BE1023950B1 - CONTINUOUS TEMPERATURE MEASUREMENT IN A LIQUID METAL - Google Patents
CONTINUOUS TEMPERATURE MEASUREMENT IN A LIQUID METAL Download PDFInfo
- Publication number
- BE1023950B1 BE1023950B1 BE20165188A BE201605188A BE1023950B1 BE 1023950 B1 BE1023950 B1 BE 1023950B1 BE 20165188 A BE20165188 A BE 20165188A BE 201605188 A BE201605188 A BE 201605188A BE 1023950 B1 BE1023950 B1 BE 1023950B1
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- liquid metal
- temperature
- extracted
- liquid
- metal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/08—Protective devices, e.g. casings
- G01K1/12—Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading
- G01K1/125—Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading for siderurgical use
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K17/00—Measuring quantity of heat
- G01K17/06—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device
- G01K17/08—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature
- G01K17/10—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature between an inlet and an outlet point, combined with measurement of rate of flow of the medium if such, by integration during a certain time-interval
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
- G01K7/427—Temperature calculation based on spatial modeling, e.g. spatial inter- or extrapolation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
La présente demande se rapporte à un dispositif pour la mesure en continu de la température d’un bain de métal liquide (30), comprenant une pièce (33) destinée à être immergée au moins partiellement dans le métal liquide (30), réalisée dans un métal bon conducteur de la chaleur et présentant des moyens de refroidissement internes par un fluide (36) ainsi que des moyens (31, 32, 37) de mesure du flux de chaleur extrait par le fluide lors de son passage dans ladite pièce (33), associés à des moyens de calcul (38), ledit dispositif comportant des moyens (35) pour assurer une vitesse relative donnée entre ladite pièce (33) et le métal liquide (30), caractérisé en ce que, après qu’en utilisation, la surface de la pièce thermiquement conductrice (33) en contact avec le métal liquide (30) se soit couverte d’une croûte solidifiée de métal (34) dont l’épaisseur est d’autant plus grande que le flux de chaleur extrait dans la pièce refroidie (33) est faible, lesdits moyens de calcul (38) sont aptes à déduire la température du bain de métal liquide (30) à partir de la mesure en continu dudit flux de chaleur extrait, moyennant un étalonnage linéaire préalable de courbe de flux de chaleur extrait en fonction de la température de métal liquide, en fonction de la valeur de vitesse relative donnée.The present application relates to a device for continuously measuring the temperature of a bath of liquid metal (30), comprising a part (33) intended to be at least partially immersed in the liquid metal (30), produced in a metal that is a good conductor of heat and having internal cooling means by a fluid (36) as well as means (31, 32, 37) for measuring the heat flow extracted by the fluid as it passes through said part (33 ), associated with calculation means (38), said device comprising means (35) for ensuring a given relative speed between said part (33) and the liquid metal (30), characterized in that, after in use , the surface of the thermally conductive part (33) in contact with the liquid metal (30) is covered with a solidified crust of metal (34), the thickness of which is all the greater as the heat flow extracted in the cooled part (33) is weak, said calculating means (38) are apt es to deduce the temperature of the liquid metal bath (30) from the continuous measurement of said extracted heat flow, with a prior linear calibration of the extracted heat flow curve as a function of the liquid metal temperature, as a function of the given relative speed value.
Description
MESURE DE TEMPÉRATURE EN CONTINU DANS UN MÉTAL LIQUIDE Objet de l'invention [0001] La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure relevant du domaine technique des mesures de température dans un métal liquide.FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a measuring device falling within the technical field of temperature measurements in a liquid metal.
[0002] En particulier, l’invention concerne les mesures de température dans un métal liquide dans des installations de coulée continue en aciérie, plus spécifiquement de type à busette à coulée en jet creux (ou HJN pour hollow jet nozzle).In particular, the invention relates to temperature measurements in a liquid metal in continuous steel casting plants, more specifically of hollow jet nozzle type (or HJN for hollow jet nozzle).
[0003] L’invention se rapporte également au procédé de mise en œuvre du dispositif.The invention also relates to the method of implementation of the device.
Arrière-plan technologique et état de la technique [0004] La coulée continue d'acier est un procédé bien connu. Il consiste à verser un métal liquide d'une poche dans un panier répartiteur ou tundish destiné à distribuer et réguler le flux de coulée, à la suite de quoi le métal alimente la partie supérieure d’une lingotière qui est un moule sans fond en cuivre refroidi à l'eau subissant un mouvement alternatif vertical. Le produit semi-fini solidifié est extrait de la partie inférieure du moule par des rouleaux. L'acier liquide peut être introduit dans le moule par l'intermédiaire d'un conduit tubulaire appelé busette, qui est placé entre le panier répartiteur et la lingotière.Background Art and State of the Art [0004] Continuous casting of steel is a well known method. It consists in pouring a liquid metal from a pocket into a tundish or tundish basket intended to dispense and regulate the tapping stream, after which the metal feeds the upper part of a mold which is a bottomless copper mold water cooled with vertical reciprocating motion. The solidified semi-finished product is extracted from the bottom of the mold by rollers. The liquid steel can be introduced into the mold via a tubular conduit called nozzle, which is placed between the tundish and the mold.
[0005] Les document EP 0 269 180 B1, EP 0 605 379 B1 et EP 2 099 576 B1 notamment décrivent l’état de l’art actuel pour un équipement de coulée continue spécifique appelé en jargon « busette HJN ». Dans ce dispositif, comme illustré sur la figure 1, le métal liquide est versé sur le dessus d'un dôme 5 en matériau réfractaire. La forme de ce dôme 5 amène le métal à couler vers sa périphérie, l'écoulement étant dévié vers la paroi interne de la busette 2 ou d'un élément tubulaire vertical intermédiaire qui peut être un tube de cuivre 3 refroidi par un manchon d'eau 4. L’acier surchauffé est forcé de ruisseler en une couche mince le long de la paroi de la busette, ce qui permet d’augmenter notablement la surface d’échange thermique, d’où le nom de coulée en jet creux. Dans la partie centrale de la busette 2, sous l'organe répartiteur 1, existe ainsi un volume dépourvu de métal liquide, à l'intérieur duquel il est possible d'effectuer des injections de poudre métallique par exemple via une vis sans fin 10 terminée par un canal d'injection 11. Cette injection de poudre a pour but de créer un refroidissement supplémentaire de l'acier liquide par la fusion de la poudre métallique ou de modifier la composition de l'acier lors de la coulée par l'addition d'autres éléments métalliques tels que les ferro-alliages. Le tube de cuivre refroidi à l'eau 3, 4 forme un échangeur de chaleur qui extrait de la chaleur de l'acier liquide. Par conséquent, la surchauffe de l'acier liquide, définie comme l’écart de température entre la température du liquidus et la température dans le tundish avant coulée dans le moule, est considérablement réduite.EP 0 269 180 B1, EP 0 605 379 B1 and EP 2 099 576 B1 in particular describe the state of the art for a specific continuous casting equipment called jargon "nozzle HJN". In this device, as illustrated in Figure 1, the liquid metal is poured on top of a dome 5 of refractory material. The shape of this dome 5 causes the metal to flow towards its periphery, the flow being deflected towards the inner wall of the nozzle 2 or of an intermediate vertical tubular element which may be a copper tube 3 cooled by a sleeve of water 4. The superheated steel is forced to flow in a thin layer along the wall of the nozzle, which significantly increases the heat exchange surface, hence the name of hollow jet casting. In the central part of the nozzle 2, under the distributor member 1, there is thus a volume free of liquid metal, within which it is possible to perform metal powder injections for example via a worm 10 completed by an injection channel 11. This injection of powder is intended to create additional cooling of the liquid steel by the melting of the metal powder or to modify the composition of the steel during casting by the addition of other metallic elements such as ferroalloys. The water-cooled copper tube 3, 4 forms a heat exchanger which extracts heat from the molten steel. As a result, the overheating of the liquid steel, defined as the temperature difference between the temperature of the liquidus and the temperature in the tundish before casting in the mold, is considerably reduced.
[0006] Par ailleurs, la plupart des aciéries sont dotées d’une mesure « discontinue » de la température de l’acier liquide par sonde « jetable », à usage unique ou équivalente, par exemple de type « Positherm Heraus Electro-Nite™ ». Cette sonde sera appelée ci-après plus simplement « Positherm ».[0006] Moreover, most steelworks have a "discontinuous" measurement of the temperature of the liquid steel by "disposable" probe, for single use or equivalent, for example of the "Positherm Heraus Electro-Nite ™" type. ". This probe will be called hereafter simply "Positherm".
[0007] Une mesure en continu de la température de l’acier permettrait : - une meilleure maîtrise du processus de coulée et de la perte de température lors du changement de poche ; - un gain de productivité par une optimisation de la vitesse de coulée en fonction de la surchauffe effective ; - une réduction des coûts de production et une augmentation de la sécurité en supprimant toute prise de température manuelle régulière par un opérateur.Continuous measurement of the temperature of the steel would: - better control of the casting process and the loss of temperature during the change of pocket; a gain in productivity by optimizing the casting speed as a function of the actual superheating; - a reduction in production costs and an increase in safety by eliminating any manual manual temperature measurement by an operator.
[0008] Des systèmes de mesure en continu de la température de l’acier sont déjà disponibles sur le marché. Ils sont basés sur : - soit une mesure de température par thermocouple inséré dans une canne réfractaire suspendue au-dessus du panier répartiteur ; - soit une mesure de température par thermocouple inséré dans un doigt réfractaire placé dans la paroi du panier répartiteur (en position basse ou latérale) ; - soit une mesure de température par fibre optique dans une canne réfractaire suspendue dans le panier répartiteur, comme décrite par exemple dans le document BE 1001560 A6.[0008] Systems for continuously measuring the temperature of steel are already available on the market. They are based on: - either a thermocouple temperature measurement inserted into a refractory rod suspended above the tundish; - a temperature measurement by thermocouple inserted into a refractory finger placed in the wall of the tundish (in the low or lateral position); - An optical fiber temperature measurement in a refractory rod suspended in the tundish, as described for example in the document BE 1001560 A6.
[0009] Les désavantages principaux de ces systèmes sont : - leur coût d’utilisation car le matériau réfractaire dans lequel est inséré la sonde de mesure est à remplacer régulièrement ; - un temps de réponse relativement long ; - des connexions électriques « sensibles » à proximité d’une source de forte chaleur.The main disadvantages of these systems are: - their cost of use because the refractory material in which is inserted the measuring probe is to be replaced regularly; a relatively long response time; - "sensitive" electrical connections near a source of high heat.
Buts de l'invention [0010] La présente invention vise à fournir un nouveau système de mesure en continu de la température d’un métal liquide en aciérie qui soit à la fois robuste, peu coûteux d’utilisation et qui présente un temps de réponse court.OBJECTS OF THE INVENTION [0010] The present invention aims to provide a new system for continuously measuring the temperature of a liquid metal in a steel mill which is both robust, inexpensive to use and has a response time. short.
Principaux éléments caractéristiques de l'invention [0011] Un premier aspect de la présente invention se rapporte à un dispositif pour la mesure en continu de la température d’un bain de métal liquide, comprenant une pièce destinée à être immergée au moins partiellement dans le métal liquide, réalisée dans un métal bon conducteur de la chaleur et présentant des moyens de refroidissement internes par un fluide ainsi que des moyens de mesure du flux de chaleur extrait par le fluide lors de son passage dans ladite pièce associés à des moyens de calcul, ledit dispositif comportant des moyens pour assurer une vitesse relative donnée entre ladite pièce et le métal liquide, caractérisé en ce que, après qu’en utilisation, la surface de la pièce thermiquement conductrice en contact avec le métal liquide se soit couverte d’une croûte solidifiée de métal dont l’épaisseur est d’autant plus grande que le flux de chaleur extrait dans la pièce refroidie est faible, lesdits moyens de calcul sont aptes à déduire la température du bain de métal liquide à partir de la mesure en continu dudit flux de chaleur extrait, moyennant un étalonnage linéaire préalable de courbe de flux de chaleur extrait en fonction de la température de métal liquide, en fonction de la valeur de vitesse relative donnée.Main features of the invention [0011] A first aspect of the present invention relates to a device for the continuous measurement of the temperature of a bath of liquid metal, comprising a part intended to be immersed at least partially in the liquid metal, made of a good heat-conducting metal and having internal cooling means by a fluid as well as means for measuring the flow of heat extracted by the fluid during its passage through said part associated with calculation means, said device comprising means for ensuring a given relative speed between said workpiece and the liquid metal, characterized in that, after use, the surface of the thermally conductive workpiece in contact with the liquid metal is covered with a crust solidified metal whose thickness is greater when the heat flux extracted in the cooled part is low, said calculating means are able to deduce the temperature of the bath of liquid metal from the continuous measurement of said extracted heat flux, by means of a linear preliminary calibration of the heat flux curve extracted as a function of the temperature of the liquid metal , depending on the relative speed value given.
[0012] Selon des modalités d’exécution préférées de l’invention, le dispositif comporte en outre au moins une des caractéristiques suivantes ou une combinaison appropriée de celles-ci : - la pièce thermiquement conductrice destinée à être immergée partiellement dans le métal liquide est en cuivre, comporte une canalisation interne pour une circulation d’eau ou de gaz ayant une entrée et une sortie ; - la pièce destinée à être immergée partiellement dans le métal liquide est une canne animée d’un mouvement de rotation ou de translation de vitesse uniforme dans le liquide ; - la mesure en continu du flux de chaleur extrait est obtenue via une mesure du débit du fluide de refroidissement dans la pièce thermiquement conductrice et une mesure de la différence de température du fluide de refroidissement entre l’entrée et la sortie de la canalisation interne.According to preferred embodiments of the invention, the device further comprises at least one of the following characteristics or an appropriate combination thereof: the thermally conductive part intended to be partially immersed in the liquid metal is copper, has an internal pipe for a flow of water or gas having an inlet and an outlet; - The part to be partially immersed in the liquid metal is a cane driven by a rotational movement or translation of uniform speed in the liquid; - Continuous measurement of the extracted heat flux is obtained by measuring the flow rate of the cooling fluid in the thermally conductive part and a measurement of the temperature difference of the cooling fluid between the inlet and the outlet of the internal pipe.
[0013] Un deuxième aspect de l’invention se rapporte à une busette de coulée continue destinée à un écoulement à faible surchauffe d’acier liquide à partir d’un panier répartiteur dans une lingotière, pourvue d’un dispositif de mesure en continu de la température d’un bain de métal liquide comme décrit ci-dessus, ladite busette comprenant principalement un conduit vertical pour l’entrée d’acier liquide venant du panier répartiteur, présentant un tube en cuivre refroidi à l’eau pour l’extraction d’un flux de chaleur lors du passage du métal liquide dans le conduit vertical, la busette comprenant également une buse de sortie d’acier liquide immergée dans la lingotière, le conduit vertical présentant dans sa partie supérieure un organe répartiteur sous forme d’un dôme destiné à dévier le métal liquide entrant vers les parois du conduit vertical, notamment sur la paroi du tube en cuivre avec une vitesse relative donnée entre le tube en cuivre et le métal liquide, tout en permettant à une croûte solidifiée de métal de se former sur cette paroi, croûte solidifiée dont l’épaisseur est d’autant plus grande que le flux de chaleur extrait dans le tube en cuivre est faible, les moyens de calcul du dispositif de mesure précités permettant, en utilisation, de déduire la température du bain d’acier liquide à partir de la mesure du flux de chaleur extrait, moyennant un étalonnage linéaire préalable de courbe du flux de chaleur extrait en fonction de la température d’acier liquide, à débit donné d’acier liquide s’écoulant dans la busette.[0013] A second aspect of the invention relates to a continuous casting nozzle for a low overheating flow of liquid steel from a tundish in a mold, provided with a continuous measuring device of the temperature of a bath of liquid metal as described above, said nozzle comprising mainly a vertical duct for the liquid steel inlet coming from the tundish, having a copper tube cooled with water for the extraction of a flow of heat during the passage of the liquid metal in the vertical duct, the nozzle also comprising a liquid steel outlet nozzle immersed in the mold, the vertical duct having in its upper part a distribution member in the form of a dome intended to deflect the liquid metal entering the walls of the vertical duct, in particular on the wall of the copper tube with a relative speed given between the tube in copper and the liquid metal, while allowing a solidified crust of metal to form on this wall, solidified crust whose thickness is greater than the heat flux extracted in the copper tube is low, the means calculation method of the above-mentioned measuring device allowing, in use, to deduce the temperature of the liquid steel bath from the measurement of the extracted heat flux, by means of a linear preliminary calibration of the curve of the extracted heat flux as a function of the temperature liquid steel at a given flow rate of liquid steel flowing in the nozzle.
[0014] Un troisième aspect de l’invention se rapporte à un procédé de mesure en continu de la température d’un bain de métal liquide au moyen du dispositif de mesure comme décrit ci-dessus, caractérisé au moins par la séquence d’étapes suivantes : - on plonge au moins partiellement ledit dispositif de mesure refroidi intérieurement par un fluide dans le bain de métal liquide ; - on met en rotation ou en translation la pièce immergée au sein du bain de métal liquide avec une vitesse déterminée ; - on attend qu’une épaisseur de croûte de métal solidifié se forme sur la partie immergée du dispositif ; - on mesure la température d’entrée et la température de sortie du fluide de refroidissement dans la pièce immergée, ainsi que le débit dudit fluide ; - on calcule le flux de chaleur extrait par le fluide de refroidissement et on détermine la température du métal liquide en utilisant une courbe d’étalonnage « variation de température par échange de chaleur/température du métal liquide », établie préalablement.A third aspect of the invention relates to a method for continuously measuring the temperature of a bath of liquid metal by means of the measuring device as described above, characterized at least by the sequence of steps. following: - at least partially immersed measuring device internally cooled by a fluid in the liquid metal bath; the immersed part is rotated or translated in the bath of liquid metal with a determined speed; - It is expected that a solidified metal crust thickness is formed on the immersed part of the device; measuring the inlet temperature and the outlet temperature of the cooling fluid in the immersed part, as well as the flow rate of said fluid; the flow of heat extracted by the cooling fluid is calculated and the temperature of the liquid metal is determined using a previously established calibration curve "temperature variation by heat exchange / temperature of the liquid metal".
[0015] Avantageusement, ladite courbe d’étalonnage est linéaire.[0015] Advantageously, said calibration curve is linear.
Brève description des figures [0016] La figure 1 représente schématiquement le principe de la busette à jet creux (HJN).BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES [0016] FIG. 1 schematically represents the principle of the hollow jet nozzle (HJN).
[0017] La figure 2 représente la relation, obtenue sur base d’un grand nombre de mesures, entre la perte de température de l’acier par échange de chaleur avec la busette et la température d’acier liquide au panier répartiteur (ou « surchauffe »).[0017] FIG. 2 represents the relationship, obtained on the basis of a large number of measurements, between the temperature loss of the steel by heat exchange with the nozzle and the temperature of the liquid steel at the tundish (or " overheating ").
[0018] La figure 3 représente schématiquement la forme de la couche d’acier solidifié générée sur la face interne du tube en cuivre refroidi à l’eau.Figure 3 schematically shows the shape of the solidified steel layer generated on the inner face of the copper tube cooled with water.
[0019] La figure 4 montre sur un exemple de coulée réelle de près de deux heures la comparaison entre la mesure continue de température par échange de chaleur selon la présente invention et la mesure discontinue de température correspondante selon de l’état de la technique (avec une sonde de type « Positherm »).FIG. 4 shows, on an example of actual casting of nearly two hours, the comparison between the continuous temperature measurement by heat exchange according to the present invention and the corresponding discontinuous temperature measurement according to the state of the art (FIG. with a "Positherm" type probe).
[0020] La figure 5 montre schématiquement le principe de base d’une sonde de mesure de température en continu d’un métal liquide selon la présente invention.Figure 5 shows schematically the basic principle of a continuous temperature measurement probe of a liquid metal according to the present invention.
Description générale de l’invention [0021] Lors d’essais industriels de busette de coulée continue à jet creux (ou HJN), en coulée à basse surchauffe, les inventeurs ont observé, qu’à débit d’acier constant, le flux de chaleur extrait par l’échangeur de chaleur, qui est le tube en cuivre refroidi par eau précité 3, était très sensiblement proportionnel à la surchauffe de l’acier liquide (voir figure 2). Cette variation linéaire du flux de chaleur extrait en fonction de la température du métal peut s’expliquer par la formation d’une croûte d’acier 14 solidifiée le long de l’échangeur de chaleur 3 dont l’épaisseur varie en fonction de la température de l’acier liquide (comme représenté schématiquement sur la figure 3). En utilisant cette relation « surchauffe - flux de chaleur extrait », il semble donc dès lors relativement aisé de prédire la surchauffe de l’acier liquide (ou de manière équivalente sa température) en mesurant le flux de chaleur extrait dans l’échangeur lors de la coulée continue.GENERAL DESCRIPTION OF THE INVENTION In industrial trials of a continuous hollow-jet casting nozzle (or HJN), in low-overheating casting, the inventors have observed that, at constant steel flow, the flow of Heat extracted by the heat exchanger, which is the aforementioned water-cooled copper tube 3, was very substantially proportional to the overheating of the molten steel (see FIG. 2). This linear variation of the heat flux extracted as a function of the metal temperature can be explained by the formation of a solidified steel crust 14 along the heat exchanger 3, the thickness of which varies as a function of the temperature. liquid steel (as shown schematically in Figure 3). By using this relationship "overheating - extracted heat flux", it therefore seems relatively easy to predict the overheating of the liquid steel (or equivalent temperature) by measuring the heat flux extracted in the heat exchanger during the casting continues.
[0022] La figure 4 montre un exemple de prédiction de mesure de température de l’acier liquide au panier répartiteur ou surchauffe (courbe 21) basé sur la mesure du flux de chaleur net vers le fluide de refroidissement du tube en cuivre, qui a été effectué lors d’une coulée en conditions réelles. Cette mesure de température est à comparer avec la mesure discontinue effectuée habituellement par les opérateurs de coulée par exemple au moyen d’une sonde Positherm (courbe 22). On peut observer une grande concordance entre les valeurs mesurées et les valeurs prédites par les mesures de flux de chaleur.FIG. 4 shows an example of prediction of measurement of temperature of the liquid steel at the distributing or overheating basket (curve 21) based on the measurement of the net heat flow towards the cooling fluid of the copper tube, which has was done during a casting in real conditions. This measurement of temperature is to be compared with the discontinuous measurement usually carried out by the casting operators, for example by means of a Positherm probe (curve 22). There is a great deal of agreement between the measured values and the values predicted by the heat flux measurements.
[0023] Selon la présente invention, on propose dès lors de manière générale de développer une mesure en continu et autonome de température d’un acier liquide, ou plus généralement d’un métal liquide, basée sur le principe observé lors de ces essais de busettes HJN.According to the present invention, it is therefore generally proposed to develop a continuous and autonomous temperature measurement of a liquid steel, or more generally of a liquid metal, based on the principle observed during these tests. HJN nozzles.
[0024] Pour obtenir l’effet désiré, il faut prévoir selon l’invention : - un échangeur de chaleur « métal liquide-fluide refroidissant », le fluide refroidissant pouvant être par exemple de l’eau ou un autre liquide adéquat ou un gaz, etc. ; - d’assurer la formation d’une croûte de métal solidifié à la surface de cet échangeur ; - d’assurer que la vitesse relative « métal liquide - échangeur » est relativement constante.To obtain the desired effect, it is necessary to provide according to the invention: - a heat exchanger "liquid-cooling liquid metal", the cooling fluid can be for example water or another suitable liquid or a gas etc. ; to ensure the formation of a solidified metal crust on the surface of this exchanger; - to ensure that the relative speed "liquid metal - exchanger" is relatively constant.
Description d'une forme d'exécution préférée de l'invention [0025] Selon un mode d’exécution préféré de la présente invention représenté schématiquement sur la figure 5, une pièce 33 réalisée dans un bon conducteur thermique tel que le cuivre et refroidie intérieurement par une canalisation de liquide ou de gaz 36 est plongé dans un métal liquide 30 dont on veut mesurer la température. Cette pièce est animée soit d’un mouvement de rotation (repère 35 sur la figure 5), soit d’un mouvement de translation dans le liquide (non représenté). Par l’effet refroidissant, comme indiqué ci-dessus, une croûte solidifiée 34 va se former autour de la pièce refroidie. L’épaisseur de la croûte solidifiée ainsi que le flux de chaleur extrait sont tous les deux fonction de la température du métal liquide et de la vitesse de rotation/déplacement de la pièce refroidie. Plus l’épaisseur solidifiée est grande, plus le flux de chaleur extrait dans la pièce refroidie devient faible. Une mesure en continu du flux de chaleur extrait, par mesure 37 du débit du fluide de refroidissement et la mesure de la différence de température du liquide/du gaz entre l’entrée 31 et la sortie 32 de celui-ci dans la pièce thermiquement conductrice 33, permet donc de mesurer la température du bain de métal liquide, si on a effectué préalablement un étalonnage adéquat « flux de chaleur extrait / température du métal liquide ».DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION [0025] According to a preferred embodiment of the present invention shown schematically in FIG. 5, a part 33 made of a good thermal conductor such as copper and cooled internally by a pipe of liquid or gas 36 is immersed in a liquid metal 30 whose temperature is to be measured. This piece is driven either by a rotational movement (reference numeral 35 in FIG. 5) or by a translational movement in the liquid (not shown). By the cooling effect, as indicated above, a solidified crust 34 will form around the cooled part. The thickness of the solidified crust and the heat flux extracted are both a function of the temperature of the liquid metal and the speed of rotation / displacement of the cooled part. The greater the solidified thickness, the lower the heat flow extracted in the cooled room becomes. Continuous measurement of the extracted heat flux, by measuring the flow rate of the cooling fluid and the measurement of the temperature difference of the liquid / gas between the inlet 31 and the outlet 32 thereof in the thermally conductive part 33, therefore makes it possible to measure the temperature of the bath of liquid metal, if a suitable calibration has been carried out beforehand "extracted heat flux / temperature of the liquid metal".
Avantages de la présente invention [0026] Le nouveau système de mesure en continu de la température d’un métal liquide possède les avantages suivants : - un faible coût de fonctionnement vu l’absence de « pièces d’usure » ; - une construction robuste vu l’absence de connexions électriques et l’utilisation de capteurs éloignés de la source chaude ; - un temps de réponse court ; - une application possible dans d’autres domaines que l’aciérie, et notamment dans le cas de la production/transformation d’autres métaux que l’acier.Advantages of the present invention The new system for continuously measuring the temperature of a liquid metal has the following advantages: a low operating cost due to the absence of "wear parts"; - a robust construction due to the absence of electrical connections and the use of sensors far from the hot source; - a short response time; - a possible application in other areas than the steel mill, and in particular in the case of the production / processing of other metals than steel.
Symboles de référence 1 panier répartiteur 2 busette 3 tube en cuivre 4 manchon de refroidissement à eau 5 dôme en céramique 6 injection de gaz 7 busette de sortie 8 moule ou lingotière 9 réservoir de poudre 10 alimentation en poudre à vis sans fin 11 canal d’injection de poudre 12 tube en cuivre 13 film d’acier liquide 14 croûte solidifiée 15 jet creux 16 eau de refroidissement 21 température d’acier liquide estimée par échangeur de chaleur dans le panier répartiteur 22 température d’acier liquide mesurée par sonde Positherm 30 bain de métal liquide 31 entrée de l’eau de refroidissement avec mesure de température 32 sortie de l’eau de refroidissement avec mesure de température 33 pièce en cuivre 34 croûte de métal solidifié 35 dispositif de mise en rotation 36 canal de refroidissement 37 mesure de débit de fluide de refroidissement 38 moyens de calculReference symbols 1 distributor basket 2 nozzle 3 copper tube 4 water cooling sleeve 5 ceramic dome 6 gas injection 7 outlet nozzle 8 mold or mold 9 powder tank 10 worm powder feed 11 powder injection 12 copper tube 13 liquid steel film 14 solidified crust 15 hollow jet 16 cooling water 21 liquid steel temperature estimated by heat exchanger in the tundish 22 liquid steel temperature measured by Positherm 30 bath probe liquid metal 31 cooling water inlet with temperature measurement 32 cooling water outlet with temperature measurement 33 copper part 34 solidified metal crust 35 rotating device 36 cooling channel 37 flow measurement of cooling fluid 38 calculation means
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE20165188A BE1023950B1 (en) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | CONTINUOUS TEMPERATURE MEASUREMENT IN A LIQUID METAL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE20165188A BE1023950B1 (en) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | CONTINUOUS TEMPERATURE MEASUREMENT IN A LIQUID METAL |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1023950A1 BE1023950A1 (en) | 2017-09-19 |
| BE1023950B1 true BE1023950B1 (en) | 2017-09-20 |
Family
ID=55963090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE20165188A BE1023950B1 (en) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | CONTINUOUS TEMPERATURE MEASUREMENT IN A LIQUID METAL |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE1023950B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4932788A (en) * | 1986-03-12 | 1990-06-12 | Yeh George C | Monitoring of the quality of a flowing vapor |
| DE102011082158A1 (en) * | 2011-09-06 | 2013-03-07 | Sms Siemag Ag | Casting, in particular continuous casting |
| FR2988837A1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-10-04 | Commissariat Energie Atomique | Device for measurement of residual power of worn fuel assembly in fast nuclear reactor, has temperature measurement units connected to pot, and are adapted to measure temperature of molten metal in vicinity of opposite open end and foot |
-
2016
- 2016-03-15 BE BE20165188A patent/BE1023950B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4932788A (en) * | 1986-03-12 | 1990-06-12 | Yeh George C | Monitoring of the quality of a flowing vapor |
| DE102011082158A1 (en) * | 2011-09-06 | 2013-03-07 | Sms Siemag Ag | Casting, in particular continuous casting |
| FR2988837A1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-10-04 | Commissariat Energie Atomique | Device for measurement of residual power of worn fuel assembly in fast nuclear reactor, has temperature measurement units connected to pot, and are adapted to measure temperature of molten metal in vicinity of opposite open end and foot |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE1023950A1 (en) | 2017-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101797634B (en) | Die-casting mold multi-point precise temperature control system and method | |
| Wang et al. | Mold transient heat transfer behavior based on measurement and inverse analysis of slab continuous casting | |
| CA2289580C (en) | Method and apparatus for measuring quenchant properties of coolants | |
| CN102039385B (en) | Method for determining thicknesses of solid-liquid slag lubricating films on basis of temperature measuring continuous-casting mold of thermoelectric couple | |
| JP2011131265A (en) | Vacuum die casting apparatus and vacuum die casting method | |
| WO2014009367A1 (en) | Method and device for measuring levels of cast-iron and slag in a blast furnace | |
| WO2006074850A3 (en) | Method for regulating a thermal or calorimetric flowmeter | |
| BE1023950B1 (en) | CONTINUOUS TEMPERATURE MEASUREMENT IN A LIQUID METAL | |
| KR101573666B1 (en) | Method for the continuous casting of a metal strand | |
| JP5369831B2 (en) | Cooling water state measuring device and cooling tower | |
| Thomas et al. | Validation of fluid flow and solidification simulation of a continuous thin-slab caster | |
| Yu et al. | Development and application of inverse heat transfer model between liquid metal and shot sleeve in high pressure die casting process under non-shooting condition | |
| Dargusch et al. | The accurate determination of heat transfer coefficient and its evolution with time during high pressure die casting of Al‐9% Si‐3% Cu and Mg‐9% Al‐1% Zn alloys | |
| JP2007131515A (en) | Glass production device and glass production method | |
| EP3817874A1 (en) | Method and device for controlling the local temperature of a part during the manufacturing thereof in a molding process | |
| Takrouri et al. | Measurement and analysis of the re-wetting front velocity during quench cooling of hot horizontal tubes | |
| KR101536477B1 (en) | Apparatus and method of measuring gap between nozzle and cooling wheel using rear light in manufacturing amorphous fiber | |
| WO2002039070A2 (en) | Stick for measuring the level of a molten metal bath | |
| Perrot et al. | Several slag rims and lubrication behaviours in slab casting | |
| CN103480813B (en) | A kind of continuous cast mold high-temperature molten steel flow rate measuring device and measuring method | |
| JP2004069667A (en) | Thermal mass flow meter for liquid | |
| Jiaocheng et al. | The temperature field measurement of billet based on multi-information fusion | |
| Hao et al. | Heat transfer characteristics in convective melting of a solid particle in a fluid | |
| JPS6030565A (en) | Method for stabilizing surface shape of ingot with heated casting mold type continuous casting method | |
| JP4501892B2 (en) | Method and apparatus for estimating molten metal temperature in continuous casting mold |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20170920 |