DE4131756A1 - Gasspuelstein - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasspülstein mit einem diesen an seiner unteren Stirnseite unter Bildung einer Gasverteilungskammer gasdicht abschließenden Metallboden, der einen Anschluß für eine Gaszuführung und Durchlässe für mindestens einen an eine Auswerteinrichtung anschließbaren elektrischen Temperaturfühler aufweist, der durch die Gasverteilungskammer in den Gasspülstein hineinragt und die Temperatur des Gasspülsteins zur Bestimmung des Materialverschleißes erfaßt.

Die Oberfläche eines in ein Schmelzgefäß eingesetzten Gasspülsteins ist aufgrund ihrer hohen thermischen und mechanischen Belastung durch die Schmelze einem starken Verschleiß unterworfen. Der durch diesen Verschleiß verur­ sachte Materialabtrag führt zum Abnehmen der Höhe des Gasspülers. Aufgrund dieser Abzehrung besteht mit zunehmender Einsatzdauer des Gasspülsteins die Gefahr, daß die Schmelze den verschlissenen Gasspülstein durchbricht und aus der Schmelzpfanne austritt. Daher ist eine ständige Überwachung des Gasspülsteines erforderlich, um ihn nach Unterschreiten einer Mindesthöhe des Spülkegels rechtzeitig zu ersetzen.

In der DE-35 03 221 C2 wird beschrieben, wie die mit dem Verschleiß einhergehende Temperaturzunahme des Gasspülsteins als Bezugsgröße zur Beurteilung der Abzehrung des Gasspülsteins herangezogen werden kann. Dazu ist aus dieser Druckschrift ein Gasspülstein bekannt, in den zwei von einer keramischen Umhüllung umgebene Metallstäbe unterschiedlicher Länge eingesetzt sind. Die Metallstäbe sind an ihren unteren Enden mit Temperaturfühlern verbunden. Ihre Spitzen überragen die keramischen Umhüllungen und stehen mit dem Gasspülermaterial in wärmeleitendem Kontakt, während die restliche Länge der Stäbe durch die Umhüllungen gegenüber dem Gasspüler wärmeisoliert ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß nur die jeweilige Temperatur an der Spitze der Stäbe erfaßt und über die Stäbe an die Temperaturfühler weitergeleitet wird.

Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie auch bei unterschiedlichen Schmelztemperaturen in das Schmelzgefäß eine zuverlässige Temperaturmessung und Beurteilung des Verschleißes des Gasspülsteins ermöglicht. Der Nachteil des bekannten Gasspülers besteht jedoch darin, daß das Einlegen der umhüllten Metallstäbe in den Gasspülstein erhöhte Herstellungskosten verursacht. Darüber hinaus besteht bei dem bekannten Gasspülstein im praktischen Betrieb das zusätzliche Problem, daß an den Verbindungsstellen zwischen den Temperaturfühlern und den Metallstäben Spülgas aus der Gasverteilungskammer des Gasspülsteins austritt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht dagegen darin, einen Gasspüler zu schaffen, der bei einer dauerhaften Abdichtung der Gasverteilungskammer gegenüber der Außenseite des Schmelzgefäßes die zuverlässige Messung der Temperatur des Gasspülsteins ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Durchlaß für den Temperaturfühler in dem Metallboden durch jeweils eine zur Außenseite des Metallbodens offene, in eine in die untere Stirnseite des Gasspülsteins eingelassene Einsenkung eingreifende topfförmige Hülse aus Metall gasdicht verschlossen ist, die mit dem Gasspülstein in wärmeleitender Verbindung steht und in die jeweils ein Temperaturfühler eingesetzt ist, der in wärmeleitender Verbindung mit dem Metall der Hülse steht.

Auf diese Weise bildet die topfförmige Hülse eine gasdichte, wärmeleitende Ummantelung des in sie eingesetzten Temperaturfühlers. Die Hülse ragt beispielsweise durch Verschweißen gasdicht mit dem Rand des Durchlasses verbunden, durch die Gasverteilungskammer hindurch in die Einsenkung des Gasspülsteins hinein und liegt mit ihrem oberen, geschlossenen Abschnitt an dem Material des Gasspülsteins an. Bei Erwärmung des Gasspülsteins erwärmt sich die metallene Hülse in gleicher Weise und gibt ihre Temperatur an den Temperaturfühler weiter. So ist jederzeit die sichere Erfassung der Gasspülsteintemperatur möglich.

Die Einsenkung an der unteren Stirnseite kann kostengünstig ohne besonderen Aufwand bei der Fertigung des Gasspülsteins hergestellt werden. Dabei kann die Tiefe der Einsenkung sehr gering gehalten werden, da lediglich der wärmeleitende Kontakt zwischen der Hülse und dem Gasspülsteinmaterial gewährleistet sein muß. Auf diese Weise ist zudem sichergestellt, daß bei einem unvorhergesehenen Durchbrechen des Gasspülsteins durch die Einsenkung und die Hülse kein zusätzlicher Kanal für die austretende Schmelze gebildet ist.

Soll der Temperaturfühler nach dem Auswechseln des Gasspülsteins weiter verwendet werden, so ist es sinnvoll, wenn der Temperaturfühler lösbar in die topfförmige Hülse eingesetzt ist. Diese Ausführung des Gasspülsteins hat zudem den Vorteil, daß ein fehlerhafter Temperaturfühler ohne das Auswechseln des gesamten Gasspülsteins ersetzt werden kann. Eine Möglichkeit, den Temperaturfühler lösbar in der Hülse einzusetzen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmige Hülse ein Innengewinde aufweist, in das der Temperaturfühler einschraubbar ist. Als Alternative dazu kann der Temperaturfühler mit Hilfe einer Überwurfverbindung oder einer Klemmverschraubung in der topfförmigen Hülse lösbar befestigt werden.

Eine gute Übertragung der Temperatur des Gaspülsteins auf den Temperaturfühler kann dadurch gewährleistet werden, daß der Temperaturfühler stabförmig ausgebildet ist und mit seiner Spitze die innere Stirnfläche der topfförmigen Hülse berührt. Dabei ist es sinnvoll, die Wärmeübertragung von dem Gasspülstein auf die Hülse noch dadurch zu unterstützen, daß die topfförmige Hülse mit Hilfe von wärmeleitfähigem Mörtel, insbesondere SiC-Mörtel, in der Einsenkung des Gasspülsteins eingefügt ist.

Eine besonders praxisgerechte Ausführung des Gasspülsteins ergibt sich, wenn der Temperaturfühler über ein hitzegeschütztes Anschlußkabel und einen Keramikstecker mit der Meßvorrichtung verbunden ist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Gasspülsteins,

Fig. 2 die Vergrößerung des Ausschnitts A nach Fig. 1.

Der Gasspülstein 1 aus gasdurchlässigem Material weist einen unteren Spülkegel 2 und einen oberen Spülkegel 3 auf. Die seitlichen Wände des unteren Spülkegels 2 sind von einem Metallmantel 4 umgeben, der an seinem unteren Ende einen, mit geringem Abstand zu der unteren Stirnseite 1a des Gasspülsteins 1 angeordneten Metallboden 5 gasdicht umgreift. Die auf diese Weise zwischen dem Metallboden 5 und der unteren Stirnseite 1a des Gasspülsteins 1 gebildete Gasverteilungskammer 6 ist über eine Gaszuführung 7 an eine nicht gezeigte Gasdruckleitung angeschlossen.

In der unteren Stirnseite 1a des Gasspülsteins 1 ist eine Einsenkung 8 ausgeformt. Der Metallboden 5 weist gegenüberliegend zu dieser Einsenkung 8 einen als kreisförmige Öffnung ausgebildeten Durchlaß 9 auf. In den Durchlaß 9 ist gasdicht eine topfförmige Hülse 10 eingeschweißt, die mit ihrem oberen geschlossenen Abschnitt 10a in die Einsenkung 8 eingreift. Die Zwischenräume zwischen den Außenwänden dieses Abschnitts 10a und den Wänden der Einsenkung 8 sind mit wärmeleitfähigem SiC-Mörtel 11 ausgefüllt. Die Hülse 10 weist ein Innengewinde 10b auf, in das ein stabförmiger Temperaturfühler 12 eingeschraubt ist, der mit seiner Spitze 12a die innere Stirnseite 10c der topfförmigen Hülse 10 berührt. Der Temperaturfühler 12 ist über ein wärmeisoliertes Kabel 13 und einen Kabelstecker 14 an eine nichtgezeigte Temperaturmeßvorrichtung angeschlossen.

Während des Betriebs des Gasspülsteins 1 erwärmt sich die metallene Hülse 10 in gleicher Weise wie der Gasspülstein 1. Dabei wird die Temperaturentwicklung des Gasspülers ständig mit Hilfe des Temperaturfühlers 12 von der Meßvorrichtung erfaßt und die gemessene Temperatur mit einem Temperatur-Höchstwert verglichen, der sich bei maximal zulässigem Verschleißvolumen einstellt. Wird dieser Wert durch die Temperatur des Gasspülsteins überschritten, so muß der Gasspülstein ausgetauscht werden.

Claims (8)

1. Gasspülstein mit einem diesen an seiner unteren Stirnseite (1a) unter Bildung einer Gasverteilungskammer (6) gasdicht abschließenden Metallboden (5), der einen Anschluß für eine Gaszuführung (7) und Durchlässe (9) für mindestens einen an eine Auswerteinrichtung anschließbaren elektrischen Temperaturfühler (12) aufweist, der durch die Gasverteilungskammer (6) in den Gasspülstein (1) hineinragt und die Temperatur des Gasspülsteins (1) zur Bestimmung des Materialverschleißes erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (9) für den Temperaturfühler (12) in dem Metallboden (5) durch jeweils eine zur Außenseite des Metallbodens offene, in eine in die untere Stirnseite (1a) des Gasspülsteins eingelassene Einsenkung (8) eingreifende topfförmige Hülse (10) aus Metall gasdicht verschlossen ist, die mit dem Gasspülstein (1) in wärmeleitender Verbindung steht und in die jeweils ein Temperaturfühler (12) eingesetzt ist, der in wärmeleitender Verbindung mit dem Metall der Hülse (10) steht.

2. Gasspülstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (12) lösbar in die topfförmige Hülse (10) eingesetzt ist.

3. Gasspülstein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmige Hülse (10) ein Innengewinde (10b) aufweist, in das der Temperaturfühler (12) einschraubbar ist.

4. Gasspülstein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmige Hülse (10) eine Überwurf-Verbindung zur Befestigung der Temperaturfühler (12) aufweist.

5. Gasspülstein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmige Hülse (10) eine Klemmverschraubung zur Befestigung der Temperaturfühler (12) aufweist.

6. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Temperaturfühler (12) stabförmig ausgebildet ist und mit seiner Spitze (12a) die innere Stirnfläche (10c) der topfförmigen Hülse (10) berührt.

7. Gasspülstein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmige Hülse (10) mit Hilfe von wärmeleitfähigem Mörtel (11), insbesondere SiC-Mörtel, in der Einsenkung (8) des Gasspülsteins (1) eingefugt ist.

8. Gasspülstein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Temperaturfühler (12) über ein hitzegeschütztes Anschlußkabel (13) und einen Keramikstecker (14) mit der Meßvorrichtung verbunden ist.