EP3464654B1

EP3464654B1 - Vorrichtung und verfahren zum erfassen einer förderrate eines flüssigen materials

Info

Publication number: EP3464654B1
Application number: EP17723696.5A
Authority: EP
Inventors: Andreas Schüring; Peter Starke; Alexander BERGS
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2037-05-16
Also published as: US11149323B2; WO2017202639A1; DE102016209238A1; CN109804090B; CN109804090A; EP3464654A1; US20190136334A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen einer Förderrate, mit der ein flüssiges Material aus einem verschwenkbaren Ausgangsgefäß in ein metallurgisches Zielgefäß eingefüllt wird, und ein entsprechendes Verfahren.
Nach dem Stand der Technik ist es auf dem Gebiet einer kontinuierlichen Stahlerzeugung bekannt, einen Ofen fortwährend mit einer Metallbeladung zu beschicken. Zu diesem Zweck sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beispielsweise aus US 6,004,504 bekannt, wobei es sich bei der hierbei verwendeten Metallbeladung insbesondere um Metallschrott in Form von Festpartikeln handelt. Mittels eines Förderratendetektors ist es möglich, die Masse und die Geschwindigkeit der Metallbeladung zu bestimmen, die einem Ofen zugeführt wird. Gemäß US 6,004,504 kann ein Ofen jedoch nur mit fester bzw. partikelförmiger Metallbeladung beschickt werden, nicht jedoch mit flüssigen Materialien.
Aus DE 10 2005 023 133 A1 sind eine Anlage zur Messung und zur Kontrolle der Beschickung eines Ofens mit Schmelzgut und Schrott und ein entsprechendes Verfahren bekannt. Gemäß einer solchen Anlage sind eine automatische Vorrichtung zum Management der Beschickung mit Schmelzgut oder Schrott in Abhängigkeit von der dem Bad gelieferten Energie und eine der automatischen Managementvorrichtung zugeordnete Vorrichtung zum Messen des zugeführten Schmelzgutes vorgesehen, wobei hierzu auch eine Vorrichtung zum Wiegen des Ofens, seines Inhalts und eventuell weiterer auf demselben lastender Bestandteile vorgesehen ist. Für eine kontinuierliche Kontrolle des Ofengewichtes sind zweierlei Messverfahren möglich, nämlich einerseits ein auf dem Flüssigmetallpegel basierendes Verfahren zur indirekten Kontrolle des Ofengewichtes, und andererseits ein direktes Verfahren, mit dem das Gewicht der Anlage mittels entsprechender Sensoren bestimmt wird. Das indirekte Messverfahren basiert auf einer geometrischen Erfassung des Flüssigmetallpegels innerhalb des Ofens, wobei diese Daten in Volumendaten gewandelt werden können, was dann in Kenntnis der spezifischen Dichte des Flüssigmetalls einen Rückschluss auf das Gewicht des innerhalb des Ofens aufgenommenen Flüssigmetalls zulässt. Das indirekte Messverfahren wird lediglich dann durchgeführt, wenn der Ofen mit dem Flüssigmetall gefüllt ist, um wie erläutert den Pegel des Flüssigmetalls innerhalb des Ofens zu bestimmen. Falls an dem Innenfutter des Ofens in Folge einer Wechselwirkung mit dem Flüssigmetall eine Erosionswirkung eintreten sollte, kann sich das Innenvolumen des Ofens verändern, wodurch für das indirekte Messverfahren nachteilig große Ungenauigkeiten entstehen.
Aus EP 2 061 612 B1 sind ein Verfahren zum Abgießen von Schmelze aus einem kippbaren metallurgischen Gefäß sowie eine entsprechende Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt. Nach diesem Stand der Technik kann ein Abgießen von Schmelze aus einem kippbaren metallurgischen Gefäß in ein Aufnahmegefäß vollkommen automatisch durchgeführt werden, weil die Lage eines Schmelze-Gießstrahls, der sich aus einer festgestellten Kippposition des metallurgischen Gefäßes ergibt, automatisiert ermittelt wird, wobei anschließend in Abhängigkeit der ermittelten Lage dieses Gießstrahls das Aufnahmegefäß in Position gebracht wird, um die aus dem metallurgischen Gefäß ausgekippte Schmelze aufzunehmen. Durch ein Nachführen bzw. Bewegen des Aufnahmegefäßes, das sich unterhalb des metallurgischen Gefäßes befindet, wird dem Umstand Rechnung getragen, dass sich der Gießstrahl der Schmelze in Abhängigkeit des sich mit fortschreitendem Abgießen ändernden Kippwinkels des metallurgischen Gefäßes ebenfalls ändert. Im Ergebnis ist somit ein vollautomatisches Abgießen der Schmelze in das Aufnahmegefäß möglich.
Aus US 2012/109354 A1 , US 2016/123669 A1 , US 2010/116855 A1 , DE 35 32 763 A1 , US 4 135 915 A , US 4 191 885 A bzw. US 2009/230159 A1 sind jeweils gattungsgemäße Vorrichtungen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. gattungsgemäße Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 10 bekannt. Der vorstehend erläuterte Stand der Technik unterliegt dem Nachteil, dass für das gezielte Chargieren eines Einsatzmaterials zumeist eine aufwändige Gewichtsermittlung von Anlagenkomponenten einschließlich eines Untergefäßes für eine Gießpfanne erforderlich ist, und dass das Zielgefäß in der Regel direkt unterhalb der Gießpfanne angeordnet ist, so dass eine Beabstandung der Gießpfanne von dem Zielgefäß nicht möglich ist.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Förderrate für ein flüssiges Material, mit der das flüssige Material in ein metallurgisches Zielgefäß eingefüllt wird, mit einfachen und robusten Mitteln zu erfassen und auf Grundlage dessen auch genau einzustellen bzw. zu regeln.
Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dient zum Erfassen einer Förderrate, mit der ein flüssiges Material in Form von Roheisen aus einem verschwenkbaren Ausgangsgefäß in ein metallurgisches Zielgefäß eingefüllt wird, und umfasst Mittel zum Bestimmen einer Menge an flüssigem Material, das in dem Ausgangsgefäß eingefüllt ist, und Mittel zum Erfassen einer Menge an flüssigem Material, das durch ein Verschwenken des Ausgangsgefäßes in Richtung des Zielgefäßes ausgelassen wird. Zwischen dem Ausgangsgefäß und dem Zielgefäß ist eine Zugaberinne vorgesehen, die aus feuerfestem Material hergestellt ist. Die Mittel zum Erfassen einer Menge an flüssigem Material, das durch ein Verschwenken des Ausgangsgefäßes in Richtung des Zielgefäßes ausgelassen wird, umfassen zumindest eine Messschleife, die in ein Wandmaterial der Zugaberinne integriert ist.
Ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung dient zum Erfassen einer Förderrate eines flüssigen Materials, mit der das flüssige Material aus einem verschwenkbaren Ausgangsgefäß in ein metallurgisches Zielgefäß eingefüllt wird, und ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:

(i) Bestimmen einer Menge an flüssigem Material, das in dem Ausgangsgefäß enthalten bzw. eingefüllt ist, und
(ii) Erfassen der Menge an flüssigem Material, das durch ein Verschwenken des Ausgangsgefäßes in Richtung des Zielgefäßes ausgelassen wird.

Zwischen dem Ausgangsgefäß und dem Zielgefäß ist eine aus feuerfestem Material bestehende Zugaberinne angeordnet, so dass bei einem Verschwenken des Ausgangsgefäßes in Richtung des Zielgefäßes das flüssige Material aus dem Ausgangsgefäßzunächst in die Zugaberinne austritt und anschließend von der Zugaberinne in das Zielgefäß gelangt. In Schritt (ii) wird eine Füllhöhe bestimmt, mit der die Zugaberinne von dem flüssigen Material gefüllt wird, wenn das Ausgangsgefäß in Richtung des Zielgefäßes gekippt wird und dabei das flüssige Material aus dem Ausgangsgefäß in die Zugaberinne austritt. In dem Material der Zugaberinne, welches an eine Innenumfangsfläche der Zugaberinne angrenzt, ist zumindest eine Messschleife vorgesehen, wobei eine Füllhöhe des flüssigen Materials innerhalb der Zugaberinne durch die Messschleife bestimmt wird, indem in der Messschleife durch eine Wechselwirkung mit dem Roheisen elektrische Felder induziert werden.
Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass durch geeignete Mittel die Menge an flüssigem Material, welches durch ein Verschwenken des Ausgangsgefäßes in Richtung des Zielgefäßes ausgelassen wird, erfasst werden kann. Anders ausgedrückt, handelt es sich bei dieser Menge an flüssigem Material um die Förderrate, mit der das flüssige Material in Form von Roheisen in das metallurgische Zielgefäß eingefüllt wird. Diese Förderrate wird erfindungsgemäß zumindest dadurch erfasst, dass mittels der induzierten elektrischen Felder eine Füllhöhe des Roheisen, das durch die Zugaberinne in Richtung des Zielgefäßes strömt, bestimmt wird und hieraus ein Rückschluss auf die Förderrate des Roheisens möglich ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Förderrate für das flüssige Material auch volumetrisch erfasst werden, z.B. durch hierzu geeignete Scannereinrichtungen oder dergleichen. In Kenntnis einer vorbestimmten spezifischen Dichte des flüssigen Materials ist dann eine Umrechnung der erfassten Volumenmenge des flüssigen Materials in ein entsprechendes Gewicht möglich. Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Menge an flüssigem Material, welches aus dem Ausgangsgefäß in Richtung des Zielgefäßes ausgelassen wird, direkt gravimetrisch erfasst wird, z.B. durch eine Wiegevorrichtung oder dergleichen, die in Form einer Gewichts-Messzelle ausgebildet sein kann.
Bei den flüssigen Materialien, deren Förderrate mittels einer Vorrichtung bzw. einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erfasst wird, kann es sich allgemein um flüssige Stoffe handeln, z.B. um Roheisen, Schlacken oder dergleichen, die eine hohe Temperatur und ggf. eine niedrige Viskosität aufweisen können.
Das flüssige Material kann bei einem Verschwenken des Ausgangsgefäßes entweder direkt in das Zielgefäß eingefüllt werden. Alternativ hierzu ist es möglich, zwischen dem Ausgangsgefäß und dem Zielgefäß Hilfsmittel anzuordnen, z.B. eine Zugaberinne, wobei das flüssige Material bei einem Verschwenken des Ausgangsgefäßes in Richtung des Zielgefäßes zunächst in diese Zugaberinne ausgelassen wird, um durch diese Zugaberinne dann in das metallurgische Zielgefäß eingefüllt zu werden. Hierbei ist es möglich, dass entweder die Zugaberinne direkt in das metallurgische Gefäß mündet, oder das an die Zugaberinne weitere Hilfsmittel, z.B. eine Förderrinne oder dergleichen, angeschlossen sind, durch die ein Transport des flüssigen Materials hinein in das Zielgefäß gewährleistet ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung umfassen die Mittel, durch die die Menge an flüssigem Material in dem Ausgangsgefäß bestimmt wird, eine erste Scannereinrichtung. Mittels einer solchen Scannereinrichtung ist es möglich, das Ausgangsgefäß und dessen Geometrie zu scannen, nämlich sowohl wenn das Ausgangsgefäß noch leer ist, als auch wenn das flüssige Material in das Ausgangsgefäß eingefüllt ist. Das Scannen des Ausgangsgefäßes im leeren Zustand ist insbesondere zur Bestimmung eines möglichen Aufnahmevolumens des Ausgangsgefäßes von Vorteil, weil hierdurch ein genauer Zustand einer Innenwandung des Ausgangsgefäßes ermittelt bzw. bestimmt werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich bei dem Ausgangsgefäß um eine Gießpfanne handelt, deren Innenwandung in der Regel eine Ausmauerung aufweist, die durch den Kontakt mit heißer Metallschmelze einer erosiven Abnutzung unterworfen sein kann. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es zweckmäßig, wenn vor Verarbeitung einer neuen Charge an flüssigem Material, im Rahmen des Schritts (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens, das Ausgangsgefäß zunächst im leeren Zustand durch die erste Scannereinrichtung gescannt wird, d.h. wenn darin kein flüssiges Material enthalten ist. Hierdurch ist ein Rückschluss auf ein jeweils zeitaktuelles mögliches Aufnahmevolumen des Ausgangsgefäßes gewährleistet.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann zumindest eine Wiegevorrichtung vorgesehen sein, mit der das Gewicht des Ausgangsgefäßes bestimmt wird, nämlich während das Ausgangsgefäß in Richtung des Zielgefäßes gekippt wird, um das flüssige Material in das Zielgefäß einzufüllen. Eine solche Wiegevorrichtung kann in einen Absetzstand, auf dem das Ausgangsgefäß positioniert werden kann, oder in einem Kran, an dem das Ausgangsgefäß anbringbar ist, integriert sein. Durch eine solche Wiegevorrichtung ist es somit möglich, auf Grundlage der festgestellten Gewichtsänderung des Ausgangsgefäßes, wenn dieses in Richtung des Zielgefäßes verschwenkt wird und dabei das flüssige Material in Richtung des Zielgefäßes austritt, einen Rückschluss auf die Förderrate zu gewinnen, mit der das flüssige Material in das metallurgische Zielgefäß eingefüllt wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die Mittel, mit denen die Menge an durch ein Verschwenken des Ausgangsgefäßes in Richtung des Zielgefäßes ausgelassenen flüssigem Material erfasst wird, eine Wegmesserfassung bzw. eine Positionsmesseinrichtung aufweisen. Hierdurch ist es möglich, eine Kippbewegung, mit der das Ausgangsgefäß in Richtung des Zielgefäßes verschwenkt wird, zu bestimmen, nämlich hinsichtlich sowohl eines Kippwinkels als auch einer Kippgeschwindigkeit für das Ausgangsgefäß.
Die vorstehend genannte erste Scannereinrichtung kann dergestalt angeordnet und ausgebildet sein, dass hiermit eine Füllhöhe bestimmt werden kann, mit der das flüssige Material innerhalb des Ausgangsgefäßes eingefüllt ist. Optional ist es möglich, dass mit einer solchen Scannereinrichtung auch eine Veränderung der Füllhöhe innerhalb des Ausgangsgefäßes erfasst wird, während das Ausgangsgefäß in Richtung des Zielgefäßes verschwenkt wird und dabei das flüssige Material aus dem Ausgangsgefäß austritt.
Ergänzend und/oder alternativ kann nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine zweite Scannereinrichtung vorgesehen sein, die auf die zwischen dem Ausgangsgefäß und dem Zielgefäß angeordneten Zugaberinne ausgerichtet ist. Mittels der zweiten Scannereinrichtung wird die Zugaberinne gescannt, um darin eine Füllhöhe des flüssigen Materials zu bestimmen, während das Ausgangsgefäß in Richtung des Zielgefäßes verschwenkt wird und dadurch das flüssige Material in die Zugaberinne einströmt. In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, dass die Geometrie der Zugaberinne und deren Neigung in Richtung des Zielgefäßes bekannt sind. Auf Grundlage dessen ist es möglich, mit einer durch die zumindest eine Messschleife und/oder durch die Scannereinrichtung bestimmten Füllhöhe des flüssigen Materials innerhalb der Zugaberinne einen Rückschluss auf das Volumen bzw. die Förderrate des flüssigen Materials zu gewinnen, mit dem bzw. der das flüssige Material in das Zielgefäß eingefüllt wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird eine Kippgeschwindigkeit für das Ausgangsgefäß im Schritt (ii) derart gewählt bzw. geregelt eingestellt, dass die Förderrate, mit der das flüssige Material aus dem Ausgangsgefäß in Richtung des Zielgefäßes austritt, im Wesentlichen konstant ist. Hierdurch ist es möglich, dass das flüssige Material in das metallurgische Zielgefäß mit einer vorbestimmten Förderrate eingefüllt wird. Durch die Ausregelung der Kippgeschwindigkeit des Ausgangsgefäßes wird eine Abnahme der Füllhöhe des flüssigen Materials innerhalb des Ausgangsgefäßes, welche Abnahme beim Austreten des flüssigen Materials aus dem Ausgangsgefäß auftritt, geeignet kompensiert, zwecks Erzielung einer gewünschten Förderrate.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung bei einem Ofen u.a. zur Stahlerzeugung entweder als Erstausrüstung vorgesehen sein kann, oder auch nachgerüstet werden kann. Jedenfalls werden die wesentlichen Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus den Mitteln zum Bestimmen einer Menge an flüssigem Material, das in dem Ausgangsgefäß eingefüllt ist, und aus den Mitteln zum Erfassen einer Menge an flüssigem Material, das durch ein Verschwenken des Ausgangsgefäßes in Richtung dies Zielgefäßes ausgelassen wird, gebildet. Demgegenüber sind das Ausgangsgefäß und das Zielgefäß selber nicht unbedingt Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand einer schematisch vereinfachten Zeichnung im Detail beschrieben.
Es zeigen:

Fig. 1: eine vereinfachte Seitenansicht, teilweise freigeschnitten, eines metallurgischen Ofens und einer verschwenkbaren Gießpfanne, die dem Ofen zugeordnet ist,
Fig. 2-4: jeweils Seitenansichten der Gießpfanne von Fig. 1 in verschiedenen Schwenkpositionen in Bezug auf den metallurgischen Ofen, zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5: stark vereinfachte Querschnittsansichten einer Gießpfanne, wenn darin (a) ein flüssiges Material eingefüllt ist, und (b) wenn die Gießpfanne leer ist,
Fig. 6: eine Seitenansicht einer Gießpfanne, zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 7: eine vereinfachte Querschnittsansicht einer Zugaberinne, die zu dem Ofen von Fig. 1 führt,
Fig. 8: eine vereinfachte Seitenansicht einer Gießpfanne, zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht, vereinfacht und teilweise freigeschnitten, einen Teil eines Ofens, der z.B. zur Stahlerzeugung dient, und eine zugeordnete Gießpfanne, die in Richtung des Ofens verschwenkbar angeordnet ist. Die Erfindung kann bei einem solchen Ofen zum Einsatz kommen, wie nachstehend im Detail erläutert.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung stellt darauf ab, dass hiermit eine Förderrate erfasst wird, mit der ein flüssiges Material aus einem verschwenkbaren Ausgangsgefäß in ein metallurgisches Zielgefäß eingefüllt wird. Zur Erläuterung der Erfindung werden unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein verschwenkbares Ausgangsgefäß stets als Gießpfanne, und ein metallurgisches Zielgefäß stets als Ofen bezeichnet, ohne dass hierin eine Einschränkung auf solche Bauteile bzw. Elemente zu verstehen ist.
Die Fig. 2-4 verdeutlichen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, und zeigen eine Gießpfanne 4 von Fig. 1 in verschiedenen Betriebspositionen in Bezug zu einem Ofen 6, dem die Gießpfanne 4 zugeordnet ist. Die Gießpfanne 4 kann in Richtung des Ofens 6 verschwenkt werden. Im Einzelnen ist die Gießpfanne 4 in einer Ausgangsposition (Fig. 2), in einer Zwischenposition (Fig. 3) und in einer Endposition (Fig. 4) gezeigt. Ausgehend von der Ausgangsposition gemäß Fig. 2 dient ein Verschwenken der Gießpfanne 4 in Richtung des Ofens 6 zu dem Zweck, dass ein flüssiges Material, beispielsweise flüssiges Roheisen, aus der Gießpfanne 4 in Richtung des Ofens 6 ausgelassen wird und vorzugsweise mit einer vorbestimmten Förderrate in den Ofen 6 eingefüllt wird.
Angrenzend an den Ofen 6 ist ein Pfannenabsetzstand 7 positioniert, der ein Paar Haltearme 8 aufweist, die um eine horizontale Achse A verschwenkbar sind. An einem freien Ende der Haltearme 8 sind jeweils Sacknuten 8s (Fig. 2) ausgebildet. An entgegengesetzten Seiten der Gießpfanne sind jeweils Führungszapfen 4z (Fig. 2) angebracht. Somit ist es möglich, die Gießpfanne 4 zwischen den Haltearmen 8 einzuhängen, indem die Führungszapfen 4z in die Sacknuten 8s der beiden Haltearme 8 eingehängt werden.
Der Pfannenabsetzstand 7 weist zumindest einen Hydraulikzylinder 10 auf, der an einem der beiden Haltearme 8 angelenkt ist. Zweckmäßigerweise ist jedem der beiden Haltearme 8 ein separater Hydraulikzylinder 10 zugeordnet, was in den Seitenansichten der Zeichnung nicht zu erkennen ist. Durch eine Betätigung des bzw. der Hydraulikzylinder(s) 10 ist es möglich, die Haltearme 8 zu verschwenken. Hierbei erfolgt gleichzeitig ein Verschwenken der Gießpfanne 4 um die Achse A in verschiedene Betriebspositionen, weil die Position der Gießpfanne 4, nachdem sie zwischen den Haltearmen 8 eingehängt ist, relativ zu den Haltearmen 8 festgelegt ist und sich nicht verändert.
Zwischen dem Pfannenabsetzstand 7 und dem Ofen 6 ist eine Zugaberinne 12 angeordnet, deren Verlauf in Richtung des Ofens 6 nach unten geneigt ist. Im Anschluss an die Zugaberinne 12 ist eine Förderrinne 13 vorgesehen, die bis hinein bis in den Ofen 6 führt. Die Zugaberinne 12 ist mittels eines Gelenkhebels 14 (Fig. 3) an einer Rahmenkonstruktion des Pfannenabsetzstands 7 gelenkig angebunden, wobei durch eine Verstellung des Gelenkhebels 14, vorzugsweise motorisch, die Neigung der Zugaberinne 12 in Richtung des Ofens 6 veränderlich ist.
Falls flüssiges Material in die Gießpfanne 4 eingefüllt ist, und anschließend die Gießpfanne 4 ausgehend von ihrer Ausgangsposition (Fig. 2) durch eine Betätigung des Hydraulikzylinders 10 um die Achse A verschwenkt und somit in Richtung des Ofens 6 gekippt wird, z.B. in die Zwischenposition gemäß Fig. 3, dann tritt das flüssige Material aus einer Öffnung 5 der Gießpfanne 4 in die Zugaberinne 12 aus. In der Fig. 3 ist eine Füllhöhe, mit der die Zugaberinne 12 durch das flüssige Material 2 ausgefüllt ist, durch eine gestrichelte Linie 16 symbolisiert. Das flüssige Material 2 strömt von der Zugaberinne 12 in die hieran angeschlossene Förderrinne 13, und gelangt anschließend hinein in den Ofen 6. Die Füllhöhe 16, die für das flüssige Material 2 innerhalb der Zugaberinne 12 resultiert, wird durch den Kippwinkel der Gießpfanne 4, und ggf. durch den Neigungswinkel der Zugaberinne 12, eingestellt.
In Fig. 4 ist die Gießpfanne 4 in ihre Endstellung verschwenkt, nämlich durch eine entsprechende Betätigung des Hydraulikzylinders 10 und eine daraus resultierende Bewegung der Haltearme 8. In dieser Endstellung ist gewährleistet, dass das flüssige Material 2 aus der Gießpfanne 2 im Wesentlichen vollständig herausfließt und bestimmungsgemäß in den Ofen 6 eingefüllt wird. In der Fig. 4 ist, in gleicher Weise wie bei Fig. 3, eine Füllhöhe 16, mit der die Zugabrinne 12 durch das flüssige Material 2 gefüllt ist, durch eine gestrichelte Linie symbolisiert. Ergänzend darf darauf hingewiesen werden, dass die Gießpfanne 4 in der Darstellung von Fig. 1 ebenfalls in ihre Endstellung verschwenkt ist.
Die Vorrichtung 1 umfasst Mittel 18, um eine Menge an flüssigem Material, das in dem Ausgangsgefäß in Form der Gießpfanne 4 eingefüllt ist, zu bestimmen.
Diese Mittel 18 umfassen z.B. eine erste Scannereinrichtung 20 (Fig. 2), mit der die Gießpfanne 4 gescannt werden kann, wenn diese mit dem flüssigen Material 2 gefüllt ist. Ergänzend ist es möglich, die Gießpfanne 4 und deren Geometrie mittels der ersten Scannereinrichtung 20 zu scannen, um dadurch einen exakten Wert für das Innenvolumen der Gießpfanne zu ermitteln.
Fig. 5 zeigt stark vereinfachte Querschnittsansicht der Gießpfanne 4. Bei der Darstellung (a) von Fig. 5 wird die Gießpfanne 4 mittels der ersten Scannereinrichtung 20 gescannt, wenn flüssiges Material 2 in der Gießpfanne 4 eingefüllt ist. Bei der Darstellung (b) von Fig. 5 wird die Gießpfanne 4 in leerem Zustand mittels der ersten Scannereinrichtung 20 gescannt. Durch das Scannen der Gießpfanne 4, wenn diese leer ist und darin also kein flüssiges Material eingefüllt ist, ist es möglich, ein exaktes Innenvolumen für die Gießpfanne 4 zu bestimmen, auch unter Berücksichtigung von möglichen Abnutzungserscheinungen von deren Ausmauerung an der Innenumfangsfläche. Für die vorliegende Erfindung ist es zweckmäßig, die Gießpfanne 4 stets in leerem Zustand zu scannen, bevor darin flüssiges Material 2 , z.B. als nächste Charge von Roheisen, wieder eingefüllt wird.
In Kenntnis eines exakten Innenvolumens der Gießpfanne 4, das wie erläutert durch ein Scannen der leeren Gießpfanne 4 bestimmt wird, kann anschließend durch ein Scannen der Füllhöhe, mit der die Gießpfanne 4 mit flüssigen Material 2 gefüllt ist, ein Rückschluss auf die in die Gießpfanne 4 eingefüllte Menge an flüssigem Material gezogen werden. Diese Menge kann als Volumen berechnet werden, wobei anhand einer vorbestimmten spezifischen Dichte des flüssigen Materials damit auch das Gewicht des flüssigen Materials innerhalb der Gießpfanne 4 bestimmbar ist.
Die Vorrichtung 1 umfasst weiters Mittel 24, um eine Menge an flüssigen Material, das bei einem Verschwenken der Gießpfanne 4 in Richtung Ofens 6 ausgelassen wird, zu erfassen.
Die Mittel 24 können einen Sensor 26 zur Wegmesserfassung umfassen, der an dem Hydraulikzylinder 10 vorgesehen ist. Mittels dieses Sensors 26 ist es möglich, eine genaue Position der Haltearme 8, und damit auch der darin eingehängten Gießpfanne 4 zu bestimmen. Auf Grundlage dessen ist es möglich, eine Kippbewegung der Gießpfanne 4 zu messen, nämlich sowohl hinsichtlich eines Kippwinkels als auch einer Kippgeschwindigkeit relativ zu dem Ofen 6.
Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
Vor der Verarbeitung einer Charge an flüssigem Material 2, z.B. in Form von Roheisen, wird die Gießpfanne 4 zunächst im leeren Zustand mittels der Scannereinrichtung 20 gescannt, um das Innenvolumen der Gießpfanne 4 exakt zu bestimmen. Anschließend wird das flüssige Material 2 in die Gießpfanne 4 eingefüllt, wobei mittels der Scannereinrichtung 20 dann die Füllhöhe für das flüssige Material 2 innerhalb der Gießpfanne bestimmt wird. Sodann wird die Gießpfanne 4, ausgehend von ihrer Ausgangsposition gemäß Fig. 2, um die Achse A in Richtung des Ofens 6 gekippt, und gelangt dabei über eine Zwischenposition (Fig. 3) in ihre Endposition (Fig. 4). Wie bereits erläutert, strömt dabei das flüssige Material 2 aus der Öffnung 5 der Gießpfanne 4 in die Zugaberinne 12, und gelangt anschließend hinein in den Ofen 6. Die Geschwindigkeit, mit welcher die Gießpfanne 4 um die Achse A in Richtung des Ofens 6 gekippt wird, wird unter Berücksichtigung der Füllhöhe bzw. des Füllgewichts des flüssigen Materials, das in der Gießpfanne 4 aufgenommen ist, im Voraus berechnet, und durch eine Ansteuerung des Hydraulikzylinders 10 geeignet eingestellt.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Darstellung gemäß Fig. 6 erläutert.
Die Mittel 24 können auch eine erste Wiegeeinrichtung 22 umfassen, die alternativ oder ergänzend zur Scannereinrichtung 20 vorgesehen sein kann. Die erste Wiegeeinrichtung 22 ist in den Pfannenabsetzstand 7 integriert, und ermöglicht eine Bestimmung des Gewichts der in die Haltearme 8 eingehängten Gießpfanne 4, nämlich sowohl in deren Ausgangsposition, als auch während des Verschwenkens um die Achse A. Unter Berücksichtigung der Gewichtsänderung der Gießpfanne 4, die sich bei deren Verschwenken um die Achse A in Folge eines Austritts des flüssigen Materials 2 ergibt, kann die Menge an flüssigem Material, die in den Ofen 6 eingefüllt wird, d.h. die Förderrate rechnerisch bestimmt werden.
Mittels der ersten Wiegeeinrichtung 22 ist es auch möglich, das Gewicht des flüssigen Materials 2 zu bestimmen, das in der Gießpfanne 4 eingefüllt ist, wenn diese sich in ihrer Ausgangsstellung gemäß Fig. 2 befindet. Dies erfolgt in einfacher Weise durch eine Messung des Gewichts der Gießpfanne 4 in leerem Zustand, und anschließend in gefülltem Zustand zusammen mit dem flüssigen Material 2. Insoweit bildet die erste Wiegeeinrichtung 22 auch einen Bestandteil der Mittel 18.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Mittel 24 eine zweite Scannereinrichtung 28 umfassen, mit der die Füllhöhe 16 für das flüssige Material 2 innerhalb der Zugaberinne 12 bestimmt wird. Fig. 7 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht der Zugaberinne 12, und verdeutlicht, dass die zweite Scannereinrichtung 28 z.B. oberhalb der Zugaberinne 12 positioniert ist, um die Zugaberinne 12 zu scannen und dadurch die Füllhöhe 16 für das flüssige Material 2 zu erfassen. In diesem Zusammenhang darf bezüglich der Zugaberinne 12 darauf verwiesen werden, dass deren Geometrie (in einer Ebene orthogonal zur Strömungsrichtung des flüssigen Materials) und Neigungswinkel in Richtung des Ofens 6 bekannt sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Mittel 24, ergänzend oder alternativ zur zweiten Scannereinrichtung 28, eine zweite Wiegeeinrichtung 30 umfassen, die in der Darstellung von Fig. 7 nur symbolisch stark vereinfacht gezeigt ist. Mittels der zweiten Wiegeeinrichtung 30 kann das Gewicht in der Zugaberinne 12 kontinuierlich bestimmt werden, wenn während eines Verschwenkens der Gießpfanne 4 um die Achse A das flüssige Material 2 aus der Gießpfanne 4 in die Zugaberinne 12 austritt. Auf Grundlage der Gewichtsmessung der Zugaberinne 12, wenn das flüssige Material 2 durch die Zugaberinne 2 strömt, ist im Vergleich zu einem zuvor ermittelten Gewicht der Zugaberinne 12, wenn diese leer ist und darin kein flüssiges Material enthalten ist, dann ein Rückschluss auf die Förderrate möglich, mit der das flüssige Material 2 durch die Zugaberinne 12 in den Ofen 6 eingefüllt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Mittel 24, ergänzend oder alternativ zur zweiten Scannereinrichtung 28 bzw. zur zweiten Wiegeeinrichtung 30, Messchleifen 32 umfassen, die in das Feuerfest (FF-) Material, aus dem die Zugaberinne 12 hergestellt ist, eingebettet sind (vgl. Fig. 7). Falls die Zugaberinne 12 von flüssigem Material in Form von Roheisen durchströmt wird, werden in den Messschleifen 32 elektrische Felder induziert, mittels derer dann die Füllhöhe 16, die sich für das Roheisen innerhalb der Zugaberinne 12 einstellt, bestimmbar ist.
Auf Grundlage der Füllhöhe 16 für das flüssige Material 2 innerhalb der Zugaberinne 12, welche Füllhöhe 16 durch die zweite Scannereinrichtung 28 und/oder durch die Messchleifen 32 erfasst wird, ist dann ein Rückschluss auf die Menge bzw. Förderrate möglich, mit der das flüssige Material 2 die Zugaberinne 12 durchströmt und anschließend in den Ofen 6 eingefüllt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gießpfanne 4 an einem Kran 34 hängt. Dies ist vereinfacht in einer Seitenansicht von Fig. 8 dargestellt, die ein Teil eines Ofens 6 gemäß Fig. 1 zeigt. Mit Hilfe eines Hilfshubs, der für den Kran 34 einstellbar ist, kann die Gießpfanne 4 kontrolliert gekippt bzw. in Richtung des Ofens 6 verschwenkt werden, in gleicher Weise wie in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt und erläutert, so dass im Ergebnis das flüssige Material 2 aus der Gießpfanne 4 durch die Zugaberinne 12 in den Ofen 6 eingefüllt wird.
In den Kran 34 kann eine dritte Wiegeeinrichtung 36 integriert sein, mittels der eine Gewichtsänderung für die Gießpfanne 4 bestimmt wird, wenn diese in Richtung des Ofens 6 verschwenkt wird und dabei flüssiges Material 2 aus der Gießpfanne 4 austritt. Die gemessene Gewichtsänderung für die Gießpfanne 4 ist, in gleicher Weise wie bei der Messung mit der ersten Wiegeeinrichtung 22, ein Maß für die Förderrate in Form eines Massenstroms, mit dem das flüssige Material 2 in den Ofen 6 eingefüllt wird.
In Bezug auf die Mittel 24 darf darauf hingewiesen werden, dass die vorstehend erläuterte Scannereinrichtung 28, die Wiegeeinrichtungen 22, 30, 36 und die Messschleifen 32 alternativ oder kumulativ eingesetzt werden können, um im Ergebnis die Förderrate zu bestimmen, mit der das flüssige Material 2 in den Ofen 6 eingefüllt wird. Bei einem kumulativen Einsatz dieser Elemente ist eine verbesserte Genauigkeit in Bezug auf eine Erfassung und Einstellung der Förderrate für das flüssige Material 2 gewährleistet.
In Bezug auf die Zeichnung darf darauf hingewiesen werden, dass die darin gezeigten Scannereinrichtungen 20, 28 stark vereinfacht und nur symbolisch dargestellt sind.
Für alle der obigen Ausführungsformen der Erfindung darf schließlich darauf hingewiesen werden, dass die Vorrichtung 1 auch eine Steuerung 3 umfasst, die z.B. in Fig. 2 zwecks Vereinfachung nur symbolisch angedeutet ist. Alle der genannten Scannereinrichtungen, Wiegeeinrichtungen und Wegmesserfassungen bzw. Sensoren sind über (nicht gezeigte) Datenleitungen an die Steuerung 3 angeschlossen, so dass deren Signale in der Steuerung 3 verarbeitet werden können. Auf Grundlage dessen ist dann eine geeignete Ansteuerung bzw. Regelung des Hydraulikzylinders 10 zur Einstellung einer gewünschten Kippgeschwindigkeit für die Gießpfanne 4 möglich, weil der Hydraulikzylinder 10 ebenfalls an die Steuerung 3 angeschlossen ist. Im Ergebnis kann dadurch eine vorbestimmte Förderrate erzielt werden, mit der das flüssige Material 2 in den Ofen 6 eingefüllt wird.

Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Flüssiges Material
3: Steuerung
4: Gießpfanne / Ausgangsgefäß
4z: Führungszapfen
5: Öffnung (der Gießpfanne)
6: Ofen / metallurgisches Zielgefäß
7: Pfannenabsetzstand
8s: Sacknuten
8: Haltearme
13: Förderrinne
10: Hydraulikzylinder
12: Zugaberinne
14: Gelenkhebel
16: Füllhöhe
18: Mittel zum Bestimmen einer Menge an flüssigem Material
20: Erste Scannereinrichtung
22: Erste Wiegeeinrichtung
24: Mittel zum Erfassen der Menge an flüssigem Material
26: Sensor, zur Wegmesserfassung
28: Zweite Scannereinrichtung
30: Zweite Wiegeeinrichtung
32: Messschleife
34: Kran
36: Dritte Wiegeeinrichtung
A: (Horizontale) Achse
FF: Feuerfestes Material (für die Zugaberinne 12)

Claims

Vorrichtung (1) zum Erfassen einer Förderrate, mit der ein flüssiges Material in Form von Roheisen (2) aus einem verschwenkbaren Ausgangsgefäß (4) in ein metallurgisches Zielgefäß (6) eingefüllt wird, umfassend
Mittel (18) zum Bestimmen einer Menge an flüssigem Material (2), das in dem Ausgangsgefäß (4) eingefüllt ist, und
Mittel (24) zum Erfassen einer Menge an flüssigem Material (2), das durch ein Verschwenken des Ausgangsgefäßes (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) ausgelassen wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Ausgangsgefäß (4) und dem Zielgefäß (6) eine Zugaberinne (12) vorgesehen ist, die aus feuerfestem Material (FF) hergestellt ist, und
dass die Mittel (24) zum Erfassen einer Menge an flüssigem Material (2), das durch ein Verschwenken des Ausgangsgefäßes (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) ausgelassen wird, zumindest eine Messschleife (32) zur Bestimmung der Füllhöhe durch induzierte elektrische Felder umfassen, die in ein Wandmaterial (FF) der Zugaberinne (12) integriert ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (18), durch die die Menge an flüssigem Material (2) in dem Ausgangsgefäß (4) bestimmt wird, eine erste Scannereinrichtung (20) umfassen, wobei das Ausgangsgefäß (4) und dessen Geometrie durch die erste Scannereinrichtung (20) scannbar sind, wenn das Ausgangsgefäß (4) sowohl leer ist als auch darin das flüssige Material (2) eingefüllt ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (18) und/oder die Mittel (24) zumindest eine Wiegeeinrichtung (22, 36) umfassen, mit der das Gewicht des Ausgangsgefäßes (4) bestimmbar ist, während das Ausgangsgefäß (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) gekippt wird, um das flüssige Material (2) in das Zielgefäß (6) einzufüllen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiegeeinrichtung (22) in einen Absetzstand (7), auf dem das Ausgangsgefäß (4) positionierbar ist, integriert ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiegeeinrichtung (36) in einen Kran (34), an dem das Ausgangsgefäß (4) anbringbar ist, integriert ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (24), mit denen die Menge an durch ein Verschwenken des Ausgangsgefäßes (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) ausgelassenen flüssigem Material (2) erfasst wird, eine Wegmesserfassung (26) aufweisen, durch die eine Kippbewegung, mit der das Ausgangsgefäß (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) verschwenkt wird, bestimmbar sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wegmesserfassung (26) sowohl ein Kippwinkel als auch eine Kippgeschwindigkeit, mit dem bzw. mit der das Ausgangsgefäß (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) verschwenkt wird, bestimmbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (24) zum Erfassen einer Menge an flüssigem Material (2), das durch ein Verschwenken des Ausgangsgefäßes (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) ausgelassen wird, eine zweite Scannereinrichtung (28) umfassen, mit der eine Zugaberinne (12), die zwischen dem Ausgangsgefäß (4) und dem Zielgefäß (6) angeordnet ist, scannbar ist, um dadurch eine Füllhöhe (16), mit der die Zugaberinne (12) von dem flüssigen Material (2) gefüllt ist, zu bestimmen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (24) zum Erfassen einer Menge an flüssigem Material (2), das durch ein Verschwenken des Ausgangsgefäßes (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) ausgelassen wird, eine zweite Wiegeeinrichtung (30) umfassen, mit der das Gewicht einer Zugaberinne (12), die zwischen dem Ausgangsgefäß (4) und dem Zielgefäß (6) angeordnet ist, kontinuierlich messbar ist.
Verfahren zum Erfassen einer Förderrate eines flüssigen Materials (2) in Form von Roheisen, mit der das flüssige Material (2) aus einem verschwenkbaren Ausgangsgefäß (4) in ein metallurgisches Zielgefäß (6) eingefüllt wird, gekennzeichnet durch die Schritte:
(i) Bestimmen einer Menge an flüssigem Material (2), das in dem Ausgangsgefäß (4) enthalten ist, und

(ii) Erfassen der Menge an flüssigem Material (2), das durch ein Verschwenken des Ausgangsgefäßes (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) ausgelassen wird
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Ausgangsgefäß (4) und dem Zielgefäß (6) eine Zugaberinne (12) angeordnet ist, so dass bei einem Verschwenken des Ausgangsgefäßes (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) das flüssige Material (2) aus dem Ausgangsgefäß (4) zunächst in die Zugaberinne (12) austritt und anschließend von der Zugaberinne (12) in das Zielgefäß (6) gelangt, wobei die Zugaberinne (12) aus feuerfestem Material besteht,
dass im Schritt (ii) eine Füllhöhe bestimmt wird, mit der die Zugaberinne (12) von dem flüssigen Material (2) gefüllt wird, wenn das Ausgangsgefäß (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) gekippt wird und dabei das flüssige Material (2) aus dem Ausgangsgefäß (4) in die Zugaberinne (12) austritt, und
dass in dem Material (FF) der Zugaberinne (12), welches an eine Innenumfangsfläche der Zugaberinne (12) angrenzt, zumindest eine Messschleife (32) vorgesehen ist, wobei eine Füllhöhe (16) des flüssigen Materials (2) innerhalb der Zugaberinne (12) durch die Messschleife (32) bestimmt wird, indem in der Messschleife (32) durch eine Wechselwirkung mit dem Roheisen elektrische Felder induziert werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (i) die Geometrie des Ausgangsgefäßes (4), wenn darin kein flüssiges Material (2) enthalten ist, und anschließend eine Füllhöhe des flüssigen Materials (2), wenn dieses in das Ausgangsgefäß (4) eingefüllt ist, erfasst werden, und dass im Schritt (ii) eine Kippgeschwindigkeit des Ausgangsgefäßes (4) erfasst wird, mit der das Ausgangsgefäß (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) verschwenkt wird, wobei das flüssige Material (2) aus dem Ausgangsgefäß (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) austritt.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugaberinne (12) gescannt wird, um die Füllhöhe (16) des flüssigen Materials (2) innerhalb der Zugaberinne (12) zu bestimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (ii) das Gewicht der Zugaberinne (12) kontinuierlich gemessen wird, während das Ausgangsgefäß (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) gekippt wird und dabei das flüssige Material (2) aus dem Ausgangsgefäß (4) in die Zugaberinne (12) austritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (ii) das Gewicht des Ausgangsgefäßes (4) kontinuierlich gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsgefäß (4), während das flüssige Material (2) in das metallurgische Zielgefäß (6) eingefüllt wird, in einem Absetzstand (7) positioniert wird, der mit einer zumindest einer Wiegevorrichtung (22) ausgerüstet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippgeschwindigkeit für das Ausgangsgefäß (4) bei Schritt (ii) derart gewählt wird, dass die Förderrate, mit der das flüssige Material (2) aus dem Ausgangsgefäß (4) in Richtung des Zielgefäßes (6) austritt, im Wesentlichen konstant ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, das mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchgeführt wird.
Verfahren zum Einstellen einer vorbestimmten Förderrate, mit der ein flüssiges Material (2) aus einem Ausgangsgefäß (4) in ein metallurgisches Zielgefäß (6) eingefüllt wird, wobei ein Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17 durchgeführt wird, um die Förderrate des flüssigen Materials (2), mit der es in das Zielgefäß (6) eingefüllt wird, zu erfassen, wobei die Kippgeschwindigkeit für das Ausgangsgefäß (4) im Schritt (ii) derart geregelt eingestellt wird, dass sich eine vorbestimmte Förderrate für das flüssige Material (2) einstellt, mit der es in das Zielgefäß (6) eingefüllt wird.