DE10207395B4 - Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der momentanen Flüssigmetall-Badspiegelhöhe in einem metallurgischen Gefäß - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Bestimmen der momentanen Flüssigmetall-Badspiegelhöhe (11)
in einem Elektrolichtbogenofen (12a) oder in einem Konverter für flüssigen Stahl,
welche mit einem metallischen Gefäßmantel (12b) und mit einer
ein Verschleißfutter
aufweisenden Ausmauerung (13) versehen sind, durch Einfahren einer Mess-Sonde
(14), die an einen unter Einbeziehung des metallischen Gefäßmantels
(12b) gebildeten elektrischen Messkreis (15) anschließbar ist
und bis auf den Badspiegel (11) abgesenkt wird, wobei die Mess-Sonde
(14), welche einen als verlorenen Teil nach der Messung anzusehenden Längenabschnitt
(26) aufweist, abhängig
von dem pro Zeiteinheit zurückgelegten
Absenkweg (24) und einer bei Berührung
der Schlackenschicht (18) und/oder des Flüssigmetalls (19) eintretenden Änderung
der elektrischen Leitfähigkeit
von Schlacke (18) und/oder Flüssigmetall
(19) ein Mess-Signal erzeugt und die Badspiegelhöhe (11) angezeigt wird, und
wobei der elektrische Messkreis (15) auf Leitfähigkeitswerte der Schlackenschicht
(18) von ca. 200 S/m, des Flüssigmetalls
von ca. 800·103 S/m und des Feuerfestmaterials von ca.
400 S/m abgestimmt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bestimmen der momentanen Flüssigmetall-Badspiegelhöhe in einem Elektrolichtbogenofen oder in einem Konverter für flüssigen Stahl, welche mit einem metallischen Gefäßmantel und mit einer ein Verschleißfutter aufweisenden Ausmauerung versehen sind.
- Ein solches Verfahren zum Messen der Höhe des Badspiegels eines unter einer Schlackeschicht befindlichen Metallbades in einem Konverter, ist aus der
DE 38 22 705 C2 bekannt. Diese Gestaltung geht von der Erkenntnis aus, dass die unterschiedliche Leitfähigkeit des elektrischen Stromes für das Metallbad einerseits und für die Schlacke andererseits für die Badstandsmessung nur unzureichend ausgenutzt werden könne. Mit Hilfe der Verwendeten Mess-Sonde werde beim langsamen Herausfahren der Mess-Sonde aus dem Metallbad die Leitfähigkeit gemessen und ihre Änderung beim Übergang der Mess-Sonde vom Metallbad in die Schlackeschicht registriert, die als Indikator für die Höhe des Badspiegels anzusehen sei. Das bekannte Verfahren sei jedoch bei Turbulenzen und Gasblasen und hohen Badtemperaturen störanfällig und daher wenig geeignet und führe zu ungenauen und nicht eindeutigen Messergebnissen. Die Lösung dieses Problems sieht die bekannte Gestaltung in ihrer EMK-Zelle (für den Sauerstoff-Partialdruck) und einem Thermoelement, einer mit einer Schutzkappe geschützten Mess-Sonde, die bezogen auf einen außerhalb des Konverters gelegene Ausgangsstellung bis zu einer als Fixpunkt vorbestimmten Tiefe mit einer Geschwindigkeit von 30 cm/s oder mehr in das Metallbad eingetaucht wird, und nach dem Aufschmelzen der Schutzkappe der Sauerstoff-Partialdruck und die Temperatur des Metallbades gemessen werden. Während der mit einer langsameren Geschwindigkeit erfolgenden Aufwärtsbewegung der Mess-Sonde wird der Sauerstoff-Partialdruck und die Temperatur als Funktion der von der Mess-Sonde in dem Metallbad von dem gewählten Fixpunkt aus zurückgelegten Wegstrecke gemessen und abhängig von einer Änderung des Sauerstoff-Partialdrucks und der Temperatur von dem Fixpunkt aus die zurückgelegte Wegstrecke als Maß für die Badstandshöhe erfasst. - Ein solches Verfahren setzt nicht nur eine äußerst komplizierte und kostspielige Mess-Sonde und ein tiefes und langzeitiges Eintauchen in die Badschmelze voraus, sondern ist auch in seinem Ablauf kompliziert und nicht genauer und sicherer als bisher bekannte Verfahren.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Anwendung einfachster Mittel ein Verfahren vorzuschlagen, das sowohl ohne als auch mit Schlackenschicht funktionsfähig ist und als einziges, sicheres Messergebnis die Badhöhe misst.
- Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Für dieses Verfahren ist nur eine einfache, kostengünstige Mess-Sonde erforderlich, wobei die Messung in kurzer Zeit ein genaues und sicheres Messergebnis liefert, das nicht mit Fehlern behaftet ist und nach kurzer Zeit, falls notwendig, wiederholt werden kann. Ein langzeitiges Eintauchen der Mess-Sonde ist ebenfalls nicht erforderlich. Das Verfahren kann mit oder ohne vorhandener Schlackenschicht angewendet werden.
- Das Messergebnis kann in Verbindung mit weiteren Prozessschritten derart erzielt werden, dass die Mess-Sonde zusammen mit einer Blaslanze oder einer Lafette (eines Sublanzen-Systems) abgesenkt wird.
- Die Genauigkeit des Verfahrens wird außerdem dadurch gewährleistet, dass die Ausgangshöhe der Mess-Sonde vor dem ersten Befüllen des metallurgischen Gefäßes geeicht wird.
- Die Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens kann ebenso wirtschaftlich und wenig aufwendig gestaltet werden. Zur Lösung der Aufgabe in vorrichtungstechnischer Sicht werden die Merkmale gemäß Anspruch 4 vorgeschlagen. Die Mess-Sonde kann einfach und wirtschaftlich hergestellt werden und das erzielbare Messergebnis ist sicher und genau.
- Nach weiteren Merkmalen ist vorgesehen, dass die Halterung für die Mess-Sonde aus einer Verbindung mit einer Blaslanze besteht. Dadurch wird nicht nur eine wenig aufwendige Halterung geschaffen, sondern gleichzeitig der Vorteil für den Frischprozess gewannen, nach der Messung der Badhöhe sofort den Aufblasvorgang zu beginnen, wobei die Badspiegelhöhe ohne zeitliche Verzögerung dem Aufblasvorgang zugrunde gelegt werden kann.
- Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass an dem Messkreis ein Messgerät für den Absenkweg der Mess-Sonde in Abhängigkeit des Stromverlaufs (bei konstanter Spannung) oder des Spannungsverlaufs (bei konstantem Strom) angeschlossen ist. Das Messgerät kann daher die Badspiegelhöhe unmittelbar anzeigen.
- Nach anderen Merkmalen wird vorgeschlagen, dass die Mess-Sonde an der Spitze der Blaslanze mit einem vorstehenden Längenabschnitt befestigt ist. Dadurch kann dieser Längenabschnitt als verlorener Teil nach der Messung angesehen werden, was für den entstehenden Aufwand unbeachtlich ist.
- Die Anwendung des Mess-Verfahrens und der Vorrichtung ist nicht auf Stahlwerkskonverter und ähnliche metallurgische Gefäße beschränkt. So ist weiter vorgesehen, dass die Mess-Sonde für einen Elektrolichtbogen-Ofen an einer Blaslanze, die durch eine seitliche Öffnung des Ofenoberteils schräg einführbar ist, angeordnet ist. Dabei kann der schräge Winkel bei der Anzeige am Messgerät mit berücksichtigt werden.
- Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens und die beliebige Wiederholbarkeit der Messung sowie die Anfertigung der Mess-Sonde beruhen darauf, dass die Mess-Sonde aus einem abgelängten, elektrisch leitenden Metallstück besteht.
- In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 einen Querschnitt durch den Unterofen eines Elektrolichtbogen-Qfens mit dem Verfahrensablauf und dem Messkreis, -
1A ein Diagramm des Verfahrensablaufs der sich einstellenden Stromstärke über dem von der Spitze, der Mess-Sonde zurückgelegten Weg und damit die jeweilige Position der Spitze und -
2 einen Querschnitt durch einen Elektrolichtbogen-Ofen mit Blaslanze und Mess-Sonde, die schräg eingeführt werden. - Das Verfahren zum Bestimmen der momentanen Flüssigmetall-Badspiegelhöhe
11 in einem metallurgischen Gefäß12 , das aus einem Elektrolichtbogen-Ofen12a oder einem Stahlwerkskonverter besteht, die eine mit einem Verschleißfutter versehene Ausmauerung13 aufweisen, wird auf der Basis einer absenkbaren Mess-Sonde14 ausgeübt. - In einem Messkreis
15 (1 ) ist der metallische Gefäßmantel12b einbezogen, die Mess-Sonde14 und (im Ausführungsbeispiel) eine Blaslanze16 . Der Gefäßmantel12b und der Messkreis15 sind zusammen durch eine Erdung17 geschlossen. Die Mess-Sonde14 wird mit vorherbestimmter Geschwindigkeit (m/min) von einer geeichten Lage1 in eine Lage2 bis auf die Schlackenschicht18 kontinuierlich abgesenkt, wobei sich (1A ) in der Lage1 ein Strom von Null Ampere einstellt, der bei Berührung der Schlackenschicht18 in der Lage2 mit dem Abschnitt A (mit Schlakkenschicht) bis in die Lage3 ansteigt, in der die Berührung der Mess-Sonde14 mit dem Flüssigmettel19 stattfindet. Der Strom J steigt entsprechend steil an, wobei die Messung bereits abgeschlossen ist. - Von erheblicher Bedeutung ist, dass das Steigungsmaß der Kurve A zwischen den Lagen
2 und3 der Mess-Sonde14 sowie darüber hinaus eine Aussage über den Zustand (z.B. die chemische Zusammensetzung der Schlacke und des Bades) in1 Näherung beschreibt. - Bei Berührung des Flüssigmetalls
19 verläuft der Strom J im Abschnitt B (ohne Schlackenschicht18 ) und löst das entsprechende Signal früher aus. - Die Mess-Sonde
14 kann, wie gezeichnet, zusammen mit der Blaslanze16 oder aber an einem separaten Gestell mit ihrer Spitze14a voraus abgesenkt werden. Die Ausgangshöhe22 der Mess-Sonde14 in der Lage1 ist vor dem ersten Befüllen des metallurgischen Gefäßes12 geeicht worden und wird in dem Messkreis15 registriert und als Basis benutzt. Der in der1A dargestellte Verlauf der Stromkurve beruht auf dem Leitfähigkeitswert des elektrischen Stroms in der Schlackenschicht18 mit κ = 200 S/m und des Flüssigmetalls19 mit κ = 800·103 S/m, auf die der Messkreis15 abgestimmt ist. - Die Mess-Sonde
14 bildet (1 ) mit einer Halterung20 eine Verbindung21 , z.B. an der Blaslanze16 . Dabei befindet sich die Mess-Sonde14 (Lage1 ) in der Ausgangshöhe22 . - An den Messkreis
15 ist ein Messgerät23 für den Absenkweg24 der Mess-Sonde14 in Abhängigkeit des Stromverlaufs25 angeschlossen. - Die Mess-Sonde
14 bildet an der Spitze16a der Blaslanze16 einen vorstehenden Längenabschnitt26 . Dabei besteht die Mess-Sonde14 aus einem einfachen, abgelängten, elektrisch leitfähigen Metallstück27 . - Gemäß
2 ist die Mess-Sonde14 für den Elektrolichtbogen-Ofen12a an der Blaslanze16 angeordnet, die durch eine Öffnung28 des Ofenoberteils29 schräg eingeführt wird. -
- 1
- Lage der Mess-Sonde in Luft
- 2
- Lage der Mess-Sonde in der Schlackenschicht
- 3
- Lage der Mess-Sonde im Flüssigmetall
- A
- Kurve mit Schlackenschicht
- B
- Kurve ohne Schlackenschicht
- 11
- Flüssigmetall-Badspiegelhöhe
- 12
- metallurgisches Gefäß
- 12a
- Elektrolichtbogen-Ofen
- 12b
- Gefäßmantel
- 13
- Ausmauerung
- 14
- Mess-Sonde
- 14a
- Spitze
- 15
- Messkreis
- 16
- Blaslanze
- 16a
- Spitze
- 17
- Erdung
- 18
- Schlackenschicht
- 19
- Flüssigmetall
- 20
- Halterung
- 21
- Verbindung
- 22
- Ausgangshöhe
- 23
- Messgerät
- 24
- Absenkweg
- 25
- Stromverlauf
- 26
- Längenabschnitt
- 27
- Metallstück
- 28
- seitliche Öffnung
- 29
- Oberofenteil
Claims (9)
- Verfahren zum Bestimmen der momentanen Flüssigmetall-Badspiegelhöhe (
11 ) in einem Elektrolichtbogenofen (12a ) oder in einem Konverter für flüssigen Stahl, welche mit einem metallischen Gefäßmantel (12b ) und mit einer ein Verschleißfutter aufweisenden Ausmauerung (13 ) versehen sind, durch Einfahren einer Mess-Sonde (14 ), die an einen unter Einbeziehung des metallischen Gefäßmantels (12b ) gebildeten elektrischen Messkreis (15 ) anschließbar ist und bis auf den Badspiegel (11 ) abgesenkt wird, wobei die Mess-Sonde (14 ), welche einen als verlorenen Teil nach der Messung anzusehenden Längenabschnitt (26 ) aufweist, abhängig von dem pro Zeiteinheit zurückgelegten Absenkweg (24 ) und einer bei Berührung der Schlackenschicht (18 ) und/oder des Flüssigmetalls (19 ) eintretenden Änderung der elektrischen Leitfähigkeit von Schlacke (18 ) und/oder Flüssigmetall (19 ) ein Mess-Signal erzeugt und die Badspiegelhöhe (11 ) angezeigt wird, und wobei der elektrische Messkreis (15 ) auf Leitfähigkeitswerte der Schlackenschicht (18 ) von ca. 200 S/m, des Flüssigmetalls von ca. 800·103 S/m und des Feuerfestmaterials von ca. 400 S/m abgestimmt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-Sonde (
14 ) zusammen mit einer Blaslanze (16 ) oder einer Lafette abgesenkt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangshöhe der Mess-Sonde (
14 ) vor dem ersten Befüllen des metallurgischen Gefäßes (12 ) geeicht wird. - Einrichtung zur Bestimmung der momentanen Flüssigmetall-Badspiegelhöhe (
11 ) in einem Elektrolichtbogen-Ofen (12a ) oder in einem Konverter mit flüssigem Stahl, welche mit einem metallischen Gefäßmantel (12b ) und mit einer ein Verschleißfutter aufweisenden Ausmauerung (13 ) versehen sind, mit einer höhenverstellbaren Mess-Sonde (14 ), die an einer Halterung (20 ) befestigt und absenkbar ist, wobei die Mess-Sonde (14 ), welche einen als verlorenen Teil nach der Messung anzusehenden Längenabschnitt (26 ) aufweist, an der Halterung (20 ) über dem Flüssigmetall (19 ) von einer Ausgangshöhe (22 ) mit einer fest bestimmten Absenkgeschwindigkeit zumindest bis zur Berührung einer Schlackenschicht (18 ) und der darunter befindlichen Flüssigmetall-Badspiegelhöhe (11 ) absenkbar ist, die Mess-Sonde (14 ) innerhalb eines durch die Schlackenschicht (18 ) und/oder das Flüssigmetall (19 ) und den metallischen Gefäßmantel (12b ) schließbaren Messkreises (15 ) angeordnet ist, und der elektrische Messkreis (15 ) auf Leitfähigkeitswerte der Schlackenschicht (18 ) von ca. 200 S/m, des Flüssigmetalls von ca. 800 · 103 S/m und des Feuerfestmaterials von ca. 400 S/m abgestimmt ist. - Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (
20 ) für die Mess-Sonde (14 ) aus einer Verbindung (21 ) mit einer Blaslanze (16 ) besteht. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Messkreis (
15 ) ein Messgerät (23 ) für den Absenkweg (24 ) der Mess-Sonde (14 ) in Abhängigkeit des Stromverlaufs (25 ) bei konstanter Spannung oder des Spannungsverlaufs bei konstantem Strom angeschlossen ist. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-Sonde (
14 ) mit dem vorstehenden Längenabschnitt (26 ) an der Spitze (16a ) der Blaslanze (16 ) befestigt ist. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-Sonde (
14 ) für den Elektrolichtbogen-Ofen (12a ) an der Blaslanze (16 ), die durch eine seitliche Öffnung (28 ) des Ofenoberteils (29 ) schräg einführbar ist, angeordnet ist. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-Sonde (
14 ) aus einem abgelängten, elektrisch leitenden Metallstück (27 ) besteht.
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