DE1408873A1

DE1408873A1 - Einrichtung zur kontinuierlichen Temperaturmessung von Eisen- und Stahlschmelzen,insbesondere beim Frischen von Roheisen

Info

Publication number: DE1408873A1
Application number: DE19611408873
Authority: DE
Inventors: Fischer Dr-Ing Wilhelm Anton; Schuetz Dipl-Ing Walter
Original assignee: Max Planck Institut fuer Eisenforschung; Phoenix Rheinrohr AG
Current assignee: Max Planck Institut fuer Eisenforschung; Phoenix Rheinrohr AG
Priority date: 1961-10-13
Filing date: 1961-10-13
Publication date: 1968-11-21
Also published as: DE1408873B2

Description

'Einrichtung zur kontinuierlichen Temperaturmessung von Eisen- und Stahlschmelzen, insbesondere beim Frischen von Roheisen'g Beim Frischen von Roheisen im bodenblasenden Konverter oder durch technisch reinen Sauerstoff von der Oberfläche der Charge her laufen die chemischen Umsatzreaktionen mit großer Geschwindigkeit ab. Es bedarf daher erheblicher Geschicklichkeit und Erfahrung, die Charge in dem Augenblick abzufangen» in dem sie die angestrebte Zusammensetzung und Qualität aufweist. Zu diesem Zweck sind zahlreiche Meß-und Beobachtungsmethoden entwickelt worden. So ist beispiels-weise versucht worden, aus der spektralen@Analyse der Konverterflamme oder aus ihrer Absorptionswirkung gegenüber, monochromatischem Iricht bestimmter Wellenlänge einen Hinweis ,für den richtigen Zeitpunkt der Beendigung des Blasvorganges zu erhalten. Wegen der Wechselnden Blasbedingungen und der sich verändernden Eigenschaften der Flamme konnten aber Ve fahren dieser Art bisher nicht voll befriedigen. Das gilt .von der akustischen Analyse der beim Blasen auftretenden G räusche.
Aus der Vielzahl der Bemühungen" den Ablauf der Frischreaktionen und deren Beendigung zu überwachen, hat sich das kontinuierliche Messen der Temperatur der Charge während des Blasverlaufes als das zuverlässigste Mittel erwiesen. Das ist insbesondere bei Frischverfahren der Fal: bei denen in basisch zugestellten. Gefäßen eine starke Verringerung des Phosphorgehaltes des Roheisens angestrebt wird. Da die Badtemperatur von entscheidendem Einfluƒ für den metallurgischen Ablauf der Windfrisch- und Aufblasverfähren ist, ermöglicht ihre Messung während des Blasens auch den sofortigen Eingriff in den Reaktionsverlauf, z.B. durch Kühlung der Charge mit Erz und/oder Schrott, Änderung der Blasbedingungen usw.

Die kontinuierliche Messung des Temperaturverlaufs der Charge während des Ffischens mit Hilfe von Thermoelementen ist in kleinen Versuchsgefäßen bereits in der Weise durchgei'uhrt worden, daß ein aus einem feuerfesten keramischen Schutzrohr und einem in dem Rohr untergebrachten Thermoelement bestehender Temperatur-Meßkopf mit feuerfester Stampfmasse,-beispielsweise mit Teerdolomit, in eine Ausnehmung der.gonverterausmaüerung dergestalt fest eingebaut wird, daß das das Thermoelement enthaltende Schutzrohr

mit seinem. vorderen geschlossenen Ende in die Schmelze hin-

einragt. Auf diese Weise kann aber nur eine relativ geringe

Anzahl von Chargen gemessen werden, da nach dem Verschleiß

des Schutzrohres das Thermoelement durch die Schmelze zer-

stört wird. Zur Erneuerung des Thermoelement-Schutzrohres

maß das umgebende Mauerwerk ausgebrochen und neu zugestellt

werden. Daher ermöglicht ein solcher Meßkopf-Einbau keine

kontinuierliche Temperaturmessung im großtechnischen Be-

trieb.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den

Temperatur-Meßkopf dergestalt in die Schmelzbehälter- bzw.

gonverter-Ausmauerung einzubauen, daß während des Ausgie-

ßens des gefrischten Stahles und Einfiillen einer neuen

Roheiseneharge ein Ausbau des Meßkopfes innerhalb weniger

Minuten vorgenommen werden kann., der so ständig überwacht

und erforderlichenfalls mit einem neuen Schutzrohr ausge-

stattet werden kann. Um das zu erreichen wurde Izunächst

versucht; den Meßkopf mit den .in Hüttenwerken gebräuchli-

chen.Mitteln, z.3,-mit den bei Gießpfannen bekannten Stop-

fenverschlüssen oder den für Hochofenstichlöcher verwende-

ten Stopfmassen, lösbar in die Ausmauerung einzusetzen.

Diese Versuche scheiterten jedoch. Entweder versinterte das

Verschlußstück zu stark mit der.Ausmauerung,-so daß ein Aus-

wechseln. des Meßkopfes ohne Zerstörung der Konverterausmaue-

rung nicht möglich war, oder aber derVerschluß hielt dem.

Druck der Schmelze nicht stand.- Auch der ältere Vorschlag,

den aus dem feuerfesten keramischen Schutzrohr und dem darf

untergebrachten Thermoelement bestehenden Maßkopf über eine

porösen feuerfesten keramischen Stopfen im Mauerwerk zu hal

ten und dabei durch den Stopfen hindurch oder an-dessen Um-

fang vorbei inertes Gas in das Frischgefäß einzublasen, um

auf diese Weise ein Versintern des Maßkopfes mit der Zustel

lang des Frischgefäßes und ein Eindringen des flüssigen Me-

talls in letztere zu unterbinden, konnte noch nicht befrie-

digen, zumal dabei besondere Vorkehrungen für die Zufuhr un

Abdichtung des inerten Gases getroffen werden mußten.

Nach langwierigen Beobachtungen und Versuchen kon

te nun aber gefunden werden, daß der Temperatur Maßkopf auf

überraschend einfache Weise leicht lösbar in. die Ausmauerun

des Frischgefäßes ododgla Schmelzbehälters eingebaut werden

ka.n, wenn dabei der zwischen dem Maßkopf und der dusmatueru

befindliche poröse Stopfen erfindungsgemäß aus einem Gemise

eines hochfeuerfesten keramischen Stoffes, z.B. Magnesit'

ododgl., mit einem bei der Temperatur des Mauerwerks sehmal

zenden Ritt- und Bindemittel, z.B. Waeßergle.s,"Phoaphdr-

oder Borsäure, sowie einem bei Mauerwerkatamperatur gas-

oder dampfabgebenden Stoff besteht. Diese Stopfenmasse wird

in den Zwischenraum zwischen dem Thermoelement-Schutzrohr

bzw, einem anschließenden Verlängerungsrohr und dem Mauer-

werk eingeführt, und zwar durch Gießen, Presaen oder Stamp-

fen.. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Zwi-

sahenraum nicht in der. ganzen Tiefe des Mauerwerks auszufül-

len; es genügt ein etwa 5 bis 10 cm langer Stopfen. Überra-

sohenderweise ist ein-solcher kurzer poröser Stopfen von ge-

nügender Festigkeit, um dem Druck der Eisenschmelze und auch

den chemischen Angriffen der Eisen- und Schlac$enachmelze zu

widerstehen. Dennoch läßt er sich leicht aus dem Mauerwerk

entfernen, und zwar ohne daß letzteres dabei beschädigt wird.

Der hochfeuerfeste Bestandteil des Stopfengemi-

sohes kann: statt aus Magnesit auch aus gebranntem Dolomit

oder Kalk, Magnesia, Korund, Kieselsäure oder Quarz beste-

hen. Vorzugsweise werden etwa gleiche Anteile der Körnung

G 0,06 mm und der Körnung 0,12 bis 0,25 mm verwendet. Als _

Kitt-- und Bindestoffe, die bei der etwa 800 bis 1200°C be-

tragenden Temperatur des Mauerwerks schmelzen sollen, kommen

Nasserglas, Phosphorsäure oder Borsäure in frage. Setzt man

sie in Form von wäßrigen Lösungen zu, dann verdampft das Was-

ser bei der Mauerwerkstemperatur und erzeugt so die gewünsch-

te Porosität des Stopfens. Es wird vorzugsweise eine 50 bis

?0%--ige wäßrige Lösung von Wasserglas, Borsäure oder :Phos-

phorsäure,benutzt und davon 1/6 bis 1/2, vorzugsweise 1/4

bis i/3 de® Volumens de s. feuerfesten Stoffes zugesetzt. Bei

r geringem Zusatz an wäßriger Lösung wird das Gemisch als

Stampfmaase, bei einem etwas größeren Anteil als Prellmasse

und bei einem noch größeren Zusatz als Gießmasse verwendet.

Als bei der Temperatur des Mauerwerks Gas oder Dampf abge-

bende Zusatzstoffe können Holzspäne, gekörnte Kunststoffmas-

sen oder auch andere sich zersetzende, anorganische oder organische Verbindungen, wie zoB. Kalkstein, Soda, Zellulose oder Zucker verwendet werden.-Wenn das Mauerwerk des Schmelzbehälters nicht in der ganzen Tiefe fest ist, also die Gefahr besteht, daß es sich im laufe der Zeit verschiebt, wie- das z.B, bei Ausmauerungen aus Teerdolomit der Fall ist, dann ist es erforderlich, die den Temperatur-Meßkopf und den porösen feuerfesten Stopfen aufnehmende Ausnehmung im Mauerwerk durch ein hochfeuerfestes keramisches Rohr abzustützen bzw. zu bilden Die Ausnehmung im Mauerwerk kann auch durch-vermauerte, zoB aus Magnesit bestehende Lochsteine hergestellt werden. In d;.esen Fällen wird also der MeBkopf durch das vorerwähnte Rohr bzw. durch die Lochsteine hindurchgeführt und der zwischen letzteren und dem Schutzrohr verbleibende Zwischenraum mit dem hochfeuerfesten keramischen Stopfen nach der Erfindung verschlosseno Es ist-weiter von Vorteil, auf dem Schatzrohr des Temperatur-Meßkopfes, bevor er in die Ausnehmung im Behältermauerwerk eingeführt wird, in etwa 1 bis 5 cm Abstand vom vorderen Ende des Schutzrohres eine metallische oder keramische Scheibe anzubringen, deren Außendurchmesser dem lichten Durchmesser der Mauerwerks-Ausnehmung angepaBt ist, wobei dann nach dem Einführen des Meßkopfes der hinter dieser Scheibe gelegene Raum durch den porösen höchfeuerfesten

keramischen Stopfen ausgefüllt wird.

Weitere Merkmale nach der Erfindung seien anhanc

der Zeichnung beschrieben, die im Schnitt ein Ausführungs-

beispie-1ür die erfindungsgemäße Einbau- bzw. Befestigung

weise.de.a Temperatur-Meßkopfes in die .Zustellung eines gor.

verters.zum Frischen von Roheisen wiedergibt.

In der Zustellung 1 des Konverters befindet siel

eine in=Arbeitsstellung unter und in Kippstellung über der,

Badspiegel des zu frischenden Metalls vorgesehene Ausneh-

mung, die durch Einmauern eines ummantelten, hochfeuerfe-

sten keramischen Rohres 2 hergestellt worden ist. Das Roh_

ist aus

Masse, beispielsweise aus Mz

gnesia mit einem geringen Zusatz von Wasserglas, gestampf°

und gesintert. Es kann auch durch einen oder mehrere ent-

sprechend geformte Lochsteine ersetzt werden. In die so gf

bildete Ausnehmung 2' ist der Temperatur Maßkopf eingeset2

Er besteht aus dem das Thermoelement 3"umgebenden Schutz-

rohr 4, das an seinem rückwärtigen Teil von einem.Eisenro

5 umschlossen ist, das durch die Ausnehmung t' nach außen

führt und an seinem aus dem Konverter herausragenden Ende

die Anschlüsse 6 für die Thermoelement-Ausgleichsleitung

tragen kann. Auf dem_Thermoelement-Sahutzrohr 4 ist in et-

wa 1 bis 5 cm Abstand von seinem vorderen, verschlossenen

Ende eine keramische Scheibe ? angebracht, die sich bis ü-

das Eisen- b$w. Verlängerungsrohr 5 erstrecken kann.'Dies

Scheibe 7, die aus dem erfindungsgemäß zu-verwendenden,'

hochfeuerfesten, porösen Gemisch bestehen kann, wird vor di

Einsetzen des Maßkopfes auf-letzteren aufgestampft.

Nach Einführen des MEßkopfes mit der aufgestampf-

ten Scheibe 7 in die Ausnehmung 2' des Mauerwerks wird der

noch verbliebere Spalt zwischen dem Rohr 2 und der Scheibe

7 sowie der darhinterIiegende Zwischenraum auf eine Länge

von etwa 5 en mit der erfindungsgemäß zu verwendenden Stop-

fenmasse 8 ausgefüllt. Bei der Temperatur des Mauerwerks

verdampft das Nasser der Stopfenmasse, während das Wasser-

glas, die-Phosphorsäure oder Borsäure schmelzen und ein Vez

sintern des hochfeuerfesten Bestandteils des-Gemisches be-

wirken. Dadurch wird insgesamt ein poröser hochfeuerfester

Stopfen gebildet, der. aus den Teilen 7 und 8 besteht. Es

hat sich gezeigt, daB man bei einem 50 Tonnen-Konverter und

einem Durchmesser der Ausnehmung 2s von 40 mm mit etwa. 100

bis. 200 om3 Stopfenmasse suakommt. Statt einer aufgestampf-

ten hochfeuerfesten Scheibe 7 kann auch eine dünne Metall-

scheibe auf dem Schutzrohr 4 benutzt werden. Da letztere

beim .Aufrichten des Konverters durch-die Schmelze' zerstört

wird:.-.ist die nach Einführung dos Maßkopfes in die Mmuer-

werksausnehmung einzufüllende Menge an Stopfenma$aa entapre.

ohend größer zu wählen.

Dass Auswechseln das Maßkopfes geschieht in der .

:'bi@aise, daß nach Herausnähme des Thermoelemen ts 3 aus dem

Schutzrohr ¢ das Eisenrohr 5 aus@der Ausnehmung 2° heraus-

gezogen oder in den Konverter geschlagen und dann mit einem

Bohrer die restliche Stopfenmasse 7, 8 aus dem Rohr 2 entfernt wird. Das gelingt selbst nach 10 bis 20 Chargen noch leicht und in kürzester Zeit. Die Ausnehmung 21 ist dann für die Aufnahme eines neuen Meßkopfes bereit. Für den gesamten Wechsel werden nur wenige Minuten benötigt, so daß dar Betriebsablauf dadurch nicht gestört wird.

Sofern ein großer Teil des Stopfens aus Stampf masse bestehts ist es wegen des geringen Wassergehalts dieser Masse zweckmäßig, vergasende Stoffe der oben beschriebenen Art, wie insbesondere Kunststoffe oder Holzspäne, zuzusetzen, um eine ausreichende Porosität des Stopfens und damit dessen leichte Auswechselbarkeit zu erreichen. Die gewünschte Porosität des Stopfens kann statt durch einen Zusatz von Gas oder Dampf abgebenden Stoffen auch dadurch geschaffen werden, daß das hochfeuerfeste Körnungsgemisch nur einen geringen Anteil an Feinem enthält, so daß der Raum zwischen den groben Körnern nicht vollständig von Feinkorn und Sintermittel ausgefüllt ist. Das Sintermittel wird in diesem Fall in fester Form zugesetzt.
Wie Versuche.gezeigt haben, kann die erfindungsgemäß beschaffene Einrichtung bzw. Meßkopf-Anordnung nicht nur zur Temperaturmessung beim Blasstahlverfahren, sondern auch bei allen anderen Stahlerzeugungsverfahren sowie auch zur kontinuierlichen Messung der Temperatur von in Gießpfannen befindlichen Schmelzen mit Erfolg verwendet werden.

Claims

Patentansprüche a 1. Einrichtung zur kontinuierlichen Temperaturmessung von Eise: und Stahlschmelzen, insbesondere beim Frischen von Roheisen bestehend aus einem Thermoelement, das mit einem feuerfeste keramischen Schutzrohr zusammen einen Meflkopf bildet, der durch eine Ausnehmung im Mauerwerk des Schmelzbehälters in diesen und die Schmelze eingeführt sowie über einen porösen feuerfesten keramischen Stopfen gehalten wird, d a d u r c 1 g e k e n n z e i c h n e t-9 daß der poröse Stopfen (7, F aus einem Gemisch eines hochfeuerfesten keramischen Stüffes, z.B. Magnesit od.dgla, mit einem bei der Temperatur des Mauerwerks schmelzenden Kitt- und Bindemittel, z.B. Wasser- glas, Phosphor- oder Borsäure, sowie einem bei Mauerwerks-» temperatur gas- oder dampfabgebenden Stoff'besteht.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Stopfenmasse aus einem Gemisch etwa gleicher Anteile der Körnung [0,06 mm und der Körnung 0,12 bis 0,25 mm des hochfeuerfesten Stoffes besteht, dem 1/6 bis 1/2, vorzugsweise 1/4 bis 1/3 seines Volumens eine 50 bis 70%-igen wäßrigen Lösung von Wasserglas, Phosphorsäure oder Borsäure zugesetzt ist.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die dem hochfeuerfeste keramischen Stoff aus Magnesit, gebranntem Dolomit oder Ka Magnesia, Korund, Kieselsäure oder Quarz beigegebenen, bei der Temperatur des Mauerwerks gas- oder dampfabgebenden Zu satzatoffe aus Holzspänen, gekörnten Kunststoffmassen oder aus anderen sich zersetzenden anorganischen oder organiscb Verbindungen, #die galkstein, Soda, Zellulose oder Zucker bestehen.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, -d a d u r c h g e k e n n z e i e h n e t , daß die den Temperatur-Meßko (3, 4) und den porösen feuerfesten Stopfen (7, 8) aufnehme de Ausnehmüng (21) des Mauerwerks (1) von einem in letzter eingebauten hochfeuerfesten, keramischen Rohr (2) oder ein gemauerten z.B. aus Magnesit bestehenden Lochsteinen gebil det ist. .
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, d aal u r c h g e k e n n z .e i c h n e t , daß auf dem Schutzrohr des Temperatur Meßkopfes in etwa 1 bis 5 cm Abstand von seinem vorderen verschlossenen Ende eine metallische oder keramische Scheibe (7) angebracht ist, deren Außendurchmesser dem lichten Durchmesser der Mauerwerks=Ausnehmung (2') angepaßt ist, und der poröse Stopfen (8) hinter dieser Scheibe (7) in etwa 5 bis 10 cm Zänge angeordnet ist, 6o Einrichtung zur kontinuierlichen Temperaturmessung von Eise und Stahlschmelzen, insbesondere beim Frischen von Roheisen, bestehend aus einem Thermoelement, das mit einem feuerfester keramischen Schutzrohr zusammen einen Meßkopf bildet, der durch eine Ausnehmung im Mauerwerk des Schmelzbehälters in diesen und die Schmelze eingeführt sowie über einen porösen feuerfesten keramischen Stopfen gehalten wird, d a .. d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der* poröse Stopfen (7, 8) aus einem Gemisch eines hochfeuerfesten keramischen Stoffes mit einem bei der Temperatur des Mauerwerks schmelzenden Kitt- und Bindemittel besteht, wobei der Anteil des hochfeuerfesten Stoffes an Feinem so gering ist, daß der Raum zwischen den groben Körnern nicht vollständig von Feinem und Sintermittel ausgefüllt ist.