DE3022335C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Be­ stimmen 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 Proben­ entnehmer 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 ge­ blasen 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 Zenti­ meter variieren. Bis jetzt gab es kein durchführbares Ver­ fahren zum Bestimmen des Schmelzpegels mit annehmbarer Ge­ nauigkeit, 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.

Die Erfindung wird in Verbindung mit einem Probeent­ nahmeendstück beschrieben werden, aber der Fachmann weiß, wie das Signal des Sensors auch für andere Zwecke verwendet werden kann. Somit kann das durch den Probe­ entnehmer erhaltene Signal dazu benutzt werden, zu be­ stimmen, 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 Sauerstoff­ gases verwenden.

Beim beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein induktiver Sensor benutzt. Für bestimmte Anwen­ dungen kann ein kapazitiver Sensor vorzuziehen sein. Auch kann es bei bestimmten Anwendungen zweckmäßig sein, zwei Sensoren aufeinanderfolgend zu verwenden, d. h. wenn vermutet wird, daß die Schlackenschicht so reich an Me­ tall 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 dem Entnehmen von Proben aus dem ge­ schmolzenen Metall und besonders aus geschmolzenen Metall in einer Gußpfanne gibt es mehrere Probleme. Unter diesen befindet sich das Problem des Gewährleistens, daß der Pro­ beentnehmer eine ausreichende Tiefe in der Schmelze er­ reicht hat, so daß bei der Entnahme eine repräsentative Probe erhalten wird, und daß der Probeentnehmer lang ge­ nug in der Schmelze gehalten wird, damit die Probe die Probeform auffüllt, aber nicht so lange, damit die Form so hoch erhitzt wird, daß beim Anheben des Probeent­ nehmers die Probe nicht erstarrt sondern ausfließt.

Ähnliche Probleme bestehen in Verbindung mit dem Be­ stimmen der Höhe, zu der ein anderes Gerät, z. B. Meßge­ räte zum Bestimmen der Sauerstoffaktivität und der Tem­ peratur, 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 Schlacken­ schicht 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 ent­ nommen 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, daß zum Einsenken in die Schmelze mittels einer Einrichtung nach der Erfindung benutzt wer­ den kann, bildet keinen Teil der Erfindung.

Normalerweise wird ein Endstück in der Form eines gera­ den 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 einer Stelle gesenkt, die von der Bedienungsperson als ausreichend zum Erhalten einer repräsentativen Schmelz­ probe erachtet wird. In dieser Verbindung ist es wichtig, den Probeentnehmer 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 Probeent­ nehmers aus der Form herausfließt.

Da praktisch nicht die Dicke einer Schlackenschicht und auch nicht bestimmt werden kann, bei welcher Höhe in der Gußpfanne die Oberfläche der Schmelze liegt, ist es oft sehr schwierig, repräsentative Proben zu erhalten. Zum Lösen dieses Problems wurde ein Versuch mit Thermoelemen­ ten in Verbindung mit dem Probeentnehmer unternommen. Die Idee bestand darin, daß die heiße Zone unter der Schlacken­ schicht eine eindeutige Anzeige des Schmelzpegels geben soll. Dieser Versuch war ohne Erfolg, vor allem da sich Ablage­ rungen am Thermoelement ergaben und so unrichtige Anzeigen bewirken. Weiter sind keine Verfahren zum Lösen des Problems hinsichtlich der Ablagerungen bekanntgeworden.

Aufgabe der Erfindung ist es, das erwähnte Problem zu über­ winden. Dies geschieht mittels einer Einrichtung, bei der mindestens ein nicht berührender Sensor im rohrförmigen Ende des Endstücks angebracht ist, wobei der oder die Sen­ soren gerade gegenüber einer Öffnung in der Wandung des rohrförmigen Endes liegen und die Öffnungen von einer Muf­ fe aus hitzebeständigem, elektrisch nicht leitendem Ma­ terial bedeckt wird, wodurch der oder die Sensoren elek­ trisch mit einem Betriebsgerät für die aus dem bzw. den Sensoren kommenden Signalen verbunden sind.

Der Sensor oder die Sensoren sind zweckmäßig nicht berührende induktiv und die Muffe kann aus Papierma­ terial bestehen.

Die Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben. In diesen ist

Fig. 1 ein Teilschnitt durch das Ende des Endstücks nicht der Erfindung mit dem Probeentnehmer oder einem anderen Gerät; und

Fig. 2 die elektrische Schaltung für einen Probeent­ nehmer 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 Probeent­ nehmer getragen wird. Der 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 Abstän­ den von der Öffnung 24 im Rohr 20 einnehmen kann. Auf diese Weise kann seine Empfindlichkeit in einfacher Weise variiert werden, da sein Betätigungsflügel un­ gleich weit vom Endstück je nach der Einstellung ver­ läuft. 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 Metall­ menge enthält, das diese den Sensor beeinflußt.

Aus dem Sensor ragen mehrere elektrische Leiter 25 her­ aus, 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 mm aufweist. Die Dicke kann je nach der jeweiligen Anwendung verändert werden und die gegebe­ nen 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 1 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 Pa­ pier kann er auch aus keramischen Fasen oder dergl. be­ stehen. Das Papier wirkt in die Schmelze gesenkt, grundsätzlich wie ein Brodeln im Muffenmaterial und diesem Brodeln ist ganz ähnlich der Wirkung, die Abla­ gerungen vom Anhaften an der Muffe abhält.

Der Sensor 1 ist mit einem Betätigungsgriff versehen, der quer wesentlich aus dem Endstück 20 hervorragt. Dies bedeutet, daß beim Absenken des Probeentnehmers 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 er­ gibt sich eindeutig aus der Beschreibung der elektrischen Schaltung. Selbstverständlich sind verschiedene Konstruk­ tionen möglich und die beschriebene ist nur eine geeignete Ausführungsform.

Auch wenn der Probeentnehmer einmalig oder mehrmalig be­ nutzbar ist oder wenn ein anders Gerät verwendet wird, kann der Fachmann erkennen, daß die grundsätzliche Neu­ artigkeit der Erfindung in der Tatsache liegt, daß ein nicht-berührender Sensor benutzt werden kann, und dies ge­ schieht wegen der Tatsache, daß 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 aus­ reichenden Schutz ohne negative Beeinflussung der Fest­ stellfähigkeit des Sensors ergibt. Deshalb kann das Ge­ rät und die Abdeckung für den Sensor ohne Beeinflussung des Erfindungsgedankens selbst sehr gut getrennt werden.

Die Lampe für die Anzeige "Bereit zur Probeentnahme" leuchtet auf, wenn der "Unterbrecher- oder Torkontakt" 3 geschlossen und ein Potential von 24 Volt gleichzei­ tig an den Verstärker 2 für den nicht-berührenden induk­ tiven 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 einzuschal­ ten. 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 er­ lischt die Lampe mit der Bezeichnung "bereit zur Probe­ entnahme". 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 74 den Strom für die Relaiswicklung 5 ab. Das Selbsthalten des Relais 5 hört dann auf.

Durch das Schalten des Kontaktarmes 73 in die Stellung 74 wird eine Spannung an den Taktgeber 78 gelegt, der von seinen Speisespannungen ausgelöst wird. Nach 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 Nothebekontakt 12 dient zum Umgehen des Kontakts 80 im Taktgeber, wenn dort ein Fehler im Probeentnehmer angezeigt wird, so daß dieser aus der Schmelze vor dem Betätigen des Kontakt 80 im Takt­ geber entfernt wird. Der Kontaktbügel 121 beim Nothebe­ kontakt 12 betätigt das Relais 6 zum gleichzeitigen Heben, wenn der Kontaktbügel 121 den Strom zum "Nieder"-Relais 5 abschaltet.

Wenn der Probeentnehmer aus der Schmelze entfernt worden ist, wird das Potential 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 Probeentnehmen" aufleuchtet und der Taktgeber 8 zurückge­ stellt 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 be­ schrieben 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 Schmelz­ pegel oder für den Schlackenpegel auch für andere Zwecke, z. B. zum Bestimmen der Lage eines Sauerstoffgasendstücks über der Schmelze verwendet werden.

Claims (3)

1. Einrichtung zum Bestimmen des Pegels einer Schmelze in einer Gußpfanne oder dergl. mit einer Endstückspitze mit einem rohrförmigen Ende zum Ein­ tauchen in die Schmelze, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein nicht-berührender Sensor (1) im rohrförmigen Ende des Endstücks (20) vorgesehen ist, daß der oder die Sensoren gerade gegen­ über einer Öffnung (24) durch die Wandung des rohr­ förmigen 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.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor oder die Sensoren (1) nicht berührende, induktive Sensoren sind.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Muffe aus einem Papiermaterial besteht.