PL88838B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ciaglego pomiaru zmian temperatury w komorze do topieniametali.Urzadzenie to moze byc stosowane w piecach metalurgicz¬ nych, wielkich piecach, konwertorach, zeliwiakach i po¬ dobnych. 5 W procesach metalurgicznych, a w szczególnosci przy produkcji stali, zachodzi czesto koniecznosc regulowania temperatury, przy czym czujnikami sa sondy zawierajace zwykle termopary. W celu umozliwienia prawidlowego pomiaru temperatury, termoparysa wprowadzane poprzez 10 wykladzine ogniotrwala, która pokrywa wewnetrzne po¬ wierzchnie scian pieców lub innych urzadzen tego typu.Wykladziny sa róznego rodzaju w zaleznosci od konstruk¬ cji pieca i charakteryzuja siezawsze stosunkowo znacznym zuzyciem, ze wzgledu na ich stala stycznosc ze stopionym 15 metalem oraz bardzo trudne warunki pracy, którym sa poddane.W nowoczesnych piecach lukowych w stalowniach, do pieca wprowadza sie sukcesywnie pewna ilosc zlomu sta¬ pianego wedlug przyjetego cyklu pracy. Luk elektryczny 20 wypala w zlomie kratery az do scianki pieca, niszczac ja.Przykladowo mozna podac, ze wymurówka z dolomitu o grubosci 450 mm zuzywa sie srednio20do 60 mm na dobe i ze nalezy ja czesciowo wymieniac po uplywie jednego tygodnia, zas calkowicie - po uplywie dwóch tygodni 25 pracy.We wszystkich przypadkach sciany komór ulegaja zuzy¬ ciu przez nadtapianie, a poza tym sa stale narazone na odpryski cieklego metalu oraz zuzla w czasie swiezenia stali. 30 Sonda do pomiaru temperatur wewnatrz pieca musi byc z tego powodu odporna na dzialanietemperatury powierz¬ chni scian mogacej osiagnac 1700°C.Poza tym sonda powinna byc odporna na dzialanie czynników zewnetrznych, które moga wplywacna wartosc pomiaru jak równiez nie powinna byc uszkodzana przez produkty powstajace na skutek stapiania siescianekpieca, ani tezprzez odpryski pochodzace z cieklej kapieli metalu.Znane jest na przyklad z francuskiego opisu patentowe- gonrl,593.515, urzadzenie do pomiaru temperatury w pie¬ cu metalurgicznym zawierajace termopare, która nie moze byc jednak przemieszczana w rurze prowadzacej. Opisane w patencie francuskim nr 2.060.712 urzadzenie jest prze¬ znaczone do ciaglego pomiaru temperatury topionego me¬ talu. W urzadzeniu zainstalowanyjest silownikpneumaty¬ czny wprowadzajacy termopare do srodka lancy stanowia¬ cej wydrazona powloke, chlodzona woda. Termopara ta szybko sie zuzywa w tego rodzaju urzadzeniu, które po¬ nadto nie zapewnia ciaglego przemieszczania obudowy termopary w obmurzu.Znane ze zgloszenia niemieckiego nr 1.266.538 urzadze¬ nia do pomiaru ciaglego temperatury pieca umozliwia zmiane polozenia termometru, umieszczonego w wydraze¬ niu sciany pieca i porównywanie temperatur w róznych polozeniach, ale nie umozliwia wycofania obudowy termo¬ pary gdy ta przekroczy temperature krytyczna.Celem wynalazkujest wyeliminowanie wyzej wymienio¬ nych wad, a ponadto zbudowanie sondy, która oczyszcza¬ laby sie automatycznie w czasie pracy.Cel ten osiagnieto przez zbudowanie urzadzenia do cia- 88 83888 838 glego pomiaru temperatury, za pomoca termopary umiesz- , czonej w obudowie, wsuwanej przez otwór w scianie pieca, w którym koniec obudowy termopary, przeciwny do tego, w którym znajduje sie koncówka termopary, jest zamoco¬ wany w podnosniku majacym dwa wejscia laczone na 5 przemian z przewodem sprezonego powietrza za posredni¬ ctwem rozdzielacza. Silownik jest wycofywany za pomoca gwintowanego preta, uruchomianego serwomotorem, ste¬ rowanym za posrednictwem mechanizmu zegarowego i przez rejestrator temperatury, polaczony z termopara 10 oraz wylacznikiem. Pret gwintowany jest zamocowany obrotowo i przekazuje bezposrednio na silownik ruch postepowy za pomoca nakretki.Drugi mechanizm zegarowy zamykajacy obieg w okre¬ slonym czasie jest zamocowany pomiedzy serwomotorem 15 i pierwszym mechanizmem zegarowym. Trzecimechanizm zegarowy zamocowany jest pomiedzy drugim mechaniz¬ mem zegarowym i obiegiem powyzej wylacznika.Obudowa termopary zawiera drazona powloke, na kon¬ cu której przylutowana jest koncówka, majaca obwodowe 20 otworki, z tym, ze termopara przylutowanajest w konców¬ ce, a powloka ma na koncu przeciwleglym do koncówki otwór wlotowy, polaczony z przewodem powietrzasprezo¬ nego.Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera tez listwe po- 25 miarowa, umieszczona równolegle do toru przemieszcza¬ nia obudowy termopary.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat czesci mechanicznej pierwszego przykladu wyko- 30 nania urzadzenia wedlug wynalazku, fig. 2 - schemat czesci mechanicznej drugiego przykladu wykonami tego samego urzadzenia, fig. 3 -schemat funkcjonalny sten:wa- nia automatycznego ruchu wstecznego obudowy termo¬ pary. 35 Komora pieca metalurgicznego 1 (fig. 1) ma obmurze 2, utworzone przez warstwe dolomitu 3, warstwe izolacji 4 i plaszcz zewnetrzny 5 ze stali. Rura 6 z materialu ognio¬ trwalego, umieszczonego wewnatrz scianki stalowej 7, przenika przez cale obmurze 2. Scianka stalowa 7 zapew- 40 nia wytrzymalosc mechaniczna rury 6 w czasie ladowania komory pieca 1, jak równiez zapewnia odpornosc elektro¬ mechaniczna w przypadku pieca lukowego.Rura 6 jest umieszczona w otworze prefabrykowanym, wykonanym na odpowiedniej wysokosci w blokach two- 45 rzacych obmurze 2 oraz w jego pancerzu.Obudowa 8 termopary zawiera powloke drazona 9, we¬ wnatrz której jest przyspawana koncówka 10, posiadajaca na obwodzie otworki 11. Termopara 12 z oslona, jest przyspawana do jednego jej konca, to jest do konca gorace- 50 go 12a, znajdujacego sie w koncówce 10, a poza tym znajduje sie w powloce 9. Napiecie wyjsciowe lub napiecie pomiarowe, majace wartosc temperatury, powstaje na koncówkach wyjsciowych 13 termopary 12.Termopara 12 jest korzystnie klasyczna termopara 55 opancerzona, przy czym oba przewody sa umieszczone wewnatrz obudowy izolujacej. Powloka 9 i koncówka 10 moga byc wykonane badz ze stali nierdzewnej, badzze stali zaroodpornej.Wedlug wynalazku powloka 9, w poblizu swego konca 60 przeciwleglego do konca goracego 12a, termopary 12 ma otwór wlotowy 14 na powietrze sprezone pod niskim cis¬ nieniem, wyplywajace z zaworu regulacyjnego 15, zasila¬ negopowietrzem sprezonym przezprzewód 16 ipolaczone¬ go z otworem 14 za posrednictwem reduktora cisnienia 50. 65 Zasilanie powietrzem sprezonym pod niskim cisnieniem powoduje chlodzenie koncówki 10 i goracego konca 12a termopary 12, przy czym chlodzenieto moze byc regulowa¬ ne za pomoca zaworu 15 w zaleznosci odwysokosci tempe¬ ratury wymaganej do sygnalu wyjsciowego termopary 12.W ten sposób przeprowadza sie pomiarzmian temperatury obmurza, co wystarcza do wiekszosci zastosowan. Nalezy zaznaczyc, ze jest mozliwe uzyskanie wartosci bezwzgled¬ nej temperatury dla danego pieca, przeznaczajac do tego celu pewna liczbe termopar zatopionych w obmurzu 2.Powietrze sprezone pod niskim cisnieniem przenika do wnetrza powloki drazonej 9 przez otwór wlotowy 14 i wy¬ plywa przez otworki 11 koncówki 10, co powoduje chlo¬ dzenie plynnego zuzla, przylegajacegodo obmurza 2, atym samym jego kruszenie. Przemieszczenie obudowy 8 termo¬ pary 2 do wnetrza pieca 1 powoduje oczyszczenie z zuzla otworu wewnetrznego 17 rury ogniotrwalej 6.Ruchposuwisto zwrotny obudowy 8 dokonywany jest za pomoca silownika pneumatycznego 18, zamocowanego na koncu obudowy 8 przeciwleglym do koncówki 10. Rozdzie¬ lacz elektropneumatyczny 19 jest zasilany z przewodu 20 powietrzem sprezonym i jest sterowany za pomoca mecha¬ nizmu zegarowego, nie przedstawionego na fig. 1, w ten sposób, aby na przemianzasilac otwór wlotowy 21 silowni¬ ka 18 poprzez waz gietki 22, lub otwór wlotowy 23 silowni¬ ka 18 poprzez waz gietki 24. Pod wplywem rozdzielacza elektropneumatycznego 19 niewielka czesc obudowy 8 , wchodzi do pieca 1, zaleznie od zaladunku zlomu, jak to przedstawiono na fig. 1. Nastepnie obudowa 8 cofa sie do otworu przelotowego^rury ogniotrwalej 6 na odpowiednia dlugosc przedstawiona na rysunku za pomoca kreski lOa.Urzadzenie do automatycznego ruchu wstecznego obu¬ dowy 8 ma serwomotorelektryczny 25, którego mechanizm sterowania zostanie omówiony dalej. Serwomotor 25 dzia¬ lala posrednictwem zlozonej przekladni zebatej 26, na nakretke 27 obracajaca sie i wspólpracujaca z zaklinowa¬ nym, nie obracajacym sie pretem gwintowanym 28, które¬ go jeden koniec jest przymocowany do silownika 18.Pod wplywem dzialania serwomotoru 25, pret 28 moze sie przemieszczac ruchem postepowym w prawo w plasz¬ czyznie rysunku na fig. 1, co za posrednictwem silownika 18 powoduje ruch wsteczny obudowy 8 wewnatrz rury ogniotrwalej 6.Wspornik 29 jest przyspawany do plaszcza zewnetrzne¬ go 5 pieca i umozliwia zamocowanie róznych czesci urza¬ dzenia wedlug wynalazku. Prowadnice 30 i 31 umozliwia¬ ja, za pomoca sruby ograniczajacej 32, dokladne ustawie¬ nie obudowy 8 w ten sposób, aby mozna bylo poprawic recznie niedokladne ustawienie rury 6 w stosunku do komory 1 pieca, przy kazdym przesunieciu sie obmurza 2.Na fig. 2 pokazano drugi przyklad wykonania urzadze¬ nia wedlug wynalazku, rózniacy sieod poprzedniego wyla¬ cznie rozwiazaniem mechanicznym ruchu postepowego urzadzenia do automatycznego cofania.Na fig. 2 czesci urzadzenia sa takie same jak na fig. 1 i maja takie same oznaczenia.Jak widac na rysunku, serwomotor 25 napedza zlozona przekladnie zebata 26, co powoduje obrót preta gwintowa¬ nego 33, zablokowanego w kierunku ruchu posuwistego pomiedzy tarcza 34 z obrzezem oporowym, przytwierdzo¬ na do plaszcza zewnetrznego 5 pieca, a tarcza 35 z obrze¬ zem, do której jest przytwierdzony serwomotor 25.Belka prowadzaca 36, sluzaca jako lacznik odlegloscio¬ wy pomiedzy tarczami z obrzezem 34 i 35, ma równiez za zadanie prowadzenie ramy 37, przymocowanej do tylnej88 838 czesci dzwignika 18. Nakretka 38, stanowiaca calosc z ra¬ ma 37, umozliwia przemieszczaniejej ruchem posuwistym w czasie ruchu obrotowego dookola swojej osi sruby ogra¬ niczajacej 32, co powoduje przemieszczanie ruchem posu¬ wistym obudowy 8 w taki sam sposób, jak w rozwiazaniu konstrukcyjnym przedstawionym na fig. 1.Serwomotor 25 ma dwa urzadzenia krancowe zabezpie¬ czajace jego bieg, jak równiez reczny lub automatyczny przelacznik ruchu do przodu i do tylu obudowy 8.Równolegle do preta gwintowanego 28 lub 33, mozna w latwy sposób umiescic linie podzialowa, umozliwiajaca dokladne okreslenie grubosci obmurza 2, przez obserwo¬ wanie wskaznika przesuwajacego sie przed nia, a tym samym umozliwiajaca okreslenie stopnia jego zuzycia.Na fig. 3 przedstawiono schematycznie urzadzenie do automatycznego elektrycznego sterowania ruchu wstecz¬ nego obudowy 8 termopary 12.Termopara 12 umieszczona jest wewnatrz obudowy 8 i polaczona ze zródlem energii elektrycznej, a za pomoca przewodu 39 z urzadzeniem rejestrujacymtemperature 40, na przyklad z klasycznym piropotencjometrem elektroni¬ cznym, wyposazonym w znany sposób w krzywke bezpie¬ czenstwa i wylacznik stykowy 41. Krzywka bezpieczens¬ twa jest przeznaczona do nastawiania temperatury grani¬ cznej 42 na urzadzeniu rejestrujacym.W obwód elektryczny z wylacznikiem 41, jest wlaczony pierwszy mechanizm zegarowy 43, a szeregowo z drugim mechanizmem zegarowym44. Trzecimechanizm zegarowy 45, lub mechanizm zegarowy dobowy, jest wlaczony bocz- nikowo w obwód elektryczny miedzy punktem umieszczo¬ nym przed wylacznikiem 41 a mechanizmem zegarowym 44. Wyjscie mechanizmów zegarowych 44 i 45 jestpolaczo¬ ne z serwomotorem elektrycznym 25, dzialajacym za po¬ srednictwem kól zebatych 26 na pret gwintowany 28 i na obudowe 8. Stopniowane czasowe urzadzenie sterujace 46 jest równiez wlaczone w obwód, równolegle do mechaniz¬ mów zegarowych 43 i 44 i jest poddawane napieciu za posrednictwem wylacznika 41. Urzadzenie sterujace 46 dziala z jednej strony na lampe sygnalizacyjna 47, a z dru¬ giej strony na zawór elektromagnetyczny 48, zasilajacy bezposrednio powloke wydrazona 9 obudowy 8 (patrz fig. 1) w powietrze sprezone, doprowadzone przewodem 49, zamykajac obwód normalnego chlodzenia obudowy 8, za¬ silany za posrednictwem reduktora 50.Urzadzenie sterujace dziala w sposób nastepujacy. Gdy temperatura mierzona przez termopare 12, panujaca w obudowie 8, przekroczy temperature graniczna, ozna¬ czona przez krzywke 42 na rejestratorze temperatury 40, nastepuje zwarcie wylacznika 41.Jezeli przekroczenie temperatury ma miejsce tylko w krótkim okresie czasu, ustalonym poprzednio, to mecha- . nizm zegarowy 43 zapobiega uruchomieniu serwomotoru , a tym samym cofnieciu obudowy 8.Jezeli natomiast przekroczenie temperatury trwa dluzej niz okres czasu nastawiony uprzednio na mechanizmie zegarowym 43, nastepuje uruchomienie serwomotoru 25 na okres czasu równiez uprzednio okreslony za pomoca mechanizmu zegarowego 44 w ten sposób, abycofniecie sie obudowy 8 nastapilo na dlugosci równej polowie dlugosci ruchu silownika 18, który w tym czasie przesuwaobudowe 8 ruchem posuwisto zwrotnym.Jezeli pomimo ruchu wstecznego obudowy 8 temperatu¬ ra utrzymuje sie na poziomie wyzszym od temperatury granicznej 42 w okresie czasu dluzszym od ustalonego uprzednio, to czasowe urzadzenie sterujace 46 wlacza 6 lampe sygnalizacyjna 47 i otwiera zasilanie powietrzem sprezonym za pomoca zaworu elektromagnetycznego 48, aby spowodowac gwaltowne ochlodzenie obudowy 8.Jezeli po uplywie 24 godzinpracypieca metalurgicznego nie stwierdzono zadnego przekroczenia temperatury gra¬ nicznej, co moze zaistniec w czasie kolejnych spustów w temperaturach coraz to nizszych, to nalezy wykonac cofniecie obudowy 8 ze wzgledu na normalne zuzycie obmurza pieca. Cofniecie to wykonuje dobowymechanizm io zegarowy 45, dzialajacy niezaleznie od pozycji wylacznika 41 na serwomotor elektryczny 25 za posrednictwem me¬ chanizmu zegarowego 44. W ten sposób obudowa 8 cofasie w taki sam sposób o wartosc równa polowie drogi silowni¬ ka 18.Dobowy mechanizmzegarowy 45 dziala nalampe sygna¬ lizacyjna 47, aby obsludze umozliwic stwierdzenie czy podmuch powietrza chlodzacego nie byl zbyt silny, wzglednie czy ruch wsteczny obudowy 8 nie byl zbyt duzy.W przypadku pieca lukowego zawierajacego trzy elek- trody, rejestratorem temperatury moze byc klasycznyelek¬ troniczny pirometrpotencjometryczny, majacytrzysciezki i trzy przekazniki progowe, umozliwiajace okreslenie do¬ puszczalnych temperatur granicznych dla poszczególnych elektrod.Urzadzenie wedlug wynalazku umozliwia wykonanie sondy do pomiaru temperatur, wytrzymalej na bardzo ciezkie warunki pracy pieców metalurgicznych takich, jak elektryczne piece lukowe. Urzadzenie wedlug wynalazku umozliwia wykonywanie szczególnie dokladnych pomia- rów temperatury, poniewaz obudowa termopary jest stale i automatycznie oczyszczana, a tym samym nie jestnarazo¬ na na dzialanie odlamków zuzytego obmurza lub odpry¬ sków stopionego metalu. PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do ciaglego pomiaru zmian temperatury w komorze do topienia metali za pomoca termopary umie- 40 szczonej w obudowie, wsuwanej przez otwór w scianie pieca, znamienne tym, ze koniec obudowy (8) termopary (12), przeciwny do tego, w którym znajduje sie koncówka termopary (12) jest zamocowany w silowniku (18), maja¬ cym dwa otwory wlotowe (21, 23), laczone na przemian 45 z przewodem pow ietrza sprezonego (16) za posrednictwem rozdzielacza (19) oraz tym, ze silownik (18) jest wycofywa¬ ny za pGmoca preta gwintowanego (28,33), uruchomianego serwomotorem (25) sterowanym za posrednictwemmecha¬ nizmów zegarowych (43) i (44) oraz przez rejestrator tem- 50 peratury (40), polaczony z termopara (12) oraz wylaczni¬ kiem (41).

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze pret gwintowany (28) jest zamocowany obrotowo i przekazuje bezposrednio na silownik (18) ruch postepowy za pomoca 55 nakretki (27).

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze pret gwintowany (33) jest zamocowany w sposób umozliwiaja¬ cy ruch postepowy, powodujac przesuniecie silownika (18) , za posrednictwem ramy (37), przesuwajacej sie na belce 60 prowadzacej (36) napedzanej przez nakretke (38), wspól¬ pracujaca z pretem gwintowanym (33).

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamiennetym,ze drugi mechanizm zegarowy (44) zamykajacyobiegwokreslonym czasie, jest zamocowany pomiedzy serwomotorem (25) 65 i pierwszym mechanizmem zegarowym (43).88 838

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze po¬ siada trzeci mechanizm zegarowy (45), który jest zamoco¬ wany pomiedzy drugim mechanizmem zegarowym (44) i obiegiem powyzej wylacznika (41).

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze obu¬ dowa (8) termopary (12) zawiera powloke drazona (9), na koncu której przylutowana jest koncówka (10), majaca rozmieszczone na obwodzie otworki (11), z tym, ze termo- 8 para (12) przylutowana jest w koncówce (10), a powloka (9), ma na koncu przeciwleglym do koncówki (10) otwórwloto¬ wy (14), polaczony z przewodem (16) powietrza sprezo¬ nego.

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze ma listwe pomiarowa umieszczona równolegle do toru prze¬ mieszczania obudowy (8) termopary (12).88 838 12* /////A Y/^/i////A kNu^v^ VvAN v\\'.\-.\\vv\w^ - -xx- 10~ ^s\\^\^^y\\vsV^v'C1\\VV^N\kN\'T\^r^ / Y////// / / / / / / / / Vr // / / A-': V '14 13 23 FIG.2 21 v _j :* L37 £ 35-_ 26 33 25 \1 50 19-1- 1120 J^22 49-W -24 46 Pi 16 PL PL