DE8419923U1

DE8419923U1 - Feuerfester stein, insbesondere gasspuelstein

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Publication number: DE8419923U1
Application number: DE19848419923
Authority: DE
Original assignee: BROHLTAL-DEUMAG AG fur FEUERFESTE ERZEUGNISSE 5401 URMITZ DE
Current assignee: BROHLTAL-DEUMAG AG fur FEUERFESTE ERZEUGNISSE 5401 URMITZ DE
Priority date: 1983-07-18
Filing date: 1984-07-03
Publication date: 1985-01-10
Also published as: DE3424466C2; AT386072B; ATA262883A; DE3424466A1

Description

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Beschreibung:

Die Neuerung betrifft einen feuerfesten Stein, insbesondere Gasspülstein, mit einer Einrichtung zur Anzeige einer vorbestimmte Steinstärke auf elektrischem Wege.

Es sind bereits verschiedene Verfahren und Einrichtungen zur Messung und Überwachung der Wandstärken von Auskleidungen von metallurgischen öfen und Gefäßen bekannt. Bei eiv-em dieser Verfahrer das zur betriebsiräßigen Überwachung der Wandstärke des Tiegels eir elektrischen Induktionsofens in einer vorgegebenen Zone seiner Tie gelhöhe dient, erfolgt eine üt-srwachung der zeitlichen Veränderung des Meßwertes einer elektrischen Meßgröße, die an einer die betref fende Tiegelzone umfassenden Teilspule einer der Ofen beheizenden Induktionsspule ermittelt wird und vom Widerstand der Teilspule at hängig ist, und ein Vergleich dieses Meßwertes mit einem Vergleich wert (DE-OS 26 02 615). Ein anderes Verfahren dieser Art ist zur Überwachung des Zustandes des Futters von Schmelzaggregaten in allen Industriezweigen vorgesehen und besteht darin, daß von gleiche Abschnitten des Futters, die auf dem Umfang eines Schmelzaggregats angeordnet sind, die elektrischen Parameter gemessen werden, der arithmetische Mittelwert dieser Parameter und ihr Höchstwert bestimmt und diese Werte ihrer Größe nach verglichen werden, worauf nach dem Vexgleichsergebnis dieser Werte der Zustand des Futters beurteilt wird (DE-OS 27 18 016). Schließlich kann in diesem Zusammenhang auch noch ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes einer feuerfesten Wand erwähnt werden, bei dem in verschiedenen Höhen der Wand jeweils einzelne Paare von hochschmelzenden Drähten in einer Umhüllung bzw. Sonde angeordnet sind, wobei diese Paare von Drähten jeweils in einer anderen vorbestimmten Entfernung von der Außenfläche der Wand enden und dann, wenn die Wand bis zu diesen Endpunkten der Drähte abgetragen ist, von der in dem betreffen den Ofen bzw. Gefäß vorhandenen Metallschmelze beaufschlagt werden wodurch die zwei Drähte eines solchen Drahtpaares miteinander in Ϊ Kontakt kommen und dadurch einen Stromkreis schließen und eine elektrische Anzeige bewirken (europäische Patentanmeldung 60 069)*

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Alle diese bekannten Verfahren sind aber nun ziemlich kompli-| ziert und aufwendig> und zum Teil Überdies mit einem sehr großen | Unsicherheitsfaktor behaftet * da die Messungen als solche insbe- 1 sondere durch Schlackenverunreinigungen aus den Schmelzen, die in § den betreffenden Aggregaten behandelt werden, verfälscht oder sogar überhaupt unterbunden werden können. Beispielsweise kann es bei des zuletzt erwähnten Methode trotz einer Umspülung der Endpunkte der | Drähte eines Drahtpaares durch die Metallschmelze nicht zum Schlier* Ben des elektrischen Kontaktes kommen, wenn in den Zwischenraum I zwischen diese Endpunkte Schlacke eindringt. Ein noch größerer undt auch häufig auftretender Nachteil dieser Methode besteht aber da- \ rin, daß eine Anzeige auch dann ausbleibt, wenn eine stellenweise I voreilende Infiltration von Metallschmelze oder Schlacke iri einen .-

I Stein ohne Berührung dieser Drähte erfolgt, also an Stellen statt-;?

findet, die von diesen Drähten frei sind. ¥

i Die vorliegende Neuerung zielt nun darauf ab, es zu ermögli- |

chen, ein Unterschreiten der für einen einwandfreien Betrieb erfor'f

W derlichen minimalen Wandstärke von feuerfesten Auskleidungen und \ insbesondere von Auskleidungen, in welchen Gasspülsteine angeord- f, net sind, in sicherer Weise und ohne Gefahr einer Verfälschung derJ Messung durch Schlacken oder andere Verunreinigungen aus dem Metall bad, das in den betreffenden öfen bzw. Gefäßen behandelt wird, zu f verhindern. I

Demnach betrifft die Neuerung einen feuerfesten Stein, insbe-| sondere Gasspülstein, mit einer Einrichtung zur Anzeige einer vor-| bestimmten Steinstärke auf elektrischem Wege, wobei dieser Stein | dadurch gekennzeichnet ist, daß er in einer Entfernung vom kalten | Steifiande, die der für seine klaglose Verwendung gerade noch aus- | reichenden Reststeinstärke höchstens entspricht, oder in einem an | sein kaltes Steinende anschließenden Sicherungsblock als Schmelzsicherung zwei in kurzem Abstand voneinander angeordnete und voneinander isolierte, mit einer Stromquelle verbundene elektrische
Leiter aufweist, die in einer gegen das heiße Steinende zu geschlos senen Sonde angeordnet sind, wobei die Enden dieser Leiter am geschlossenen Ende der Sonde in kurzem Abstand übereinander liegen.

Die in diesem Zusammenhang verwendete Bezeichnung "als Schmeli sicherung" ist dabei dahingehend zu. verstehen, daß die Leiter beim| Erreichen einer bestimmten Temperatur, die empirisch ermittelt wir|

und die durch eine geringe restliche Steinstärke oder aber auch
durch eine stellenweise voreilende Infiltration von Metallschmelze oder Schlacke in den betreffenden Stein bewirkt werden kann, an ihren Enden schmelzen, so daß sich diese berühren können und dadurch der elektrische Kontakt geschlossen »wird. Das Schließen des Kontaktes kann mittels einer Anzeigeeinrichtung auf verschiedenartige
Weise angezeigt werden, und das Überwachungsorgan kann dadurch fest stellen, daß der Zeitpunkt für einen Ersatz des betreffenden Töiles der Auskleidung erreicht ist.

Dadurch, daß die elektrischen Leiter, die im allgemeinen in
Form von Drähten vorliegen, in einer geschlossenen Sonde angeordnet sind, ergibt sich der besonders für Sptilsteine wesentliche
Vorteil, daß die Gefahr eines Angriffes von Gasen, die in metallurc sehe öfen und Gefäße häufig eingeblasen werden, wie Luft, Sauerstoff, Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffen, auf diese Leiter sehr stark herabgesetzt ist und dadurch die Funktionsfähigkeit der Anzeigeeinrichtung nicht gefährdet wird.

Zweckmäßig sind die Enden der beiden elektrischen Leiter in
der Sonde durch eine Isolierung, z.B. in Form eines um diese Leitei enden gewickelten Papierstreifens oder Klebstreifens bzw. Isolierbandes, abgedeckt, um zu verhindern, daß eine beispielsweise bei
der Handhabung oder beim Einbau des betreffenden Steines erfolgend« Erschütterung eine unerwünschte vorzeitige direkte Berührung der
beiden Leiterenden miteinander bewirkt. Das für die Isolierung verwendete Material wird dann bei den hohen Temperaturen, denen es am Ende der Verwendung der Steine ausgesetzt ist, verbrannt bzw. verkohlt, wodurch ein Kontaktschluß zwischen den Leiterenden möglich
wird.

Vorzugsweise besteht die Sonde aus feuerfestem Material, und
auch die beiden elektrischen Leiter sind in der Sonde in einem
feuerfesten Material eingebettet. Das Material der Sonde soll mit
dem feuerfasten Steinmaterial, das im Falle von Gasspülsteinen häufig von Magnesia, Magnesitchrom, Korund bzw. Tonerde, Mullit, Schamotte oder Zirkonoxid gebildet wird, verträglich sein. Beispielsweise kann in basischen Steinen die Sonde aus Magnesia, Magnesitchrom oder einem hochtonerdehaltigen Material bestehen. Das für
die Einbettung der elektrischen Leiter in der Sonde verwendete

Material ist vorzugsweise ein Feuerbeton mit einem Al _0_-Gehalt

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70 bis 95 % oder ei .nderes Material auf der Basis von Tonerde mit einem Al₂O₃-Ge α von 60 bis 80 %.

Die elektrischen Leiter sind aus verzünderüngsbeständigen
Werkstoffen mit in den gewünschten Temperaturbereichen liegenden
Schmelzpunkten hergestellt. Als Beispiel für solche Werkstoffe
können Chrom-Nickel-Stähle mit Cr-Gehalten von 26 bzw. 22 % und
Ni-Gehalten von 4,5 bzw. 11 % erwähnt werden. Wenn die Sonde in
einem Sicherungsblock unter dem zu überwachenden Stein angeordnet
ist, muü der Schmelzpunkt der elektrischen Leiter niedrig sein und soll vorzugsweise im Bereich von 200 bis 400⁰C liegen _Λ

Die überwachung der kritischen Reststeinstärke kann im Rahmen der Neuerung kontinuierlich, gewünschtenfalls aber auch diskontinuierlich nach jeder Charge durchgeführt werden.

Die Neuerung ist insbesondere für Gasspülsteine von Bedeutung da diese häufig früher als die Steine der übrigen Auskleidung verschleißen und daher aus Sicherheitsgründen bisher mitunter sogar
frühzeitig, d.h. bei noch verhältnismäßig großen vorhandenen Reststeinstärken, ausgewechselt werden mußten.

Die neuerungsgemäß ausgebildete Sonde wird in Gasspülsteine
im allgemeinen in einer Entfernung von 10 bis 70 mm vom kalten Ste ende eingebaut. Wenn der Einbau etwa 10 mm entfernt vom kalten Ste ende erfolgt, können die Gasspülsteine mit ausreichender Sicherhei bis zu einer Reststärke von etwa 30 mm verbraucht werden. Bei Verwendung eines Sicherungsblockes am kalten Steinende können die Gas spülsteine sogar vollkommen abgetragen, also bis zu einer Reststär] von 0 mm verschlissen werden. Nach dem bisherigen Stand der Techni] werden Gasspülsteine nur bis zu einer Reststeinstärke von 70 bis
100 mm verwendet, so daß durch die Neuerung ein wesentlicher Fortschritt erzielt wird.

Die Neuerung wird an Hand der .Zeichnungen näher erläutert, in welchen drei Ausführungsformen für Gasspülsteine, die in einen Sicherungsblock eingebaut sind, dargestellt sind. Dabei zeigt Fig. 1 in schaubildlicher Ansicht im Teilschnitt einen in einem Lochstein angeordneten kegelstumpfförmig ausgebildeten Gasspülstein, und in
den Fig. 2 und 3 ist ein quaderförmiger Gasspülstein nur mit dem
zugehörigen Sicherurigsblock, gleichfalls in· schaubildlicber Ansich

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und teilweise geschnitten/ dargestellt.

Der in Fig. 1 mit 1 bezeichnete Lochstein wiaist in seiner Mitte ,eine von seinem heißen Steinende 2, also von der dem Ofen- bzw. Behälterinneren zugewandten Steinfläche, bis zu seinem kalten Steinende 3 durchgehende, konisch ausgebildete Ausnehmung 4 auf/ die sich gegen das kalte Steinende 3 zu erweitert. Der Lochstein 1 kann z.B. im Boden oder der Seitenwand einer Roheisenpfanne, einer Gießpfanne, eines Zwischengefäßes beim Stranggießen von Stahl, eines Konverters, eines Lichtbogenofens oder eines Gefäßes zur Behandlung von Nichteisenmetallen, wie eines Alüminiümschmelzofens, angeordnet sein. Die Art der Abstützung des Lochsteins 1 im Boden oder in der Seitenwand einer feuerfesten Auskleidung ist für die vorliegende Neuerung ohne Belang. Gewünschtenfalls kann der Lochstein 1 in der Auskleidung leicht auswechselbar eingebaut sein und z.B. von Steinen bzw. Platten 15 getragen werden.

In der Ausnehmung 4 des Lochsteins 1 befindet sich ein Gasspül stein 5 von Kegelstumpfform, der neben zahlreichen regellos verteilten Poren 6 sogenannte gerichtete Poren 7, die sich in der Steinlängsrichtung erstrecken und zum Durchleiten von Behandlungsgasen in die Metallschmelze dienen, aufweist. Dieser Gasspülstein ist an seinem breiten Steinende 8, welches das an der Außenseite des Ofens bzw. Gefäßes liegende kalte Steinende darstellt, mit eine Blechummantelung 9 versehen, die den unteren Teil seiner Kegelfläche und seine Bodenfläche, das heißt den Spülsteinboden 10, bedeckt Gewünschtenfalls kann die Blechummantelung 9 auch bis zum schmalen Steinende 8·, welches das an der Innenseite des Ofens bzw. Gefäßes gelegene heiße Steinende bildet, reichen.

Der Gasspülstein 5 ist mit seinem Spülsteinboden 10 in eine diesen zur Gänze umfassende, im Querschnitt kreisförmige Ausnehmung 11 eines Sicherungsblockes 12 aus feuerfestem Material eingesetzt und z.B. mit Hilfe eines feuerfesten Mörtels oder Kittes unter Bildung einer Labyrinthdichtung verankert. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Sicherungsblock 12 zylindrische Form, kann jedoch auch eine andere geeignete Form haben und z.B. quaderförmig ausgebildet sein. Der Sicherungsblock 12 seinerseits ist im Lochstein 1 in dessen Ausnehmung 4 am kalten Steinende 3 eingesetzt, wobei die Ausnehmung 4 zu diesem Zweck entsprechend

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erweitert ist.

Die Blechummantelung 9 im Spülsteinboden 10 ist mit einem Gaszuführungsrohr 13 versehen _g das z.B. mit Hilfe eines Gewindes oder einer Steckkupplung mit einem doppelten, teilweise vertikal verlaufenden Rohrsystem 14 zur Zuführung von Gas zum Gasspülstein 5 und durch diesen hindurch in die zu behandelnde Metallschmelze verbunden ist.

Ein Durchbruch von Metallschmelze zwischen der Blechummantelungί 9 des Gasspülsteines 5 und dem Lochstein 1 oder auch zwischen der Blechummantelung 9 und dem Gasspülstein 5 oder durch den Gasspülstein 5 selbst wird durch den Sicherungsblock 12 an einer weiteren j Ausbreitung gehindert, und eine gegebenenfalls in das Gaszuführungs-? rohr 13 eindringende Schmelze kann durch das Rohrsystem 14 in Kürzel zum Stehen bzw. Erstarren gebracht werden. f

In den Gasspülstein 5 ist von seinem kalten Steinende 8 her S eine Sonde 19 aus feuerfestem Material eingeführt, in der einge- 1 bettet in feuerfestem Material 20 zwei elektrische Leiter 16, 17 1 angeordnet sind, deren Enden 16', 17' an dem Ende 19' der Sonde 19, i das dem heißen Steinende 8¹ zugewandt und geschlossen ist, in kurzem Abstand übereinander liegen. Diese beiden Enden 16', 17* sind zweckmäßig mit einem Papierstreifen oder einem anderen durch Hitze entfernbaren Material umhüllt und befinden sich höchstens in einer %

I solchen Entfernung vom kalten Steinende 8, die erfahrungsgemäß ge- I rade noch eine sichere Verwendung des Steines gewährleistet und somit die für dessen klaglose Verwendung gerade noch ausreichende Reststeinstärke, alsc die erforderliche minimale Reststeinstärke, darstellt. Zweckmäßig aber ist das Sondenende 19' vom heißen Steinende 8¹ noch weiter entfernt, um nach einer Entnahme des unbrauchbar gewordenen Steines aus der betreffenden Auskleidung gegebenenfalls eine neuerliche Verwendung der Sonde zu ermöglichen. Die beiden elektrischen Leiter 16, 17 sind über Leitungen 16", 17" mit einer außerhalb des Steines 5 liegenden Stromquelle 18 verbunden. Wenn der Stein 5 bis zur gerade noch ausreichenden Reststeinstärke abge- _Wl tragen ist, werden die Enden 16', 17' der elektrischen Leiter 16, 17 durch die dabei auftretende Temperaturerhöhung geschmolzen und § kurzgeschlossen, durch die Leitungen 16% 17" kann dann ein Strom fließen, und dies kann z.B. durch eine Anzeigeeinrichtung 21, z.B.

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mittels eines optischen oder akustischen Signals, angezeigt werden.

Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsform sind für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. Ί verwendet, wobei aus Gründen der Einfachheit auch von einer Darstellung des Lochsteins Abstand genommen wurde. Der Unterschied dieser Ausführungsform gegenüber der von Fig. 1 besteht lediglich darin, daß der Gasspülstein 5 quaderförmig ausgebildet ist und demnach auch die ihn aufnehmende Ausnehmung 11 des Sicherungsblockes 12 r^^hteckig ist. Auch der Sicherungsblock 12 ist in diesem Fall quaderförmig. Ebenso wie in Fig. 1 ist der Gasspülstein 5 ein Stein mit gerichteter Porosität, der eine Blechummantelung 9 nur an seinem kalten Steinende 8 und am Spülsteinboden 10 aufweist.

Auch bei der Darstellung in Fig. 3 sind für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 verwendet. Fig. 3 bezieht sich auf die vorzugsweise Ausführungsform der Neuerung, die sich von der gemäß Fig. 2 nur dadurch unterscheidet, daß die Sonde 19 mit den elektrischen Leitern 16, 17 nicht innerhalb des Steines 5, dessen Stärke überwacht werden soll, selbst, sondern in dem zugehörigen Sicherungsblock 12 angeordnet ist. Auch in diesem Fall ist das geschlossene Ende 19' der Sonde 19 dem heißen Steinende 8¹ des Steines 5 zugewandt, dessen Stärke überwacht werden soll, und das offene Ende der Sonde 19, in das die Leiter 16, 17 eingeführt sind, ist von diesem heißen Steinende 8¹ abgewandt. Diese Ausführungsform ist schon allein aus herstellungstechnischen Gründen vorzuziehen, da es wesentlich einfacher ist, die Sonde 19 mit den elektrischen Leitern 16, 17 in einen Sicherungsblock als in einen Spülstein mit gerichteten Poren einzubauen, weil beim Einbau einer solchen Sonde in einen Gasspülstein immer große Sorgfalt dafür aufgewendet werden föuß, die gerichteten Poren dieses Steines nicht zu zerstören und die Gasdichtheit des Steines außerhalb dieser Poren nicht zu beeinträchtigen.

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Claims

40 513 t/gl 22.Oktober 1584 Brohltal-Deumag AG für feuerfeste Erzeugnisse, D-5401 ürmitz Schutzansprüche :

1. Feuerfester Stein, insbesondere Gasspülstein, mit einer Einrichtung zur Anzeige einer vorbestimmten Steinstärke auf elektrischem Wege, dadurch gekennzeichnet, daß der Stein (5) 'in einer Entfernung vom kalten Steinende (8), die der für seine klaglose Verwendung gerade noch ausreichenden Reststeinstärke höchstens entspricht, oder in einem an sein kaltes Steinende (8) anschließenden Sicherungsblock (12) als Schmelzsicherung zwei in kurzem Abstand voneinander angeordnete und voneinander isolierte elektrische Leiter (16, 17) aufweist, die in einer gegen das heiße Steinende (8¹) zu geschlossenen Sonde (19) angeordnet sind, wobei die Enden (16·, 17') dieser Leiter (16, 17) am geschlossenen Ende (19^f) der Sonde (19) in kurzem Abstand übereinanderliegend

2. Feuerfester Stein nach Anspruch 1, dadurca gekennzeichnet, daß die Enden (16', 17') der beiden elektrischen Leiter (16, 17) in der Sonde (19) durch eine Isolierung, z.B. in Form eines um diese Leiterenden gewickelten Papierstreifens oder Klebstreifens bzw. · Isolierbandes, abgedeckt sind.

3. Feuerfester Stein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (19) aus feuerfestem Material besteht.

4. Feuerfester Stein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß. die beiden elektrischen Leiter (16, 17) in der Sonde (19) in einem feuerfesten Material (20) eingebettet sind.

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