DE3022335A1 - Einrichtung zum bestimmen des pegels einer schmelze in einer gusspfanne - Google Patents
Einrichtung zum bestimmen des pegels einer schmelze in einer gusspfanneInfo
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Description
Einrichtung zum Bestimmen des Fegeis einer Schmelze in
einer Gußpfanne
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Bestimmen des Pegels einer Schmelze in einer Gußpfanne
oder dergl..
Es gibt viele Gründe, warum man so genau wie möglich den Pegel der Schmelze in einer Gußpfanne kennen muß. Einer
der Gründe ist der, daß, wenn Proben aus der Schmelze entnommen werden müssen, man wissen muß, daß der Probeentnehmer
tief genug in die Schmelze getaucht worden ist, damit die Probe repräsentativ ist. Ein anderer Grund ist
der, daß, wenn das Sauerstoffgas über die Schmelze geblasen wird, um diese zu reduzieren, das Sauerstoffgas
in einer bestimmten Höhe über der Oberfläche der Schmelze ausgeblasen wird, um die beste Wirkung zu erzielen.
Durch Blasen von Sauerstoff um eine Strecke zwischen der Gasauslaßspitze und der Oberfläche der Schmelze, d.h.
der Oberfläche des unter der Schlackenschicht liegenden Metalls, muß in der Praxis nicht mehr als weniger Zentimeter
variieren. Bis jetzt gab es kein durchführbares Verfahren zum Bestimmen des Schmelzpegels mit annehmbarer Genauigkeit,
weil Abweichungen bis zu etwa 50 Zentimetern zugelassen werden mußten. Dies hat zu Veränderungen in der
Zusammensetzung der Schmelze geführt, die in entsprechender Weise kompensiert werden mußte. Dies hat wiederum zu einer
unnötigen Verlängerung der Verweildauer in der Gußform und zu sich hieraus ergebenden Kosten geführt.
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Die Erfindung wird in Verbindung mit einem Probeentnahmeendstuck
beschrieben werden, aber der Fachmann weiß, wie das Signal des Sensors auch, für anri^re Zwecke
verwendet weraea kann, somit kann aas durch den Probeentnehmer
erhaltene Signal dazu benutzt werden, zu bestimmen, wie weit das Sauerstoffendstück in die Schmelze
getaucht werden muß, um Sauerstoffgas einzublasen, aber man kann auch einen getrennten Pegelanzeiger sowohl für
die Probeentnahme als auch für das Blasen des Sauerstoffgases verwenden.
Beim beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein induktiver Sensor benutzt. Für bestimmte Anwendungen
kann ein kapazitiver Sensor vorzuziehen sein. Auch kann es bei bestimmten Anwendungen zweckmäßig sein,
zwei Sensoren aufeinander-folgend zu verwenden, d.h. wenn
vermutet wird, daß die Schlackenschicht so reich an Metall ist, daß ein Signal von dort aufgenommen werden kann.
Die Differenz in der Signalintensität der beiden Sensoren ergibt in diesem Fall eine eindeutige Anzeige davon, wo
sich der Schmelzpegel befindet.
In Verbindung mit den Entnehmen von Proben aus dem geschmolzenen Metall und besonders aus geschmolzenen Metall
in einer Gußpfanne gibt es mehrere Probleme. Unter diesen befindet sich das Problem des Gewährleistens, daß der Probeentnehmer
eine ausreichende Tiefe in der Schmelze erreicht hat, so daß bei der Entnahme eine repräsentative
Probe erhalten wird, und daß der Probeentnehmer lang genug in der Schmelze gehalten wird, damit die Probe die
Probeform auffüllt, aber nicht so lange, damit die Form
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so hoch erhitzt wird, daß beim Anheben des Irobeentnehmers
die Probe nicht erstarrt sondern ausfließt,
Ähnliche Probleme bestehen in Verbindung mit dem Bestimmen
der Höhe, zu der ein anderes Gerät, z.B. Meßgeräte zum Bestimmen der Sauerstoffaktivität und der Temperatur,
in die Schmelze getaucht werden muß, und zum Bestimmen der Zeit, während der dieses Gerät getaucht
sein muß.
Auf der Oberfläche einer Schmelze schwimmt eine Schlackenschicht oder die Schicht anderer Verschmutzungen, die der
Probeentnehmer, ohne beeinflußt zu werden, durchdringen
muß. Unter dieser Schicht folgt eine verhältnismäßig dünne Zone von sehr heißer Schmelze und darunter liegt der
Teil der Schmelze, aus dem normalerweise die Proben entnommen werden sollen.
Es gibt bekannte Probenentnehmer sowohl der einmal- und
der mehrfach verwendbaren Art, die in bestimmten Fällen, leicht abgeändert, in Verbindung mit dem Endteil nach
der Erfindung verwendet werden kann. Somit stellt der Probeentnehmer selbst keinen Teil der Erfindung dar.
Ein anderes Gerät, das zum Einsenken in die Schmelze mittels einer Einrichtung nach der Erfindung benutzt werden
kann, bildet keinen Teil der Erfindung.
Normalerweise wird ein Endstück in der Form eines geraden oder gebogenen Stahlrohres mit einem an einem Ende
angebrachten Probeentnehmer benutzt, um diesen in die Schmelze zu bringen. Der Probeentnehmer wird von Hand
oder mittels einer Hebeeinrichtung in die Schmelze an
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einer Stelle gesenkt, die von der Bedienungsperson als ausreichend, zum Erhalten einer repräsentativen Schmelzprobe
erachtet wird. In dieser Verbindung ist es wichtig, den Probeentnehiaer lange genug in der Schmelze in der
zu füllenden Form und die Probe zum Erstarren in der Schmelze zu halten.
Wenn der Probeentnehmer zu lange in der Schmelze verbleibt,
wird er zu heiß, so daß die Probe beim Heben des Probeentnehmers aus der Form herausfließt.
Da praktisch nicht die Dicke einer Schlackenschicht und auch nicht bestimmt werden kann, bei welcher Höhe in der
G-ußpfanne die Oberfläche der Schmelze liegt, ist es oft sehr schwierig, repräsentative Proben zu erhalten. Zum
Lösen dieses Problems.wurde ein Versuch mit Thermoelementen in Verbindung mit dem Probeentnehmer unternommen. Die
Idee bestand darin, daß die heiße Zone unter der Schlackenschicht
eine eindeutige Anzeige des Schmelzpegels geben soll. Dieser Versuch war ohne Erfolg, vor allem da sich Ablagerungen
am Thermoelement ergaben und so unrichtige Anzeigen bewirken. Weiter sind keine Verfahren zum Lösen des Problems
hinsichtlich der Ablagerungen bekannt geworden.
Aufgabe der Erfindung ist es, das erwähnte Problem zu überwinden. Dies geschieht mittels einer Einrichtung, bei der
mindestens ein nicht berührender Sensor im rohrförmigen Ende des Endstücks angebracht ist, wobei der oder die Sensoren
gerade gegenüber einer Öffnung in der Wandung des rohrförmigen Endes liegen und die Öffnungen von einer Muffe
aus hitzebeständigem, elektrisch nicht leitendem Material bedeckt wird, wodurch der oder die Sensoren elektrisch
mit einem Betriebsgerät für die aus dem bzw. den Sensoren kommenden Signalen verbunden sind.
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Der Sensor oder die Sensoren sind zweckmäßig nicht berührende induktiv und die Muffe kann aus Papiermaterial
bestehen.
Die Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben. In diesen ist:
Figur 1 ein Teilschnitt durch das Ende des Endstücks nicht der Erfindung mit dem Probeentnehmer oder
einem anderen Gerät; und
Figur 2 die elektrische Schaltung für einen Probeentnehmer mit einem Endstück nach der Erfindung.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich ein nicht berührender induktiver Sensor 1 in einem Endstück
20 aus einem Stahlrohr neben dessen Ende der Probeentnehmer getragen wird. Per Sensor 1 ist mittels Schrauben
22 an einer Stange 21 befestigt, die so gebogen ist, daß der Sensor in dem Rohr 20 in der gewünschten Lage gehalten
wird.
An seinen Enden ist er z.B. mittels eines Niets 23 am Rohr 20 befestigt. Die Befestigung muß jedoch so sein, daß
die äußere Fläche des Rohres 20 glatt bleibt.
Der Sensor 1 liegt gerade gegenüber einer Öffnung 24 im Rohr 20, die weit genug ist, um zu gewährleisten, daß
der Sensor 1 vom Metall im Rohr 20 nicht beeinflußt wird.
Vorzugsweise ist der Sensor 1 in radialer Richtung so einstellbar, daß er Stellungen in verschiedenen Abständen
von der Öffnung 24 im Rohr 20 einnehmen kann. Auf diese Weise kann seine Empfindlichkeit in einfacher
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Weise variiert werden, da sein Betätigungsflügel ungleich weit vom Endstück je nach der Einstellung verläuft.
Diese Einstellung kann mittels der Schrauben 22 durchgeführt werden.
Die Empfindlichkeit des Sensors 1 kann auch elektrisch verändert werden. In bestimmten Fällen kann es auch
Gründe zum Verringern der Empfindlichkeit geben, wenn z.B. die Schlacke auf der Schmelze eine solche Metallmenge
enthält, das diese den Sensor beeinflußt.
Aus dem Sensor ragen mehrere elektrische Leiter 25 heraus,
die entsprechend mit dem Gerät verbunden sind, das jetzt beschrieben wird.
Im Gebrauch befindet sich der Probeentnehmer 26 mit der rohrförmigen Muffe 27 über dem Ende des Rohres 20.
Die Muffe 27 besteht zweckmäßig aus Papiermaterial, das in mehreren Schichten mittels eines Binders, z. B.
einem Silikat, aus Soda oder Harz gebunden ist und eine Dicke von 10 bis 15 ^ aufweist. Die Dicke kann je nach
der jeweiligen Anwendung verändert werden und die gegebenen Werte sind nur die allgemein benutzten.
Die Muffe 27 ist so lang, daß sie die Öffnung 24 mit
ausreichendem Rand bedeckt und der Probeentnehmer 26 ist so konstruiert, daß er bei richtigem Anbringen am
Rohr 20 die Form in eine gegebene Beziehung zum Sensor bringt.
Das Material der Muffe 27 ist elektrisch nicht leitend, damit der Sensor 1 nicht beeinflußt wird, und ist so, daß
geschmolzenes Metall nicht an ihm haftet. Außer aus Papier kann er auch aus keramischen Fasen oder dergl. be-
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stehen. Das Papier wirkt in die Schmelze gesenkt, grundsätzlich wie ein Brodeln im Muffenmaterial und
dieses Brodeln ist ganz ähnlich der Wirkung, die Ablagerungen vom Anhaften an der Muffe abhält.
Der Sensor 1 ist mit einem Betätigungsgriff versehen, der quer wesentlich aus dem Endstück 20 herausragt.
Dies bedeutet, daß beim Absenken des Frobeentnehmers 26 in die Schmelze, er vom geschmolzenen Material betätigt
wird. Der Sensor gibt dann das gewünschte Signal. Es hat sich gezeigt, daß der Sensor von der Schlackenschicht
sehr selten beeinflußt wird.
Die Arbeitsweise der Einrichtung nach der Erfindung ergibt sich eindeutig aus der Beschreibung der elektrischen
Schaltung. Selbstverständlich sind verschiedene Konstruktionen möglich und die beschriebene ist nur eine geeignete
Ausführungsform.
Auch wenn der Probeentnehmer einmalig oder mehrmalig benutzbar ist oder wenn ein anderes Gerät verwendet wird,
kann der -Fachmann erkennen, daß die grundsätzliche Neuartigkeit der Erfindung in der Tatsache liegt, daß ein
nicht-berührender Sensor benutzt werden kann, und dies geschieht wegen der Tatsache, das der Sensor im Endstück
richtig geschützt ist. Die öffnung im Endstück, die zum Betätigen des Sensors notwendig ist, wird durch eine Muffe
gut geschützt. Es überrascht, daß eine Muffe einen ausreichenden Schutz ohne negative Beeinflussung der Feststellfähigkeit
des Sensors ergibt. Deshalb kann das Gerät und die Abdeckung für den Sensor ohne Beeinflussung
des Erfindungsgedankens selbst sehr gut getrennt werden.
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Die Lampe für die Anzeige "Bereit zur Probeentnahme" leuchtet auf, wenn der "Unterbrecher- oder Torkontakt"
3 geschlossen und ein Potential von 24 Volt gleichzeitig an den Verstärker 2 für den nicht-berührenden induktiven
Sensor 1 gelegt wird.
Das Signal des nicht berührenden, induktiven Sensors 1
wird mit 24 Volt angenommen, wenn der Sensor die Schmelze
feststellt, und mit 0 Volt, wenn der Sensor die Schmelze nicht feststellt.
Der Startknopf 4 wird gedrückt, um das Relais 5 zum Selbsthalten der Kontaktgruppe des Relais und so einen
Antriebsmotor zum Absenken des Probeentnehmers einzuschalten. Das Relais 5 wird von einer Phase 10 über einen
Kontaktarm 72 gespeist, der auf dem Kontakt 75 aufliegt.
Wenn der induktive Sensor 1 in die Schmelze hinabreicht, wird an der Verbindung 71 eine Spannung erhalten, die
das Relais 7 auf Selbsthalten schaltet. Gleichzeitig erlischt die Lampe mit der Bezeichnung "bereit zur Probeentnahme".
Wenn der Sensor 1 die Schmelze feststellt, wird das Relais 7 erregt und schaltet durch Schalten des
Relaiskontakts 73 von der Stelle 73 in die Stellung 7^
den Strom für die fielaiswicklung 5 ab. Das Selbsthalten
des Relais 5 hört dann auf.
Durch das Schalten des Kontaktarmes 73 in <üe Stellung
74 wird eine Spannung an den Taktgeber 78 gelegt, der von
seinen Speisespannungen ausgelöst wird. Fach einer gegebenen Zeit wird der Kontakt 80 im Taktgeber geschlossen, wodurch
das Motorrelais 6 zum Einschalten des Antriebsmotors in die Einstellung zum Heben des Probeentnehmers aus der
Schmelze erregt wird. Zum Begrenzen der Aufwärtsbewegung
dient ein Schalter 11. Ein Notheb-^kontakt 12 dient zum
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Umgehen des Kontakts 80 im Taktgeber, wenn dort ein .rehler im Frobeentnehmer angezeigt wird, so daß dieser aus
der Schmelze vor dem Betätigen des Kcntai.ts 80 im Taktgeber
entfernt v»ir^. Jer Kontaktbügel 121 beim Nothebekontäict
12 betätigt das Relais <q> zum gleichzeitigen Heben,
wenn der Kontaktbügel 121 den Strom zum "Nieder"-Relais
abschaltet.
Vi/'enn der Probeentnehmer aus der Schmelze entfernt worden
ist, wird das Fotenial an der Verbindung 71 von 24 Volt
auf 0 Volt geschaltet. Ein öffnen des Torkontakts 3 fragt das Selbsthalterelais 7 ab, wodurch die Lampe "bereit zum
Frobeentnehmen" aufleuchtet und der Taktgeber 8 zurückgestellt wird. Dies bedeutet, daß eine neue Probeentnahme-Folge
erfolgen kann.
Bei einer Einrichtung nach der Erfindung können zwei Sensoren hintereinander in das Endstück gebracht werden.
Durch Vergleich der Signale der beiden Sensoren durch Eintauchen in die Schmelze kann auch eine Anzeige der
Dicke der Schlackenschicht erhalten werden. In diesem Fall werden die Sensoren so eingestellt, daß von der
Schlacke ein schwaches und von der richtigen Schmelze ein starkes Signal empfangen wird.
Die Erfindung ist hinsichtlich eines Probeentnehmers beschrieben
worden, bei dem der Schmelzpegel zum Bestimmen der Tiefe benutzt wird, bei der er in die Schmelze getaucht
ist. Offensichtlich kann jedoch das Signal für den Schmelzpegel oder für den Schlackenpegel auvh für andere Zwecke,
z.B. zum Bestimmen der Lage eines Säuerstoffgasendstücks
über der Schmelze verwendet werden.
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Claims (3)
1. Einrichtung zum Bestimmen des Pegels einer Schmelze in einer Gußpfanne oder dergl. mit einer
Endstückspitze mit einem rohrförmigen Ende zum Eintauchen
in die Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein nicht-berührender
Sensor (1) im rohrförmigen Ende des Endstücks (20) vorgesehen ist, daß der oder die Sensoren gerade gegenüber
einer Öffnung (24) durch die 'Wandung des rohrförmigen
Endes hindurch angebracht sind und daß die öffnung oder Öffnungen (24) von einer Muffe 27 aus
hitzebeständigem elektrisch nicht leitendem Material bedeckt sind und der Sensor oder die Sensoren mit dem
Betriebsgerät elektrisch für aus dem Sensor oder den Sensoren kommende Signale verbunden sind.
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030051 /0953
ORIGINAL INSPECTED
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß der Sensor oder
die Sensoren (1) nicht berührende, induktive Sensoren sind.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a durch
gekennzeichnet, daß die Muffe aus einem Papiermaterial besteht.
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