DE1298303B

DE1298303B - Vorrichtung zur Temperaturindikation an Metallschmelzen od. dgl.

Info

Publication number: DE1298303B
Application number: DEC43382A
Authority: DE
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1967-05-12
Filing date: 1967-09-20
Publication date: 1969-06-26
Also published as: BE714855A; GB1220832A; LU56057A1; DE1648293C3; DE1648293B2; NL6806569A; DE1648293A1; US3525261A; FR1563465A; US3594750A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Be- F i g. 1 zeigt ein erstes einfaches Ausführungsbeistimmung einer von einer Schmelze erreichten oder spiel, bei dem die. in dem Trägerkörper angeordnete überschrittenen Temperaturschwelle, bestehend aus Sprengladung über mehrere abgedeckte Öffnungen, einem in der Schmelze -nicht oder nur langsam die räumlich gegeneinander versetzt sind, mit der schmelzbaren Trägerkörper, einer in ihm angeordne- 5 Oberfläche des Trägerkörpers verbunden ist. ten Explosionsladung und aus einer Schmelzsicherung F i g. 2 erläutert ein anderes bevorzugtes und ver-

zur Zündung der Ladung, bei der die Ladung im bessertes Ausführungsbeispiel, und Trägerkörper von der Schmelze über einen Mantel F i g. 3 zeigt eine weitere Vorrichtung nach der

ausreichend geringer Wärmeleitung getrennt gelagert Erfindung mit meheren explosiven Ladungen, ist und mittels der auf eine vorgebbare Temperatur io In Fig. 1. bezeichnet 1 einen aus Schmiedestahl eingestellten Schmelzsicherung bei einer unterhalb gefertigten konisch geformten Körper, in dem eine der Temperatursch'welle gelegenen Zündtemperatur zentrale Bohrung 2 angeordnet ist. Die Bohrung 2 zündbar ist. Im besonderen befaßt sie sich mit einer weist an ihrem unteren Ende eine Verengung 3 auf, Vorrichtung zur Temperaturkontrolle an Eisen- und es ist die Bohrung an ihrem unteren Ende mitschmelzen beim Frischen in Konvertern. 15 tels eines scheibenförmigen Deckels 4, bestehend aus Die Bestimmung Her hohen Temperaturen von einem metallischen Mehrstoffmaterial, mit definiertem Eisenschmelzen ist schwierig und nur in höchst un- Schmelzpunkt verschlossen, wobei er auf dem Bund genauer Weise mittels Strahlungspyrometer möglich. der Verengung aufliegt. Mit 5 ist ein aus keramischem Zur genauen Indikation der Temperatur ist ein Ver- Werkstoff bestehendes hülsenförmiges Abstandsstück fahren bekannt, nach dem ein aus wärmeleitendem 20 bezeichnet, und es bezeichnet 6 eine mit einer Spreng-Material gefertigter und mit einer Sprengladung ver- ladung 7 gefüllte Patrone, an der sich wiederum ein sehener Trägerkörper in die Schmelze eingeworfen hülsenförmiges Bauteil 8 aus keramischem Werkstoff wird und die bis zum Zeitpunkt der Explosion der anschließt. Die' Bohrung 2 ist schließlich durch AufSprengladung vergehende Zeit gemessen wird. Aus legen eines zweiten Deckels 9 abgeschlossen. Dieser den Aufbau des Trägerkörpers und dem Wärmeleit- 25 Deckel besteht aus dem gleichen Material wie der vermögen seines Materials läßt sich dann bei vor- Deckel 4, und es ist die gesamte Anordnung durch gegebener Anfangstemperatur des Trägerkörpers und eine aus Draht bestehende Klammer 10, welche über bei Kenntnis der Erwärmungszeit die Schmelztempe- einen Druckring 11 auf die Scheibe 9 drückt, abgeratur errechnen oder aber auch durch Eichung be- schlossen.

stimmen. 30 Die Sprengladung 7 besteht aus einem bei einer

Ein solches Vorgehen ist höchst umständlich und relativ niedrigen Temperatur selbstzündenden Sprengim praktischen Betrieb unbrauchbar, da es die Kennt- stoff, und es ist der Mantel des Trägerkörpers 1 so nis relativ genauer Temperatur- und Zeitmeßwerte bemessen, daß es zur Durchwärmung des Trägerkörvoraussetzt und auch theoretisch wegen der erförder- permaterials einer bestimmten Mindestzeitspanne, liehen Interpolation des Erwärmungsverlaufs des 35 z. B. 30 Sek., in der Schmelze bedarf. Die Abschluß-Trägerkörpers nicht ganz zuverlässig ist. deckel 4 und 9 sind relativ dünn und schmelzen z. B.

Es ist deshalb in einem älteren Vorschlag erörtert bei 1650° C.

worden, diese Anordnung dahin abzuwandeln, daß Der Trägerkörper wird mit der Sprengladung in

nicht mehr die Zeit, die zur Zündung der Spreng- die Schmelze geworfen, und es schmelzen die Dekladung durch Erwärmung benötigt wird, gemessen 40 kel 4 und 9, sofern die Schmelze die Schmelztempewird. Es sollte vielmehr dafür gesorgt werden, daß ratur der Deckel 4 und 9 erreicht oder überschritten die Sprengladung mit Hilfe einer auf eine bestimmte hat. Das über die dadurch entstehende Öffnung in Temperatur eingestellten Schmelzsicherung elektrisch die Bohrung 2 eindringende Schmelzenmaterial züngezündet wird. det die Ladung 6, 7 und das entstehende Detonations-

In einer vorgeschlagenen Anordnung dieser Art ₄₅ geräusch zeigt dem Beobachter, daß die Schmelze die war die Sprengladung in einem metallischen Träger- durch den Schmelzpunkt der Deckel 4 und 9 vorkörper relativ geringer Wandstärke angeordnet und gegebene Temperaturschwelle erreicht oder überan der Außenseite des Trägerkörpers eine Schmelz- schritten hat.

Sicherung vorgesehen, die über elektrische Zuleitun- Praktisch ist die Anordnung dabei derart getroffen,

gen unter Verwendung einer im Trägerkörper ange- ₅₀ daß der infolge der Detonation auftretende Schallstoß ordneten Batterie und eines Initialzünders die Spreng- mittels eines an dem Ofen oder an seinem Lager anladung elektrisch zündet. Solche Anordnungen sind geordneten Schall- oder Erschütterungsaufnehmers teuer und von relativ kompliziertem Aufbau. in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, welches

Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbes- mit einer geeigneten Vorrichtung, z. B. mittels eines serung und Verbilligung von Einrichtungen der letzt- 55 Oszillographen, angezeigt wird, genannten Art. Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 leidet unter

Der Erfindung entsprechend wird eine Vorrichtung dem Mangel, daß bei kleinerem Abstand zwischen der eingangs näher bezeichneten Art vorgeschlagen, der Zündtemperatur der Ladung und des Schmelzweiche sich dadurch kennzeichnet, daß die in dem punktes der Sicherung oder bei einer weit unterhalb Trägerkörper angeordnete Kammer zur Aufnahme 60 dem Schmelzpunkt der Sicherung liegenden Schmelder Explosionsladung mit der Außenfläche des Trä- zentemperatur beim längeren Verweilen der Meßvorgerkörpers durch eine mittels eines aus schmelzbarem richtung in der Schmelze eine Zündung der Ladung Material gefertigten Deckels abgedeckte und den auch ohne Zerstörung der Schmelzsicherung allein wärmedämmenden Mantel des Trägerkörpers durch- durch Aufheizen der die Ladung umgebenden Teile setzende Bohrung verbunden ist und daß der Schmelz- 65 durch die Wärmestrahlung erfolgen kann, punkt des Deckelmaterials auf die zu ermittelnde Die in dieser Beziehung verbesserte Ausführungs-

Temperaturschwelle eingestellt ist. form der F i g. 2, die ein geschnittenes Teilstück der

Die Figuren beschreiben Ausführungsbeispiele. Vorrichtung zeigt, besteht aus einem aus Eisen ge-

fertigten Trägerkörper 20, in den die Bohrung 21 eingebracht ist.

Die Patrone trägt an ihrem Kopf 25 in bekannter Weise einen Zünder, der bei einer Temperatur von 260° C definiert thermisch zündbar ist.

Die Bohrung 21 ist zur Oberfläche des Trägerkörpers 20 erweitert, und es sind in die Erweiterung Kupferringe 26, 27 und 28 eingebracht.

Zwischen den Kupferringen 26, 27 und 27, 28 sind jeweils versilberte Kupferfolien 29 und 30 eingebracht. Auf dem Ring 28 liegt eine dritte Kupferfolie 31 auf. Auch die Kupferfolie 31 ist beidseitig versilbert.

Mit 32, 33, 34 und 35 sind Asbestringe bezeichnet. Der Ring 32 drückt die Kupferfolie 31 gegen den Kupferring 28 und es dient der Ring 32 zur Auflage einer aus schmelzbarem Material gefertigten Scheibe 36, welche als Schmelzsicherung der Anordnung dient.

Der Schmelzpunkt des Scheibenmaterials beträgt beispielsweise 1650° C. Die Scheibe liegt in den sie gegen das Material des Trägerkörpers 1 thermisch ao isolierenden Asbestringen, die verhindern sollen, daß das in die Bohrung 21 eindringende Schmelzenmaterial mit dem Material des Trägerkörpers 1 unmittelbar in Berührung gelangt und sich dabei abkühlt, wodurch unter Umständen das Meßergebnis gefälscht «5 wird. Im übrigen ist die Umgebung der Öffnung der Bohrung 21 auf der Oberfläche des Trägerkörpers 20 durch einen Asbestbelag 37 abgedeckt, der verhindert, daß eine zu schnelle Erwärmung des Trägerkörpers in der Umgebung der Bohrung 21 erfolgt.

Die Anordnung arbeitet entsprechend der Vorrichtung nach Fig. 1. Sie wird in die Schmelze eingeworfen und das in die Öffnung der Bohrung 21 eintretende Schmelzenmaterial gelangt mit dem Material des Deckels 36 in Berührung, wodurch — sofern die Schmelzentemperatur den Schmelzpunkt dieses Materials erreicht oder überschritten hat — der Deckel schmilzt und das Material der Schmelze mit dem Zünder 25 in Berührung kommt. Der Zünder 25 zündet die Sprengladung 24.

Die Vorrichtung ist derart durch Wahl ihrer äußeren Abmessungen dimensioniert, daß die durch Wärmetransport durch den Mantel des Trägerkörpers 20 erfolgende Erwärmung der Patrone 24 erst nach 40 Sek. oder später zur Explosion des Sprengkörpers führt. Zur Reduktion der zu diesem Zweck erforderlichen Außenabmessungen des Trägerkörpers 20 ist die Hülse 22 in die Bohrung 21 eingebracht. Ihr geringes Wärmeleitvermögen erlaubt es, die Wandstärke des Trägerkörpers zu reduzieren, ohne daß die obengenannte Zeit unterschritten wird.

Die infolge Strahlung auftretende Eigenerwärmung der Folien 29, 30 und 31 wird durch Wärmeableitung über die Kupferringe 26, 27 und 28 in das Material des Trägerkörpers 20 in praktikablen Grenzen gering gehalten, während umgekehrt eine störende Wärmeableitung von der Schmelzsicherung 36, die zu einer größeren Zeitkonstante führen würde, durch die Asbestisolierung verhindert wird.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist ein Trägerkörper 50 mit Bohrungen 51 und 52 versehen. In jede dieser Bohrungen ist eine eigene Sprengladung 53 bzw. 54 eingebracht. Die Bohrungen 51 und 52 sind jeweils durch schmelzbare Deckel 55 und 56 abgedeckt, wobei die Schmelzpunkte der Materialien beider Deckel verschieden gewählt sind. Mit 57 und 58 sind zwischen den Deckeln und den Ladungen 53 und 54 angeordnete Andruckstücke bezeichnet, die gleichzeitig als Strahlungsschutz für die Ladungen dienen.

Beim Einbringen dieser Vorrichtung in eine Schmelze detoniert zunächst die Ladung mit der Schmelzsicherung des niedrigeren Schmelzpunktes und, sofern die Schmelze mit ihrer Temperatur auch den Schmelzpunkt der zweiten Sicherung überschritten hat, danach die Ladung der zweiten Bohrung.

Vorrichtungen dieser Ausbildung sind besonders zweckmäßig zur Temperaturmessung an Schmelzen, deren Temperatur relativ genau bekannt ist und bei denen die Aufgabe besteht, relativ geringe Temperaturdifferenzen zu indizieren.

Bei Anwendung der beschriebenen Vorrichtungen können an Stelle der Sprengladungen auch explosive Gemische benutzt werden, die bei ihrer Explosion bestimmte optische Farbwirkungen entfalten, so daß an Stelle der akustischen Indikation eine optische Beobachtung durchführbar ist.

Auch können an Stelle der relativ gut leitenden metallischen Trägerkörper solche aus keramischen oder anderen Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit benutzt werden, wodurch die gegebenenfalls doch beträchtlichen Abmessungen metallischer Trä- ;gerkörper reduziert werden können. Zweckmäßig werden auch Explosionsladungen benutzt, deren Sprengwirkung gering ist, um ein unnötiges Aufrühren der Schmelze oder eine unzulässige Beanspruchung des Schmelzgefäßes zu vermeiden.

Im übrigen sollen die Zündtemperaturen der vorgesehenen Explosivstoffe einen ausreichenden Abstand gegen die maximal zu erwartenden Lagertemperaturen der Vorrichtungen aufweisen, um eine Selbstzündung zu verhindern.

Als Materialien für die Schmelzsicherung sind z. B. für Messungen an Konvertern Mehrstofflegierungen auf der Basis Aluminium-Kobalt, Eisen-Wolfram od. dgl. verwendbar.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung einer von einer Schmelze erreichten oder überschrittenen Temperaturschwelle, bestehend aus einem in der Schmelze nicht oder nur langsam schmelzbaren Trägerkörper, einer in ihm angeordneten Explosionsladung und aus einer Schmelzsicherung zur Zündung der Ladung, bei der die Ladung im Trägerkörper von der Schmelze über einen Mantel ausreichend geringer Wärmeleitung getrennt gelagert ist und mittels der auf eine vorgebbare Temperatur eingestellten Schmelzsicherung bei einer unterhalb der Temperaturschwelle gelegenen Zündtemperatur zündbar ist, insbesondere Vorrichtung zur Temperaturkontrolle von Eisenschmelzen beim Frischen im Konverter, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Trägerkörper (20) angeordnete Kammer (24) zur Aufnahme der Explosionsladung (23) mit der Außenfläche des Trägerkörpers durch eine mittels eines aus schmelzbarem Material gefertigten Deckels (36) abgedeckte und den wärmedämmenden Mantel des Trägerkörpers durchsetzende Bohrung (21) verbunden ist und daß der Schmelzpunkt des Deckmaterials auf die zu ermittelnde Temperaturschwelle eingestellt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (36) gegen seine ihn lagernden Teile des Trägerkörpers (20) durch

Zwischenschaltung von Materialien (32, 33,34) schlechter Wärmeleitfähigkeit, z. B. Asbest, thermisch isoliert ist,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Deckel (36) und der Explosionsladung (23) Wärmestrahlung reflektierende Mittel, z. B. in Form wenigstens einer dünnen reflektierenden Folie (29), angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß mehrere reflektierende Metallfolien (29, 30, 31) hintereinanderliegend vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien (29, 30, 31) wärmeleitend mit sich langsamer erwärmenden Teilen des Trägerkörpers (20) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ladung aufnehmende Kammer (6) über mehrere den ao Mantel des Trägerkörpers (1) durchsetzende öffnungen (2) mit der Oberfläche des Trägerkörpers verbunden ist und jede der in verschiedene Richtungen weisenden Öffnungen mit einem schmelzbaren Deckel (4, 9) verschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Trägerkörper aus einem dickwandigen Metallkörper besteht und die Explosionsladung in Form einer Patrone in eine Bohrung des Trägerkörpers eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Patrone (24) und dem Material des Trägerkörpers (20) ein Material (22) schlechter Wärmeleitung angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (50) mehrere Kammern (51, 52) zur Aufnahme je einer Explosionsladung (53,54) aufweist und dadurch, daß jede der Kammern über eine gesonderte Öffnung mit der Oberfläche des Trägerkörpers verbunden ist und daß jede öffnung durch einen Deckel (55,56) aus schmelzbarem Material abgedeckt ist und wenigstens zwei Deckel aus Materialien unterschiedlichen Schmelzpunktes bestehen.

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