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Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Temperatur des Gießstrahls
flüssiger Metalle Die Kenntnis der Temperatur des Gießstrahls flüssiger Metalle,
insbesondere vom Stahl, ist im Hüttebnbetrieb von großer Wichtigkeit. Zu ihrer Feststellung
bedient man sich der optischen Temperaturmessung nach bekannten Verfahren. Obwohl
die für derartige Messungen in Betracht kommenden elektrooptischen Geräte einen
hohen Entwicklungsstand erreicht haben, sind die mit ihnen durchgeführten Temperaturmessungen
an Gießstrahlen in bezug auf die Meßgenauigkeit im allgemeinen nur wenig befriedigend.
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Meßungenauigkeiten entstehen vor allem dadurch, daß es bei den bekannten
Verfahren sehr schwierig ist, den Offnungswinkel des Pyrometers mit dem Durchmesser
des Gießstrahles in zweckentsprechender Weise abzustimmen und eine stabile Justierung
zu erreichen.
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Der Gießstrahl hat nämlich, je nach dem verwendeten Ausguß stein,
unterschiedliche Durchmesser. Es treten außerdem bei ein und demselben Ausgußstein
während des Guß verlaufs gewisse Veränderungen in dem Durchmesser des Gießstrahls
ein. Darüber hinaus wandert der Gießstrahl, z. B. durch Pfannenbewegung, häufig
m'cht unerheblich in seitlicher Richtung.
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Es ist bekannt, zur Messung der Temperatur des Gießstrahls großflächige
Pyrometer, d. h. Pyrometer mit relativ großem Ö'ffnungswinkel, zu verwenden.
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Hier ist die auszuleuchtende Fläche vom Gießstrahl nicht zur Gänze
ausgefüllt. Einfallende Fremdstrahlell können daher zu Fehlmessungen führen. Bei
der Eichung des Pyrometers muß außerdem der Durchmesser des Gießstrahls entsprechend
berücksichtigt werden. Abgesehen von den Schwierigkeiten, die eine derartige Eichung
bereitet, wird die Zuverlässigkeit der Messung durch die erwälhnten, unvermeidlichen,
während des Gießens auftretenden Schwankungen des Gießstrahldurchmess ers beeinträchtigt.
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Verwendet man, was ebenfalls versucht wurde, Pyrometer mit kleiner
Auffangfläche, deren Öffnungswinkel also so klein ist, daß die auszuleuchtende Fläche
von einem Teil des Gießstrahles bereits zur Gänze ausgefüllt ist, so ergibt sich
zwar bei richtiger Justierung des Gerätes ein vom Du.rchmesser des Gießstrahls und
von Durchmesserschwankungen unabhängiges Meßergebnis, jedoch muß bei den unvermeidlichten
seitlichen Bewegungen des Gießstrahls das Pyrometer immer neu eingerichtet werden,
da der Gießstrahl unter Umständen vollständig auswandern kann. Dieses immer neue
Einrichten ist umständlich und führt auch wegen der häufigen Unterbrechungen zu
mangelhaften Meßergebnissen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt; die Temperatur des Gießstrahls
flüssiger Metalle so zu messen, daß die Meßwerte unabhängig von seitlichen Bewegungen
des Gießstrahles sind und das schwierige
Ausrichten des Pyrometers auf den wandernden
Gießstrahl entfällt.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Temperatur des
Gießstrahls flüssiger Metalle oder ähnlicher Werkstoffe mittels elektrooptischer
Pyrometer kleiner Auffangfläche und besteht darin, das Pyrometer unabhängig von
der Seitenbewegung des Gießstrahls beim Gießvorgang im wesentlichen quer zur Richtung
des ausfließenden Gießstrahls zumindest über den gesamten Auswandetungsbereich des
Gießstrahls zu bewegen und aus den so erzeugten Meßimpulsen die Temperatur des Gießstrahls
zu ermitteln.
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Die Bewegung des Pyrometers kann eine rotierende oder auch eine Hinundherbewegung
sein.
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Es empfiehlt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, die auszuleuchtende
Fläche des Pyrometers dem Durchmesser des Gießstrahls so anzupassen, daß nur ein
Bruchteil der Gießstrahlfiäche, z.B. deren Hälfte, zur Ausleuchtung verwendet wird.
In einfachster Weise wird man ein um eine senkrechte Achse drehbar angeordnetes
Pyrometer während der Messung in einem bestimmten Winkelbereich von Hand oder auch
automatisch hin- und herbewegen Die Hinundherbewegung erfolgt zweckmäßig periodisch.
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Um in der beschriebenen Weise die auszuleuchtende Fläche dem Durchmesser
des Gießstrahls so anzupassen, daß nur ein Bruchteil der Gießstrahlfläche zur Ausleuchtung
kommt, wird man bei divergentem Strahlengang einen hinreichend kleinen Öffnungswinkel
wählen oder eine Bunde vorsehen, die hinreichend klein in dien Gießstrahi abgebildet
wird. Im letztgenannten Falle kann ein verhältnismäßig großer Teil der Strahlung
des Gießstrahls zur Messung ausgenutzt
werden, so daß weniger empfindliche
Strahl lungsempfänger und Anzeigegeräte verwendet werden können.
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Ein weiterer Vorschlag der Erfindung, der zur Erhöhung der Meßgenaui,gkeit~und
zur Erzielung eindeutiger Meßergebnisse beiträgt, geht dahin, den Schwenkwinkelbereich
des Pyrometers in dem die Hinundherbewegung vor sich geht, so zu wählen, daß bei
jeder Himi-ndherew'egung die optische Achse des Pyrometers den Gießstrahl quer zur
Strömungsrichtung vollständig viberstreicht. Zweckmäßig wird ferner der Winkelbereich
so gewählt, daß der Gießstrahl auch bei den stárk-sten während des Gießens vorkommenden
und dem Praktiker bekannten seitlichen Bewegungen nicht aus diesem Winkelbereich
auswandern kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren liefert unter Verwendung von Wechseistromgeräten,
die nicht die einzellen Impulse erfassen, brauchbare Werte vor allem dann, wenn
der Gießstrahldurchmesser nicht wesentlich oder aber statistisch schwankt, da in
dieWechselstromanzeige neben dem Maximalwert die Breite der entstehenden Strom-
oder Spannungsimpulse eingeht.
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Oft sind die durch schwankende Breite des Gießstrahls entstehenden
Meßfehler jedoch zu vernachlässigen.
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Unter den gleichen Einschränkungen ist auch ein Anzeigeverfahren
möglich, bei dem die bei der Messung entstehende Impulsfolge mit bekannten Schaltmitteln
gesiebt und nur die reine Gleichstromkomponente angezeigt wird. Hierfür können alle
bekannten Gleichstrom- oder Gleichspannungsanzeige-und -registriergeräte verwandt
werden.
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Der im Strahlungsempfänger des Pyrometers bei der Hinundherbewegung
entstehende Strom- bzw.
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Spannungsstoß kann aber auch unmittelbar mit regi strierenden oder
anzeigenden Strom- oder Spannungsmeßgeräten üblicher Bauart gemessen werden. Dabei
entspricht der erhaltene Maximalwert unabhängig von der Lage und dem Durchmesser
des Gießstrahls dessen Temperatur.
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Will man bei Verwendung registrierender Meßgeräte, welche die einzelnen
Impulse und nicht deren Effektivwerte, trotz des unstetigen Meßergebnisses eine
geschlossene Temperaturzeitkurve erhalten, so kann man nach der Erfindung den Papiervorschub
so klein wählen, daß die einzelnen Meßimpulse als dicht neheneinanderliegende Ausschläge
erscheinen, deren Umhüllungskurve den Temperaturzeitverlauf angibt.
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Verwendet man anzeigende Meßgeräte, so kann je nach der Frequenz der
Hinundherbewegung schwierig sein, der wechselnden Anzeige mit dem Auge zu folgen
und den Maximaiausschlag zu ermitteln. Hier empfiehlt es sich, die Messung durch
Anzeigegeräte mit Schleppzeigern vorzunehmen. Die Stellung des Schleppzeigers gibt
dann die Maximalanzeige, d. h. die Temperatur des Gießstrahls an. Bei Messung oder
Registrierung der einzelnen Ausschläge ist es selbstverständlich erforderlich, die
Ansprechgeschwindigkeit des Anzeige- bzw. Registriergerätes und die Geschwindigkeit,
mit der das Pyrometer hin- und herbewegt wird, so aufeinander abzustimmen, daß der
Endausschlag in der verhältnismäßig kurzen Zeit, in der das Pyrometer voll ausgeleuchtet
wird, erreicht wird.
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Die Erfindung hat auch ein Pyrometer zur Durchführung des beschriebenen
Verfahrens zum Gegenstand, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Pyrometer
im wesentlichen quer zur Richtung des ausfiießenden Gießstrahls bewegt und aus den
so er-
zeugten Meßimpulsen die Temperatur des Gießstrahls ermittelt wird.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen vor allem darin,
daß eine genaue Justierung und Ausrichtung des Pyrometers nicht mehr erforderlich
ist und Meßungenauigkeiten durch Auswandern des Gießstrahls vermieden werden. Der
Meßvorgang läßt sich dabei leicht vollkommen automatisch durchführen.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung erläutert; es zeigt in schematischer Darstellung Fig. 1
eine Pyrometeranordnung für das erfindungsgemäße Verfahren, Fig. 2 die Bewegung
des Pyrometers relativ zum Gießstrahl, Fig. 3 einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
aufgenommenen Registrierstreifen und Fig. 4 einen anderen, nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren aufgenommenen Regisftierstreifen.
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Die schematische Darstellung nach Fig. 1 zeigt die gesamte Anordnung
der Meßvorrichtung. Das Pyrometer 1 ist an. der Drehvorrichtung2 befestigt, die
wiederum von einem Stativ 3 gehalten wird. 4 ist die Gießpfanne, 5 der Gießstrahl
und 6 die Gießform oder Kokille. Als Meßgerät ist im vorliegenden Falle ein anzeigendes
Gerät 7 mit Schleppzeiger dargestellt.
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In Fig. 2 ist die Bewegung des Pyrometers relativ zum Gießstrahl
schematisch dargestellt. 1 ist das Pyrometer und 5 der Gießstrahl. Die Stellungen
A und C entsprechen den Grenzlagen des Pyrometers während der Hinundherbewegung.
Bewegt sich das Pyrometer von A nach C, so tritt nur in einem kleinen Winkelbereich
um die Mittelstellung B, wenn der Gießstrahl vom Pyrometer anvisiert wird, ein Strom-bzw.
Spannungsstoß auf. Dieses Signal wiederholt sich bei der Rückführung des Pyrometers
von C nach A usw. Man erhält hierbei unter Verwendung registrierender Meßgeräte
Anzeigen, wie sie in der Fig. 3 dargestellt sind.
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Um bei Verwendung registrieren der Meßgeräte trotz des unstetigen
Meßvorganges eine geschlossene Temperaturzeitkurve zu erhalten, ist es nach der
Erfindung wie oben erläutert, zweckmäßig, den Papiervorschub so klein zu wählen;
daß die einzelnen Messungen als dicht nebeneinanderliegende Ausschläge erscheinen,
deren obere Berandungskurve den Temperaturzeitverlauf angibt, wie dies in Fig. 4
dargestellt ist.
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PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Messung der Temperatur des Gießstrahls
flüssiger Metalle mittels elektrooptischer Pyrometer kleiner Auffangfläche, dadurch
gekenn,zeichnet, daß das Pyrometer unabhängig von der Seitenbewegung des Gießstrahls
beim Gießvorgang im wesentlichen quer zur Richtung des Ausfließens des Gießstrahls
zumindest über den gesamten Auswanderungsbereich des Gießstrahls bewegt und aus
den so erzeugten Meßimpulsen die Temperatur des Gießstrahls ermittelt wird.