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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung der Reststeinstärke von feuerfesten Steinen und einen feuerfesten Stein zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es sind bereits zahlreiche Verfahren und Einrichtungen zur Messung und Überwachung der Wandstärken von Auskleidungen von metallurgischen Öfen und Gefässen und zur Messung der Stärke von einzelnen Steinen, insbesondere Gasspülsteinen, solcher Auskleidungen bekannt.
In einer grossen Anzahl von Fällen handelt es sich dabei um Einrichtungen auf elektrischer Grundlage. Ein bekannter Stein mit einer solchen Einrichtung weist in einer Entfernung vom kalten Steinende, die der für seine klaglose Verwendung gerade noch ausreichenden Reststeinstärke höchstens entspricht, oder in einem an sein kaltes Steinende anschliessenden Sicherungsblock als Schmelzsicherung zwei in kurzem Abstand voneinander angeordnete und voneinander isolierte, mit einer Stromquelle verbundene elektrische Leiter auf, die in einer gegen das heisse Steinende zu geschlossenen Sonde angeordnet sind, wobei die Enden dieser Leiter am geschlossenen Ende dieser Sonde in kurzem Abstand übereinanderliegen (DE-OS 3424466).
Wenn der Stein bis zur gerade noch ausreichenden Reststeinstärke abgetragen ist, werden die Enden der Leiter durch die dabei auftretende Temperaturerhöhung geschmolzen und kurzgeschlossen, dadurch kann durch die mit diesen Leitern verbundenen Leitungen ein Strom fliessen, und dies kann durch z. B. ein optisches oder akustisches Signal angezeigt werden.
Ein anderer feuerfester Gasspülstein dieser Art, der für eine Verwendung in einem eine Metallschmelze aufnehmenden Gefäss bestimmt ist, ist mit elektrischen Leitern versehen, die bis in unterschiedliche Steinhöhen reichen und an eine elektrische Anzeigeneinrichtung anschliessbar sind, wobei diese elektrischen Leiter aus einem Metall bestehen, dessen Schmelztemperatur unter der Temperatur der Metallschmelze, jedoch über der Temperatur liegt, die sich in dem Stein an der von der Metallschmelze durch das unverbrauchte Steinmaterial beabstandeten Anbringungsstelle des Leiters einstellt (DE-OS 3503221).
Bei nach einem andern Prinzip arbeitenden Verfahren zur Feststellung des Verschleisses von feuerfesten Steinen, insbesondere Gasspülsteinen, zur Vermeidung von Schmelzendurchbrüchen wird im Inneren des Steines an einer Messstelle, die bei normalem Verschleissverhalten bis zum Unbrauchbarwerden des Steines funktionsfähig bleibt, laufend oder in kurzen Zeitabständen die Temperatur gemessen, gleichzeitig wird die Temperatur der Schmelze gemessen oder geschätzt, und dann wird zum Vergleich der Temperatur an der Messstelle mit einem von der Temperatur der Schmelze abhängigen Temperaturgrenzwert, bei dessen Erreichen auf die Unbrauchbarkeit des Steines geschlossen werden kann, die noch funktionsfähige Reststeinstärke ermittelt (DE-OS 3526391).
Dabei kann als zusätzliche Sicherung vorgesehen werden, dass beim Erreichen des Temperaturgrenzwertes ein optisches und/oder akustisches Signal ausgelöst wird. Schliesslich kann in diesem Zusammenhang noch ein metallurgisches Gefäss für schmelzflüssige Metalle, insbesondere Stahlwerkskonverter, mit einer Mehrzahl von in seiner Wand oder seinem Boden angeordneten gasdurchlässigen Steinen oder Düsen erwähnt werden, wobei jeder Stein oder jede Düse mittels einer Einzelzuführungsleitung an eine gemeinsame Hauptspeiseleitung angeschlossen und jede Einzelzuführungsleitung mit einem Messgerät für die Gasdurchflussmenge ausgestattet ist, dem ein Regelventil zur Regelung der Durchflussmenge nachgeordnet ist (AT-PS Nr. 377008).
Diese Anordnung soll es ermöglichen, defekte Steine oder Düsen ohne Betriebsunterbrechung zu erkennen und einzelne Steine oder Düsen unterschiedlich nach einem vorgegebenen Programm mit Gas zu beaufschlagen.
Alle diese bekannten Verfahren sind jedoch verhältnismässig kompliziert und aufwendig und meist mit einem mehr oder minder hohen Unsicherheitsfaktor behaftet, denn wenn eine Messung nur an bestimmten Stellen einer Auskleidung oder eines Steines erfolgt, kann unter Umständen eine stellenweise voreilende Infiltration von Schlacke oder Metallschmelze an andern Stellen nicht erfasst werden. Dies gilt insbesondere für eine Überwachung des Verschleisses in Elektroöfen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren zu schaffen, das auf einfache und wirtschaftliche Weise eine praktisch sichere Feststellung der für eine Verwendung erforderlichen Reststeinstärke von feuerfesten Steinen ermöglicht.
Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Feststellung der Reststeinstärke von feuerfesten Steinen, insbesondere Gasspülsteinen, durch optische oder akustische Anzeige, welches in seinem Wesen darin besteht, dass in den Steinen ein durch eine Gaszuleitung unter Gasdruck
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gehaltenes Röhrchen angeordnet wird, das sich vom kalten Steinende in Richtung zum heissen Steinende nur bis zur Höhe der vorbestimmten Reststeinstärke erstreckt, in dieser Höhe zugeschweisst und an seinem andern Ende mit der Gaszuleitung verbunden ist, und dass bei einem Aufschmelzen dieses zugeschweissten Endes der in dem Röhrchen dadurch bewirkte Druckabfall zur Auslösung eines optischen oder akustischen Signals in einer mit der Gaszuleitung in Verbindung stehenden Anzeigeeinrichtung verwendet wird.
Ferner betrifft die Erfindung einen feuerfesten Stein, insbesondere Gasspülstein, zur Durchführung dieses Verfahrens, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er an seinem kalten Steinende ein sich von diesem in Richtung zum heissen Steinende nur bis zur Höhe der vorbestimmten Reststeinstärke erstreckendes Röhrchen aufweist, das an seinem Ende in dieser Höhe zugeschweisst und an seinem andern Ende mit einer Gaszuleitung verbunden ist.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform wird ein feuerfester Gasspülstein vorgesehen, der einen von einem inneren Rohr gebildeten axialen Durchgang, ein dieses innere Rohr konzentrisch unter Bildung eines Ringspaltes umschliessendes äusseres Rohr und ferner mehrere vom kalten bis zum heissen Steinende durchgehende Kanäle aufweist und gewünschtenfalls zumindest am unteren Teil seiner Seitenflächen und ferner an seinem kalten Steinende eine Blechummantelung hat, wobei bei diesem Stein die durchgehenden Kanäle parallel zu den den axialen Durchgang und den Ringspalt bildenden Rohren, vorzugsweise Metallrohren, verlaufen und zumindest in dem Bereich allseitig rings um den Ringspalt angeordnet sind.
Das Verfahren und die Steine gemäss der Erfindung sind für eine Verwendung in metallurgi- schen Öfen und Gefässen aller Art, wie Konverter zum Frischen von Roheisen, Roheisenpfannen, Giesspfannen, Zwischengefässe (Tundish) und Lichtbogenöfen, aber auch für andere Einrichtungen und Anlagen für Hochtemperaturreaktionen, wie Glaswannenöfen und Kohlevergasungsreaktoren, geeignet. Die Steine können normale nichtporöse feuerfeste Steine oder poröse Steine, die unregelmässige Poren oder sogenannte gerichtete Poren bzw. durchgehende Kanäle haben, also Gasspülsteine aller Art, sein.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in welchen ein Ausführungsbeispiel für einen Gasspülstein zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt ist. Dabei zeigt Fig. 1 im Längsschnitt einen Gasspülstein mit rechteckiger Grundfläche und konvergierenden Seitenflächen mit einer Gasverteilungskammer und Leitungen für die Zuführung von Behandlungsmedien und -stoffen, und Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.
Der in Fig. 1 mit-l-bezeichnete Gasspülstein weist Kanäle --2-- auf, die von seinem kalten Steinende --3-- bis zum heissen Steinende --4-- durchgehen und parallel zu einem zentrisch axial verlaufenden inneren Rohr --5-- und dieses konzentrisch umschliessenden äusseren Rohr-6verlaufen. Vorzugsweise bestehen diese beiden Rohre aus Metall, doch sind auch Rohre aus keramischem Material geeignet. Das innere Rohr --5-- bildet einen axialen Durchgang --7--, und zwischen diesem inneren Rohr und dem äusseren Rohr --6-- ist ein Ringspalt --8-- vorhanden. Die Kanäle --2-- können gleichfalls von Röhrchen aus Metall oder keramischem Material gebildet oder aber sogenannte gerichtete Poren sein. Ihr Innendurchmesser kann z.
B. 1 bis 4 mm, der des inneren Rohres --5-- 4 bis 20 mm betragen, und der Ringspalt --8-- kann 0, 5 bis 3 mm haben.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Gasspülstein --1-- an seinem kalten Steinende --3-- mit einer Gasverteilungskammer --9-- ausgestattet, die ein Gaszuführungsrohr --10-- mit einem Anschluss --11-- zum Einführen eines Mediums, z. B. eines inerten Gases oder Kühlmediums, gewünschtensfalls zusammen mit Behandlungsstoffen, und einem Anschluss --12-zum Zuführen eines andern Mediums, z. B. von Sauerstoff oder Mischungen von Sauerstoff mit andern Gasen und/oder mit festen Behandlungsstoffen, zu dem axialen inneren Rohr --5-- aufweist. Als Behandlungsstoffe bzw. feste Stoffe können z. B. kaustische Magnesia, Kalk und Kohle in feinverteilter Form eingebracht werden.
Alle Kanäle oder durchgehenden Poren --2-- und das axiale äussere Rohr --6-- sind mit der Gasverteilungskammer --9-- gasdicht verbunden ; soferne die genannten Teile aus Stahl bestehen, erfolgt diese Verbindung am besten durch Verschweissen. Das zentrische Rohr --5-- hat eine solche Länge, dass es über das kalte Stein-
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ende --3-- hinausgehend durch die Gasverteilungskammer --9-- und das Gaszuführungsrohr --10-- durchgeht und direkt mit dem Anschluss --12-- verbunden ist.
In dem Gasspülstein-l-ist an dessen kaltem Steinende --3-- eine Messeinrichtung - angeordnet, die sich in Richtung zum heissen Steinende-4-- nur bis zur Höhe der vorbestimmten Reststeinstärke erstreckt, also bis zu der Höhe, die der für eine klaglose Verwendung des Steines gerade noch ausreichenden restlichen Steinstärke höchstens entspricht. Bei dem dargestellten Beispiel ist diese Messeinrichtung --13-- von einem Röhrchen gebildet, dessen bis zur Höhe der Reststeinstärke reichendes Ende mit --14-- bezeichnet ist und dessen anderes Ende mit einer Gaszuleitung --15-- verbunden ist. Dieses Röhrchen hat z.
B. einen Durchmesser von 1 bis 3 mm, ist an seinem Ende --14-- zugeschweisst und wird über die Gaszuleitung --15-durch eine Gasquelle --16-- mit einem neutralen Gas unter Druck, beispielsweise einem Druck von 5 bis 15 bar, gehalten. Wenn der Stein bei seiner Verwendung bis zur Höhe des Endes --14-der Messeinrichtung --13-- aufgebraucht wird, wird deren zugeschweisstes Ende --14-- aufgeschmolzen, und das in dieser Einrichtung enthaltene Gas strömt aus. Der dadurch bewirkte Druckabfall in der Gaszuleitung --15-- kann in einer Anzeigeneinrichtung --17-- zur Erzeugung eines optisches oder akustischen Signals verwendet werden, und dann können erforderliche Massnahmen, z. B. eine Abschaltung der Sauerstoffzufuhr und Umschaltung auf ein Kühlgas, ergriffen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Feststellung der Reststeinstärke von feuerfesten Steinen, insbesondere Gasspülsteinen, durch optische oder akustische Anzeige, dadurch gekennzeichnet, dass in den Steinen ein durch eine Gaszuleitung unter Gasdruck gehaltenes Röhrchen angeordnet wird, das sich vom kalten Steinende in Richtung zum heissen Steinende nur bis zur Höhe der vorbestimmten Reststeinstärke erstreckt, in dieser Höhe zugeschweisst und an seinem andern Ende mit der Gaszuleitung verbunden ist, und dass bei einem Aufschmelzen dieses zugeschweissten Endes der in dem Röhrchen dadurch bewirkte Druckabfall zur Auslösung eines optischen oder akustischen Signals in einer mit der Gaszuleitung in Verbindung stehenden Anzeigeneinrichtung verwendet wird.