EP1183506A1

EP1183506A1 - Messanordnung zur bestimmung einer physikalischen grösse einer heissen flüssigkeit

Info

Publication number: EP1183506A1
Application number: EP00940252A
Authority: EP
Inventors: Heinz-Dieter Hannes; Franz Walter Hellmanns; Friedhelm Paulus; Wolfgang Schönbrenner
Original assignee: Zimmermann and Jansen GmbH
Current assignee: SCHOENBRENNER, WOLFGANG
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2002-03-06
Also published as: WO2000075614A1; AU5524700A; DE19925685A1

Abstract

Anordnung (1) zur Bestimmung einer physikalischen Grösse und/oder zur chemischen Analyse einer heizen Flüssigkeit (3), insbesondere einer Stahlschmelze oder Schlack, auf optischem Wege, mit einem die heisse Flüssigkeit berührenden, insbesondere feuerfesten Beobachtungsrohr (4), einer in dem Beobachtungsrohr oder an dessen Ende angeordneten Abbildungseinrichtung (6) und einer der Abbildungseinrichtung optisch zugeordneten Mess- bzw. Analyseneinrichtung (9), wobei das Beobachtungsrohr (4) frei über dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet ist und von diesem her in die Flüssigkeit 83) eintaucht.

Description

Meßanordnung zur Bestimmung einer physikalischen Größe einer heißen Flüssigkeit

B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung einer physikalischen Größe, insbesondere der Temperatur, und/oder zur chemischen Analyse einer heißen Flüssigkeit auf optischem Wege nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer Vielzahl metallurgischer und chemischer Prozesse ist die zuverlässige und präzise Erfassung physikalischer Parameter einer Flüssigkeit mit sehr hoher Temperatur, insbesondere von Metallschmelzen oder von flüssigen Reaktionsmischungen, zur laufenden Qualitätssicherung der entsprechenden Produkte erforderlich.

Für die Temperaturmessung von Metallschmelzen wird gemäß einem bekannten und weitverbreiteten Verfahren eine mit einem Thermoelement bestückte Papphülse auf ein Metallrohr gesteckt. An der Spitze des Metallrohres befinden sich die Kontaktelemente des Thermoelementes. Das Metallrohr mit der Papphülse und dem Thermoelement am Ende wird in die Schmelze gebracht, und vor der Zerstörung des Thermoelementes durch die Schmelze ist eine Temperaturmessung möglich.

Bei dieser Methode ist von Nachteil, daß sie nur diskontinuierlich erfolgen kann, also keine permanente Überwachung der Schmelzentemperatur zuläßt. Zudem wird bei jeder Messung ein Thermoelement verbraucht. Bei bestimmten Anwendungen (bei- spielsweise bei der Temperaturmessung von Edelmetall- oder anderen hochreinen Schmelzen) ist auch die mit diesem Vorgehen verbundene Verunreinigung der Schmelze nicht hinnehmbar. Außerdem gibt es erfahrungsgemäß häufig Kontaktschwierigkeiten zwi- sehen dem Metallrohr und dem Thermoelement, so daß die Zuverlässigkeit der Messungen zu wünschen übrig läßt.

Bei einer zweiten üblichen Methode der Temperaturmessung einer Metallschmelze wird ein am Ende geschlossenes Keramikrohr ein- gesetzt, in dem ein handelsübliches Thermoelement aufgenommen ist. Das Keramikrohr wird in die Schmelze eingetaucht, und über das Thermoelement ist eine kontinuierliche Temperaturmessung möglich. Hier wird bei einem Bruch des Keramikrohrs, der bei Messungen in einer metallurgischen Anlage doch relativ häufig vorkommt, auch das Thermoelement zerstört.

In der Metallurgie und chemischen Verfahrenstechnik spielen seit langem optische Meßverfahren eine große Rolle, darunter insbesondere die Strahlungsthermometrie - im Zusammenhang mit Hochtemperaturprozessen vielfach auch als "Pyrometrie" bezeichnet - und spektroskopische Verfahren, speziell die Emissi- onsphotometrie, die Atomabsorptionsspektroskopie und die Infrarotspektroskopie. Bei diesen optischen Verfahren sind die eigentlichen Meßeinrichtungen relativ komplizierte und kostspie- lige Geräte, die nicht direkt den hohen Temperaturen der zu untersuchenden heißen Flüssigkeiten ausgesetzt werden dürfen und daher in einiger Entfernung von diesen anzuordnen sind. Dabei ist dafür zu sorgen, daß die zur Parameterbestimmung bzw. Analyse herangezogene Strahlung der Flüssigkeit (Schmelze) mög- liehst unverfälscht zum optischen Eingang der Meß- bzw. Analyseeinrichtung gelangt.

Um Verfälschungen durch die umgebende Atmosphäre oder Anlagenteile zu vermeiden, hat sich der Einsatz eines in Kontakt mit der heißen Flüssigkeit stehenden Beobachtungsrohres bewährt, in dem - in der nötigen Entfernung von der Flüssigkeit - auch die Meßeinrichtung angeordnet ist.

So ist aus der US-A-3, 747, 408 eine Temperaturmeßanordnung zum Einsatz in einem Konverter zur Stahlerzeugung bekannt, bei der im Düsenboden des Konverters ein Rohr vorgesehen ist, in dem zum einen ein Zweifarb-Strahlungspyrometer und zum anderen eine mit einer Plasmakanone verbundene Gaserzeugungseinrichtung untergebracht ist. Über dieses Rohr wird durch die Plasmakanone erhitztes Gas mit einer Temperatur von etwa 1000 °C an dem

Strahlungspyrometer vorbei mit hohem Druck in die Stahlschmelze eingeblasen, womit für das Pyrometer ein ausreichender Beobachtungsbereich eröffnet wird, in welchem die Schmelzentemperatur erfaßt werden kann.

Diese Anordnung ist sowohl in der Herstellung als auch im Betrieb aufwendig und kostspielig und zudem von vornherein bei der Konstruktion des Konverters zu berücksichtigen, kann also nicht ohne weiteres nachgerüstet werden.

Aus der EP-B-0 160 359 ist eine Pyrometeranordnung zur kontinuierlichen Temperaturmessung der Schmelze in metallurgischen Anlagen über dort vorhandene Düsenanordnungen bekannt. Hierbei ist in den Düsenkörper eine Periskopanordnung mit einem Glas- faserkabel eingefügt, dessen Lichteintrittsöffnung mit der Längsachse der Düsenöffnung ausgerichtet ist und somit die durch die Düse gelenkte Strahlung der metallischen Schmelze auffangen kann. Die Strahlung wird dann einem faseroptischen Temperatursensor bzw. Zweifarb-Pyrometer zugeleitet. Diese An- Ordnung erfordert keine so weitgehende konstruktive Modifikation der metallurgischen Anlage wie die erstgenannte, ihr Einsatz ist aber auf Anlagen beschränkt, bei denen entsprechende Düsenkörper vorgesehen sind. .Bei den erwähnten bekannten Lösungen ist zudem die Meßgenauigkeit dadurch eingeschränkt, daß die Strahlung der Schmelze unmittelbar in einem Einblasbereich erfaßt wird, in dem sie natürlich durch die Kühlwirkung des eingeblasenen Gases gegenüber der mittleren Schmelzentemperatur erniedrigt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anordnung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die insbesondere einfach und kostengünstig herzustellen und anzuwenden ist und dennoch zuverlässige Messungen erlauben soll.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken einer Abkehr von der bisher praktizierten festen Zuordnung einer optischen Meß- oder Analyseeinrichtung zu Lufteintrittsöffnungen einer metallurgischen Anlage, speziell zum Düsenboden eines Konverters, ein. Sie schließt weiter den Gedanken ein, ein Beobach- tungsrohr nicht unterhalb oder seitlich der heißen Flüssigkeit (Schmelze) , d. h. in der Wandung der Schmelzwanne bzw. des Reaktionsgefäßes anzuordnen, sondern es in den Flüssigkeitsspiegel einzutauchen. Mit dieser Positionierung ist der Einsatz der Anordnung nicht auf Anlagen mit bestimmten konstruktiven Vor- aussetzungen bzw. aufwendigen Modifikationen beschränkt, sondern mit geringem Aufwand praktisch bei jeder metallurgischen oder chemischen Anlage möglich.

Letztlich schließt eine Variante der Erfindung den Gedanken ein, das freie Ende des Beobachtungsrohres durch ein Material mit hinreichender Wärmeleitfähigkeit verschlossen zu halten, das in guter Näherung die Temperatur der Flüssigkeit annimmt. Die Meß- bzw. Analyseeinrichtung tastet dann ihrerseits die Temperatur dieses Wärmeübertragungselementes ab. Die geringfü- gige Abweichung von der realen Temperatur der Flüssigkeit kann durch eine Kalibrierung ermittelt und bei der Ausgabe des Meßergebnisses durch eine Konstante berücksichtigt werden.

Das Wärmeübertragungselement ist in einer vorteilhaft nach- rüstbaren Ausführung als dünne Platte mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere als gepreßte bzw. gesinterte Keramikplatte, ausgebildet. Hierdurch wird bei geringer Dicke eine hinreichende mechanische Stabilität gewährleistet. Als Material für die Platte kommen bevorzugt hoch wärmeleitfähige Keramiken zum Ein- satz. In einer anderen Ausführung ist das Rohr von vornherein endseitig verschlossen geformt.

Das geschlossene Ende verhindert, im Unterschied zur offenen Meßrohranordnung, absolut das Eindringen von Flüssigkeit (oder auch Schaum oder Schlacke o. ä.) in das Innere des Beobachtungsrohres, so daß die Meßanordnung einerseits hochgradig wartungsarm ist und andererseits auch keine zusätzlichen technischen Maßnahmen zur Verhinderung eines Eindringens von Flüssigkeit getroffen werden müssen.

Da zudem insbesondere ein feuerfestes Beobachtungsrohr eingesetzt wird und deshalb nicht notwendigerweise im Bereich eines kühlenden Gasstromes gemessen werden muß, wird die tatsächliche Mitteltemperatur der Flüssigkeit erfaßt und somit grundsätzlich ein verläßlicheres Meßergebnis als bei bekannten Anordnungen bereitgestellt.

In einer praktisch besonders bedeutsamen Ausführung weist die Meß- bzw. Analyseneinrichtung eine Temperaturmeßeinrichtung auf, die insbesondere als IR (Infrarot) -Strahlungspyrometer ausgebildet ist. Derartige Temperaturmeßeinrichtungen sind als solche bekannt, und eine spezielle Ausführung wird auch in der o. a. EP-B-0 160 359 beschrieben, so daß eine detaillierte Beschreibung der eigentlichen Meßeinrichtung hier verzichtbar ist. In einer weiteren wichtigen Ausführung weist die Meß- bzw. Analyseneinrichtung eine photometrische bzw. spektroskopische Analyseneinrichtung zur qualitativen und/oder quantitativen chemi- sehen Analyse der Flüssigkeit (Schmelze) auf. Mit dem Begriff „Flüssigkeit" sollen hier auch einzelne Schichten eines Flüssigkeitsbades bezeichnet werden, beispielsweise eine Schlackeschicht auf einer Stahlschmelze. Es ist also im Rahmen der Erfindung auch möglich, das Beobachtungsrohr nur bis in eine sol- ehe Schlackeschicht einzutauchen und somit physikalische Parameter oder insbesondere die chemische Zusammensetzung dieser Schlackeschicht zu erfassen. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, die vorgeschlagene Anordnung in chemischen Reaktionsgefäßen mit fluidischem Inhalt einzusetzen, etwa in einem Reaktor zur Kalziumkarbid-Herstellung oder in Reaktoren, in denen sich heiße, pseudofluidische Schüttungen aus körnigem Gut befinden. Speziell auch in solchen Einsatzfällen ist der Einsatz einer spektroskopischen - beispielsweise laserspektrosko- pischen - Analyseneinrichtung von hohem prozeßtechnischem Wert.

Mit dem Begriff "Flüssigkeit" sollen hier auch einzelne Schichten eines Flüssigkeitsbades bezeichnet werden, beispielsweise eine Schlackeschicht auf einer Stahlschmelze. Es ist also im Rahmen der Erfindung auch möglich, das Beobachtungsrohr nur bis in eine solche Schlackeschicht einzutauchen und somit physikalische Parameter oder insbesondere die chemische Zusammensetzung dieser Schlackeschicht zu erfassen. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, die vorgeschlagene Anordnung in chemischen Reaktionsgefäßen mit fluidischem Inhalt einzusetzen, etwa in einem Reaktor zur Kalziumkarbid-Herstellung oder in Reaktoren, in denen sich heiße, pseudofluidische Schüttungen aus körnigem Gut befinden.

Für die meisten wichtigen Anwendungsfälle, insbesondere den Einsatz in Metallschmelzen, ist ein Keramik-Beobachtungsrohr zweckmäßig. Hierunter sind im Rahmen der Erfindung Rohre aus Silicatkeramik, Oxidkeramik oder nichtoxidischer Keramik, beispielsweise aus Silizium- oder Borkarbid oder Graphit, zu verstehen. Das Beobachtungsrohr muß eine angemessene mechanische Stabilität aufweisen. Der Einsatz von aufwendigen Sonder-Her- stellungsverfahren, wie etwa des isostatischen Pressens, ist jedoch verzichtbar.

Die im Beobachtungsrohr bzw. an dessen von der heißen Flussig- keit entfernten Ende vorgesehene Abbildungsemrichtung weist in einer vorteilhaften Ausfuhrung eine Lichtleiteranordnung auf. Diese kann wegen der geringen Lange und der niedrigen Anforderungen an die optische Ubertragungsgute eine kostengünstige Ausfuhrung sein, wie sie für die industrielle Meßtechnik er- haltlich ist; jedoch ist auf hinreichende, dem konkreten Anwendungsfall angemessene Temperaturbeständigkeit zu achten.

Insbesondere bei der Ausfuhrung der Abbildungseinrichtung als Lichtleiteranordnung ist das zusatzliche Vorsehen einer Gaszu- fuhreinrichtung zum Durchspulen des Beobachtungsrohres mit Gas, insbesondere Inertgas (z.B. Argon), zum Kuhlen der Abbildungs- einrichtung zweckmäßig.

Eine solche Gaszufuhreinrichtung kann aber auch in Verbindung mit einer anderen Ausfuhrung der Abbildungseinrichtung, namlich mit einer Ablenkspiegel-Anordnung, sinnvoll sein, obwohl eine solche Spiegelanordnung weniger temperaturempfindlich ist als eine Glasfaseranordnung. Sie bewirkt nämlich zugleich eine Abfuhrung von an der Rohrwandung entweichenden, die Messung sto- renden Gasen.

Speziell für den Einsatz der vorgeschlagenen Anordnung mit offenem Rohr in Metallschmelzen, auf denen sich eine Schlackeschicht befindet - etwa in Stahlschmelzen -, ist eine speziel- le, steuerbare Ausfuhrung der Gasspulung des Beobachtungsrohres von besonderem Vorteil. Sie ermöglicht es nämlich, nach Eintauchen des Beobachtungsrohres von oben in die Schmelze durch zeitweilige Beaufschlagung mit hohem Gasdruck das Innere des Beobachtungsrohres „freizublasen" , d. h. die darin befindliche Schlacke-/Metallschmelze-Mischung herauszudrücken. Nach anschließender Erniedrigung des Drucks füllt sich das Ende des Beobachtungsrohres bis zu einem durch den Restdruck bestimmten Niveau wieder mit der Metallschmelze - jetzt jedoch ohne Schlackeschicht. Dadurch wird es möglich, auch in schlackebe- hafteten Metallschmelzen die tatsächliche Schmelzentemperatur zu messen.

Dieser Vorgang wird zweckmäßigerweise in gewissen Zeitabständen während des Betriebes wiederholt, so daß das Meßrohr sich je- weils mit frischem Material, insbesondere frischer Schmelze, füllt.

Eine andere Möglichkeit zur Ausgestaltung des Beobachtungsrohrs für diese Anwendung besteht darin, für den Vorgang des Eintau- chens das Beobachtungsrohr zunächst mit einem Verschlußelement bzw. einer Schutzkappe zu versehen, die entweder durch das Eintauchen mit einer gewissen Zeitverzögerung zerstört oder anschließend entfernt wird. Auch hiermit ist es möglich, das Beobachtungsrohr von Schlacke frei zu halten, da nach Zerstörung bzw. Entfernung der Verschlußkappe reine Metallschmelze in das Rohrende eindringt.

Aus den obigen Anmerkungen ergibt sich bereits daß die Anordnung zweckmäßigerweise mit einer Höhenverstelleinrichtung zum Absenken bzw. Anheben des Beobachtungsrohrs (oder der ganzen

Meßanordnung, falls diese fest mit dem Beobachtungsrohr verbunden ist) versehen ist.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im üb- rigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Be- Schreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine zu Fig. 1 analoge Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform, Fig. 3a - 3c skizzenartige Querschnittsdarstellungen zur

Erläuterung einer speziellen Fortbildung gemäß einer dritten Ausführungsform;

Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer vierten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist eine Temperaturmeßanordnung 1 zur Erfassung der Oberflächentemperatur einer in einer Schmelzwanne 2 enthaltenen Metallschmelze 3 skizzenartig dargestellt. Die Temperaturmeßanordnung 1 umfaßt einen in die Metallschmelze 3 von der Oberfläche her senkrecht eintauchendes Sinterkeramik-Beobachtungsrohr 4, das über ein Winkelstück 5, in dem ein 90 °-Umlenkspie- gel 6 gehaltert ist, mit einem waagerecht positionierten

Tragrohr 7 (ebenfalls aus Keramik oder Metall) verbunden ist, an dessen Ende eine Meßgerätkammer 8 angeflanscht ist, die ein IR-Strahlungspyrometer 9 aufnimmt. Mit dem IR-Strahlungspyro- meter 9 ist eine Auswertungs- und Anzeigeeinheit 10 verbunden.

Die von der Oberfläche der heißen Metallschmelze 3 ausgehende Infrarotstrahlung gelangt, durch das Beobachtungsrohr 4 abgeschirmt gegenüber störender Umgebungsstrahlung, zum Umlenkspiegel 6 und wird von diesem zur Eintrittsoptik des entfernt von der Metallschmelze bei normaler Arbeitstemperatur angeordneten IR-Strahlungspyrometers 9 umgelenkt. Dort wird die Strahlung nach Passieren eines Eintrittsfensters und eines Objektives (die nicht separat dargestellt sind) in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Vergleich der Strahlungsintensität bei zwei vorbestimmten Wellenlängen, analysiert und aus dem Analyseergebnis ein über die Auswertungs- und Anzeigeeinheit 10 angezeigter Temperaturwert gewonnen.

In Fig. 2 ist eine modifizierte Temperaturmeßanordnung 1' ge- zeigt, die weitgehend denselben Aufbau wie die Temperaturmeßanordnung 1 nach Fig. 1 hat und bei der übereinstimmende Komponenten daher mit denselben Bezugsziffer bezeichnet sind wie in Fig. 1 und 4 und nicht nochmals beschrieben werden.

Anstelle des Umlenkspiegels 6 ist als Abbildungseinrichtung hier ein Lichtleitkabel 6' vorgesehen, dessen Eintrittsfläche am von der Metallschmelze 3 abgewandten Ende des Beobachtungsrohres 4 zentrisch gehaltert ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit einer Eintrittsoptik eines (gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 im Bereich der Eintrittsoptik geringfügig modifizierten) IR-Strahlungspyrometers 9' verbunden ist. Weiterhin gelangt ein modifiziertes Tragrohr 1 ' zum Einsatz, das über einen (nicht separat dargestellten) Gaseinlaßstutzen über ein steuerbares Ventil 12 mit einer Inertgasquelle (beispielsweise einer Stickstoff- oder Argonflasche) 11 verbunden ist.

Bei dieser Anordnung gelangt die IR-Strahlung von der Oberfläche der Metallschmelze 3 in die Eintrittspupille des Lichtleiterkabels 6' und wird in diesem praktisch verlustfrei zum IR- Strahlungspyrometer 9' übertragen. Aus der Stickstoff- oder Argonflasche 11 wird zur Kühlung des Glasfaserkabels über das steuerbare Ventil 12 Stickstoff oder Argon in das Tragrohr 7 eingeblasen. Dieser kann über Öffnungen im Bereich des Winkelstücks 5 oder des von dem Schmelze abgewandten oberen Teils des Keramikrohrs 4 wieder entweichen, nachdem er seine Aufgabe der Kühlung des Lichtleiterkabels erfüllt hat.

In einer Fortbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, daß über das steuerbare Ventil 12 der Stickstoff- oder Argondruck soweit erhöht werden kann, daß die im unteren Ende des Kera- mikrohrs 4 stehende Flüssigkeit vollständig aus dem Keramikrohr herausgedrückt wird. Diese Ausführung eignet sich, wie oben bereits kurz erwähnt, besonders für die Temperaturbestimmung an Metallschmelzen, auf denen einen Schlackeschicht schwimmt. Durch die Beaufschlagung des Keramikrohrs 4 mit hohem Stickstoffdruck wird die nach dem Eintauchen im Keramikrohr befindliche, mit Schlacke behaftete Schmelze aus diesem herausgedrückt, und die Schlackebestandteile schwimmen außerhalb des Keramikrohrs zur Oberfläche der Schmelze. Wird anschließend über das steuerbare Ventil 12 der Stickstoffdruck wieder abgesenkt, fließt in das Ende des Keramikrohrs 4 nur noch reine Metallschmelze nach, womit unverfälschte Strahlung von der Metallschmelze zum Lichtleiterkabel 6' und schließlich zum IR- Strahlungspyrometer 9' gelangt.

Es versteht sich, daß die Ausführung des Tragrohrs mit Gaszuführung auch bei der in Fig. 1 skizzierten Variante mit einer Ablenkspiegel-Anordnung möglich ist.

In Fig. 3a - 3c ist eine andere Möglichkeit skizziert, wie eine unverfälschte Messung einer physikalischen Größe oder Analyse der chemischen Zusammensetzung eines Flüssigkeitsbades (etwa einer Metallschmelze) auch dann erreicht werden kann, wenn sich an deren Oberfläche eine Verunreinigungsschicht (etwa Schlacke) befindet. Auch hier sind mit Fig. 1 bzw. 2 übereinstimmende

Teile wieder mit denselben Bezugsziffern wie dort gekennzeichnet .

Bei dieser modifizierten Temperaturmeßanordnung 1 ' ' ist am un- teren Ende des Keramik-Beobachtungsrohrs 4 eine Verschlußkappe 13 aus einem Material angebracht, das bei Eintauchen in die Schmelze 3 mit einer gewissen Zeitverzögerung zerstört wird, etwa aus einem Metall mit einem Schmelzpunkt knapp unterhalb der Temperatur der Schmelze. Auf der Metallschmelze 3 befindet sich eine Schlackenschicht 3a. Beim Absenken des Beobachtungs- rohrs mittels einer Absenkeinrichtung 14 durchstößt die Verschlußkappe die Schlackeschicht und dringt in die Metallschmelze 3 vor und wird anschließend (beispielsweise durch Schmelzen) zerstört. Da sich zu diesem Zeitpunkt das untere En- de des Beobachtungsrohrs 4 unterhalb der Unterkante der Schlak- keschicht 3a im Bereich der Metallschmelze 3 befindet, strömt danach Metallschmelze in das Keramikrohr 4 ein, so daß dessen Inneres (ebenso wie bei der weiter oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen Lösung) schlackenfrei ist. Wird an- schließend über das Beobachtungsrohr 4 eine Temperaturmessung ausgeführt, so ergibt diese korrekt den gewünschten Meßwert der Temperatur der Metallschmelze 3.

In Fig. 4 ist eine weitere Temperaturmeßanordnung 1 ' ' ' zur Er- fassung der Oberflächentemperatur der in der Schmelzwanne 2 enthaltenen Metallschmelze 3 skizzenartig dargestellt. Die Temperaturmeßanordnung 1' ' ' umfaßt ein in die Metallschmelze 3 von der Oberfläche her senkrecht eintauchendes Gußkeramik-Beobachtungsrohr 4''', das (analog zur Anordnung nach Fig. 1) über das Winkelstück 5, in dem der 90° Umlenkspiegel 6 gehaltert ist, mit dem waagerecht positionierten Tragrohr 7 (ebenfalls aus Keramik oder Metall) verbunden ist. An dessen vom Beobachtungsrohr 4 abgewandten Ende ist die Meßgerätekammer 8 angeflanscht, die das IR-Strahlungspyrometer 9 aufnimmt. Mit dem IR- Strahlungspyrometer 9 ist die Auswertungs- und Anzeigeeinheit 10 verbunden.

Das in die Metallschmelze 3 ragende Ende des Sinterkeramik- Beobachtungsrohres 4' ' ' ist durch eine dünne Preßkeramikplatte 4a mit hoher Wärmeleitfähigkeit dicht verschlossen.

Die Metallschmelze überträgt bei einem Meßvorgang ihre Wärme nahezu trägheitslos an die dünne (und damit eine geringe Wärmekapazität aufweisende) Keramikplatte 4a, und die von dieser ausgehende Infrarotstrahlung gelangt, durch das Beobachtungs- röhr 4' ' ' abgeschirmt gegenüber störender Umgebungsstrahlung, zum Umlenkspiegel 6. Sie wird von diesem zur Eintrittsoptik des entfernt von der Metallschmelze bei normaler Arbeitstemperatur angeordneten IR-Strahlungspyrometers 9 umgelenkt und dort in an sich bekannter Weise ausgewertet.

Bei einer modifizierten Temperaturmeßanordnung ist das Keramikrohr mir verschlossenem Ende gegossen, so daß das Aufsetzen der Keramikplatte zum Verschließen entfällt.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern auch in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handels liegen.

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

; 1'; 1 V" Temperaturmeßanordnung

Schmelzwanne

Metallschmelze a Schlackeschicht ; 4'" Keramik-Beobachtungsrohr aa Keramikplatte

Winkelstück

6 90 "-Umlenkspiegel

6' Lichtleiterkabel ; 7' Tragrohr 8 8 Meßgerätekammer

9; ^'9' IR-Strahlungspyrometer

10 Auswertungs- und Anzeigeeinheit

11 Inertgasquelle (Stickstoffflasche;

12 steuerbares Ventil 1 133 Verschlußkappe

14 Absenkeinrichtung

Claims

An s p r ü c h e

1. Anordnung (1; 1'; 1' ' ; 1' ' ' ) zur Bestimmung einer physikalischen Größe, insbesondere der Temperatur, und/oder zur chemischen Analyse einer heißen Flüssigkeit (3) , insbeson- dere einer Stahlschmelze und/oder Schlacke (3a) , auf optischem Wege, mit einem die heiße Flüssigkeit berührenden, insbesondere feuerfesten Beobachtungsrohr (4), einer in dem Beobachtungsrohr oder an dessen Ende angeordneten Abbildungseinrichtung (6; 6') und einer der Abbildungsein- richtung optisch zugeordneten Meß- bzw. Analyseneinrichtung (9; 9' ) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Beobachtungsrohr (4; A' ' ' ) frei über dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet ist und von dort aus in die Flüs- sigkeit (3) eintaucht und insbesondere an seinem freien Ende verschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Beobachtungsrohr ein endseitig verschlossen geformtes

Keramikrohr ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Beobachtungsrohr (4''') an seinem freien Ende ein dicht aufgesetztes Wärmeübertragungselement (4a) trägt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Wärmeübertragungselement als dünne Platte (4a) mit ho- her Wärmeleitfähigkeit, insbesondere als gepreßte bzw. gegossene Keramikplatte, ausgebildet ist.

5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Meß- bzw. Analyseneinrichtung eine Temperaturmeßeinrichtung aufweist, die insbesondere als IR-Strahlungspyro- meter (9) ausgebildet ist.

6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Meß- bzw. Analyseneinrichtung eine photometrische bzw. spektroskopische Analyseneinrichtung aufweist.

7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abbildungseinrichtung eine Lichtleiteranordnung (6') oder eine Umlenkspiegel-Anordnung (6) aufweist.

8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Beobachtungsrohr eine Gaszufuhreinrichtung (11, 12) zum Durchspülen mit einem Gas, insbesondere Inertgas, zur Kühlung der Abbildungseinrichtung (6') und/oder zur Reinigung von Fremdstoffen zugeordnet ist.

9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Höhenverstelleinrichtung zum gesteuerten Absenken und Anheben des Beobachtungsrohres (4).