DE4025541A1 - Verschleisserkennung fuer metallschmelzebehaeltnisse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung des Verschleißstandes der aus einzelnen Steinen zusammengesetzten Wandauskleidung eines für die Aufnahme von Metallschmelze bestimmten Behälters.

Aus "Technische Mitteilungen", Heft 3/77, Seiten 160-167, Vulkan-Verlag, sind verschiedene Möglichkeiten der Verschleißmessung für die feuerfeste Zustellung metallurgischer Gefäße bekannt, um daraus optimale keramische Feuerfestprodukte und die Lenkung des metallurgischen Prozesses ableiten zu können sowie den Verbrauch feuerfesten Materials auf ein Minimum zu senken. Diese Verfahren dienen der Erforschung der Verschleißmechanismen des feuerfesten Materials. Eingesetzt werden dabei Methoden der Restdicken- bzw. Profilmessung beim Ausbruch der abgefahrenen Feuerfestzustellung, Errechnung des Verbrauchs an Feuerfestmaterial über den Magnesiumoxidgehalt der Schlacke, Innentemperaturmessungen mit bis in verschiedene Steinbereiche reichenden Thermoelementen, Wärmeflußmessungen mittels in gebohrte Öffnungen in Blöcken der feuerfesten Zustellung eingesetzter Meßfühler, infrarottechnische Außentemperaturmessungen, Profilmessungen mit Laserstrahlen, Ultraschallmessungen unter Zuhilfenahme eines in die Wand eingebauten und mit dieser verschleißenden Quarzglasstabes, Messungen des Absinkens der Strahlungsintensität während des Wandverschleißes an mit Isotopen präparierten Feuerfeststeinen außerhalb des Ofenmantels, Messungen der Radioaktivität von Stahl- bzw. Schlackenproben mit Hilfe von in bestimmten Abständen in Feuerfeststeine eingelegten Kugeln aus radioaktiven Material, welche beim Futterverschleiß in die Metallschmelze gelangen, sowie Messung der Radioaktivität der Schmelze mit Hilfe von in die feuerfesten Steine in Längsrichtung eingeformten radioaktiven Drähten, welche mit der Wandauskleidung verschleißen und sich in der Stahlschmelze, nicht jedoch in der Schlacke lösen. Diese Verfahren sind entweder verhältnismäßig ungenau, oder geben kein vollständiges Bild über den Fortschritt des Verschleißes, oder sind verhältnismäßig aufwendig und/oder bedienen sich Materialien, deren Einsatz möglichst vermieden werden sollte. Aus der DE 31 42 989 C2 sind poröse Stopfen für schmelzflüssige Metalle enthaltende Gefäße und Verfahren zur Bestimmung des Abbrandes eines porösen Stopfens bekannt. Der poröse Stopfen besteht aus zumindest zwei feuerfesten Körpern unterschiedlicher Gasdurchlässigkeit, deren Differenz des Emissionsvermögens größer als 0,1 ist. Hierbei wird das Helligkeitsmuster des von der Oberfläche des auf hoher Temperatur befindlichen Stopfens abgestrahlten Lichtes erfaßt und in Abhängigkeit von dem Helligkeitsunterschied die verbleibende Standzeit des Stopfens und der Fortschritt des Abbrandes bestimmt. Hierdurch läßt sich zum einen lediglich der Verschleiß des porösen Stopfens und nicht der der Wandauskleidung des metallurgischen Behälters insgesamt bestimmen. Zum anderen wird zur Herstellung des porösen Stopfens bspw. aus einer in einem Polyethylenbeutel befindlichen Masse für den feuerfesten Teil ein Stopfen geformt und am Boden einer Metallform angeordnet. In diese wird dann die Masse für den feuerfesten Körper eingebracht. Der so erhaltene Formkörper wird zur Fertigstellung des porösen Stopfens gebrannt und schließlich mit einem Eisenmantel und einem Gasführungsrohr versehen. Das Herstellungsverfahren ist daher sehr aufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erkennung des Verschleißstandes der aus einzelnen Steinen zusammengestellten Wandauskleidung eines für die Aufnahme von Metallschmelze bestimmten Behälters vorzuschlagen, welches einfach und mit verhältnismäßig hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann und wobei insbesondere auch die Maßnahmen für seine Ausführung nachträglich getroffen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß man von den die Wandauskleidung bildenden Steinen einige von der Rückseite her mit einer Bohrung in der jeweils vorgesehenen Anzeigetiefe versieht und in die Bohrung einen Einsatz aus einem von dem umgebenden Steinmaterial unterschiedlichen feuerfesten Material eingefügt.

Bis zur Ausführung des Verfahrens ist man hierbei völlig frei, an welchen Stellen der Wandauskleidung der Verschleißstand überwacht werden soll. Außerdem können die Bohrungen an beliebiger Stelle und in beliebiger Verteilung über die Wandauskleidung auch noch nachträglich vorgesehen werden, so daß einerseits jeweils ein Gesamtüberblick über den fortschreitenden Verschleiß erhalten wird, andererseits auch bei jeder neuen Zustellung die Verteilung der Überwachungspunkte neu festgelegt werden kann. Teure Meßgeräte sind entbehrlich. Haben die Bohrungen und damit auch die in sie eingefügten Einsätze unterschiedliche Anzeigetiefe, so läßt sich der Fortschritt des Verschleißes an den einzelnen von der heißen Seite her bis zum Einsatzanfang abgefahrenen Steine ohne weiteres erkennen.

Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung verwendet man als Material für den Einsatz ein solches, das sich in seinem Lichtemissionsverhalten oberhalb 1000° Celsius, seinem Verschleißverhalten und/oder seiner Wärmeleitfähigkeit von dem umgebenden Steinmaterial unterscheidet. Die Verschleißerkennung kann dabei ohne weiteres durch Einsicht von außen in das heiße Aggregat erfolgen, wobei man die Helligkeitsunterschiede und/oder die Verschleißunterschiede an dem bzw. den freigelegten Einsatz bzw. Einsätzen feststellen kann.

Wenn sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Bohrungsquerschnitt und damit auch der Querschnitt des an ihn angepaßten Einsatzes in seinem Durchmesser und/oder seiner geometrischen Form über die Bohrungstiefe verändert, läßt sich bereits an der Formänderung des Einsatzes bei fortschreitendem Verschleiß das Maß des Verschleißes durch Augenschein feststellen. So kann der Einsatz bspw. an seinem dem Behälterinneren zugewandten Ende rund, weiter hinten aber quadratisch, dreieckig oder dgl. sein. Durch Variation der Tiefe, des Durchmessers, des Materials und/oder der Form des Einsatzes lassen sich somit die unterschiedlichsten Anzeigemöglichkeiten verwirklichen.

Der Durchmesser der Bohrung und damit des Einsatzes liegt vorzugsweise zwischen etwa 30 und 100 mm, so daß das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise verwirklicht werden kann, da der Einsatz lediglich die Größe eines üblichen Probekörpers hat.

In weitere Ausgestaltung der Erfindung kann man den Einsatz in die Bohrung einmörteln oder einkleben. Dies hat den Vorteil, daß, selbst wenn die Materialunterschiede zwischen Steinmaterial und Einsatzmaterial nicht so deutlich sind, der Verschleißzustand der Feuerfestzustellung anhand der Fuge zwischen Einsatz und Stein erkannt werden kann, wobei hier, entsprechend der obigen Erläuterung, auch die Breite und/oder geometrische Gestalt der Fuge zwischen Einsatz und Stein sich über die Bohrungstiefe verändern kann, also bspw. von einem runden Außenumfang in einen quadratischen Außenumfang oder dgl.

Die Fugenbreite liegt für den eingemörtelten oder eingeklebten Einsatz dabei vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 mm.

Insbesondere wird man im Rahmen der Erfindung Steine in der Schlackenzone des Behälters, also in Bereichen glatten voreilenden Verschleißes, mit einem Einsatz versehen, so daß in dieser für das Aggregat wesentlichen Zone der Verschleißstand praktisch jederzeit festgestellt werden kann.

Es hat sich gezeigt, daß man bei Steinen aus Dolomit insbesondere mit Einsätzen aus Magnesit und bei Steinen aus Magnesit insbesondere mit Einsätzen auf der Basis von Magnesit mit einem höheren Graphitanteil besonders gut Ergebnisse erzielt. Vorzugsweise werden gebrannte Steine mit Einsätzen aus gebranntem Material und pech-, harz-, oder organisch gebundene Steine mit entsprechenden Einsätzen gleicher Bindungsart eingesetzt.

In der Zeichnung ist bspw. ein Pfannenstein 1 in MgO pechgebunden, mit 3,5% Kohlenstoff nach Verkoken veranschaulicht, in welchen von der Rückseite 2 her eine Bohrung 3 eingebracht worden ist. In die Bohrung 3 ist ein zylindrischer Einsatz 4 mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Länge von 80 mm in MgO-C, harzgebunden mit 10% Kohlenstoff nach Verkoken, eingefügt, wobei die Fuge 5 mit feuerfestem Mörtel oder Kitt ausgefüllt ist.

Bezugszeichenliste

1 Pfannenstein
2 Rückseite
3 Bohrung
4 Einsatz
5 Fuge

Claims (10)

1. Verfahren zur Erkennung des Verschleißstandes der aus einzelnen Steinen zusammengestellten Wandauskleidung eines für die Aufnahme von Metallschmelze bestimmten Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß man von den die Wandauskleidung bildenden Steinen einige von der Rückseite her mit einer Bohrung in der jeweils vorgesehenen Anzeigetiefe versieht und in die Bohrung einen Einsatz aus einem von dem umgebenden Steinmaterial unterschiedlichen feuerfesten Material einfügt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Material für den Einsatz ein Material verwendet, das sich in seinem Lichtemissionsverhalten oberhalb 1000° Celcius, seinem Verschleißverhalten und/oder seiner Wärmeleitfähigkeit von dem umgebenden Steinmaterial unterscheidet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Bohrungsquerschnitt in seinem Durchmesser und/oder seiner geometrischen Form über die Bohrungstiefe verändert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bohrung zwischen etwa 30 und 100 mm liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Einsatz in die Bohrung einmörtelt oder einklebt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugenbreite für den eingemörtelten oder eingeklebten Einsatz zwischen etwa 0,5 und 2 mm liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man Steine in der Schlackenzone des Behälters mit einem Einsatz versieht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Steinen aus Dolomit einen Einsatz aus Magnesit verwendet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Steinen aus Magnesit einen Einsatz auf der Basis von Magnesit mit einem höheren Graphitanteil verwendet.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man Steine und Einsätze mit dem gleichen Bindungssystem verwendet.