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Verfahren zum automatischen Abtasten des Niveaus eines geschmolzenen Metallbades in einer Kokille beim Stranggiessen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatischen Abtasten des Niveaus eines Metallbades in einer Kokille beim Stranggiessen mit einer Photozelle, die durch die von einem bestimmten Niveau der Kokille ausgehenden Lichtstrahlen angeregt wird.
Bei den Giessvorrichtungen dieser Art ist es angebracht, das Niveau des geschmolzenen Metalls in der Kokille auf konstanter Höhe zu halten. Zu diesem Zweck wird das Niveau von einem Arbeiter überwacht, der entsprechend seiner Beobachtung entweder den Zufluss des geschmolzenen Metalls oder die Abzugsgeschwindigkeit des Stranges regelt. Diese Arbeit ist ausserordentlich heikel und mühevoll.
Es sind bereits verschiedene Verfahren bekannt geworden, um die Niveauänderungen automatisch in Signale umzusetzen, mit denen die entsprechenden Steuervorgänge zur Korrektion der Niveauhöhe vorgenommen werden können. Insbesondere wurde neben der Giessvorrichtung ein Pyrometer angeordnet, das schräg auf die Metallbadoberfläche gerichtet war, so dass es von den Niveauschwankungen beeinflusst wurde. Der Nachteil dieser Anordnung liegt darin, dass das Pyrometer von zahlreichen schädlichen Nebenwirkungen beeinflusst wird, insbesondere von dem Strahl des flüssigen Metalls, der in die Kokille hineingeht und sich auf einer merklich höheren Temperatur als die der Metallbadoberfläche befindet.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, die erwähnten Nachteile zu vermeiden. Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, besteht das Wesentliche der Erfindung darin, dass ein schräg zur vertikalen Achse der Kokille angeordnetes Objektiv od. dgl. vorgesehen ist, das ein möglichst grosses optisches Bild des Inneren der Kokille in der mittleren Niveauhöhe des Metallvades erzeugt, wobei wenigstens eine Photozelle auf jenen Teil des optischen Bildes gerichtet ist, der von der Abbildung des in die Kokille einfliessenden Metallstrahls am weitesten entfernt ist.
Es ist ohne weiteres zu verstehen, dass bei einem genügend grossen optischen Bild gegenüber der Zelle diese auf einen Teil des Bildes gerichtet werden kann, der praktisch niemals von dem flüssigen Metallstrahl beeinflusst wird, der in die Kokille fliesst.
Die Gefahr von schädlichen Einflüssen des Metallstrahls kann ausserdem noch dadurch vermindert werden, dass mehrere Zellen in der erwähnten Weise auf das optische Bild gerichtet werden, wobei diese Zellen parallel oder in Reihe so angeordnet werden, dass die Reaktion der gesamten Zellen nur eine geringfügige Abweichung erfährt, wenn eine Zelle vom Metallstrahl beeinträchtigt wird.
Ferner können auf das optische Bild mehrere Zellen derart gerichtet werden, dass sie durch die Änderungen der mittleren Niveauhöhen beeinflusst werden, die oberhalb und unterhalb des gewünschten normalen Niveaus liegen, wodurch eine progressivere Reaktion der Gesamtheit der abtastenden Zellen erreicht wird.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können eine oder mehrere Zellen angeordnet werden, die als Bezugszellen wirken, um bestimmte äussere Einwirkungen zu kompensieren, beispielsweise die Temperatur des Metalls am Eintritt der Kokille. In diesem Fall dürfen die Bezugszellen von den Niveauschwankungen nicht wesentlich beeinträchtigt werden. Sie können insbesondere direkt auf den Metallstrahl selbst gerichtet werden.
Auf den Zeichnungen ist die Erfindung veranschaulicht. Es zeigen : Fig. 1 schematisch eine Giessvorrichtung zum Stranggiessen, die mit einer Abtastvorrichtung gemäss der Erfindung versehen ist ; Fig. 2 in grösserem Massstab das optische Bild, das mit der Abtastvorrichtung erhalten wird ; Fig. 3 ein Diagramm der Reaktion der Photozelle nach Fig. 1 in Abhängigkeit von der Niveauhöhe des Metallbades in der Kokille ; Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 mit zwei Photozellen ; Fig. 5 schematisch die Anordnung der Zellen ; Fig. 6 eine Ansicht, ähnlich Fig. 2 mit zwei Zellenpaaren ; Fig. 7 das Diagramm zu Fig. 5 und 6 ; Fig. 8 das optische Bild bei Benutzung von drei Zellenpaaren ; Fig. 9 ein Schema der zugehörigen Regeleinrichtung ; Fig. 10 schematisch ähnlich Fig. 1 eine weitere Ausführungsform mit Bezugszelle ;
Fig. 11 eine Einzelheit, die in Verbindung mit der Ausführungsform nach Fig. 9 benutzbar ist.
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dieser in der einen oder anderen Richtung in der an sich bekannten Weise umläuft. Es kann nun direkt von der Motorwelle aus geregelt werden, indem eine Steuereinrichtung betätigt wird, beispielsweise Stab und Hebel 8, 9 der Fig. 1.
Zu erwähnen ist noch, dass im Falle der Benutzung von mehreren Zellen, beispielsweise zwei Zellen, die eine Zelle als Bezugszelle dienen kann, um die automatischen Regelbedingungen in Übereinstimmung mit bestimmten sekundären Einflüssen zu ändern, insbesondere als Funktion die Temperaturänderungen des geschmolzenen Metalls. Die Bezugszelle kann so angeordnet werden, dass sie immer das Metallbad 5 abtastet, selbst wenn sich dieses auf dem niedrigen Niveau befindet oder den Metallstrahl 3 selbst abtastet.
Das Signal dieser Zelle kann dem Signal der Tastzellen hinzugefügt oder von ihnen abgezogen werden.
Die Bezugszelle kann auf das optische Bild gerichtet oder hinter einem zweiten Objektiv angeordnet werden, wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, wo die Zelle 412 hinter dem Objektiv 21 liegt. Das Objektiv ist so vorgesehen, dass die Zelle den Metallstrahl 3 beim Austritt aus der Giesspfanne 2 "sieht", d. h. an einer Stelle, wo sich die Lage des Metallstrahls 3 verhältnismässig wenig verändert. Fig. 11 zeigt schematisch die Benutzung der Zelle 412 zum Regeln. Die Zelle 412 liegt an den Klemmen des Potentiometers 15 nach Fig. 9 und nimmt also die Stelle der Batterie 16 ein.
Es ist klar, dass die regelbare elektromotorische Gegenkraft, die von der Zelle 412 zwischen den Leitungen 13 und 17 ausgeübt wird, sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Metallstrahls ändert, so dass man erreichen kann, dass sich das Potential der Leitung 17 immer dann genau auf Null einstellt, wenn das Metallbad 5 sich auf normaler Niveauhöhe nach Fig. 2 befindet, u. zw. geschieht dies trotz der Temperaturschwankungen des Metalls.
Selbstverständlich ist der Ausdruck "photoelektrische Zelle" in der vorstehenden Beschreibung in sehr weitem Sinne zu verstehen. Er soll jedes Empfangsgerät für vom Metallbad ausgesandte Informationsstrahlung umfassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum automatischen Abtasten des Niveaus eines Metallbades in einer Kokille beim Stranggiessen mit einer Photozelle, die durch die von einem bestimmten Niveau der Kokille ausgehenden Lichtstrahlen angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein schräg zur vertikalen Achse der Kokille angeordnetes Objektiv (10) od. dgl.
vorgesehen ist, das ein möglichst grosses optisches Bild (11) des Inneren der Kokille in der mittleren Niveauhöhe (A) des Metallbades (5) erzeugt, wobei wenigstens eine Photozelle (12) auf jenen Teil des optischen Bildes gerichtet ist, der von der Abbildung des in die Kokille einfliessenden Metallstrahls (3) am weitesten entfernt ist, und dass gegebenenfalls eine oder mehrere Bezugsphotozellen vorgesehen sind.