Die Temperaturmessung in Metallschmelzen

Nederlandse Vereniging van
Gieterijtechnici (NVvGT)
Temperaturmessung in Gießereien
Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
AGENDA
1
Einführung
2
Temperaturmesssysteme in Gießereien
3
Messprinzipien
Thermoelektrisch, Pyrometrisch
4
Bestandteile eines Thermoelektrischen Messsystems, Beispiele
5
Thermische Analyse
6
Optische Messung
Prinzipien, Anwendungsbeispiele
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Nederlandse Vereniging van Gieterijtechnici (NVvGT) – 2014
Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
Einführung
 Die genaue Kontrolle und Steuerung der Temperatur von Metallschmelzen ist
Voraussetzung zur Sicherstellung einer qualitätsgesicherten und effizienten
Produktion im Gießereibetrieb
 Auch unter dem Aspekt der Ressourceneffizienz ist heutzutage die Einhaltung von
engen Toleranzen bei der Temperaturführung zwingend gefordert
 Eine präzise Temperaturführung im Gießereibetrieb erfordert ein gleichermaßen
präzises wie auch robustes Messwerkzeug, dass den extremen Anforderungen
standhält
 Gleichzeit werden kosteneffiziente Messtechniken gefordert die einfach zu handhaben
sind
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Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
Temperaturmesssysteme
 In Gießereien kommen zur Temperatursteuerung im Wesentlichen zwei
Messprinzipien zum Einsatz: Optisch + Thermoelektrisch
– Optisch
 Pyrometer ohne direkten Schmelzenkontakt
 Glasfasertechnik mit direktem Schmelzenkontakt
– Thermoelektrisch
 Mantelthermolemente -> Dauertemperaturmessung
 Einweg Tauchthermolelemente
 Mehrfach Tauchtermolemente
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Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
Messprinzipien
Thermoelektrisch
Pyrometrisch
 Die thermolektrische Messung basiert
auf dem Seebeck Effekt (1821)
 Optische Messung gib es seit der
Kupferzeit (6.000 v.Chr.)
 1885 Einführung des Platin/PlatinRhodium Thermoelementes durch
Henri Le Chatellier
 Das erste Industrie-taugliche
Pyrometer wurde vom William
Chandler Roberts-Austen in ∼ 1880
entwickelt
 Standardisiert nach DIN 43710 43714, IEC 584 Teil 1 und DIN 43760
Die beiden messen die
Zeit, wir die Intensität
Prinzipieller Aufbau
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Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
Messprinzipien
Thermoelektrisch
 Das Thermoelement erzeugt eine
Spannung an der Messstelle (mV) die
wir in Temperatur (°C) umrechnen
 Die Messlanze sorgt dafür, dass das
Signal von der Messsonde abgegriffen
und weitergeleitet wird.
 Die Leitung (Ausgleichsleitung)
überträgt das Messsignal zum
Messgerät in dem die Auswertung und
der Abgleich stattfindet.
 Die Messgenauigkeit liegt in der Regel
bei ± 2 °C, in speziellen Fällen
max. 1 °C
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Pyrometrisch
 Die direkte Optische Messung
beschränkt sich auf Messstellen bei
denen die Oxyd-Haut oder Schlacke
nicht anwesend ist. Dies kann ein
Gieß-Strahl sein.
 Bei der Glasfaser Messung wird eine
Glasfaser in die Schmelze hinein
geführt. Dies kann entweder mit
einem Hilfsmittel oder mit einem
inerten Gas stattfinden.
Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
Thermoelektrisch
Mantelthermoelement
 Thermoelement in einem Schutzrohr aus
Keramik und/oder Metall
 Tauchtemperaturmessung
 Vorteile
– Dauermessung
 Nachteile
– Träge Messung
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Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
Thermoelektrisch
Einweg Tauchthermoelement
 Aufbau
–
Messkopf mit Pt/PtRh Thermoelement
–
Mit und ohne Spritzschutz
–
Papprohre von 200 bis 1700 mm Länge
 Tauchtemperaturmessung
 Vorteile:
–
Hohe Genauigkeit +/- 2K
–
Kostengünstig
–
Hohe Ansprechzeit
 Nachteile
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–
Spotmessung
–
Handhabung
–
Abfall
–
Zerstörende Qualitäts-Kontrolle
Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
Thermoelektrisch
Messlanze / Ausgleichsleitung / Messgerät
Mögliche Mess-Einflüsse
• Kontaktstücke (Verschleiß/Korrosion)
• Lanzen-Innenleitung (Thermisch angegriffen)
• Ausgleichsleitungen (Übergänge, Korrosion)
mangelnder Kontakt (Wackel-Kontakt)
• Induktions Spannungen
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Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
Thermoelektrisch
Beispiel
1586 °C
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Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
Thermoelektrisch
Thermische Analyse
Bei der Thermischen Analyse verfolgt ein Thermoelement die Abkühlung der Probe
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Genauigkeit des Thermoelementes: 1 °K
Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
Optisch
Pyrometrie
Nahezu idealer Fall
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Prinzip eines Pyrometers und Spektrum
Umgebungseinflüsse
Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
Optisch
Eine Glasfaser wird im Argon-Gasstrom in die Schmelze eingeführt
Genauigket
<1K
ε=1
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DynTemp System
DynConTemp System
Die Temperaturmessung in Metallschmelzen
Optisch
Eine Glasfaser wird im Argon-Gasstrom in die Schmelze eingeführt
• Vorteile
•
•
•
•
Sicher, kein Spritzen
Spot- und/oder Dauer-Messung
Sehr hohe Ansprechzeit
Hohe Genauigkeit
• Nachteile
• Hohe Anschaffungskosten
DynTemp System
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