DE2021360A1

DE2021360A1 - Verfahren und Vorrichtung zum UEberwachen einer Schmelze

Info

Publication number: DE2021360A1
Application number: DE19702021360
Authority: DE
Inventors: Hetherington Matthew James; Mayes Brian N
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1969-05-01
Filing date: 1970-04-30
Publication date: 1970-11-05
Also published as: FR2041788A1; GB1317882A; LU60837A1; BE749836A; NL7006046A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Überwachen des Zustandes einer Schmelze·

Gemäß der Erfindung sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, die es ermöglichen, den Zustand z.Bo die Temperatur oder die Zusammensetzung, einer Schmelze trotz des Vorhandenseins einer hinderlichen Schicht, z.B. einer möglicherweise auf der Oberfläche der Schmelze befindlichen Schlackeschicht, zu überwachen. Eine Anwendbarkeit der Erfindung ist insbesondere, -jedoch nicht ausschließlich, beim Messen der Temperatur und der Zusammensetzung flüssigen Stahls in Behältern zum Serstellen Von Stahl gegeben, insbesondere bei den sogenannten LD- und LDAC-Stahlgewinnungsbehältern, denen Sauerstoff über eine Lanze zugeführt wird.

Zu dem genannten Zweck sieht die Erfindung ein Verfahren zum überwachen des Zustandes einer Schmelze vor, das Maßnahmen umfaßt, um in die Schmelze einen Kopf einzutauchen, der mindestens einen Kanal oder Durchlaß mit einem offenen Ende besitzt, so daß sich dieses offene Ende unter der Oberfläche der Schmelze befindet, um ferner ein Gas durch den

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Kanal und dessen offenes Ende zu leiten, damit das Eindringen geschmolzenen Materials in den Kanal verhindert wird, und um durch den Kanal hindurch den Zustand der Schmelze nahe dem unteren Ende des Kanals zu überwachen.

Wenn die Schmelze eine z.B. aus Schlacke bestehende Oberflächenschicht trägt, ermöglicht es das Hindurchleiten eines Gases durch den Kanal, das freie Ende des Kopfes so durch diese Oberflächenschicht hindurchzuführen, daß es in die eigentliche Schmelze eingetaucht wird, ohne daß Material aus der Schlackeschicht oder der Schmelze in den Kanal eintritt. Daher steht der Kanal unter der Oberfläche der Schmelze in einer direkten Verbindung mit dem geschmolzenen Material, ■

Ferner sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum überwachen des Zustandes einer Schmelze vor, die einen Kopf umfaßt, der mindestens einen Kanal mit einem offenen Ende besitzt, durch den ein Gas geleitet werden kann, wobei es möglich ist, den Kopf in die zu überwachende Schmelze so einzutauchen, daß sich das offene Ende des Kanals unter der Oberfläche der Schmelze befindet, sowie eine Einrichtung, mittels derer der Zustand der Schmelze nahe dem offenen Ende ' des Kanals überwacht werden kann.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß ein zum Kühlen dienendes Gas oder Wasser durch den Kopf geleitet werden kann, der während des Gebrauchs normalerweise einen Teil einer mit Gas oder Wasser gekühlten Lanze bildet.

Die Überwachungsmittel können ein eintauühbares Thermoelement umfassen, das innerhalb des Kanals bewegbar ist und in und außer Berührung mit der Schmelze gebracht werden kann.

Bei einer anderen Anordnung können die Überwachungsmittel Probenentnahmemittel umfassen, die durch den erwähnten Kanal hindurch bewegt werden können, um der Schmelze eine Probe zu entnehmen.

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Mternativ können die Überwachungsmittel eine Vorrichtung zum Aufnehmen von durch die Schmelze abgegebener Strahlung umfassen. Beispielsweise können die Überwachungsmittel in Form eines optischen Pyrometers oder mindestens in Gestalt des Licht aufnehmenden Teils eines optischen Pyrometers ausgebildet sein. Im Inneren der Lanze oder außerhalb des Kopfes kann eine photoelektrische Zelle angeordnet seil» Wenn dies der Fall ist, sind Lichtübertragungsmittel vorgesehen, um das Licht zu der photoelektrischen Zelle zu übertragen» Alternativ können die Überwachungsmittel ein Spektrometer oder mindestens einen Licht aufnehmenden Teil eines Spektrometers umfassen.

Gegebenenfalls kann der Kopf mehrere Kanäle der genannten Art aufweisen, in denen gleichartige oder verschiedene überwachungsmittel angeordnet sind.

Wenn eine Überwachungslanze in Verbindung mit einer Sauerstofflanze bei einem Stahlgewinnungsbehälter benutzt wird, können Steuermittel, die durch eine Vorrichtung zum Fühlen der Oberfläche des flüssigen Metalls mit Hilfe der überwachungslanze betätigt werden, vorgesehen sein, damit der absolute Abstand zwischen der Düse der Sauerstofflanze und der Oberfläche des flüssigen Metalls ermittelt werden kann.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Überwachungskopf .

Fig. 2 zeigt in einem Längsschnitt eine Probenentnahmekammer, die in Verbindung mit dem Meßkopf nach Fig. 1 benutzbar ist.

Fig. J ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ermitteln des AbStandes zwischen der Düse einer Sauere-cofflaxLze und der Oberfläche des flüssignen Metalls in

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- 4 einem Stahlgewinnungsbehälter.

Fig. 4 zeigt in einem Teilschnitt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 5 ist ein Teilschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 6 zeigt in einem Längsschnitt, dessen Hälften im Vergleich zu der tatsächlichen Anordnung unter einem Winkel von 120° zueinander verlaufen, eine bevorzugte zusammengesetzte Anordnung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 erkennt man einen Kopf zum Überwachen des Zustandes der Schmelze in einem Stahlgewinnungsbehälter, und dieser Kopf umfaßt ein wassergekühltes zylindrisches äußeres Gehäuse 10, das leicht und schnell vom benachbarten Ende einer nicht dargestellten wassergekühlten Lanze abgenommen werden kann. Der Kopf umfaßt zwei leicht auswechselbare Endabschnitte in Form von an beiden Enden offenen Rohren 11 und 12 aus einem metallkeramischen Material (Cermet) oder einem ähnlichen hohen Temperaturen standhaltenden Material, die jeweils einen Kanal 33 bzw. 34 abgrenzen. Mit den oberen Enden der Rohre 11 und 12 sind Rohre 13 und 14 verbunden, mittels welcher dem Kopf ein Reinigungs- oder Spülgas, z.B. Luft oder ein chemisch neutrales Gas wie Stickstoff, zugeführt werden kann.

Beim Gebrauch der Vorrichtung wird das Spülgas ununterbrochen durch die Rohre 11 und '12 geleitet, während der Kopf in Richtung auf das flüssige Metall in einem LD- oder LDAC-Stahlgewinnungsbehälter abgesenkt wird, so daß die Innenräume der Rohre 11 und 12 beim Annähern an das Metall und beim Durchstoßen einer auf dem Metall schwimmenden Schlackeschicht von Schlacke oder Spritzern oder dergleichen frei bleiben. Außerdem bleibt hierbei der obere Teil des Meßkopfes verhältnismäßig kühl. Wenn die Rohre das flüssige Metall erreichen, wird auch das flüssige Metall durch die Gasströme

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daran gehindert, in die Rohre einzutreten, und zwar selbst dann, wenn die Rohre bis unterhalb des Schmelzespiegeis in das Metall eingetaucht werden. Bei einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit perlt das Gas durch die Schmelze nach oben zur Oberfläche der Schmelze, wodurch das die unteren Enden der Rohre unmittelbar umgebende flüssige Metall ständig ausgetauscht oder in Bewegung gehalten wird.

Auf diese Weise wird eine ideale oder nahezu ideale Meßfläche geschaffen, deren Strahlungslichtenergie mit Hilfe, eines optischen Pyrometers gemessen werden kann. Der optische Te.il des Pyrometers kann sich von dem entsprechenden Teil von Pyrometern bekannter Art dadurch unterscheiden, daß das Licht"-gemäß Pig. 1 durch eine am oberen Ende des Rohrs 12 angeordnete Linse 15 gesammelt und mit Hilfe einer flexiblen Lichtleitung 16, z.B. einer Paseroptikführung, zu einer Photozelle geleitet wird, die in dem Meßkopf oder der Hf..uptvertei4 lerleitung der Lanze angeordnet sein kann.

In dem Rohr 11 ist ein leicht auszubauendes, mit einer schützenden Umhüllung verseheBs Thermoelement 17 vorgesehen, das durch eine Stange 18, welche verschiebbar in eine z.B. mit Luft oder Stickstoff arbeitenden Gaslager gelagert ist, mit einem Kolben 19 verbunden ist, der eine lange Hubstrecke in einem doppeltwirkenden Gas- oder Druckwasserzylinder 20 zurücklegen kann. Wird dem Zylinder 20 ein Druckmittel zugeführt, wird das geschützte Thermoelement 17 so bewegt, daß es nach unten aus dem Rohr 11 herausragt und in das flüssige Metall eingetaucht wird, damit das Thermoelement die Temperatur der Schmelze messen kann. Sobald der Meßvorgang beendet werden soll, wird der Kolben 19 erneut betätigt, um das Thermoelement 17 wieder in das Rohr 11 zurückzuziehen. Auf diese Weise ist es möglich, das verhältnismäßig komplizierte Meßelement nur während der mindestens erforderliches. Zeit in das flüssige Metall einzutauchen, so daß sich seine leTbeasdauer verlängert* Die Schutzhülle =äea Thej'-uoclesst =-α->- Κ<Εί; ; sieh jedoch erforderlichenfalls leicht ■ &&&»Γοθϊι&6,\?.η_β ' Ύο:ο. a®m "

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Thermoelemente aus erstrecken sich elektrische Leitungen durch eine zentrale Bohrung der Stange 18, z.B. über eine einfache Steckverbindung am oberen Ende der Schutzhülle des Thermoelements, zu einem zentralen Leitungskanal 21 in dem Meßkopf, In dem Kanal 21 sind auch die benötigten Gas- und Wasserzuführungsleitungen untergebracht.

Die Schutzhülle für das Thermoelement kann durch eine kleine Kammer 22 (Fig. 2) zum Entnehmen einer Probe des flüssigen Metalls ersetzt werden. Diese Probenentnahmekammer kann ein äußeres Rohr umfassen und auf einer Seite einen Einlaß 24 aufweisen und mit einer oberen Verschlußwand 25 und einer unteren Verschlußwand 26 versehen sein. Ein schnell ansprechendes Thermoelement 2? ist im oberen Teil der Kammer 22 so angeordnet, daß es über den Einlaß 2b hinaus nach unten ragt. .

Die Kammer 22 kann benutzt werden, um schnell eine Metallprobe zu entnehmen, und sie kann in den geschützten Bereich des Rohrs 11 hinein zurückgezogen werden. Das Messen der Temperatur der Metallprobe während ihrer Abkühlung ermöglicht es, den prozentualen Kohlenstoffgehalt des Stahls nach dem Haltepunktverfahren zu ermitteln, bei dem der Haltepunkt, d.h. die Temperatur, bei der die Abkühlung kurzzeitig aufhört, oder sich mit einer erheblich-herabgesetzten Geschwindigkeit vollzieht_s gemessen wird, mm den Kohlenstoffgehalt anzuzeigen. Die Kammer 22 ist mir zum einmaligen Gebrauch bestimmt imA wird daMer eo ausg©bildet_s daß sie mit möglichst gering©» Kastea !!abstellbar ist_o Da, maa die Kammer aiiF ©iaiial Ibaiteti©^, -teas_s Immi MSSL'zwai ©dLer n#ir Kammern 22 im ®im

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verwenden und sie in verschiedenen Zeitpunkten mit Hilfe des gleichen doppeltwirkenden Zylinders oder verschiedener Zylinder betätigen.

Wenn die Rohre 11 und 12 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff bestehen und eines der Rohre gegenüber dem Kopf elektrisch isoliert ist, kann man eine Vorrichtung zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit zwischen den Rohren vorsehen, damit festgestellt werden kann, wann sich das flüssige Metall in Berührung mit beiden Rohren befindet. Alternativ kann man das Eintauchen eines Rohrs in die Schmelze nachweisen, wenn man eine Vorrichtung vorsieht, die es ermöglicht, den scharf ausgeprägten übergang von einer hohen Spülgas-Durchsatzmenge bei einem niedrigen Druck zu einer kleineren Durchsatzmenge bei einem höheren Druck nachzuweisen, der sich beim Eintauchen des Rohrs infolge des hohen spezifischen Gewichtes des flüssigen Stahls abspielt. Bei einer anderen Anordnung kann man eine Vorrichtung vorsehen, die es ermöglicht, die höhere Geschwindigkeit der Druckzunahme in Abhängigkeit von der senkrecht nach unten zurückgelegten Strecke zu ermitteln, nachdem ein Rohr 11 oder 12 in Berührung mit dem flüssigen Metall gekommen ist; bei diesem Verfahren wird ebenfalls das hohe spezifische Gewicht von flüssigem Stahl ausgenutzt. Der Gasdurchsatz und der Druck werden vorzugsweise außerhalb der Lanze gemessen und geregelt, -

Ein Kopf der vorstehend beschriebenen Art kann auch nur f ein Rohr oder aber mehr als zwei Rohre umfassen, die mit ΐ Vorrichtungen ,zum Messen der temperatur und zum Entnehmen von ' Proben ausgerüstet sind. Die Zuführung vonGas au den Bohren ist vorzugsweise für jedes Rohr unabhängig regelbar·

Die verschiedenen Leitungen, z.B. für Wasser» Druckluft, Stickstoff oder andere chemisch neutrale Gase sowie elektrischen Strom, werden zweckmäßig in einem an der Lanze befestigten Rohr untergebracht·

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Ein direktes Messen der temperatur des flüssigen Stahls und seines Kohlenstoffgehalts ist beim Herstellen von Stahl nach, dem LD- oder LDAC-Verfahren erwünscht, damit die Erhitzung möglichst schnell beendet werden kann, wobei die gewünschte Endtemperatur erreicht wird, damit der erzielte Kohlenstoffgehalt einem wirtschaftlichen Materialverbrauch entspricht, und daß man eine maximale Ausbeute des Prozesses erzielt;, die vorstehend beschriebene Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, solche Messungen durchzuführen.

Wenn die Standhöheides "flüssigen -Metalls in einem.

„Behälter zum Gewinnen von... ... J.:

Stahl nach dem LD- oder dem LD4C-Verfahren dadurch ermittelt wird, daß die elektrische Leitfähigkeit oder der Gasdruck oder der Gasdurchsatz in der vorstehend beschriebenen Weise gemessen wird, kann man die so gewonnenen Informationen auch benutzen, um auf absolute Weise die Richtigkeit der außerhalb des Behälters angezeigten Entfernung zwischen der Düse der Sauerstofflanze und der Oberfläche des flüssigen Metalls zu bestimmen, so daß man diesen Abstand erforderlichenfalls regeln kann. Der Möglichkeit, eine solche Regelung durchzuführen, kommt eine große Bedeutung zu. Wenn sich die Auskleidung des Behälters abnutzt, oder wenn sie sich z.B. muschelähnlich ablöst, ändert sich die Standhöhe der Schmelze in Beziehung zu einem festen Punkt über der Mündung des Behälters. Unterschiede von wenigen Zoll bezüglich des Abstandes zwischen der Düse der Sauerstofflanze und dem flüssigen Metall können^: "die ^ere^e^d^JBigenechaften/vcu^toer.JiBr- "~

hitzung" zur nächstenbeeinflussen.'_'_ "ZU * """

Gegenwärtig ist es allgemein üblich, eine Metallstange von bekannter Länge an der Sauerstofflanze zu befestigen und die verbleibende Länge der Stange zu messen, nachdem sie in die heiße Schmelze eingetaucht worden ist, wobei die Eintauchtiefe einer bestimmten angezeigten Länge der Sauerstofflanze entspricht. Durch Vergleichen der "angezeigten" und der "tatsächlichen" Absenktiefe kann die durch eine Anzeigevorrichtung angezeigte Tiefe korrigiert werden, so daß man die

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mit der "tatsächlichen" Absenktiefe gleichsetzen kann.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung mit einer- Temperaturmeß- und Untersuchungslanze 28 und einer Sauerstofflanze 29» Die beiden Lanzen sind an Höhenfühlvorrichtungen 3o und 31 befestigt, deren Stellungen auf die gleiche Staridhöhe bezogen sind, und die elektrische Signale erzeugen, welche direkt proportional zu den Strecken sind, längs welcher sich die Lanzen unterhalb der Bezugshöhe nach unten erstrecken. Die Bezugshöhe wird elektrisch oder mechanisch eingestellt.

Diese Signale werden einem Subtraktionsgerät 32 zugeführt, das für die Verarbeitung von digitalen oder analogen Eingangssignalen vorgesehen ist. In dem Gerät 32 wird die Strecke, über die sich die Sauerstofflanze 29 über die BezugshÖhe hinaus nach unten erstreckt, von der Strecke äbgezogen,über die sich die üntersuchungslanze 28 von der gleichen Bezugshöhe aus nach unten erstreckt, so daß der Höhenunterschied zwischen den unteren Enden der Lanzen angezeigt * wird. · -

Eine Berührung zwischen der üntersuchungslanze und der Oberfläche der Schmelze wird durch eine Änderung des Drucks des durch die Untersuchungslanze nach unten strömenden Gases oder eine Änderung der Durchsatzgeschvandigkeit dieses Gases angezeigt. ·

Der Abstand zwischen dem flüssigen Metall und der Bezugshöhe_oder: Bezugsebene ist in Fig. 3 durch die Strecke A bezeichnet. Wenn die Untersuchungslanze die Oberfläche der Schmelze berührt, nimmt die Sauerstofflanze 29 eine Stellung ein, bei der ihr unteres Ende um eine bestimmte Strecke tiefer liegt als die Bezugsebene. Wie erwähnt, wird die Strecke B ' von der Strecke A abgezogen, so daß man die Strecke C erhält, die anzeigt, wie hoch das untere Ende der Sauerstofflanze über der Oberfläche des flüssigen Metalls angeordnet ist.

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Die den Strecken A, B und C entsprechenden ele trischen Signale können als Eingangssignale einem Rechner oder einer anderen Steuervorrichtung zugeführt werden. Es ist auch möglich, nur die Strecke G anzuzeigen, wenn die Untersuchungslanze die Oberfläche des flüssigen Metalls berührt.

fig. 4 zeigt eine Anordnung allgemein ähnlich derjenigen nach !Fig. 1$ bei dieser abgeänderten Anordnung ist die Basis einer .wassergekühlten Lanze 40, die eine ein unter Druck stehendes G-as enthaltende Kammer 42 abgrenzt, durch eine aus einem liitzebe ständigen Werkstoff gefertigte Düse bzw. einen Kopf 35 geschützt, die einen an beiden Enden offenen Kanal aufweist₀ In dem Kanal 33 ist eine Thermoelement-Schutzhülle "aus dem unter "der geseFzlich geschützten Bezeichnung, bekannten. ¹¹ Cermeteriii" oder dergleichen angeordnet und an einer rohrförmigen Stange 18 befestigt, deren anderes Ende durch einen (ielenkbolaen 36 mit einem doppeltwirkenden Druckluftzylinder 20 verbunden ist. fiiö Stange 18 ist an ihrem oberen Ende durch den Zylinder und weiter unten durch ein Gaslager 37 abgestützt α Die Schutzhülle 17 ist in ihrer aus Fig. 4 ersichtlichen zurückgezogenen Stellung durch die sie umgebenden (Peile, der Lanze 40 und des Düsenkopfes 35 geschubst. Um eine Verunreinigung der Lötstelle zu vermeiden, ist das Thermoelement ferner durch eine Hülle aus Tonerde isoliert, die an ihrem oberen Ende in einen Stopfen 38 übergeht, welcher in ein in die Stange 18 eingebautes Aufnahmeteil paßt. Nach dem Entfernen der äußeren Umhüllung kann das Thermoelement daher leiuht und schnell durch ein gebrauchsfähiges neues Thermoelement ersetzt werden. Um eine gute physikalische Berührung zwischen dem Thermoelement und der Basis der Umjiüilimg dej .Thermoelement s zu _ge währ leisten, steht das obere Aufnähmet?ü-unter einer geringen FederSpannung, so daß die Hülle aus i'omerde eine Schicht zwischen der heißen Lötstelle

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Die elektrische Verbindung zwischen dem Aufnahmeteil auf der beweglichen Stange 18 und einem Anschlußklotz ist durch ein ausziehbares flexibles Kompensationskabel 39 gebildet.

Der Düsenkanal 11 kann ständig "mit Hilfe von zwei Gas*- .s-trömen durchgespült wenden,, von denen..der eine.durch ein _Λ Rohr 48 direkt zu dem Kanal geleitet wird, während der zweite Gasstrom aus der unter Druck stehenden Kammer 42 über Löcher 41 in der Wand der rohrförmigen Stange 18 in das Innere der Stange strömt, um. weiter unten über ähnliche Löcher ^rffi£*am » unteren Ende zu entweichen. Diese Anordnung gewährleistet ein stetiges Strömen es Gases ohne Rücksicht auf die Stellung der rohrförmigen Stange. Ein dritter,, jedoch praktisch vernaehlässigbarer Gasstrom entweicht aus dem Gaslager 37 und wird über den Düsenkanal 11 abgeführt.

Das Arbeitsspiel beginnt mit dem Absenken der Lanze durch die Haube und die Behältermündung, während sämtliche Gasströme den Ringraum durchspülen, der durch die Basis der Thermoelementhülle und den Kanal 11 abgegrenzt ist. ,Alles Metall und sämtliche Schlacke, die von dem Behälter ausge-* worfen werden» werden von der Düse abgewiesen, so daß deren Innenraum sauber gehalten wird. Sobald die Schlackeschicht erreicht wird, verhindert der sich aufbauende Druck, daß die Schlacke in den Kanal eindringt, und das gleiche gilt für den F 11, daß die Düse das flüssige Metall erreicht. Der Druck, der benötigt wird* um das statische Druckgefälle der Schlacke und des Metalls bei einer Eintauchtiefe von etwa 1CX) mm in das Metall auszugleichen,, beträgt etwa 2,15 atiL. Wenn das untere Ende der Düse TOl3.frt8iLd.ig in das Metall einge

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taucht ist, kann man den Hauptspülgasstrom unterbrechen, während ein Teil des verbleibenden sekundären Gasstroms und des Lagergases oder die gesamte Gasmenge durch das Metall hindurch nach oben perlt. In einem beliebigen späterenn Zeitpunkt kann der Druckluftzylinder fernbetätigt werden, um die Umhüllung des Thermoelements aus dem_geschützten Bereich heraus zu bewegen und sie direkt in das Metallbad einzutauchen. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Umhüllung ständig in Berührung mit der oxidierend wirkenden Schlacke steht, und es ist möglich, die Umhüllung erst dann in den geschmolzenen Stahl einzutauchen, wenn dies erforderlich ist. .Ohne Rücksicht darauf, ob die Lanze gehoben werden soll, kann das Thermoelement jederzeit in das sie schützende, durch die Lanze und die Düse gebildete Gehäuse hinein zurückgezogen werden.

Nach dem Ablauf der Meßperiode und vor dem erneuten Heben der Lanze geht man im umgekehrten Sinne vor, d.h. man zieht die Umhüllung zurück und führt den Heuptspülgasstrom erneut zu.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung ähnlich derjenigen nach Fig. 4, bei der jedoch die Thermoelementbaugruppe durch eine nach dem Haltepunktverfahren betreibbare Probenentnahmekammer 44 der an Hand von Fig. 2 beschriebenen Art (22) ersetzt ist. Die Kammer hat eine Mündung 46, und in der Kammer ist ein Thermoelement 47 angeordnet. Die Kammer ist gegenüber dem Lanzengehäuse elektrisch isoliert, jedoch ist eine Seite des Thermo el ementkreises mit., einer an der Basis der Probenentnahmekammer befestigten Sonde 45' verbunden. Die Arbeitsweise dieser Anordnung entspricht im wesentlichen derjenigen bei der beschriebenen Temperaturmessung, abgesehen davon, daß die Sonde 45 eine physikalische Sperre gegen Auswürfe der Schmelze bildet und außerdem als Fühler wirkt, mittels dessen die Standhöhe des. flüssigen Metalls festgestellt wird. . .".T

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■■...'·■■ Nachdem die Lanze so weit abgesenkt worden ist, daß bekannt ist, daß sie sich an einem Punkt oberhalb dieser Zone "befindet, werden zwei solche Sondenbaugruppen in der gleichen Meßlanze gleichzeitig durch Betätigen von zwei Druckluftzylindern bis zu einem nicht dargestellten, kurzzeitig wirksamen Anachlag abgesenkt, so daß 3ede Sonde über eine Länge von etwa 25 mm in die Schlacke eintaucht. Wenn man diese Sonden als die Sonden eines"Leitfähigkeitsmessers benutzt, während die Lanze weiterhin langsam nach unten vorgeschoben wird, kann man die Standhöhe des flüssigen Metalls feststellen. Sobald die Standhöhe des Metalls ermittelt worden ist,- können

schlag kann entfernt werden, und die Lanze kann weiter über eine kurze Strecke abgesenkt werden, um zu gewährleisten, daß sie vollständig in das Metall eintaucht. ν :. : ^Li₁-Γ^:·

Dann kann eine Probenentnahmekammer automatisch in die Schmelze herabgelassen werden, in der sie während einer vorbestimmten Zeit verbleibt, woraufhin sie wieder nach oben in den Kanal 11 zurückgezogen wird. Diese Probenentnahraekammern müssen so ausgebildet sein, daß ein Abkühlen der Probe gewährleistet ist, während sich die Probe noch .in der Schmelze befindet, um zu verhindern, daß während des Zurückziehens der Kammer ein Haltepunkt erreicht wird. Diese laß* nähme trägt dazu bei, die gesamte Ansprechzeit auf ein Minimum zu verkürzen· ',' ■

Die Konstruktion einer solchen Probenentnahmevorrichtung kann in verschiedenen Punkten vereinfacht werden, da die Vorrichtung'direkt aus dem -Gehäuse in den flüssigen Stähl überführt wird, während es bei den bis jetzt gebräuchlichen Konstruktionen erforderlich ist, ein Aufnahmegefäß zu kippen. Die elektrische Verbindung braucht sich nicht aus der wassergekühlten Zone heraus zu erstrecken, und daher muß:_sie nichtige schützte werden. -·.-.. ~—r—"-——---

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Auch ist es nicht erforderlich, die bis jetzt gebräuchliche Kappe aus Aluminium oder Flußstahl vorzusehen, welche die Eintritt soffnung schützt, da wegen des Nichtvorhandenseins von Schlacke kein kurzzeitiger Schutz erforderlich ist. Infolgedessen füllen sich die Probeentnahmekammern schnell und jedesmal in der gleichen Weise, und es ist ein ziemlich schnelles, jedoch gleichmäßiges Abkühlen innerhalb einer Zeit möglich, die in typischen Fällen 5 bis 6 see beträgt, Ferner ist zu bedenken, daß die Schwierigkeiten auf ein Minimum verringert sind, die sich während des Abkühlens und des Anwenders des "Hältepunktverfahrens infolge von Erschütterungen ergeben.

Pig« 6 zeigt im Längsschnitt eine zusammengesetzte Lanze, die mit Anordnungen nach Fig. 4 und 5 versehen ist und eine Thermoelementbaugruppe 17 und mindestens zwei aus Kohlenstoff gefertigte Probenentnahmekammern 44 umfaßt, von welch letzteren in Fig. 6 nur eine zu erkennen ist, so daß die Stiraansieht der aus einem hitzebeständigen Werkstoff ■bestellenden Düse 35 ebenso erscheinen würde wie diejenige einer herkömmlichen Sauerstofflanze mit drei Löchern.

Die Feder zum Gewährleisten einer guten thermischen Bejrährung zwischen den Umhüllungen des Thermoelements 17 ist in Pig,. 6 mit 49 bezeichnet. Bei 50 erkennt man ein Bohr zum Zuführen, von Gas zu den Lagern 57·

Die Lanze 40 hab eine hohle Wand, die durch eine ¹Irennwand in zwei konzentrische ringförmige Kammern 51 und 54 unterteilt ist, von denen jede einen Wassermantel bildet. Bas GaS^-Wi-E¹Cl der Sammer 42 über ein Bohr 53 zugeführt, um diese Kammer unfcei" Druck zu setzen.

Wenn es di« Vorrichtung gemäß der Erfindung a,cmöglichan soll, einen nach dem LD-Verfahren arbeitende al Ofen

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zu steuern, müssen die Lanzen und die Sonden zuverlässig arbeiten, sie müssen auf einfache Weise zu "benutzen sein, und ihre nur zum einmaligen Gebrauch bestimmten Teile müssen sich innerhalb einer möglichst kurzen Zeit auswechseln lassen. Trotz der scheinbaren Kompliziertheit der vorstehend beschriebenen Anordnung können im Inneren der Lanze praktisch kaum Störungen auftreten. Die wenigen beweglichen Teile innerhalb der Lanze.werden pneumatisch betätigt, doch selbst dann, wenn sich geringfügige Gasundichtigkeiten entwickeln sollten, würde hierdurch die Betriebsfähigkeit der Druckluftzylinder normalerweise nicht beeinträchtigt. Da das Gas zum '' Üritefdrücksetzen der Düse auf -drei"-verschiedene" Weisen züge- " führt wird, kann der Betrieb fortgesetzt werden, wenn die normale Gaszufuhr versagt, um zu verhindern, daß Stahl in die Düsenkanäle eintritt. , ··«,,_

Das Erneuern der inneren Thermoelementbaugruppe würde normalerweise zeitlich mit dem Erneuern der Umhüllungzusam^ menfallen, und hierbei würde sich nur eine Verzögerung um einige Sekunden ergeben. Jedoch brauchen die Probenentnahmekammern nicht nach jedem Eintauchen erneuert zu werden« Diese Arbeiten werden an einer über der Lanze angeordneten Wartungsstation, jedoch auf einer Seite der ^Häube zum Abführen der Abgase durchgeführt. An dieser Station werden sämtliche Druckluftajlinder betätigt, um die Meßelemente zugänglich zu Aachen. Me Probenentnahmekainmern werden normalerweise durch schnell lösbare, federbetätigte Klemmvorrichtungen auf der Basis der Stange festgehalten.

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Claims

1. Verfahren zum überwachen des Zustandes einer Schmelze, dadurch g e k e η η ζ e i chnet , daß in die Schmelze ein Kopf eingetaucht wird, der mindestens einem Kanal mit einem offenen Ende umfaßt, so daß sich das offene Ende unter der Oberfläche der Schmelze befindet, daß ein Gas durch diesen Kanal und dessen offenes Ende geleitet wird, um das Eintreten geschmolzenen Materials in den Kanal zu verhindern, und daß der Zustand der Schmelze durch den Kanal hindurch nahe seinem offenen Ende überwacht wird.

2.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn

zeichnet

daß der Zustand der Schmelze durch mindestens einen Kanal hindurch in der Weise überwacht wird, daß Überwachungsmittel benutzt werden, die in dem Kopf angeordnete Aufnahmemittel zum Aufnehmen von Strahlung der Schmelze umfassen.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Überwachungsmittel aus min-

destens einem Kanal ausgeschoben und in Berührung mit der Schmelze gebracht und danach wieder in den Kanal zurückgezogen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß als überwachungsmittel Temperaturmeß- .

mittel benutzt werden.

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5. Verfahren nach Anspruch3 oder k, dadurch ge k e η η ~ .zeichnet, daß die Schmelze aus Stahl besteht, und daß Probenentnahmemittel umfassende Überwachungsmittel aus mindestens einem Kanal heraus in die Schmelze hinein vorgeschoben werden, um der Schmelze eine Probe zu entnehmen, daß die Probenentnahmemittel dann zusammen mit der Probe in den Kanal hinein zurückgezogen werden, und daß.hierauf die Abkühlungsgeschwindigkeit der Probe in dem Kanal gemessen wird. :

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder k, dadurch g e k e nn zeichne t, daß die Schmelze eine Stahlschmelze ist und die Überwachungsmittel mit wenigstens einer Einrichtung zum Entnehmen einer Probe aus wenigstens einem Kanal heraus in die Schmelze vorgeschoben wird, um eine Probe zu entnehmen, worauf die Abkühlungsgeschwindigkeit des Musters gemessen und dann die Einrichtung wieder in den Kanal zurückgezogen wird,

7. Verfahrennach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge— kennzeichnet, daß der Kopf mindestens zwei Kanäle umfaßt, daß Überwachungsmittel aus den beiden Kanälen heraus vorgeschoben und in Berührung mit der Schmelze gebracht und danach wieder in die Kanäle hinein zurückgezogen werden, und daß die Überwachungsmittel Bestandteile"eines elektrischen Stromkreises bilden, der bei einer Berührung zwischen den Überwachungsmitteln und der Schmelze geschlossen wird, um

die Standhöhe der Schmelze zu ermitteln. '.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g ek e η η ζ ei c h η e t, daß bei dem Kopf mindestens zwöi der Kanäle mindestens teilweise in zwei sich von dem Kopf aus nach unten erstreckenden Bohren ausgebildet sind, und daß diese Rohre Bestandteile eines elektrischen Stromkreises bilden* der durch eine Berührung zwischen den Rohren und der Schmelze· geschlossen wird, um die Standhöhe der Schmelze zu ermitteln.

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung des Drucks des Gases oder seiner Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchsatzmenge oder die Änderungsgeschwindigkeit des Drucks oder Standhöhe der Schmelze zu ermitteln.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Schmelze um Stahl handelt, und daß das Ermitteln der Standhöhe der Schmelze dazu dient, eine Sauerstofflanze in der richtigen Lage gegenüber der Stahlschmelze an uordnen.

11. Vorrichtung zum Überwachen einer Schmelze, gekennzeichnet durch einen Kopf mit mindestens einem Kanal, (33, 3*0 mit einem offenen Ende, durch den ein Gas geleitet werden kann, wobei der Kopf in die Schmelze so eintauchbar ist, daß sich das offene Ende des Kanals unter der Oberfläche der Schmelze befindet, und durch Überwachungsmittel, die es ermöglichen, durch den Kanal hindurch den Zustand der Schmelze nahe dem Ende des Kanals zu überwachen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η -

ζ eic h η e t, daß die Überwachungsmittel in dem Kopf angeordnete Ausnahmemittel (15) zum Aufnehmen von Strahlung von der Schmelze durch mindestens einen Kanal (3*0 hindurch um-" fassen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch Betätigungsmittel (2o, I9, 18;2o, 36, 18) zum Verschieben von Überwachungsmitteln aus mindestens einem Kanal (33) heraus und zum Zurückziehen der überirachungsmittel in den Kanal hinein.

1*Κ Vorrichtung nach einem eier Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die überiuachungsaiibb?! Tempemturmeömittel (17; ¹W) umfassen.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch g e k en η ζ e i c h η e t, daß die Überwachungsmittel einen Probenentnahmebehälter (22; *t4) zum Aufnehmen einer Probe aus der Schmelze und Meßmittel (27; 4?) zum Hessen der Abkühlungsgeschwindigkeit der Probe umfassen.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeich η et, daß der Kopf mindestens zwei Kanäle (33V 3Ό aufweist, die elektrische Sonden (17)enthälten, welche aus den Kanälen herausgeschoben, in Berührung mit der Schmelze gebracht und danach wieder in die Kanäle hinein zurückgezogen werden können, und daß die elektrischen Sonden Bestandteile eines elektrischen Stromkreises bilden, der bei einer Berührung der Sonden mit der Schmelze geschlossen wird, so daß die Standhöhe der Schmelze ermittelt werden kann.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Ii bis 15, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der Kopf mindestens zwei Kanäle (33, 3¹*--) aufweist, die mindestens teilweise durch zwei,, sich von dem Kopf aus nach unten erstreckende Rohre (11, 12) abgegrenzt sind, und daß die Rohre Bestandteile eines elektrischen Stromkreises bilden, der bei einer Berührung zwischen den Rohren und der Schmelze geschlossen wird, so daß die Standhöhe der Schmelze ermittelt werden kann. '·:j "

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, g e k e η η ζ e ic h η e t durch Fühlmittel (*O) zum Fühlen einer Änderung des Drucks oder der Strömungsgeschwindigkeit . bzw. der Durchsatzmenge oder der Änderungsgeschwindigkeit des Drucks oder der Durchsatzgeschwindigkeit des zugeführten Gases, mittels deren die Standhöhe der Schmelze ermittelt werden kann.-

19« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, g e Ic e η η ζ e i c h η e t durch eine Einrichtung (31, 3o, 32) zum Einstellen einer Sauerstofflanze (29) gegenüber der Schmelze in Abhängigkeit von der ermittelten Standhöhe der Schmelze. ■■■■.: ^r 009845/U18

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Vo

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