DE964991C

DE964991C - Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturbestimmung von Metallbaedern bei der Roheisenfrischung mittels optischer Pyrometer

Info

Publication number: DE964991C
Application number: DEI10431A
Authority: DE
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1954-07-28
Filing date: 1955-07-16
Publication date: 1957-05-29

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturbestimmung von Metallbädern bei der Roheisenfrischung mittels optischer Pyrometer Bei der Roheisenfrischung im Thomas oder Bessemerkonverter ist es für den Eisenhüttenmann von größtem Interesse, die Temper aturentwicklung im Metallbad genau zu verfolgen.
Zu diesem Zweck werden unter anderem als Meßgeräte optische Pyrometer verwendet, die durch eine oder mehrere im Boden des Konverters angeordnete Lufteinblasdüsen auf das Metallbad gerichtet werden.
Wenn hierbei keine besonderen Vorsichtsmaßregeln getroffen werden, bereitet dieses Verfahren große Schwierigkeiten, die im wesentlichen darauf zurückzuführen sind, daß durch die Beobachtungs düse das zur Roheisenfrischung notwendige Gas strömt. Dieses Gas, sei es reine Luft oder mit reinem Sauerstoff vermengte Luft, reagiert mit dem Metall, was ja gerade der Zweck des Thomas- oder Bessemerverfahrens ist. Da hierbei das optische Pyrometer zwangweise auf eine Stelle gerichtet ist, an der das Metall in voller chemischer Aktivität ist, und da das Pyrometer die Helligkeit der betrachteten Oberfläche mißt, so entsprxicht die Anzeige des Pyrometers der Reaktionstemperatur der jeweils betrachteten, nahezu punktförmigen Stelle.
Diese Temperatur weicht aber bekanntermaßen von der mittleren Temperatur des Bades, die den Eisen- hüttenmann einzig und allein interessiert, ab. Da darüber hinaus die chemische Reaktion sehr heftig ist, woraus sich sehr große Helligkeitsschwankungen an der beobachteten Stelle ergeben, erhält man, sofern man ein empfindliches und trägheitsloses Pyrometer verwendet, sprunghaft sich ändernde, schwierig auszuwertende Anzeigen. Aus diesem Grund kann man in der Praxis trägheitslose Pyrometer nur dann verwenden, wenn man die Ansprechdauer und die Dämpfung des Instrumentes ändert, was einen Verzicht auf die wesentlichen Eigenschaften des Instrumentes bedeutet.
Der Zweck der Erfindung ist, diese Schwierigkeiten zu beseitigen, um bei der Temperaturbestimmung mit einem trägheitslosen optischen Pyrometer durch den Boden des Konverters hindurch verwertbare Anzeigen zu erhalten.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß man von der zur Messung benutzten Düse die Gebläseluft fern hält und an Stelle der normalen Gebläseluft durch diese Meßdüse ein chemisch inertes Gas von solchem Druck strömen läßt, daß einerseits eine chemisch aktive Gasströmung und andererseits ein Ausfluß des Metalls durch die Düse vermieden wird.
Man hat zwar schon vorgeschlagen, um die Öffnung der zur pyrometrischen Messung benutzten Düse von der im Konverter enthaltenen Badflüssigkeit freizuhalten, durch diese Düse Druckluft einzublasen; dies geschah jedoch ausschließlich zu dem Zweck, eine Verschmutzung der optischen Flächen des Gerätes zu vermeiden.
Die dem erfindungsgemäßen Zweck dienende Vorrichtung besteht aus einer an der Außenwand des Windkessels beweglich angebrachten Platte und einem der Justierung des Pyrometerrobres in der Düsenachse dienenden Kugelgelenk, wobei die bewegliche Platte eine seitliche Verschiebung des Kugelgelenkes und das letztere die Einstellung des Pyrometerbeobachtungsrohres gestattet.
Vorzugsweise wird ein Beobachtungsrohr mit verstellbarer Länge verwendet, die genau dem Abstand zwischen der Bodenplatte des Windkessels und dem Konverterboden entsprechend eingestellt wird.
Die Einstellung der Länge des Beobachtungsrohres des Pyrometers wird zweckmäßigerweise dadurch bewirkt, daß ein zweiteiliges Pyrometerrohr verwendet wird, dessen einer Teil in einem Stück mit dem Kugelgelenk gefertigt ist und dessen anderer Teil an seinem Ende eine Düse aufweist, die an den sauberen Rand eines den Konverterboden durchsetzenden I uftkanals angelegt wird, und diese beiden Teile mittels einer Schraubhülse mit an ihren beiden Enden gegenläufigen Gewinden verhunden werden.
In der ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellenden Zeichnung und der folgenden die Zeichnung erläuternden Beschreibung sind weitere Merkmale der Erfindung dargestellt bzw. beschrieben. Es zeigt Fig. I eine am Boden eines Konverters angebrachte Pyrometeranordnung nach der Erfindung, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt einer an der Bodenplatte des Windkessels des Konverters angebrachten Pyrometervorrichtung in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 eine Ansicht der Montageorgane von unten, Fig. 4 eine Temperaturkurve, die nach dem seither üblichen Verfahren erhalten wurde, und Fig. 5 eine Temperaturkurve, die mit demselben Pyrometer unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten wurde.
Die Gebläseluft strömt durch ein Rohr I in den Windkessel 2 des Konverters C. In dem Boden 3 des Konverters sind Bohrungen 4 für die mit dem Metallbad 5 reagierende Gebläseluft vorgesehen.
Das am Boden 3 angebrachte optische Pyrometer 6 weist ein Rohr 7 auf, das an seinem Ende ein konisches Element 8 trägt, welches in eine für die Messung ausgewählte Bohrung g hinein ragt.
Aus Fig. 2 und 3 sind die Einzelteile der Vorrichtung und ihre Befestigung am Boden des Konverters bzw. des Windkessels ersichtlich. Das Pyrometer ist an der Bodenplatte 10 des Windkessels des Konverters mittels einer einstellbaren Vorrichtung befestigt, die im wesentlichen eine Platte II und ein Kugelgelenk I3 umfaßt. Die Platte ii deckt ein Loch 12 in der Bodenplatte des Windkessels ab und kann seitlich vor diesem verschoben werden.
Das Kugelgelenk 13 bildet einen Teil des Meßrohres 7. Mittels dieser beiden Einstellmöglichkeiten kann das Pyrometer auf einfache Weise so einjustiert werden, daß seine optische Achse mit der Achse der Bohrung g übereinstimmt.
Durch eine Verschiebung der Platte II kann die günstigste Stellung für das Gerät gewählt werden.
In dieser Stellung wird die Platte ii gegenüber der Bodenplatte 10 gesichert. Hierzu dienen zwei U-Eisen-Stücke 14, die mit Aussparungen für den Durchtritt von Stiftschrauben 15 versehen sind, die in der Bodenplatte 10 verankert sind und auf die Schrauben I6 zum Festklemmen der Platte 11 aufgeschraubt sind. In die Stirnfläche der Platte II eingesetzte Dichtungsringe 17 gewährleisten einen luftdichten Abschluß des Lockss 12.
Die zweite Einstellmöglichlceit des Pyrometers ist durch das Kugelgelenk I3 gegeben, das in einer Ausnehmung I8 der Platte In gelagert ist. Als Gegenlager dient eine mit einer entsprechenden Ausnehmung 20 versehene Platte 19, die von drei Zugankern 21, die um je I20° gegeneinander versetzt sind, gehalten wird.
Die Höheneinstellung erfolgt mittels einer Gewindehülse 22 mit zwei gegenläufigen Gewinden 23 und 24, die bei ihrer Umdrehung das Meßrohr 7 nach unten und das konische Element 8 nach oben verschiebt.
Das konische Element 8 weist einen A.nsatzstutzen 25 auf, mit dem ein biegsames Rohr 26 mittels eines Kupplungsstückes 27 verbunden ist Am anderen Ende dieses biegsamen Rohres 26 ist dieses mittels eines Kupplungsstückes 28 mit dem Rohr 29 verbunden. Dieses letztere ist in eine Platte 30 eingeschweißt, die an ihrer Stirfläche Dichtringe 31 aufweist und gegen eine Gegenplatte 32 mittels dreier Zuganker 34 gepreßt wird, die um je I200 gegeneinander versetzt sind. Die ringförmige Gegenplatte 32 ist fest mit der Bodenplatte 10 verbunden, die an dieser Stelle das Loch 33 zur Durchführung des Rohres 29 bzw. 26 aufweist. Die Zufuhr des neutralen Gases, beispielsweise Stickstoff, erfolgt durch das biegsame Rohr 35, das mittels eines Kupplungsstückes 36 mit dem starren Rohr 29 verbunden ist. Der Druck des neutralen Gases wird so hoch gewählt, daß keine Gebläseluft in die Bohrung g gelangt, was beispielsweise im Falle von zufälligen Undichtheiten der Kupplungsstücke 28 und 27 möglich wäre, und daß andererseits kein Metall durch die Bohrung 9 ausfließt.
Um eine luft- bzw. gas dichte Verwendung der Spitze des konischen Elements 8 mit der Bohrung 9 zu erziclen, ist auf die Spitze des Elements 8 eine Dichtmanschette 37 aus wärmebeständigem, elastisch- nachgiebigem Werkstoff aufgeschoben.
Auf diese XVeise ist diese Bohrung 9 von den anderen Bohrungen isoliert, so daß an der Oberfläche der mit dem Pyrometer 6 anvisierten Stelle des Metallbades keine chemischen Reaktionen stattfinden.
Der mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erzielte Fortschritt ist aus einem Vergleich der beiden Diagramme der Fig. 4 und 5 ersichtlich. Das in Fig. 4 wiedergegebene Diagramm zeigt in Abhängigkeit der Zeit t den Anstieg der Temperatur T, wobei während der Messung mittels eines Zweifarbenpyrometers der Gebläsewind die zur Messung benutzte Bohrung durchströmte, was zu den aus der Kurve 38 ersichtlichen Temperatursprüngen Anlaß gibt, während die Kurve 39 der Fig. 5 das Ergebnis einer Messung mit demselben Pyrometer, jedoch unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
Der I(urve 39 können Werte entnommen werden, die der mittleren Temperatur des Metallbades näher kommen als diejenigen, die man auf Grund einer Mittelwertbildung der Kurve 38 erhalten würde.
Wie man aus einem Vergleich der beiden Kurven 38 ulld 39 sieht, ist der Einfluß der chemischen Reaktion auf die Temperatur an der mit dem Pyrometer anvisierten Stelle ausgeschaltet. Die Erfahrung hat auch gezeigt, daß auch die der ivIeßbohrung bersachharten Bohrungen, durch die der Gebläsewind streicht, keinen Einfluß auf den Temperaturgang der mit dem Pyrometer anvisierten Stelle des Metallbades haben. Der Sauerstoff reagiert sofort und unmittelbar mit den Stellen der Metallschmelze, die sich am Ende der I(onverterbohr,ungen befinden, wodurch auch der sprunghafte Verlauf der Kurve 38 erklärt wird.
Sollte sich die Meßbohrung auf Grund der Durch leitung des inerten Gases etwas verstopfen, so leitet man, um diese Verstopfung zu beseitigen, für kerze Zeit einen Sauerstoffstrom durch dieses Meßrohr.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: I. Verfahren zur Bestimmung der Temperatur des Metallbades mittels optischer Pyrometer, insbesondere beim Bessemerbirneverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zur Messung benutzte Bohrung im Konverterboden an Stelle der Gebläseluft ein chemisch inertes Gas von solchem Druck geleitet wird, daß das Eindringen von Gebläseluft in die Meßbohrung und das Ausfließen von Metall durch diese Bohrung vermieden werden.
2. Vorrichtung zur Durchführning des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Pyrometerrohres ein Kugelgelenk vorgesehen ist, das in einer senkrecht zur Achse des Pyrometers verschiebbaren Platte gelagert ist.
3 Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Pyrometermeßrohres veränderlich ist, so daß sie dem ASstani zwischen der Bodenplatte des Windkessels und dem Konverterhoden entsprechend einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längemnverstellbarkeit des Pyrometermeßrohres durch eine Gewindehülse mit zwei gegenläufigen Gewinden bewirkt wird, die zwei Teile des Meßrohres miteinander verbindet, von denen das eine ein Kugelgelenk und das andere eine Diise aufweist, die in die Meßbohrung einsteckbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: »Stahl und Eisen«, 70 (1950), S. 22 bis 24; 73 (1953), S. 1693, 1694; »Instrunnents«, Vol. 24 (1951), S. 766 bis 768; »Temperature its measurement and Control « I94I, S. 929 bis 936; franzosische Patentschrift Nr. I 036 996.