NL8005997A

NL8005997A - Measuring level of metal melt below liquid slag - by probe with partly shielded resistance bridge contacts shielded by sacrificial cap

Info

Publication number: NL8005997A
Application number: NL8005997A
Authority: NL
Original assignee: Estel Hoogovens Bv
Priority date: 1980-11-03
Filing date: 1980-11-03
Publication date: 1982-06-01

Abstract

The arrangement is intended for gauging the level of molten metal below a layer of liquid slag in a metallurgical vessel, using a probe with two contacts (4,5) which are connected (6,7) to a circuit, e.g. a resistance bridge, responding to the transition as the contacts pass the interface between the two liquids. The contacts are shielded by a cap (9,10) and the probe is rapidly immersed through the slag into the metal where this cap disintegrates. The measurement is then carried out as the probe is withdrawn. The contacts extend approximately vertically and are each covered to near their extreme ends by a high-melting sheath, e.g. a quartz glass tube (8). Used for gauging level of molten metal below molten slag layer in process vessel. The arrangement prevents the irregularities in the electrical resistance of the slag from interfering with the measurement which occurs when this is carried out during insertion of a probe with unshielded contacts into the melt. The sheathing of the contacts produces a clearly defined transition signal during withdrawal.

Description

* >.__- i / 1-- HO 428 » t j BADSTAHDMEETKOP VOOR HET HETEH VAH HET HIVEAU VAN ΕΕ2Γ METAALBAB,*> .__- i / 1-- HO 428 »t j BADSTAHMEETHEAD FOR THE HOT OF THE HIVE OF ΕΕ2Γ METAL BAB,

ΈΉ WERKWIJZE VOOR HET GEBRUIK HIERVAHΈΉ METHOD FOR USE HEREBY

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:The applicant mentions as inventor:

Bob Slangen te Heemskerk 5 Be uitvinding heeft allereerst Betrekking op een werkwijze voor het meten van het niveau van een Bad gesmolten metaal onder een vloeiBare slaklaag in een oven met Behulp van een meetkop met twee contacten, welke contacten zijn aangesloten op een .elektrische schakeling welke reageert op de overgang van de contacten van de 10 ene vloeistof naar de andere.Bob Slangen in Heemskerk 5 The invention first relates to a method for measuring the level of a bath of molten metal under a liquid slag layer in an oven using a measuring head with two contacts, which contacts are connected to an electrical circuit which responds to the transition of the contacts from one liquid to another.

Bij het Bedrijven van metallurgische processen in een metallurgisch vat, zoals een oven, gietpan of verdeelBak is het veelal van Belang om een juist inzicht te heBBen in de hoogte van de Badspiègel van het metaal. Bijvoorbeeld kan dit van Belang zijn om een indruk 15 te krijgen van de slijtage van een vuurvaste Bekleding van een oven. Ook kan kennis van dit Badniveau van Belang zijn, indien met een Blaaslans wordt gewerkt, welke tot kort Boven de Badspiegel wordt Bewogen, Bijvoorbeeld voor het Blazen van zuurstof op het Bad.When operating metallurgical processes in a metallurgical vessel, such as an oven, ladle or dividing tray, it is often important to have a correct insight into the height of the bath mirror of the metal. For example, this may be important to get an idea of the wear of a refractory furnace lining. Knowledge of this bath level can also be important if you work with a blowing lance, which is moved up to just above the bath mirror, for example for blowing oxygen on the bath.

Indien de oven allereerst slechts wordt gevuld met vloeibaar 20 metaal, kan het niveau daarvan gemeten worden met Behulp van de Bekend gestelde werkwijze, waarbij de meetkop van Bovenaf tot in het Bad wordt Bewogen. Boordat de contacten plotseling in aanraking komen met het gesmolten metaal, worden ze vrijwel door het metaal kortgesloten, en kan hieruit een elektrisch signaal worden afgeleid.If the furnace is first filled only with liquid metal, its level can be measured using the Disclosed Method, moving the measuring head from Above into the Bath. Because the contacts suddenly come into contact with the molten metal, they are almost short-circuited by the metal, and an electrical signal can be derived from this.

25 Moeilijker wordt het, indien de oven ook wordt Beladen met aan zienlijke hoeveelheden schrot. Baar dit schrot in vaste vorm wordt gedoseerd, kan de meting van de Badstand met een meetkop praktisch gesproken niet direkfc na het vullen plaats vinden, daar dan het gevaar te groot is dat de meetkop tegen het vaste schrot aanstoot.25 It becomes more difficult if the oven is also loaded with significant amounts of scrap. As long as this scrap is dosed in solid form, the measurement of the bath position with a measuring head cannot practically take place immediately after filling, since the danger is then too great that the measuring head will hit the solid scrap.

30 Enerzijds wordt daarmee geen nauwkeurig meetresultaat verkregen, 8 0 05 9-9 7 /2 * Μ 2 HO 428 / t *4 doch bovendien is het gevaar groot dat daarbij direkt de meetkop ontijdig wordt beschadigd. Een gevolg daarvan is dat bij het volgen van deze praktijk de badstandmeting pas op een veel later tijdstip kan worden uitgevoerd, wanneer alle vaste schrot vloeibaar is ge-5 worden. In de praktijk komt daarvoor een tussenstop of een latere procesfase van het metallurgische proces in aanmerking. Dan echter ligt er op het metaalbad, hetgeen in de meeste gevallen een staal-bad zal zijn, een dikke slaklaag. Deze slaklaag nu kan het resultaat van de meting zeer sterk in ongunstige zin beïnvloeden.30 On the one hand, this does not provide an accurate measuring result, 8 0 05 9-9 7/2 * HO 2 HO 428 / t * 4, but there is also a great risk that the measuring head will be damaged prematurely. As a result, following this practice, the bath stand measurement cannot be performed until much later when all solid scrap has liquefied. In practice, an intermediate stop or a later process phase of the metallurgical process is eligible for this. Then, however, on the metal bath, which in most cases will be a steel bath, there is a thick layer of slag. This slag layer can very adversely affect the result of the measurement.

10 Gebleken is namelijk dat de elektrische weerstand van het slak- materiaal zeer sterk van plaats tot plaats kan verschillen, waardoor een onduidelijk elektrisch signaal wordt verkregen bij het doorvoeren van de meetkop door de slaklaag. Bij dit doorvoeren zal zich bovendien een laag slak verzamelen rondom de contacten, welke 15 slaklaag door de contacten wordt meegesleurd bij het binnendringen van het metaalbad. De meetkop is dan reeds over enige afstand in het metaslbad gedrongen voordat de slaklaag in voldoende mate van beide contacten is afgestroopt. Weliswaar komt er een elektrische verbinding tot stand, doch deze wordt gevormd op een plaats welke 20 niet representatief is voor de staal-slakgrens. In vele gevallen komt de elektrische verbinding in het metaalbad geheel niet tot stand binnen de gangbare dompeltijd.Namely, it has been found that the electrical resistance of the slag material can vary greatly from place to place, so that an unclear electrical signal is obtained when the measuring head is passed through the slag layer. Moreover, during this passage, a layer of slag will accumulate around the contacts, which slag layer will be dragged along by the contacts when the metal bath penetrates. The measuring head has already penetrated some distance into the metal bath before the slag layer has stripped off sufficiently from both contacts. Although an electrical connection is established, it is formed in a place which is not representative of the steel slag boundary. In many cases, the electrical connection in the metal bath is not established at all within the usual immersion time.

Ten einde niettemin een zeer.betrouwbare en reproduceerbare meting te verkrijgen met een hoge trefkans, is een gemodificeerde 25 werkwijze ontwikkeld.In order nevertheless to obtain a very reliable and reproducible measurement with a high hit probability, a modified method has been developed.

. ·-- De uitvinding bestaat nu daarin dat demeetkop met door een kap afgeschermde contacten snel door de slaklaag tot in het metaalbad wordt bewogen,· waarna hij weer wordt teruggetrokken nadat deze kap zijn samenhang heeft verloren, en waarbij de in hoofdzaak ver-30 tikaal verlopende contacten tot nabij hun vrije uiteinden zijn afgeschermd met een hoog smeltende oxydische bekledingslaag.. The invention now consists in that the measuring head with contacts protected by a cap is quickly moved through the slag layer into the metal bath, after which it is withdrawn again after this cap has lost its cohesion, and wherein the substantially vertical extending contacts near their free ends are shielded with a high-melting oxidic coating.

^ Op deze wijze wordt vekregen dat de contacten door de slaklaag kunnen worden bewogen zonder met deze slak in aanraking te komen, waarna de kap smelt of verbrandt en de contacten met het metaal in 35 aanraking komen, en dat vervolgens de feitelijke meting wordt uit- 8 0 05 9 S7 /i « I? * 3 HO 428 . gevoerd tijdens het terugtrekken van de meetkop. Er wordt dus geen grensovergang slak-metaal, doch omgekeerd een overgang metaal-slak gemeten. De bekledingslaag op de contacten heeft ten doel om een zeer scherp signaal te krijgen hij overgang van metaal naar slak.In this way it is obtained that the contacts can be moved through the slag layer without coming into contact with this slag, after which the cap melts or burns and the contacts come into contact with the metal, and then the actual measurement is carried out. 8 0 05 9 S7 / i «I? * 3 HO 428. during withdrawal of the measuring head. Therefore, no slag-metal boundary transition is measured, but vice versa, a metal-slag transition is measured. The coating on the contacts aims to get a very sharp signal in the transition from metal to slag.

5 Gebleken is namelijk dat onder omstandigheden de slaklaag een zeer sterk verlopende elektrische weerstand kan hebben nabij de overgang van metaal naar slak. Bij onbeklede contacten is dan gebleken dat tijdens het passeren van de gehele lengte der contacten door het grensvlak metaal-slak een onduidelijk en geleidelijk verlopend sig-10 naai kan worden verkregen, hetgeen nog geenxauwkeurige indicatie geeft over de feitelijke ligging van het badniveau in het metallurgisch vat. Door nu de contacten tot zeer nabij hun vrije uiteinden af te schermen met een hoogsmeltende oxydische bekledingslaag wordt slechts een zeer kortstondige en scherpe sprong in de weerstand ' 15 tussen de contacten gemeten bij het passeren door de contacteinden van de grenslaag metaal-smelt. Op deze wijze is het mogelijk gebleken een uitermate nauwkeurig en reproduceerbaar signaal te verkrijgen, waarbij het badniveau zeer nauwkeurig kan worden bepaald.Namely, it has been found that under circumstances the slag layer can have a very strong electrical resistance near the transition from metal to slag. In the case of uncoated contacts, it has been found that during the passage of the entire length of the contacts through the metal-slag interface an unclear and gradual sig-10 sewing can be obtained, which does not yet give an accurate indication of the actual location of the bath level in the metallurgical barrel. By now shielding the contacts very close to their free ends with a high-melting oxidic coating layer, only a very short and sharp jump in the resistance between the contacts is measured as it passes through the contact ends of the metal-melt boundary layer. In this way it has proved possible to obtain an extremely accurate and reproducible signal, wherein the bath level can be determined very accurately.

De uitvinding heeft tevens betrekking op de constructie van 20 een badstandmeetkop van het type omvattende twee in een keramisch lichaam gevatte; in hoofdzaak parallel verlopende, contacten, welke elk in verbinding staan met een elektrisch geleider. Als regel wordt voor het materiaal van deze contacten een hoogsmeltende legering, een cermet of grafiet toegepast. Bij de uitvoeringsvorm 25 volgens de uitvinding'zijn de contacten afgedekt door een dunwandige stalen kap en zijn deze contacten tot nabij hun vrije uiteinden afgeschermd met een hoogsmeltende oxydische bekledingslaag. Bij voorkeur bestaat deze bekledingslaag uit kwartsbuisjes welke over de contacten kunnen zijn geschoven. De wanddikte van het stalen kapje 30 is hierbij slechts van belang voor zover dit kapje zijn samenhang behoudt totdat de meetkop voldoende diep’door de slaklaag in het metaalbad is bewogen. Daarna moet het snel wegsmelten. Afhankelijk van het gebruik van de badstandmeetkop en de uitvoering van de werkwijze kan de dikte van het kapje door iedere gebruiker/deskundige .The invention also relates to the construction of a bathstand measuring head of the type comprising two housed in a ceramic body; substantially parallel contacts, each of which is connected to an electrical conductor. As a rule, a high-melting alloy, a cermet or graphite is used for the material of these contacts. In the embodiment according to the invention, the contacts are covered by a thin-walled steel cap and these contacts are shielded up to their free ends with a high-melting oxidic coating. Preferably, this coating consists of quartz tubes which can be slid over the contacts. The wall thickness of the steel cap 30 is important here only insofar as this cap retains its cohesion until the measuring head has moved sufficiently deep through the slag layer in the metal bath. Then it should melt away quickly. Depending on the use of the bathstand measuring head and the implementation of the method, the thickness of the cap can be adjusted by any user / expert.

35 voor zijn specifieke toepassing eenvoudig worden berekend of bepaald.35 are simply calculated or determined for its specific application.

80 0506 7 /4 * 4 HO 42880 0506 7/4 * 4 HO 428

Van "belang is het verder dat wordt vermeden dat het smelten van de stalen kap sterk wordt vertraagd, doordat zich hierop een min of meer gestolde slaklaag vormt tijdens het passeren van de slaklaag. Zo’n slakbekleding kan als thermische isolator gaan fungeren in het 5 metaalhad, waardoor de 3talen kap slechts met een grote vertraging tot smelten komt. Hit effekt kan worden vermeden doordat de stalen kap op zijn beurt wordt afgeschermd door een kap uit een organisch materiaal, zoals bijvoorbeeld karton,. Gebleken is dat een kartonnen kapje de vorming van een gestolde slaklaag belemmert, maar dat 10 hij bovendien voldoende intakt blijft tot de meetkop in het metaal-bad is doorgedrongen. Haar verkoolt de kartonnen kap, en veroorzaakt daarmee dat de stalen kap direkt in aanraking komt met het staalbad, en dus snel kan oplossen of smelten.It is also important to avoid that the melting of the steel cap is slowed down considerably, because a more or less solidified slag layer forms on it during the passage of the slag layer. Such a slag coating can function as a thermal insulator in the metal, which causes the 3-language cap to melt only with a great delay. Hit effect can be avoided because the steel cap is in turn shielded by a cap made of an organic material, such as cardboard, for example. of a solidified slag layer, but that it also remains sufficiently intact until the measuring head has penetrated into the metal bath, which carbonizes the cardboard cap, thereby causing the steel cap to come into direct contact with the steel bath, so that it can quickly dissolve or melt.

'Als regel is het keramische element in een kartonnen koker ge-15 vat, welke op een meetlans wordt geschoven. Hoor de veelal heftige reaktie van de kartonnen koker met het vloeibare metaal kan het ' risiko ontstaan van het uitspoelen van het meetelement uit de koker. Hit risiko kan worden beperkt door het aan het keramische lichaam grenzende kopse vlak van de kartonnen koker af te dekken met een 20 hoogwaardig vuurvast materiaal. Hit kan in de vorm van een cement-laag worden aangebracht, welke op basis van AlgO^ is vervaardigd.As a rule, the ceramic element is contained in a cardboard tube, which is slid onto a measuring lance. Hearing the often violent reaction of the cardboard tube with the liquid metal can lead to the risk of the measuring element leaching out of the tube. Hit risk can be reduced by covering the end face adjacent to the ceramic body of the cardboard tube with a high-quality refractory material. Hit can be applied in the form of a cement layer, which is manufactured on the basis of AlgO2.

Be uitvinding zal vervolgens worden toegelicht aan de hand van een schets.The invention will be explained below with reference to a sketch.

Met verwijzingscijfer 1 is hierbij een buis aangegeven welke 25 een keramisch element 2 in zijn vrije uiteinde bevat. Buis 1 bestaat uit een dikwandige kartonnen koker, waarover een tweede dunwandige kartonnen koker 3 is geschoven. Koker 1 kan op een (niet getekende) meetlans worden geschoven.Reference numeral 1 hereby denotes a tube which contains a ceramic element 2 in its free end. Tube 1 consists of a thick-walled cardboard tube, over which a second thin-walled cardboard tube 3 is slid. Tube 1 can be slid onto a measuring lance (not drawn).

^ In het,keramisch element bevinden zich elektrisch goed geleiden- 30 de contacten 4 en 5» welke in verbinding staat met elektrische" geleiders 6 en 7· Beze kunnen worden aangesloten op een weerstands-brugschakeling van een op zichzelf bekend type, waardoor een wisseling in de weerstand tussen contacten 4 en 5 kan worden herleid tot een duidelijk elektrisch signaal. Over de contacten en het kera- ' 35 mischselement 2 zijn allereerst een metalen kapje 9j en vervolgens 8 0 0 5 9 S ? /5 • ft.The ceramic element contains electrically conductive contacts 4 and 5 which are connected to electrical conductors 6 and 7. These can be connected to a resistance bridge circuit of a type known per se, so that a change the resistance between contacts 4 and 5 can be reduced to a clear electrical signal Over the contacts and the ceramic element 2 there is first of all a metal cap 9j and then 8 0 0 5 9 S / 5 • ft.

5· κο 428 / φ een kartonnen kapje 10 geschoven. De ruimte tussen kapje 10 en koker 3 is met vuurvaste cement 11 opgevuld.5 · κο 428 / φ a cardboard cap 10 slid. The space between cap 10 and sleeve 3 is filled with refractory cement 11.

Een dergelijke meetkop werd gebruikt hij het meten van de bad-stand in een staalconverter van het LD-type welke geschikt is voor 5 het verwerken van een lading van 300 ton metaal.Such a measuring head was used to measure the bath position in an LD type steel converter suitable for handling a 300 ton metal charge.

Tijdens een tussenstop in het raffinageproces wordt de lans met de koker 1 omlaag bewogen met een eerste, vrij hoge transport-snelheid. Over het laatste wegdeel wordt de snelheid voor een nauwkeurige positionering teruggebracht tot een fraktie van de transport-10 snelheid. De lansbeweging wordt gestopt op een diepte in het con-vertervat welke verwacht wordt ruimschoots beneden de slaklaag en boven de vatbodem te liggen. Nadat de meetkop enkele seconden'op deze diepte is gehouden, wordt de lans weer omhoog bewogen met circa dezelfde snelheden in andere volgorde.During an intermediate stop in the refining process, the lance with the tube 1 is lowered at a first, relatively high transport speed. Over the last road section, the speed for accurate positioning is reduced to a fraction of the transport speed. The lance movement is stopped at a depth in the converter vessel which is expected to be well below the slag layer and above the vessel bottom. After the measuring head has been held at this depth for a few seconds, the lance is moved upwards again at approximately the same speeds in a different order.

15 Bij het passeren van de metaal-slakgrens blijkt in vrijwel alle gevallen een zeer betrouwbaar en reproduceerbaar sterk signaal te kunnen worden geregistreerd.When the metal slag boundary is passed, it appears in almost all cases that a very reliable and reproducibly strong signal can be registered.

De beschreven meetkop kan zonder veel moeite worden gecombineerd met een op zichzelf bekende constructie van een thermokoppel, waar-20 door tijdens een enkele meting zowel de temperatuur als het niveau van het raetaalbad kunnen worden bepaald.The described measuring head can be combined without great effort with a thermocouple construction which is known per se, by means of which both the temperature and the level of the raetal bath can be determined during a single measurement.

0 r 80 059 9 70 r 80 059 9 7

Claims

6. HO 428 / C 0.1 C L ïï S IE S as sa =: =: ==========: ===== τ

1. A method for measuring the level of a bath of lubricated oils under a liquid slag layer. In a metallurgical vessel, such as an oven, ladle or a transfer tray, using a measuring head may use two cones which are connected to an electric circuit which responds to the transition of the taper from one liquid to another, characterized in that the measuring head may be moved through shielded contacts quickly through the slag layer into the metal bath and is withdrawn therefrom after the hood has been connected 10, and with the substantially vertical running, the contacts are shielded near their free ends with a high-melting oxidic coating.

2. Bathstand measuring head of the type comprising two substantially parallel-mounted contacts in a ceramic body, each of which is connected to an electrical conductor, characterized in that the contacts are covered by a thin-walled steel cap, and that these contacts close to their free ends are shielded with a high-melting liquid coating. 3 * Measuring head according to claim 2, characterized in that the coating layer on the contacts consists of quartz tubes.

Measuring head according to claim 2 or 3, characterized in that the steel cap is shielded in a manner known per se by a cap made of an organic material, such as cardboard. f 25 5 · Measuring head according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the ceramic body is contained in a cardboard tube, the front surface of which adjoins the ceramic body is covered with a high-quality refractory material, for example AlgO ^ 8 0 05 9 9 7 11 *

7 HO 428 f

6. Measuring head according to claim 2, 3, 4 or 5i, characterized in that it is assembled into a unit with a thermocouple construction which is known per se. * / 8005997 • *