DE7228088U - DEVICE WITH A MEASURING PROBE THAT CAN BE INSERTED IN THE VESSEL WALL OF A METALLURGICAL VESSEL - Google Patents
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Description
G 72 28 088.7
Hoogovens IJmuiden BVG 72 28 088.7
Hoogovens IJmuiden BV
BETRIFFT:REGARDS:
die Gefäßwand eines metallurgischen Gefäßes einsetzbare Vorrichtung mit einer Meß-Sondethe vessel wall of a metallurgical vessel insertable device with a measuring probe
Die Neuerung betrifft eine in die Gefäßwand eines metallurgischen Gefäßes, zeB. einer Stahlpfanne, einsetzbare Vorrichtung mit einer Meß-Sonde zur Messung einer Prozeßgröße, wobei die mindestens bis zur Innenseite des Gefäßes reichende Meß-Sonde mit einer feuerfesten Konstruktion umgeben ist.The innovation relates to a a steel pan, insertable device having a measuring probe for measuring a process variable, wherein the at least until the inside of the vessel reaching measuring probe is surrounded with a refractory construction into the vascular wall of a metallurgical vessel, for e example.
Bei der Herstellung von Stahlbrammen ist es üblich, flüssigen Stahl aus einer Stahlpfanne und durch einen regelbaren Ausguß im Boden in gußeiserne Kokillen zu vergaben. Die nach Erstarrung erhaltenen Rohblöcke bzw. Rohbrammen zeigen unter sich Qualitätsunterschiede, die zum Teil auf Unterschiede in der Temperatur und/oder in der Zusammensetzung des flüssigen Stahls während des aufeinanderfolgenden Gießens der Rohblöcke zurückzuführen sind. Es ist bekannt, daß derartige Temperaturunterschiede oft für die endgültige Verwenau£ig»beötiiaBiung der Blöcke im Walzwerk und die Art der daraus hergestellten Walzfertigprodukte entscheidend sind. Daher ist es wichtig, schon während des Gießens der Rohblöcke eine genaue Angabe bezüg-In the production of steel slabs it is common to use liquid steel from a steel ladle and through a controllable ladle Spout in the ground in cast-iron chill molds. The after Ingots or raw slabs obtained from solidification show differences in quality, which are partly due to differences in the temperature and / or the composition of the liquid steel during the successive casting of the ingots are due. It is known that such temperature differences are often critical to the ultimate use of the Blocks in the rolling mill and the type of finished rolled products made from them are decisive. So it is important already during the casting of the ingots, a precise indication of the
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Hch der Temperatur des vergossenen flüssigen Stahls zur Vex-xuts'üng su haW.!· Bisse Ang?.br ist «eit-erhis von großer Bedeutung für die Feststellung, ob am Ende eines Gießzyklusses am Boden der Pfanne erstarrtes Rest-Material (Pfannenbär) zurückbleibt. Falls dies zu befürchten ist, muß möglichst bekannt sein, wie groß diese abgekühlte Rest-Materialmenge sein wird.The temperature of the poured liquid steel Vex-xuts'üng su haW.! · Bisse Ang? .Br is «eit-erhis of great importance Significance for determining whether at the end of a casting cycle there is solidified residual material on the bottom of the ladle (pan bear) remains behind. If this is to be feared, it must be known as far as possible how large this cooled residual amount of material is will be.
Die Kenntnis dieser Daten ist ferner von Bedeutung, um rechtzeltig feststellen zu können, welche Blöcke als Material zweiter Auswahl verwendet werden müssen und welche Abmessungen eventuell anfallende Restblöcke haben werden· Tatsächlich ermöglicht eine bessere Kenntnis der Gießtemperatur in jedem Augenblick des Gießverfahrens eine schärfere Qualitätseinteilung der gegossenen Produkte. Knowing this data is also important to timely to be able to determine which blocks to use as second choice material and which dimensions any remaining blocks will have · Indeed, allows better knowledge of the casting temperature in each At the moment of the casting process, a sharper quality classification of the cast products.
Es besteht daher ein großer Bedarf an einer genauen und zuverlässigen Temperaturmessung während des Gießens« Oft aber ist für die endgültige Qualitätsbestimmung zugleich auch der Gehalt an freiem Sauerstoff im Stahl von größter Bedeutung.There is therefore a great need for an accurate and reliable one Temperature measurement during casting “Often, however, it is also used for the final quality determination Free oxygen content in steel is of paramount importance.
Frühere Verfahren zur Temperaturmessung, z.B. mittels pyrometrischer Bestimmung der Gießstrahltemperatur oder durch Verwendung von Meß-Sonden? die von oben her in die Schmelze hineingesteckt werden, haben an sich schon eine deutliche Verbesserung in der Prozeßführung des Gießprozesses gebracht. Diese bisherigen Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Beherrschung der Gießtemperatür bedürfen jedoch noch erheblicher Verbesserungen, da die mit den bekannten Vorrichtungen gemessenen Prozeßgrößen entweder an sich nicht genau genug oder von anderen Einflußgrößen beeinflußt sind. Dazu gehört auch die Anbringung von Thermoelementen, die im Abstand von 10 cm unter der Oberkante des Bodenmauerwerks von Gießpfannen eingemauert werden« Der duren die noch ^rfeleibesd* Reetälske des zwischen den Thermoelementen und der Schmelze verbleibenden feuerfestenEarlier methods of temperature measurement, e.g. using pyrometric Determination of the pouring jet temperature or by using measuring probes? which are inserted into the melt from above have already brought about a significant improvement in the process management of the casting process. These previous methods or devices for controlling the casting temperature, however, require even more considerable Improvements, since the process variables measured with the known devices either not accurate enough per se or from other influencing variables are influenced. This also includes the attachment of thermocouples at a distance of 10 cm below the upper edge of the floor masonry are walled in by pouring ladles the thermocouples and the melt remaining refractory
Schient nur indirekte Kontakt verfälscht die Messung der Prozeßgröße erheblich«Only indirect contact distorts the measurement Process size considerable "
Eine verbesserte Temperaturermittlung ist darüber hinaus nicht nur beim Gießverfahren aus einer Stahlpfanne vorteilhaft, sondern bildet eine sehr wertvolle Meßgröße für die Führung anderer metallurgischer Verfahrensvorgänge« Namentlich wenn in der Pfanne auflegiert oder mit Gasen gespült wird οοdglο ist die Schmelztemperatur für die endgültigen Zusammensetzungsgleiohgewichte mitbestimmend.In addition, improved temperature determination is not only advantageous for the casting process from a steel ladle, but forms a very valuable measured variable for the conduct of other metallurgical process processes when alloying in the pan or flushing with gases οοdglο is the melting temperature for the final composition weights co-determining.
Beim bekannten Einmauern von Meß-Sonden in eine Gefäßwand wird die Meß-Sonde mit einem porösen, feuerfesten keramischen Stopfen im Mauerwerk festgehalten, welcher mit einer speziellen Stopfenmasse in der Sonden-Bohrung durch die Gefäßwand abgestützt wird. Derartige Tsmpsrat^rseß-Sonden haben sich jedoch nicht durchgesetzt9 und zvn insbesondere wegen der Risiken, die mit der Anbr-ngung von Durchbohrungen zwecks Temperaturmessung verbunden sind· Außerdem war das Auswechseln der bonden, was vor jeder Benutzung des Gefäßes erfolgen muß, viel zu umständlich«In the known embedding of measuring probes in a vessel wall, the measuring probe is held in place in the masonry with a porous, refractory ceramic plug, which is supported with a special plug compound in the probe bore through the vessel wall. Such Tsmpsrat ^ rseß probes, however, have not gained acceptance 9 and are particularly due to the risks associated with making perforations for temperature measurement.In addition, the replacement of the bonds, which must be done before each use of the vessel, was far too much laborious"
Die Gefahr bei Durchbrüchen durch die Wand hat die Fachwelt immer veranlaßt, Temperaturmessungen unter Anwendung von Tauchelektroden oder Pyrometern durchzuführenβ The danger of perforations through the wall always has caused the art to carry out temperature measurements using submerged electrodes or pyrometers β
Ein Nachteil der Pyrometermessung besteht aber darin, daß nur die Oberfläche der Schmelze gemessen wird, so daß tatsächlich nur die Temperatur einer abgekühlten Zone bzw, der Schlacke gemessen wird. Der Nachteil einer Messung mit Tauchelektroden ist aber, daß keine kontinuierliche Messung möglich ist.A disadvantage of the pyrometer measurement is that only the surface of the melt is measured, so that actually only the temperature of a cooled zone or the slag is measured. The disadvantage of measuring with immersion electrodes is, however, that no continuous measurement is possible.
Aufgabe der Neuerung ist daher, die Genauigkeit der Messung von Prozeßgrößen in einer Stahlpfanne auf betrieblich undThe task of the innovation is therefore, the accuracy of the measurement of process variables in a steel ladle on operational and
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konstruktiv einfaohe Weise zu verbessern, insbesondere die Sondenbohrung verstärkt gegen Durchbrüche abzusichern und zugleich άηβ AuöWeCiwSln. cLsr Sende ?u erleichtern«constructively simple ways to improve, especially the Increased protection of the probe bore against breakthroughs and at the same time άηβ AuöWeCiwSln. cLsr send? u facilitate «
Demgemäß besteht die Neuerung in einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, welche durch die Merkmalskombination geschützt ist, daß die durch die Gefäßwand reichende Meß-Sorde über diese gesamte Länge von der feuerfesten Konstruktion umgeben ist, welche von einer Stützkonstruktion für die Meß-Sonde getragen wird, wöbet Sonde, Stützkonstruktion und feuerfeste Konstruktion zusammen eine ein- und ausbaubare Einheit bilden, und die mit einer Einrichtung zur an- und abmontierbaren Anbringung an der Gefäßwand versehen ist.Accordingly, the innovation consists in a device of the type mentioned at the outset, which is characterized by the combination of features is protected that the measuring Sorde reaching through the vessel wall is surrounded over this entire length by the refractory structure, which is supported by a support structure for the When the measuring probe is carried, the probe, support structure and fire-resistant structure are combined into one that can be installed and removed Form a unit, and which is provided with a device for attachable and detachable attachment to the vessel wall.
Neuerungsgemäß wird damit eine optimal einfache Handhabung beim Auswechseln der Sonden bei gleichzeitig ^verbesserter Durchbruchsieherung erreicht, so daß derartige Sondentempera türme ssungen in sämtlichen Fällen angewendet werden können. Auch können zur Verbesserung der Meßgenauigkeit die Sonden bei jedem Abguß erneuert werden, wobei auch nur jeweils die feuerfeste Konstruktion ausgewechselt zu werden braucht«According to the innovation, optimally simple handling when replacing the probes is achieved with at the same time improved breakthrough protection, so that such probe temperature towers can be used in all cases. In order to improve the measurement accuracy, the probes can also be replaced with each casting, whereby only the refractory construction needs to be replaced.
Durch eine gute Wahl der Einbaustellen für die Meß-Sonden in der Gefäßwand ist es neuerungsgemäß möglich, ein Meßsignal zu erhalten, das besonders repräsentativ ist für die GieSstahltemperatur und welches auch über die Temperatur des noch in der Pfanne zxurückgebliebenen Materials genügend Auskunft gibt.With a good choice of installation locations for the measuring probes in the vessel wall, it is now possible, according to the invention, to generate a measuring signal which is particularly representative of the casting steel temperature and which is also based on the temperature of the Sufficient information about the material left in the pan gives.
Anstelle eines Thermoelements kann gemäß der Neuerung für den Einbau einer Meßzelle zum Messen von freiem Sauerstoff eine ähnliche Konstruktion mit Erfolg verwendet werden.Instead of a thermocouple, according to the innovation, a measuring cell can be installed to measure free oxygen a similar construction can be used with success.
Mit gutem Erfolg wurde eine neuerungs gemäße Ausführungsform verwendet, bei der die Meß-Sonds in ein feuerfestes kerami-An embodiment according to the innovation has been very successful used, in which the measuring sonds in a refractory ceramic
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sches Rohr eingebaut ist, das am Vorderende von einem geschlossenen stählernen Schutzrohr geschützt ist, welches in der feuerfesten Konstruktion verankert ist, wobei diese feuerfeste Konstruktion aus einem zylindrischen feuerfesten Stein besteht, in welchem die Meß-Sonde und das Schutzrohr mit einem feuerfesten Beton eingegossen sind.cal pipe is built in, the at the front end of a closed steel protective tube is protected, which is anchored in the fire-resistant construction, this Refractory construction consists of a cylindrical refractory stone in which the measuring probe and the protective tube are poured in with a refractory concrete.
Das stählerne Schutzrohr dient dazu, um beim Füllen der Pfanne große mechanische Beanspruchungen, di© zum Durchbrach führen können, beispielsweisa durch den fallenden Stahl oder den aufsteigenden Stahl, abzuhaltene Wenn die Meß-Sonde einmal in die flüssige Metallschmelze eingetaucht ist, schmilzt das vordere Ende des Schutzrohrs ab, so daß sich das feuerfeste keramische Rohr frei bis in die Schmelze hinein erstreckt. Selbstverständlich soll dieses Rohr aus einem Material hergestellt sein, das gegen die Temperatur des flüssigen Stahls beständig ist, Der zylindrische feuerfeste Stein paßt genau in eine Durchbohrung der ausgemauerten Pfannenwand und wird mittels Klebesand darin abgedichtet.The steel protection tube is used to can lead in filling the pan large mechanical stresses di © for by Brach, beispielsweisa by the falling steel or the rising steel to hold e When the measuring probe is immersed again in the liquid molten metal, melts the front End of the protective tube so that the refractory ceramic tube extends freely into the melt. Of course, this pipe should be made of a material that is resistant to the temperature of the liquid steel. The cylindrical refractory stone fits exactly into a hole in the brick wall and is sealed with adhesive sand.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Neuerung wird der zylindrische feuerfeste Stein nit einem konischen Ende versehen und mittels einer Andruckplatte gegen die Gefäßwand gedrückt, wobei diese Andruckplatte z.B. mit einem Bajonettverschluß auf dem Stahlpanzer befestigt wird.In a preferred embodiment of the device according to the innovation, the cylindrical refractory brick is nit one provided conical end and by means of a pressure plate against pressed against the vessel wall, this pressure plate e.g. a bayonet catch is attached to the steel armor.
Obwohl die Neuerung vorstehend anhand der Verwendung bei einer Stahlpfanne beschrieben ist, ist die neuerungsgemäße Vorrichtung für die Messung aller bisher diskontinuierlich und auch auf andere Weise kontinuierlich gemessener Prozeßdaten (Messung von Temperatur und freiem Sauerstoff o.dgl.) sowie auch für analoge metallurgische Prozesse verwendbar.Although the innovation is described above on the basis of the use in a steel pan, the innovation according to the invention Device for the measurement of all process data previously measured discontinuously and also continuously in other ways (Measurement of temperature and free oxygen or the like.) And can also be used for analog metallurgical processes.
Die Neuerung wird nachstehend anhand von Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel im einzelnen erläutert. Es zeigt:The innovation is explained in detail below with reference to drawings in an exemplary embodiment. It shows:
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Fig. 1 die Seitenansicht einer Stahlpfanne mit den Merkmalen der Neuerung,Fig. 1 is a side view of a steel pan with the features of the innovation,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teilbereich in der Wand der Stahlpfanne mit der neuerungsgemäßen Vorrichtung. 2 shows a longitudinal section through a partial area in the wall of the steel pan with the device according to the invention.
In Fig. 1 ist eine Stahlpfanne 1 dargestellt, welche eine Höhe von z„Bo etwa 5 m besitzt· Um die Pfanne 1 herum befindet sich eine Tragringkonstruktion 2, an der Tragzapfen 3 befestigt sind, mit denen die Pfanne in eine Hebevorrichtung eingehängt wird· Die Stahlpfanne 1 ist mit einer Stopfenstange 4 und einem Stopfenstangenmechanismus 5 versehen«In Fig. 1, a steel ladle 1 is shown, which have a height of, for "B o about 5 m has · To the ladle 1 around is a support ring structure 2 are attached to the support pin 3 with which the ladle is suspended in a lifting device · The steel pan 1 is provided with a stopper rod 4 and a stopper rod mechanism 5 «
An verschiedenen Stellen um die Pfanne herum sind Temperatur-Meßstellen 6, 7 und 8 in der Pfannenwand befestigt. Die Wahl der Anzahl dieser Meßstellen und ihre Anordnung am Mantel der Pfanne ist abhängig von den Meßergebnissen, die sich für eine spezifische Anwendung als vorteilhaft ergeben haben.There are temperature measuring points at various points around the pan 6, 7 and 8 fixed in the pan wall. The choice of the number of these measuring points and their arrangement on the coat of the Pan depends on the measurement results that have been found to be advantageous for a specific application.
Eine der Meßsxellen 6, 7 und 8 ist in Fig. 2 mehr im Detail dargestellt, und zwar in einem Längsschnitt durch die Pfaionenwand. Innerhalb des stählernen Mantels oder Panzers 9 der Stahlpfanne 1 ist auf übliche Weise eine feuerfeste Auskleidung 10 angebracht, z.B. durch Ausmauern oder durch Aasschleudern mit einer feuerfesten Masse. Die feuerfeste Auskleidung 10, welche als Verschleißfutter in der Pfanne dient, ist durch eine Dauerausmftuerung vom Stahlpanzer getrennt. In der Regel ist die Dauerausmauerung aus einer hochwertigen Steinsorte gemauert. Durch die ganze Pfannenwand hindurch ist ein zylindrisches Loch 12 angebracht, wobei dieses Loch z.B. als Bohrung im Bereich der Pfannenauskleidung 11, 12 durch ein Einsatzstück 13 aus feuerfestem Beton begrenzt wird.One of the measuring axes 6, 7 and 8 is shown in more detail in FIG shown, in a longitudinal section through the Pfaionenwand. Inside the steel shell or shell 9 of the steel ladle 1 is a refractory lining in the usual way 10, e.g. by lining or by hurling carrots with a refractory mass. The refractory lining 10, which serves as a wear lining in the pan, is separated from the steel armor by a permanent vent. Usually the permanent brick lining is made of a high-quality type of stone. There is a cylindrical one through the whole wall of the pan Hole 12 attached, this hole e.g. as a hole in the area of the socket lining 11, 12 through a Insert 13 made of refractory concrete is limited.
Wie aus der Figur hervorgeht, ist die Form des EinsatzstückesAs can be seen from the figure, the shape of the insert is
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13 derart ausgebildet, daß es im VerschleiSfutter IO festgesetzt ist0 In der Bohrung 12 ist ein zylindrischer feuerfester Stein 15 angeordnet, wobei ein ringförmiger Schlitz 14 zwischen Stein 15 und Einsatzstück 13 vorgesehen und mit Klebsand abgedichtet ist. Vorzugsweise wird der Schlitz 14 in der Größenordnung von 5 mm radialer Dicke gewählt, damit der Stein13 designed in such a way that it is fixed in the wear lining IO 0 A cylindrical refractory brick 15 is arranged in the bore 12, an annular slot 14 being provided between the brick 15 and the insert 13 and sealed with adhesive sand. Preferably, the slot 14 is selected to be of the order of 5 mm radial thickness so that the stone
15 einfach auf die Öffnung im Panzer 9 ausgerichtet werden kann und auch genügend Raum vorhanden ist, um den Schlitz mit Klebsend auszustopfen. Der Stein 15 ist aus einer hochwertigen und hochgebrannten Schamott-Qualität hergestellt.15 can easily be aligned with the opening in the armor 9 and there is also enough space to the slot with Stuff the sticky end. The stone 15 is made of a high-quality, high-quality fireclay.
Innerhalb des herausnehmbaren Steins 15 ist die eigentliche Meß-Sonde eingebaut, die von außen zunächst durch ein Stahlrohr 16 und innerhalb dieses Stahlrohrs noch durch ©in hochwertiges keramisches Rohr 17 schützend umgeben ist. Das Stahlrohr 16 ist an seinem freien Ende mit einea Deckel 18 verschlossen und liegt ferner mit einer am Umfang des StahlrohrsInside the removable stone 15, the actual measuring probe is installed, which is initially through a steel tube from the outside 16 and inside this steel tube is still protected by © in high-quality ceramic tube 17. The steel pipe 16 is closed with a cover 18 at its free end and also lies with one on the circumference of the steel pipe
16 angeschweißten Platte 19 an dem Stein 15 an, An das Stahlrohr 16 sind verschiedene Anker 20 angeschweißt, die bis an den Innenumfang eines Längslochs 21 im Stein 15 reichen. Das keramische Rohr 17 soll aus einem sehr hochschmelzenden keramischen Material gefertigt sein.16 welded plate 19 to the stone 15, various anchors 20 are welded to the steel tube 16, which up to reach the inner circumference of a longitudinal hole 21 in the stone 15. The ceramic tube 17 should be made of a very high-melting ceramic Be made of material.
Nachdem das schützende Stahlrohr 16 und das keramische RohrAfter the protective steel pipe 16 and the ceramic pipe
17 innerhalb des Steins 15 ausgerichtet angeordnet sind, wird der Raum des Längslochs 21 innerhalb des Steins 15 mit einer feuerfesten Betonmasse ausgegossen. Eine Endplatte 22 aus Stahl schließt das Längsloch 21 durch den Stein 15 an der hinteren Seite ab und ist selbst in feuerfestem Beton mittels eines Ankers 23 festgegossen· Innerhalb des keramischen Rohrs 17 befindet sich ein Thermoelement T, das an eine Steckerdose 24 angeschlossen ist» Die gesamte aus den Teilen 15 bis einschließlich 24 bestehende Anordnung kann als eine Einheit auf Lager vorbereitet werden und bei Bedarf im zylindrischen Loch 12 des Einsatzstückes 13 befestigt werden. Dieses Befestigen17 are arranged aligned within the stone 15, the space of the longitudinal hole 21 within the stone 15 with a refractory concrete mass poured. An end plate 22 made of steel closes the longitudinal hole 21 through the stone 15 on the rear side and is itself firmly cast in refractory concrete by means of an anchor 23 · Inside the ceramic tube 17 there is a thermocouple T, which is connected to a socket 24 »The whole of the parts 15 up to and including 24 existing assembly can be prepared as a unit in stock and if necessary in the cylindrical hole 12 of the insert 13 are attached. This fastening
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kann schnell und leicht dadurch geschehen, daß der Stein 15 mit einem konischen Ende 25 versehen ist, welches in eine ringförmige Andruckplatte 26 eingepaßt ist, welche mit Elementen 27 und 28, die an die Panzerplatte 9 geschweißt sind, einen Bajonettverschluß bildet» Nach jeder Pfannenfüllung kann der Bajonettverschluß einfach gelöst werden und die ganze Konstruktion zusammen mit dem Stein 15 entfernt und durch eine neue Einheit ersetzt werden.can be done quickly and easily in that the stone 15 is provided with a conical end 25, which in a annular pressure plate 26 is fitted, which with elements 27 and 28 which are welded to the armor plate 9, forms a bayonet lock »After each filling of the pan, the bayonet lock can simply be loosened and the whole Construction can be removed together with the stone 15 and replaced by a new unit.
Zum Messen von frsies Sauerstoff im Stahlbad kann eine ähnliche Konstruktion verwendet werden, wobei aber das Rohr 17 durch eine Sauerstoffmeßzelle ersetzt ist» Dazu kann z.B. mit Erfolg eine Zelle verwendet werden, die von der Firma Electro Nite im Handel ist«For measuring frsies oxygen in a steel bath, a similar one can be used Construction can be used, but the tube 17 is replaced by an oxygen measuring cell. a cell sold by the Electro Nite company can be successfully used «
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004032561B3 (en) * | 2004-07-05 | 2006-02-09 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Container for molten metal and use of the container |
EP2015039A2 (en) | 2007-07-13 | 2009-01-14 | Dieter Kutzner | Protective cover for a temperature measuring element |
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1972
- 1972-07-28 DE DE7228088U patent/DE7228088U/en not_active Expired
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DE102007032694A1 (en) | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Kutzner, Dieter, Dipl.-Ing. | Protective cover for a temperature measuring element |
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