Schnell Hochöfe

Ei

Die Gro kan das vor Me Par es Tem ein Zu obe die Mi Ab em Ko so Lag gen Ab Sch Tem mit Em zw zur gen

Gr

Für Sch bek

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‐ De Tem Ein mö Sch

Schnell Hochöfe

1|2 Inst. f.

nleitung

e Vermess oßfeuerungsan nn wichtige B ss der Abbran rteilhaft geste essung am Ra rameter im in das Ziel de mperaturprofi ner Schicht mö

diesem Zw erhalb der Sch e aus einer

ikrofon beste bstrahlung au mpfangenen Si orrelation verr die Laufzeit ge des Korr nauen Position bständen l

hallgeschwind mperaturabhä ttlere Temper mpfangsstelle wischen allen r tomographis nutzt werden.

rundlagen

r die Be hallgeschwind kannte Formel

‐ Sc

‐ Al

‐  Ad

‐ M

‐ Te

er Zusammen mperatur ist f ne direkte Üb öglich, da die

hüttung zu and

le tomogr en und G

Technische A

3 Z&J,

sung der nlagen sowie Betriebsparam

nd sowohl ök euert werden and der Anlag nneren der Sch er schallpyrom il im Rauchg öglichst genau weck werden

hüttung Send Art Hornl ehen, so das ufgezeichnet w

gnalen an den rechnet werde

von Sendeste relationsmaxim nen der Mikro lassen sich digkeiten um ängigkeit der ratur des Ga

ermitteln. D Sende und E schen Berechn

erechnung d digkeit eignet

l:

challgeschwin llgemeine Gas diabatenkoef

olgewicht emperatur de nhang zwisch

für trockene L bertragung die Zusammense deren Abhäng

raphische roßfeueru

Gottfried B

Temperatu Hochöfen zur eter liefern, d konomisch w n kann. Aller

ge in der Reg hüttung zu er metrischen T gas oberhalb u zu bestimme am Umfang de-/Empfangse autsprecher ss die Send

werden könn n nicht senden n können. Im elle zu Empfa mums bestim ofone und den h die mrechnen un

r Schallgesc ases zwischen Die Kenntnis Empfangsposit

nung der Tem

der Temper t sich die au

ndigkeit skonstante ffizient es Gases

en Schallgesc Luft in Abbild eser Grafik is etzung des G gigkeiten führ

e Bestimm ungsanlag Behler

, Jan-

l engineering

urverteilung r Eisengewinn die dazu beitra

ie auch techn rdings reicht gel nicht aus, rkennen. Dahe Tomographie, der Schüttun en. [1][2]

g des Hocho einheiten platz mit integrie esignale bei nen und mit nden Systemen m Prinzip lässt angsstelle über mmen. Aus n damit bekan Laufzeiten nd so über

chwindigkeit n Sendestelle

aller Laufze tionen kann d mperaturvertei

ratur aus us der Gaskin

[m/s]

m/s J/mol

‐ kg/mo K chwindigkeit dung 1 darges st sicherlich n

ases oberhalb en kann.

mung der gen mit H -Gerrit Rich

in nung agen, nisch t die

, um er ist das ng in ofens

ziert, ertem der den n per sich r die denr nnten in die die und eiten dann ilung

der netik

(1)

K ol

und stellt.

nicht b der

Im

Eine zu Sen hier Lini

Es eine im Bild Abb

Tempera Hilfe der in

hter

, Sebas

Abbildung 1:

Tempe

plementier

e typische An sehen. In nde/Empfangse

rdurch zur Ve ien eingezeich

Abbildung 2 Anlage tomographisch ergibt sich ei e tomografisc Gas oberhalb d einer derar bildung 3 da

aturverteil nterleave

tian Buzga

buzga@t-on

Schallgeschwin ratur für trock

rung in Hoc

nwendung ist einem Ho einheiten im erfügung steh hnet.

2: Typische An e eines akustis hen Darstellun

in einem ine recht voll che Auswertu b der Schüttun

rtigen tomog rgestellt. Deu

ilung im G ed sweep m

3

akustik.rwth-a nline.de

ndigkeit in Ab kene Luft. [wik

chofenanla

in der folgen ochofen sind m Umfang henden Messs

nordnung einer schen Pyromet ng der Temper

Hochofen lständige Abd ung der Tem

ng möglich i grafischen Au

utlich erkenn

Gas von methode

aachen.de

bhängigkeit der kipedia]

agen

den Abbildun d insgesamt

eingebaut.

strecken sind

r 8-kanaligen ers zur raturverteilung deckung, so d mperaturverteil

st. Ein typisc uswertung ist nbar ist hier

r

ng 2 8 Die als

g dass

ung ches t in

die DAGA 2017 Kiel

552

typ des

In Pre ein bre gen im an kre 2 s Ho vol ang letz Tem Lau Sig Hü in d

El M

Au Rau bei Sig Sig ele

Re

Die von Ko s) z erz des An

pische Überhö s Ofens.

Abbildun Temperaturv

8 Messposi den aktuellen esslufthornes n extrem lau eitbandiges R nerierte Signa Horn befindl den ferne euzkorreliert.

, so dass bei orn eine Me llständige Erfa genommen w zte Messung mperaturfeld ufzeit erfolg gnalverarbeitu üllkurvenbildu

der KKF.

ektroakust otivation fü

ufgrund divers uschsignale, a i der aktuellen gnalerfassung gnalerfassung ektroakustisch

ealisierung

e hier vorgesc n der Meth orrelationssign zum Einsatz, zeugt wird. In s Anregungss nregungssystem

öhung der Tem

ng 3: Tomogra verteilung in ei itionen entspre doppelt gen n Anlagen wi erzeugt, das m utes (ca. 170 Rauschen lief al wird durch liche ‚Mikrofo en Mikrofon Die Dauer ei

konsequenter essdauer von fassung aller S erden (ohne B g nicht notw erfasst haben gt dann na ung (Fi ung) durch ein

tisches Syst ür die Änd

ser Probleme aber auch mot n Technik seh zum Einsatz deutlich schn he Variante de

des ELA-S

chlagene Sign hode der Im nal. Als Signa

der in einem Abbildung 4 signals darge ms ist in Abbi

mperaturverte

aphische Ausw inem Hochofen echend 56 Mes nutzter Pfade) ird das Signa mit Stickstoff 0-180 dB im fert. Das an

das unmittelb fon‘ aufgenom nen empfan ines Sendevor r Weiterschal n ca. 16 Se Strecken erford Beweis), dass wendiger We n müssen. Die ach zunächs ilterung, ne Suche nac

tem

derung der A

bei der Signa tiviert durch d hr teure Druc z kommen so neller zu erled

s Systems kon

Systems

alverarbeitung mpulsantwort l kommt ein k m beschränkten sind Frequenz estellt. Die K ildung 5 darge

ilung in der M

wertung der n, basierend au sspfaden(inkl.

al mit Hilfe e f bei 8 bar D m Hornhals)

der Sendes bar vor der Qu mmen und mit

ngenen Sign rgangs beträg lung von Hor ekunden für derlich ist. Es

die erste und eise das gle e Bestimmung st umfangrei Segmentier ch dem Maxim

Anregung

alverarbeitung die Tatsache, cksensoren für wie der Idee, digen, wurde nzipiert.

g macht Gebr tmessung mi kurzer Sweep n Frequenzber zbereich und A Konstruktion estellt.

Mitte

uf

eines Druck und stelle uelle t den nalen gt ca.

rn zu die s darf d die eiche g der

icher rung, mum

g der dass r die , die eine

rauch ittels (< 2 reich AKF des

Das Kap sich Wan wird Stic dem Mem über eine Hier Ofe Vor Wec umk

Bei leist der erze gem darg Däm

Abbildung 4:

Anlage. Links – 7 kHz), re s komplette pton-Membran hergestellt, d

ndler (A und d der hermeti ckstoff (D) au m Ofendruck

mbran lastet.

r ein Differen e bestimmte M rdurch wird e n die Mem rspannung au

chseldrucksig klappt.

Abbildu Messsy B: ¼“

dem Druck tungsfähiges

Lage ist Sch eugen. Der messene Scha gestellt. Dur mpfung gegen

Anregungssign das Frequenz echts die Autok

elektroakustis n (C) vom Ofe ass eine Ve B) ausgeschlo sch abgeschlo fgeladen, so d (ca. 2 bar) Der relative Ü nzdruckventil Menge Sticksto

erreicht, dass mbran imm ufweist und b

nal des

ng 5: Aufbau d ystems. A: 2“ D

“_Mikrofon, C D: Stickst kkammertreibe System mit 2 halldrücke bis

am Ausgang alldruckfreque

rch die K nüber dem fre

nal für die elek zspektrum des

korrelationsfu sche System fenraum getren

erschmutzung ossen werden ossenen Raum dass ein Über

von ca. 150 Überdruck vo

stabilisiert, d off in den Ofe bei schwanke mer eine re bei der Anre Druckkamme

des Elektroaku Druckkammer

: Kapton-Mem toffeinlass er handelt e 2“ Hornhalsa s ca. 170 dB ng des umg

enzgang ist Kapton-Membr

ei abstrahlend

ktroakustische Sweeps (1 kHz nktion AKF

ist durch e nnt. Hierdurch g der sensib kann. Zusätz m der ELA du

rdruck gegenü 0 mbar auf n 150 mbar w das kontinuier en abfließen lä endem Druck elativ konsta egung durch ertreibers n

ustischen rtreiber, mbran,

es sich um anschluss, das im Hornhals erüsteten Ho in Abbildung ran wird e den Horn von e z eine h ist blen zlich urch über der wird rlich ässt.

k im ante das nicht

ein s in s zu orns g 6 eine

ca.

DAGA 2017 Kiel

553

10 kau Ein son Qu

Ri

Da ca.

Ha hat Ric

Da bre Ho 4 c

dB ab ca. 1 um noch D nbruch bei 6 k ndern dürfte uerschnittssprü

Abbildung 6 für untersch dem Hornmu zeigt die Übe

die unteren Membran be Umgebung.

ichtcharakt

as ursprünglich 60 cm einen alsdurchmesse

t bei den hier chtwirkung wi

Abbildung a für die Messt eitere Abstrah orn durch ein S cm ersetzt (Ab

Abbildu

kHz verursa Dämpfung erk

kHz ist nicht e von de üngen und Un

6: Übertragung hiedliche Rand und des Hocho ertragungsfunk

3 Kurven zeig ei unterschiedli Messbedingun unter Norma

teristik der

h verwendete n Munddurch er von 2“. Ein r eingesetzten ie in Abbildun

g 7: Richtverh trecken zu den hlung benötig System mit re bbildung 8).

ung 8: ‚Horn‘

acht. Bei hohe kennbar. Der durch die Me en im Roh nstetigkeiten v

gsfunktion des dbedingungen, ofensystems. D ktion ohne Ka gen den Einflus

ichen Drücken ngen: reflexion albedingungen

r Hornsyste

Horn hatte be hmesser von n Konisches H n Frequenzen

ng 7 erkennba

halten des koni n Nachbarhör gt wird, wur echteckigem M

mit rechteckig

en Frequenze r sehr deutl embran verurs hr vorhand verursacht sein

s ELA-Systems , gemessen vor Die obere Kurv aptonmembran ss einer 25 µm n gegenüber de nsarmer Raum n.

eme

ei einer Länge 14 cm und e Horn dieser L eine beträchtl ar ist.

schen Horns rnern eine deu

rde das koni Mund von ca.

gem Mund

en ist liche sacht denen

n.

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n, m

er m

e von einen Länge

liche

utlich ische 14 *

Die Abb

Bes

Bei eini Nac sind zeitl vers Dru Feh wied auft der

Eine wen einz sond näch Wes kurz Syst höch Vor Abb 50 m besc Um

hierdurch er bildung 9 erke

Abbildung 9: H

schleunigun

der Verwen ge signalte chbearbeitung d die nichtli

lich gegenü schoben. D uckkammersys hler! Verweis dergegeben. D tretenden IRs 12-fachen Fre

Abbildung e Beschleunig nn nicht abg zelnen System

dern nach ei hsten Horns sentlichen von z wie möglic teme im Zeit hsten Harm rgehensweise bildung 11 dar ms. Diese a chriebene Tec mlaufs um etw

rzielte breiter ennbar.

Horizontales R rechteckig

ng der Mes

dung exponen echnische

genutzt wer nearen Komp ber der lin Die IR stems bei seh squelle konn Deutlich erke der nichtline equenz.

g 10: Nichtline gung des Mess gewartet wird ms abgelaufen iner viel kür

gestartet w n der Abkling ch gewählt w tbereich zwisc

monischen liefert dann ei rgestellt ist. D als Interleav chnik beschle wa den Fak

re Abstrahlun

Richtverhalten gem Mund

ssung

entieller Swee Vorteile, d rden können.

mponenten de nearen Impu

des hier hr hohen Sch nte nicht gef ennbar sind d earen Kompo

eare IR des EL sablaufs kann d, bis die M

n ist (jeweil rzeren Pause wird. Die P ngzeit der IR werden, dami chen der line liegen. E ine IR wie sie Die hier gewäh ved Sweep eunigt den Me ktor 10. Die

ng ist deutlich

n des Horns mi

eps ergeben s die bei Nach der K r Impulsantw ulsantwort (

verwende halldrücken is

funden werd die ab ca. 0,3 onenten bis e

LA-Systems n erreicht werd

Messdauer ei s nach ca. 2 der Sweep Pause hängt

ab und sollte t alle IR der earen IR und Eine derar e in exemplari hlte Pause betr Methode [3 essvorgang ei

Separation h in

t

sich der KKF wort (IR) eten t in den.

35 s etwa

den, ines 2 s), des im e so

r N der rtige isch rägt ][4]

ines der DAGA 2017 Kiel

554

ein Tem

Pil

Ein wu Du wu Pre Sig

Ers Be Erg Ve bes Lau Me nic erk

nzelnen IR erf mperaturberei

Abbildu

lotanlage b

ne erste Inst urde bei den H uisburg Ende urden die Ho

essluft-Signale gnalerzeugung

Abbildung 1 mit 1,9 s) ste Messunge

trieb des Ho gebnissen be ergleich zu der ssere S/N Ver ufzeiten war g essung in Ruh cht erzielt wer kennbare IRs

folgt sodann m ich gewählten

ng 11: Gesamt interleaved s

bei HKM D

tallation mit Hüttenwerken

Februar 201 rnsysteme so erzeug wie au g ausgestattet.

12: Vergleich d und eine kurze en konnten m

ochofens gem ezüglich der

r elektroakusti rhältnisse vor gut. Leider ko he während de rden, wenn a s an den E

mittels eines f n Zeitfensters.

t-IR bei Verwe sweep Method

Duisburg

10 Sende/E Krupp Manne 17 realisiert.

owohl mit de uch mit der e

der IR für eine en Sweep (unte mit der Anla macht werde

Laufzeitmess ischen Anregu und die Repro onnten die gut

es nachfolgen auch die ELA Empfangsmik

für den erwart

endung der e

Empfangseinhe esmann (HKM Als Besonde er herkömmli elektroakustis

n langen (oben en mit 0,25 s) age im ruhen

n, die zu g sung kamen.

ung lagen deu oduzierbarkei ten Ergebnisse

den Regelbetr A-Technik deu

krofonen lief teten

eiten M) in erheit chen chen

n nden guten . Im utlich

it der e der riebs utlich ferte,

woh verw Der Ans Tran gen hin, Zeit und Ver Stei Alle nich

Zu

Für Hoc Tec Syst Elek Sign Sen mög sync Bes Swe Syst eine Zers Erst der Ver Emp

Lit

[1]

[2]

[3]

[4]

hingegen m wertbaren Res r für die Aus stieg der nsformation aue Bestimmu dass starke tvarianzen füh d ein deutliche rsuche mit ver ilheit der IR- erdings sind ht ausreichend

sammenfas

die Me chofensysteme

hnik der Aku temen umge ktroakustik i nale, so das ndesignal ohn

glich wird. D chron zu

chleunigung eep Methode

teme wurden er Membran

störung deutli te Ergebnisse HKM in D rbesserung d

pfangsstellen

teratur

Mayer, Alf Philosophica 18-22 SYSTEM MEASUREM KILNS AN Patent No. 4 Majdak, P., Sweep Meth Transfer Fun 637; July 20 Dietrich, P.

Optimization Method, JAE 2013

mittels der sultate erzielba

swertung der KKF-Hüllkur gewonnen w ung zu. Vorlä e Turbulenze hren, so dass es Maximum

rkürzten Swe -Flanke besse die bislang v d validiert.

ssung

essung der en wurde die ustischen Pyro

esetzt. Vorte st einerseits ss eine gute

ne Messung Dies erlaubt,

verwenden, des Messab e erfolgen k zum Schutz

abgetrennt, ch herabgeset aus einer Pi Duisburg ware

er Erkennun ist noch erford fred M.: O al Magazine

FOR TE MENT IN L D METHOD 4,762,425, Aug

Balazs, P., La hod for Fast M nctions, JAES

07

., Masiero, n of the M ES Volume 6

Pressluftm ar waren.

Laufzeit ben rve, die m wird, ließ ke

äufige Analys en im Ofen

die KKF sta der KKF nic eeps lassen er er wird (vgl vorliegenden

Temperatu e bekannte Pr

ometrie mit el eile der Ve

die Reprod e Kreuzkorre des abges das Messsig

so dass blauf durch kann. Die el

vor der Ofe so dass d tzt wurde.

ilotanlage in en bedingt e ng der IR-M

rderlich.

On an acou Series 4, ann EMPERATUR LARGE FUR D THEREFOR

g. 9, 1988 aback, B: Mul Measurement S Volume 55 I B., Vorlände Multiple Exp 61 Issue 3 pp.

methode ke nötigte deutli mittels Hilb eine hinreich sen deuten dar

zu erheblic ark verbreitert ht vorliegt. E rkennen, dass

. Abbildung Ergebnisse n

urverteilung ressluft-Fanfar

lektroakustisc erwendung duzierbarkeit elation mit d strahlten Sch gnal am Sen

zusätzlich die Interlea lektroakustisc natmosphäre die Gefahr

einem Hocho erfolgreich. E Maxima an

ustic pyrome no 1873, 45:2 RE PROFI RNANCES A

R, United Sta ltiple Exponen of Head-Rela Issue 7/8 pp. 6 er, M.: On ponential Sw 113-124; Ma

eine iche bert- hend

rauf chen t ist Erste

die 12.

noch

in ren- chen

von der dem halls nder die aved chen mit der ofen Eine den

eter, 297, ILE AND ates ntial ated 623-

the weep arch DAGA 2017 Kiel

555