DE3427268C2

DE3427268C2 - Vorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins von metallischer Schmelze in einem Durchlaufkanal eines metallurgischen Ofens oder einer Gießpfanne

Info

Publication number: DE3427268C2
Application number: DE3427268A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Thalwil Knell; Bernhard Zollikerberg Tinnes
Original assignee: Metacon AG
Current assignee: Metacon AG
Priority date: 1983-08-18
Filing date: 1984-07-24
Publication date: 1986-07-31
Also published as: JPS6150707B2; SE8404126D0; FR2550853A1; CA1235771A; SE8404126L; JPS6060579A; DE3427268A1; CH660701A5; SE455647B; MX167977B; US4602768A; FR2550853B1

Abstract

In eine Öffnung (11) im Boden- oder Wandteil (2) eines Schmelzofens (1) oder einer Gießpfanne ist ein hohlzylindrisches Trägerelement (7) eingesetzt, das z. B. mittels Schrauben lösbar mit diesem Boden- oder Wandteil (2) verbunden ist. Dieses Trägerelement (7) umgibt eine Auslaufhülse (6) aus feuerfestem Material, in welchem ein Durchlaufkanal (5) für Schmelze ausgebildet ist. An sich bezüglich des Durchlaufkanals (5) gegenüberliegenden Stellen sind im Trägerelement (7) Ausnehmungen (13, 14) in der Art von Ringnuten ausgebildet. In jeder dieser Ausnehmungen (13, 14) befindet sich eine Spule (17, 19), welche durch den Boden der Ausnehmungen (13, 14) bildende Wandabschnitte (15, 16) vor einer direkten Berührung mit der Auslaufhülse (6) geschützt ist. Die eine Spule (17) ist zur Erzeugung eines Magnetfeldes mit einer Wechselspannungsquelle verbindbar, während die gegenüberliegende zweite Spule (19) an eine Auswerteschaltung angeschlossen ist, in der die in dieser zweiten Spule (19) induzierten Signale ausgewertet werden. Durch das Anbringen der Spulen (17, 19) in einem vom Wand- oder Bodenteil (2) getrennten Trägerelement (7) ist das Ein- und Ausbauen der Spulen (17, 19) vereinfacht. Zudem besteht die Gefahr einer Beschädigung der Spulen (17, 19) beim Erneuern der Auslaufhülse (6) nicht.

Description

getrennt vom Einbauort in der für eine solche feinmechanische Arbeit geeigneten Umgebung erfolgen. De.-Einbau des mit Sender und Empfänger versehenen Trägerelementes am Ofen bzw. an der Pfanne erfordert keinen großen Aufwand mehr. Da Sender und Empfänger in geschützter Lage am bzw. im Trägerelement angeordnet sind, besteht beim Ausbrechen des den Durchlaufkanal umgebenden feuerfesten Materials keine Gefahr der Beschädigung von Sender und Empfänger. Ein Austauschen der letztern bietet keine Schwierigkeiten, ist es doch nur erforderlich, das Trägerelement, das lösbar mit einem Ofen- oder Pfannenteil verbunden ist, durch ein neues Trägerelement zu ersetzen. Dabei ist sichergestellt, daß Sender und Empfänger des neuen Trägerelementes dieselbe Lage einnehmen, wie der Sender und der Empfänger des entfernten Trägerelementes. Dadurch wird ein aufwendiges Nachjustieren vermieden.

Um Sender und Empfänger wirkungsvoll vor einer Berührung mit dem Körper aus feuerfestem Material zu schützen, werden Sender und Empfänger vorzugsweise in einem Abstand von der dem feuerfesten Körper zugekehrten Innenseite des Trägerelementes angeordnet. Dies kann bei einer besonders zweckmäßigen und in der Herstellung einfachen Ausführungsform dadurch erfolgen, daß sowohl der Sender wie auch der Empfänger in einer Ausnehmung angeordnet werden, die gegen die Innenseite des Trägerelementes geschlossen ist In diesem Fall ist der Sender und der Empfänger vom feuerfesten Körper durch eine aus dem Material des Trägerelementes gebildete Wand getrennt

Als Werkstoff für das Trägerelement eignet sich insbesondere ein unmagnetisches Material, das die magnetische Kopplung zwischen Sender und Empfänger nicht nachteilig beeinflussen kann. Vorzugsweise wird für das Trägerelement ein Werkstoff verwendet, der zudem noch hitzebeständig ist, vorzugsweise austenitischer Stahl.

Wird das Trägerelement mit einer Kühleinrichtung versehen, z. B. mit wenigstens einem Kanal für ein Kühlmedium, ist es auch denkbar, einen weniger hitzebeständigen Werkstoff zu verwenden.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt schematisch

F i g. 1 den Bereich des Auslaufes eines Schmelzofens im Schnitt und

F i g. 2 das Trägerelement in perspektivischer Darstellung.

In der Schnittfigur 1, welche den Bereich des Auslaufes eines Schmelzofens 1 darstellt, ist von diesem Ofen 1 nur ein Wand- oder Bodenteil 2 gezeigt. Auf dessen innenliegender Seite ist ein Hohlstein 3 aus feuerfestem Material mit einem Strömungskanal 4 angeordnet. Dieser Strömungskanal 4 fluchtet mit einem Durchlaufkanal 5, der in einer Auslaufhülse 6 aus feuerfestem Material ausgebildet ist. Diese Auslaufhülse 6 ist von einem mit 7 bezeichneten Trägerelement umgeben, das eine Durchtrittsöffnung 7a aufweist, durch die sich die Auslaufhülse 6 hindurcherstreckt. Das Trägerelement 7 weist einen hohlzylindrischen Grundkörper 8 auf, welcher einen Flansch 9 trägt, der mit Durchgangslöchern 10 zur Aufnahme von nicht gezeigten Befestigungsschrauben versehen ist. Das Trägerelement 7 ist in eine öffnung 11 im Wand- oder Bodenteil 2 eingesetzt und an letzteren mittels der erwähnten Befestigungsschrauben lösbar befestigt, wie das in F i g. 1 durch die mit 10a bezeichneten Mittellinien der Durchgangslöcher 10 angedeutet ist Die Auslaufhülse 6, welche periodisch ersetzt werden muß, ist mittels Mörtel, der eine zwischen der Innenseite 8b des Grundkörpers 8 und der Außenseite 6a der Auslaufhülse 6 gebildete Fuge 12 ausfüllt, mit dem Trägerelement 7 verbunden. Wie aus Fig.; hervorgeht, ist auch zwischen dem Hohlstein 3 und der Auslaufhülse 6 eine Mörtelfuge 12a vorhanden.

Im Grundkörper 8 des Trägerelementes 7 sind zwei Ausnehmungen 13 und 14 vorhanden, welche sich bezüglich der Längsachse des Grundkörpers 8 und somit auch bezüglich des Durchlaufkanales 5 gegenüberliegen. Die Ausnehmungen 13 und 14 weisen die Form einer Ringnut auf, die gegen die Außenseite 8a des Grundkörpers 8 offen ist, wie das insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht. Diese Ausnehmungen 13 und 14 sind gegen die Innenseite 8b des Grundkörpers 8 durch Wandabschnitte 15 bzw. 16 abgeschlossen.

In die Ausnehmung 13 ist eine Senderspule 17, welche aus zwei durch Leiterschleifen gebildete Windungen besteht, eingelegt Die Senderspule 17 ist über Verbindungsleiter 18 mit einer Wechselspannungsquelle verbindbar. In die gegenüberliegende Ausnehmung 14 ist eine Empfängerspule 19 eingelegt, die aus einer eine Windung bildenden Leiterschleife besteht, und die über Leiter 20 mit einer Auswerteschaltung verbunden ist

Die beiden Spulen 17 und 19 sind in einem Abstand, der der Dicke der Wandabschnitte 15 und 16 entspricht, von der Innenseite 8b des Grundkörpers 8 angeordnet und sind durch diese Wandabschnitte 15 und 16 von der Mörtelfuge 12 bzw. der Auslaufhülse 6 getrennt

Im Innern des Grundkörpers 8 ist ein Kühlkanal 21 (oder auch mehrere Kühlkanäle) ausgebildet, der mit einer nur schematisch dargestellten Kühlmediumzuleitung 22 und einer ebenfalls nur schematisch angedeuteten Kühlmediumableitung 23 in Verbindung steht. Durch Zirkulierenlassen eines geeigneten Kühlmediums, z. B. Preßluft, Stickstoff oder Wasser, im Kühlkanal 21 kann das Trägerelement 7 gekühlt werden. Wird die Senderspule 17 mit Wechselspannung gespeist, so erzeugt diese ein Magnetfeld, welches in der Empfängerspule 19 elektrische Signale induziert, welche in der Auswerteschaltung ausgewertet werden. Infolge Abschirmwirkung der durch den Durchlaufkanal 5 strömenden metallischen Schmelze sind die in der Empfängerspule 19 induzierten Signale beim Durchströmen von ausschließlich metallischer Schmelze schwächer, als wenn im Schmelzenstrom neben metallischer Schmelze auch Schlacke vorhanden ist. Dies bedeutet, daß sich die in der Empfängerspule 19 induzierten Signale ändern,

so sobald im Schmelzenstrom im Durchlaufkanal 5 Schlakkenanteile vorhanden sind. Diese Signaländerungen werden durch die Auswerteschaltung festgestellt und dazu benutzt, den Durchlaufkanal 5 abzuschließen, z. B. durch Betätigen eines Schieberverschlusses.

Um nun die magnetische Kopplung zwischen Senderund Empfängerspule 17 bzw. 19 nicht zu beeinflussen, besteht das Trägerelement 7 aus einem unm&gnetischen Werkstoff. Da das Trägerelement 7 trotz Abschirmung durch das feuerfeste Material der Auslaufhülse 6 einer gewissen Wärmeeinwirkung ausgesetzt ist, sollte der Werkstoff des Trägerelementes 7 auch hitzebeständig sein. Im weiteren muß für das Trägerelement 7 ein Werkstoff gewählt werden, der sich ohne allzu große Schwierigkeiten bearbeiten läßt. Alle diese Forderungen sind z. B. beim austenitischen Stahl erfüllt. Aus diesem Grunde eignet sich dieser Werkstoff besonders gut für das Trägerelement 7. Durch die beschriebene Kühlung mittels des durch den Kühlkanal 21 strömenden

Kühlmediums kann die Temperatur des Trägerelementes 7 soweit herabgesetzt werden, daß für dieses auch ein Material verwendet werden könnte, das weniger hitzebeständig ist als austenitischer Stahl, z. B. Kupfer.

Die beiden Spulen 17 und 19 sind durch die feuerfeste Auslaufhülse 6 gegen die durch den Durchlaufkanal 5 fließende Schmelze abgeschirmt und genügend weit vom Schmelzenstrom entfernt, so daß eine Beeinträchtigung der Meßergebnisse durch Hitzeeinwirkung vermieden ist Trotzdem sind die beiden Spulen 17 und 19 nahe genug am Schmelzenstrom, so daß in der Empfängerspule 19 Signale ausreichender Stärke erzeugt werden. Das Herstellen des Trägerelementes 7 und das Einlegen der Spulen 17 und 19 in die Ausnehmungen 13 und 14 kann getrennt von der Einbaustelle an einem für eine solche Arbeit geeigneten Ort erfolgen. Dies bedeutet, daß das genaue Positionieren der Spulen 17 und 19 nicht beim Einbauen in den Ofen erfolgen muß, sondern schon vorgängig erfolgen kann. Das Einbauen des Trägerelementes 7 samt den Spulen 17 und 19 in den Wand- oder Bodenteil 2 des Ofens 1 kann ohne Schwierigkeiten und mit geringem Aufwand erfolgen. Das Auswechseln der Spulen 17 und 19 bietet ebenfalls keine Probleme; ist es in diesem Fall doch nur notwendig, das eingesetzte Trägerelement 7 durch ein neues Trägerelement zu ersetzen.

Da wie bereits erwähnt die beiden Spulen 17 und 19 durch die Wandabschnitte 15 und 16 des Grundkörpers 8 vor einer direkten Berührung mit dem Mörtel in der Fuge 12 bzw. dem feuerfestem Material der Auslaufhülse 6 geschützt sind, besteht beim Erneuern, d. h. Ausbrechen der Auslaufhülse 6, keine Gefahr der Beschädigung der beiden Spulen 17 und 19. Bei diesem Erneuern der Auslaufhülse 5 verbleiben die beiden Spulen 17 und 19 an ihrem Ort, so daß nach erfolgter Erneuerung der Auslaufhülse 6 ein aufwendiges Nachjustieren der Meßeinrichtung nicht notwendig wird.

Wie in F i g. 1 strichpunktiert angedeutet, ist es zur Erleichterung des Einbauens der Auslaufhülse 6 von Vorteil, letztere an ihrem dem Hohlstein 3 zugekehrten Ende sich konisch verjüngend auszubilden. Bei einer solchen Ausführungsform wird die Außenfläche 6a'der Auslaufhülse 6 durch den Mantel eines Kegelstumpfes gebildet Es versteht sich, daß bei einer solchen Ausgestaltung des Endes der Ausiaufhüise 6 auch das Trägerelement 7 entsprechend ausgebildet werden muß. Dies bedeutet daß die Innenfläche 8£>'nicht mehr wie gezeigt durch die Mantelfläche eines Zylinders sondern ebenfalls durch die Mantelfläche eines Kegelstumpfes gebildet wird. Obwohl anhand der Figuren der Einbau des Trägerelementes 7 samt den Spulen 17 und 19 am Auslauf eines Schmelzofens 1 erläutert worden ist, ist es auch möglich, das Trägerelement 7 mit an diesem befestigten Spulen 17 und 19 auf entsprechende Weise am Ausguß einer Gießpfanne anzuordnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

65

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins von metallischer Schmelze in einem von einem Körper aus feuerfestem Material gebildeten Durchlaufkanal eines metallurgischen Ofens oder einer Gießpfanne, mit einem zur Erzeugung eines Magnetfeldes an eine Spannungsquelle anschließbaren Sender und einem diesem bezüglich des Durchlaufkanales gegenüberliegenden, mit einer Auswerteschaltung verbindbaren Empfänger, in dem das Vorhandensein einer metallischen Schmelze kennzeichnende Signale induzierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (17) und der Empfänger (19) vor einer direkten Berührung mit dem Körper (6) aus feuerfestem Material geschützt in bzw. an einem Trägerelement (7) angeordnet sind, das den feuerfesten Körper (6) umgibt und entfernbar an einem Teil (2) des Ofens (1) bzw. der Gießpfanne angebracht ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (19) und der Sender (17) in einem Abstand von der dem feuerfesten Körper (6) zugekehrten Innenseite (Sb) des Trägerelementes (7) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Sender (17) wie auch der Empfänger (19) in einer Ausnehmung (13, 14) angeordnet ist, die gegen die Innenseite (Sb) des Trägerelementes (7) geschlossen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (7) hohlzylindrisch ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (7) aus einem unmagnetischen und hitzebeständigen Werkstoff besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (7) aus einem austenitischen Stahl besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (21) zum Kühlen des Trägerelementes (7).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Trägerelement (7) wenigstens ein Kanal (21) für ein Kühlmedium vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Sender (17) wie Empfänger (19) eine oder mehrere Leiterschleifen aufweisen.

10. Trägerelement für eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, das eine Durchtrittsöffnung (7a^zur Aufnahme eines mit dem Durchlaufkanal (5) eines metallurgischen Ofens (1) bzw. einer Gießpfanne versehenen Körpers (6) aus feuerfestem Material aufweist und entfernbar und auswechselbar an einem Teil (2) eines Ofens (1) bzw. einer Gießpfanne befestigbar ist und an dem ein Sender (17) und ein diesem bezüglich der Durchtrittsöffnung (7a) gegenüberliegender Empfänger (19) angebracht ist, wobei Sender (17) und Empfänger (19) in einem Abstand von der die Durchtrittsöffnung (7a) begrenzenden Innenseite (Sa) des Trägerelementes (7) angeordnet sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins von metallischer Schmelze in einem von einem Körper aus feuerfestem Material gebildeten Durchlaufkanal eines metallurgischen Ofens oder einer Gießpfanne gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim Abstechen von Schmelzofen, z. B. Konvertern, Elektroöfen, Siemens-Martin-Öfen, muß darauf geachtet werden, daß möglichst keine Schlacke in die Gießpfanne gelangen kann. Ein entsprechendes Erfordernis besteht auch beim Abgießen einer Schmelze durch den Bodenausguß einer Gießpfanne in ein Empfängergefäß, z. B. in den Verteiler einer Stranggießanlage oder in Kokillen. Um nun verhindern zu können, daß mit der Schmelze auch Schlacke abgestochen bzw. abgegossen wird, ist einerseits ein frühzeitiges Erkennen der Schlakke gegen das Ende des Abstech- bzw. Abgießvorganges und andererseits ein rasches Unterbrechen des Ausflusses notwendig. Dabei ist es jedoch unerwünscht, den Ausfluß zu früh zu unterbrechen, da in einem solchen Fall noch erhebliche Mengen von Metallschmelze im Ofen bzw. in der Pfanne zurückbleiben.

Das Erfordernis einer raschen Unterbrechung des Ausflusses kann z. B. mit Schieberverschlüssen bekannter Bauart ohne große Schwierigkeiten erfüllt werden. Für die Früherkennung der Schlacke, d. h. das Erkennen des Endes des Abstech- bzw. Gießvorganges sind schon verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, die entweder auf die Anwendung für Gießpfannen ausgerichtet sind und sich daher nicht für den Einsatz bei Schmelzofen eignen oder unter den in einem Stahlwerk herrschenden rauhen Bedingungen nicht einwandfrei arbeiten (DE-AS 26 37 421, DE-OS 28 15 137 sowie DE-AS 28 14 699).

Daneben ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die sich vor allem, jedoch nicht ausschließlich, zum Erkennen der aus einem Schmelzofen ausfließenden metallischen Schmelze eignet. Bei dieser Vorrichtung sind zwei sich bezüglich des Durchlaufkanals für die Schmelze gegenüberliegend angeordnete Spulen vorhanden, die durch die feuerfeste Auskleidung des Abstichkanales von einer Berührung mit der Schmelze geschützt sind. Die eine Spule (Sender) wird mit Wechselspannung gespeist und erzeugt ein Magnetfeld, welches seinerseits in der anderen Spule (Empfänger) Signale induziert. Sobald durch den Durchlaufkanal nicht mehr nur metallische Schmelze, sondern ein Gemisch von Metallschmelze und Schlacke hindurchfließt, ändern sich diese Signale. Diese Signaländerungen werden in einer Auswerteschaltung festgestellt und zum sofortigen Unterbrechen des Ausflusses ausgenutzt. Nun muß bekanntlich die Auskleidung des Abstichkanales periodisch erneuert, d. h. herausgebrochen werden. Dabei muß dafür Sorge getragen werden, daß die Sender- und Empfängerspulen nicht beschädigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein leichtes Einbauen von Sender und Empfänger in einer bestimmten gegenseitigen Lage sowie ein problemloses Auswechseln von Sender und Empfänger erlaubt und bei der zudem keine Beschädigung von Sender und Empfänger beim Erneuern der feuerfesten Auskleidung erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.

Das Befestigen von Sender und Empfänger in der richtigen gegenseitigen Lage am Trägerelement kann