CN109996622B - 用于检测在冶金的容器的注出部中的参量的方法以及机构 - Google Patents

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Abstract

利用用于检测在冶金的容器的注出部中的参量的方法，借助于至少一个围绕注出通道（12）的线圈（6'、11'、13'）和/或借助于感应加热器（14）的感应线圈（15）作为监控来检测或测量在注出部（5）中的不同的参量，其中，参量优选地涉及在倒出金属熔体时的残渣份额、涉及在注出通道中的耐火部件的磨损状态、凝固的金属熔体、在注出通道中的通流量和/或堵塞质量。由此能够在评估之后操纵用于注出部的封闭构件、触发金属在注出通道中的加热和/或注出通道的复原。由此能够以简单的方式在从容器中倒出金属熔体时实现理想的运行，在其中当不规则性出现时在整个的倒出持续时间期间被识别到，并且在结束时能够成功地防止残渣的倒出。

Description

用于检测在冶金的容器的注出部中的参量的方法以及机构
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分或通过根据权利要求5的机构来用于检测在冶金的容器的注出部中的参量的方法。
背景技术
根据印刷文件EP-A-0306792公开了一种用于早期识别源自含有金属熔体的锅的熔体流的残渣的机构，其中设置有线圈，所述线圈在锅注出部之下包围浇注管。这种检测线圈生成电流，借助于所述电流将正在流走的金属熔体由残渣杂质导致的电的传导能力的变化作为在所述检测线圈的初始的（ausgehenden）阻抗中的相对应的变化来反应出并且由评估器件来测量。对此设置有带有信号加强的电路，所述电路包括所述检测线圈和能够调整的电容器以用于调整共振频率，从而电路的电容的反应由于所述电容器的存在而消除电路的感应的反应，从而仅仅留下取决于线圈的电阻的阻抗。
发明内容
本发明的任务是，如下地改善用于检测在冶金的容器的注出部中的参量的方法，使得利用所述方法在倒出金属熔体时实现理想的运行并且此外在整个的倒出过程期间保证容器的完全的功能能力。
根据本发明，所述任务根据权利要求1或权利要求5的特征来解决。
利用这种根据本发明的方法，借助于在注出部中至少一个线圈和/或借助于感应加热器的感应线圈作为监控来检测或测量在注出部中的不同的参量，其中，参量优选地涉及在倒出金属熔体时的残渣份额、涉及在注出通道中的耐火部件的磨损状态、在注出通道中的凝固的金属熔体、通流量和/或堵塞质量。因此，能够在评估之后操纵用于注出部的封闭构件，触发金属在注出通道中的加热和/或注出通道的复原。
由此能够以简单的方式在从容器中倒出金属熔体时实现理想的运行，在其中在整个的倒出持续时间期间当出现不规则性时得到识别，并且此外在结束时能够成功地防止残渣的倒出。
此外能够在倒出之前或之后或当熔体在注出部中被冻结时同样非常简单地确定，有多少被冻结的熔体或堵塞质量在所述注出部中被包含。
同样能够检测和确定，形成注出部的耐火部件被封闭到什么程度并且应该在哪个时间点上更换所述耐火部件。
附加地以这种方式可行的是，将位于注出部的输出通道中的熔体始终保持如此热，使得所述熔体在倒出熔体之前和/或在倒出熔体期间没有冻结或可能被冻结的金属和/或残渣在注出部中能够熔化。
与此相应地，在倒出之前在关闭的滑动式封闭件的情况下，在输出通道中冻结的熔体和/或残渣已经能够利用感应线圈熔化。由此，整个的浇注过程更加可靠地被执行并且在此能够更好地被控制或操控并且此外实现注出部的耐火材料的更长的耐久性。由此能够放弃使用堵塞质量及其开孔或放弃以传统的喷枪来熔化被冻结的熔体或残渣。
本发明还设置成，感应加热器由围绕注出部的感应线圈和环绕其的冷却系统组成。利用这种措施防止感应线圈或其铁氧体的承载体通过炉的炉衬或外套和在运行中热运转的滑动式封闭件来加热。
为了将感应线圈的加热功率尽可能低损失地集中到倒出通道上，本发明设置成，感应线圈嵌入在由铁氧体的材料构成的承载体中并且冷却系统设有在外围包围承载体的冷却腔室以及毗邻承载体的朝炉指向的侧壁的冷却腔室。
利用感应线圈的冷却系统得到另外的优点，即还在关闭的滑动式封闭件的情况下或在关闭的放出部的情况下实现在炉的注出部中有针对性地凝固熔体或残渣。这能够利用线圈相应地检测和指示。这能够例如用作断裂防护（Durchbruchsicherung），以便在两个浇注过程之间保证炉的可靠的运行，这在一定的冶金的炉的情况下会是重要的（例如如果其注出部在运行期间处于炉浴面（Badniveaus）之下）。
内套筒在石墨插入物的区域中设有保护插入物的内面的、例如由矾土材料或SiC构成的硬层。由此防止正在流走的熔体和/或残渣和/或氧化性的气体、如例如空气会侵蚀石墨插入物。这种保护效果还能够通过如下方式扩展到整个的内套筒上，即硬层被加长而超出插入物。
附图说明
本发明在下面按照实施例参考附图详细地阐述。其中：
图1示出带有滑动式封闭件作为封闭构件的用于执行根据本发明的方法的铜阳极炉的注出部的部分的横截面或部分视图；
图2示出如下的图表，其中标准化的、在线圈中的阻抗的复角度、复电阻、电流的走向取决于根据横坐标的金属熔体与残渣的混合比；
图3透视地呈现地示出根据本发明的带有机构的铜阳极炉；以及
图4示出穿过根据图1的在注出部中的感应加热器的放大的示意性的横截面。
具体实施方式
图1示出冶金的炉、优选地铜阳极炉1的注出部5，其包括外部的钢套2和耐火的衬里3。在衬里3中，所述注出部5径向地向外走向地形成有带有注出通道12的孔式砖11。
本身传统的作为注出通道12的封闭构件的滑动式封闭件10布置在注出部5处。对于所述注出部5，设置有固定在炉的外侧处的壳体9，在所述壳体中放入至少一个耐火的封闭板6以及可脱开地固定有在所述封闭板之上联接的内套筒13。所述滑动式封闭件10此外具有所表明的可运动的耐火的滑动板8，所述滑动板保持在没有详细示出的单元中并且压靠上方的封闭板6并且相对于所述封闭板能够运动到滑动式封闭件的敞开或关闭位置中。
在注出部5中放置有可拿走的感应加热器14，所述感应加热器在壳体9之上具有围绕内套筒13的感应线圈15。适宜地，在此给壳体9配属有承载环23，所述承载环固定在保持板2'中，所述保持板固定在炉1的钢套2中。
对于用于检测在铜阳极炉1的注出部5中的参量的方法，设置成，借助于至少一个围绕注出通道12的线圈和与所述线圈通过线路连接的供给或评估单元进行测量和评估。在此通过供给单元在相应的线圈中产生带有预设的频率的交流电并且通过所述评估单元由在注出部5中的参量的变化测定阻抗和/或受感应的电流走向。
根据本发明，所述至少一个线圈，所述至少一个线圈被容纳在形成注出通道12的耐火部件中、如在孔式砖11中、在一个内套筒13中、在插入式套筒30中、在滑动式封闭件10的封闭板6中，和/或所述至少一个线圈用作感应加热器14的围绕注出通道的感应线圈15，借助于所述感应线圈作为监控分别对在注出部中的至少一个、优选地不同的参量、如在倒出金属熔体时的残渣份额、注出通道的磨损状态、在注出通道中的凝固的金属熔体和/或堵塞质量进行检测或测量。此外，还能够利用所述监控确定通流量并且此外在正在流走的熔体中发现尤其作为小气泡的气体杂质。
在评估之后能够视滑动式封闭件10而定来操纵进行金属在注出通道12中的加热和/或所述注出通道12的复原。
在图1中，连同感应线圈15示例性地表明了在孔式砖11中的线圈11'、在内套筒13中的线圈13'和在封闭板6中的线圈6'作为针对所述监控的可行的定位。本身不言自明的是，利用根据本发明的方法分别能够仅仅将感应线圈15、或优选地附加所表明的线圈6'、11'、13'中的仅仅一个用于检测在注出部5中的不同的参量并且由此能够实现足够的成果。但感应线圈15还能够仅仅用于加热。
这些相应的线圈6'、11'、13'通过线路34如那些用于感应线圈15引导的线路26那样与外部的供给或评估单元33连接，如这在图3中可见的那样。
这些电传导的线圈6'、11'、13'分别有利地同轴地围绕耐火部件6、11、13的通过开口并且由一个或优选地多个绕组制成。所述绕组设有向耐火部件之外引导的线路。其在此构造有如下的数量的绕组，使得以所述绕组能够实现足够的测量状态（Messzustände）。
从由供给单元在线圈中产生的电压、电流和频率出发，通过评估单元来确定阻抗的电流（I）、复电阻（Z）和/或复角度（φ）。
阻抗和/或受感应的电流走向的测量状态在倒出之前、倒出期间和/或倒出之后以在熔体中的残渣的份额的或在注出部5中的磨损的不同的状态中被测定并且作为起校准作用的理论值被存储，所述理论值与经测量的实际值在倒出之前、期间和/或之后进行比较并且由此对参量进行配属。
还能够将阻抗的测量状态在倒出之前、期间和/或之后在注出部的新状态中和在倒出仅仅金属或仅仅残渣时在注出部的这种新状态中进行测定并且将实际值与这种初始状态进行比较和评估。
图2示出图表，其带有标准化的、没有以绝对的数字说明的、取决于金属熔体与残渣的混合比m的、在线圈中的阻抗的复角度[φ]、电流[I]和复电阻[Z]的走向。混合比m在横坐标上在金属（铜）的份额的值0与1之间从0至100%来给出，同时在纵坐标中标准化的或比值处于-1与+1之间。
可见的是，复电阻[Z]根据源自在线圈中的在50Hz的交流电的曲线35随着金属份额的下降而几乎成比例地增长。以电流[I]和复角度[φ]的曲线36和37几乎对称于零线走向并且所述曲线36和37随着金属份额的下降首先强烈地变化并且在少许高于80%金属份额的情况下，这种走向过渡为相对较小的朝零指向的几乎成比例的下降。由此证实的是，借助于阻抗能够准确地测定在正在流走的金属熔体中的残渣份额。
为了监控至少一个、优选地不同的参量，在本发明的范围内附加地在注出通道12的区域中和/或在感应加热器14处实行温度测量。适宜地，将至少一个传感器装入在所提及的区域中，所述至少一个传感器经由线路与评估单元连接并且被调取用于确定参量或与理论值进行比较并且在相应的偏差的情况下操纵用于注出部的封闭构件，能够触发金属在注出通道中的加热和/或注出通道的复原。这种在注出部5中考虑温度还能够与阻抗的测定相协调或比较，以便在测量时能够平衡误差。
为了优化感应线圈15在注出部的输出通道12中的加热作用，在内套筒13中在感应线圈15的区域中设置有由石墨或含石墨的材料构成的环形的插入物30。插入物30在背侧和/或在两个端侧上有利地设有隔绝层。
内套筒13在插入物30的区域中设有优选地由矾土Al2O3或SiC构成的硬层31，以所述硬层来保护插入物的内面以防正在流走的熔体和/或残渣和/或氧化性的气体、如例如空气。硬层31能够必要时被加长而超出环形的插入物30。为了使得装入容易，内套筒13在壳体9中和在间隔环24中定心并且从外置入到孔式砖11中。
图3表示铜阳极炉1，其带有在其注出部处附装的滑动式封闭件10，所述滑动式封闭件包括带有钢套2和填入开口4的炉筒。在炉中通过专门的处理来纯化的铜熔体接下来通过滑动式封闭件10倒出，所述滑动式封闭件在注出部处在炉筒的周缘处被装配。
在铜阳极炉1中，在注出部中为了运行感应加热器14优选地设置有外部的发电器27以及与所述发电器经由线路25连接的变压器28，其中，后者例如安置在炉1处。此外，设置有这种从变压器28引导到感应线圈15的电流线路26以及冷却线路。发电器和变压器还能够作为一个结构单元来形成并且安置在炉处或与所述炉隔开地来放置。
此外，如已经在之前阐述的那样，相应的线圈6'、11'、13'通过线路34与外部的供给或评估单元33连接，根据本发明，通过所述供给或评估单元来测定这种检测。用于线圈的供给单元也能够集成在发电器27中。
借助于带有冷却总成29和引入和引回线路20、21的冷却系统16，一方面将冷却剂以足够的冷却功率输送到感应加热器14的感应线圈15和冷却腔室18、19中并且另一方面以足够的冷却功率输送到发电器27和变压器28。
本发明原则上还能够在如下所有的冶金的炉中得到应用，所述炉的注出部设有布置在注出部端部处的滑动式封闭件。
感应加热器14要么手动地要么自动地与滑动式封闭件的操纵机构共同作用地来激活。根据炉的类型或结构，所述感应加热器还能够包含多个在注出部的长度上分布的感应线圈。
如由图4可见，感应线圈15嵌入在由铁氧体的材料构成的承载体17中。承载体17连同围绕所述承载体的冷却腔室18、19装入在承载板23中。此外，感应加热器14在背和侧壁处有利地以隔绝层围套。此外，在所述承载体17与滑动式封闭件10之间放入优选地由铜材料构成的间隔环24。所述间隔环24像是用作内套筒13在注出部5中的定心。但也能够设置两个分开的环。在承载板23、保持板2'与壳体9之间还设置有纵向走向的线路，所述线路带有凹槽或类似物以用于容纳用于感应线圈15的至少一个线路26、如电流和冷却剂线路。
壳体9固定在承载板23或保持板2'处并且能够共同地且连同内套筒13与带有承载体17、感应线圈15和冷却腔室18、19的感应加热器14分离地装入和拆卸。
代替铜阳极炉还能够设置其它的容器，所述容器带有滑动式封闭件或类似的关闭装置、如例如带有放出部的铜吹炉（其由多个彼此成排的套筒在没有孔式砖的情况下形成）、闪熔炉、电熔炉或类似的冶金的容器。
根据本发明的用于检测所提及的参量的方法有利地也适用于铜吹炉的设置为放出部的注出部。至少一个线圈在多个彼此成排的套筒（放出砖）之一中或在围绕所述套筒的、作为耐火部件的中间套筒中嵌入。利用通过阻抗的测定能够尤其确定耐火部件的磨损状态、在放出部中的凝固的金属熔体和/或堵塞质量并且由此能够以简单的方式确定其状态并且必要时立刻采取措施，一方面防止耐火部件在用坏的状态中才被更换并且另一方面防止在吹炉中由于用坏得过于厉害的耐火部件而冒着断裂的风险。
在本发明的范围内也能够代替滑动式封闭件来使用其它的封闭构件、如例如堵塞封闭件，借助于所述堵塞封闭件能够以已知的方式从容器内部或从外部实施注出部的打开或关闭。还能够使用堵塞质量作为封闭构件以用于以已知的方式从外部封闭注出部，所述堵塞质量例如含有铝氧化物并且能够变形。
在没有封闭构件的注出部的情况下例如对于在漏斗情况下的自由运转喷嘴能够同样在耐火部件中嵌入线圈并且通过根据本发明的方法至少测定形成注出部的耐火部件的磨损状态。

Claims (19)

1.用于检测在冶金的容器的注出部中的参量的方法，在其中借助于围绕注出通道（12）的至少一个线圈和与其通过线路（34）连接的评估单元（33）来测量和评估，其中，通过供给单元在相应的线圈中产生具有预设的频率的交流电，
其特征在于，
通过所述评估单元由所述参量的变化测定阻抗或测定阻抗和受感应的电流走向，其中，所述至少一个线圈（6'、11'、13'）用作感应加热器（14）的围绕所述注出通道（12）的感应线圈（15），借助于其作为监控对在所述注出部（5）中的至少一个参量进行检测或测量，并且在评估之后操纵用于所述注出部（5）的封闭构件，能够进行金属在所述注出通道中的加热和/或所述注出通道的复原。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，阻抗和/或受感应的电流走向的测量状态在倒出之前、期间和/或之后在所述参量的不同的状态中进行确定或测定并且作为起校准作用的理论值来存储，所述理论值与经测量的实际值在倒出之前、期间和/或之后进行比较并且由此对所述参量进行配属。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，阻抗的变化从由所述供给单元在所述线圈中产生的电压、电流和频率出发进行测定，其中，通过所述评估单元来测定阻抗的电流（I）、复电阻（Z）和/或复角度（φ）。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了监控所述至少一个参量附加地在所述注出通道（12）的区域中和/或在所述感应加热器（14）中进行温度测量，所述温度测量由所述评估单元（33）调取用于确定所述参量或与理论值比较并且在偏差的情况下操纵用于所述注出部（5）的封闭构件，进行金属在所述注出通道中的加热和/或所述注出通道的复原。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个线圈（6'、11'、13'）被容纳在孔式砖（11）中、在一个或多个内套筒（13）中、在插入式套筒（30）中或在滑动式封闭件（10）的封闭板（6）中。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述至少一个线圈（6'、11'、13'）作为监控对在所述注出部（5）中的不同的参量进行检测或测量。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个参量是在倒出金属熔体时的残渣份额、在所述注出通道中的耐火部件的磨损状态、在所述注出通道中的凝固的金属熔体和/或堵塞质量。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参量是在熔体中的残渣的份额或在所述注出部（5）中的磨损。
9.用于执行根据前述权利要求1至8中任一项所述的方法的机构，带有在冶金的容器（1）的注出部处的滑动式封闭件（10），带有壳体（9），耐火的封闭板（6）以及至少一个联接的耐火的内套筒（13）布置在所述壳体中，
其特征在于，
设置有可拿走的感应加热器（14），所述感应加热器具有至少一个在所述壳体（9）之外和/或之内至少部分地围绕所述至少一个耐火的内套筒（13）的感应线圈（15），所述感应线圈经由线路与供给单元和评估单元（33）连接，其中，利用所述感应线圈（15）对金属在所述注出通道中进行加热并且作为监控使得在所述注出部（5）中的至少一个参量的阻抗和/或受感应的电流走向能够通过所述评估单元（33）检测或测量。
10.根据权利要求9所述的机构，其特征在于，所述感应加热器（14）设有围绕所述注出部（5）的感应线圈（15），所述感应线圈带有包套所述感应线圈的冷却腔室（18、19）。
11.根据权利要求10所述的机构，其特征在于，所述感应线圈（15）嵌入在由铁氧体的材料构成的承载体（17）中并且设有在外围包围所述承载体（17）的冷却腔室（18）和毗邻所述承载体的朝炉指向的侧壁的冷却腔室（19）。
12.根据权利要求11所述的机构，其特征在于，所述承载体（17）连同围绕所述承载体的冷却腔室（18、19）可拿走地装入在于所述注出部（5）处固定的承载板（23）中，其中，在所述承载板与所述滑动式封闭件（10）之间放入抵靠所述承载体（17）支撑的间隔环（24）。
13.根据前述权利要求9至12中任一项所述的机构，其特征在于，所述感应加热器（14）的感应线圈（15）和冷却腔室（18、19）通过在炉的周围带有冷却总成（29）的冷却系统（16）馈给以冷却剂。
14.根据权利要求13所述的机构，其特征在于，利用所述感应线圈的冷却系统（16）能够实现在炉的注出部中的熔体和/或残渣的凝固。
15.根据前述权利要求9至12中任一项所述的机构，其特征在于，除了所述供给单元和评估单元（33）之外还设置有发电器（27）和变压器（28）以用于所述感应线圈（15）的电流供给。
16.根据前述权利要求9至12中任一项所述的机构，其特征在于，利用所述感应线圈（15）在倒出结束时到达到所述注出部中的残渣能够被检测并且所述滑动式封闭件（10）能够自动关闭。
17.用于冶金的容器的注出部的耐火部件，所述耐火部件用于执行根据前述权利要求1至8中任一项所述的方法，带有通过开口，所述耐火部件作为孔式砖、作为内套筒（13）、作为插入式套筒（30）或作为滑动式封闭件（10）的封闭板（6）来构造，
其特征在于，
在所述耐火部件中容纳至少一个能够电传导的线圈（6'、11'、13'），所述线圈围绕所述通过开口并且由一个或多个绕组制成并且设有线路或能够与所述线路连接，以便在所述线圈中产生交流电。
18.根据权利要求17所述的耐火部件，其特征在于，所述线圈（6'、11'、13'）同轴于所述通过开口取向。
19.根据权利要求17或18所述的耐火部件，其特征在于，能够用于铜阳极炉（1）或铜吹炉的注出部（5）。
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