melt damage. Even a BN ceramic material body sintered under normal pressure has high strength, and furthermore, the manufacturing cost is low. Such materials can be used in the manufacture of protective caps for thermocouples used in various types of furnaces, where they come into contact with melts of metal, glass, and the like, and have excellent durability in all such cases.
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