DE1508203A1

DE1508203A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Konstanthaltung der Menge eines aus einem Behaelter ausfliessenden Metalles

Info

Publication number: DE1508203A1
Application number: DE19661508203
Authority: DE
Inventors: Aristide Berthet; Jean Rouanet
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1965-12-14
Filing date: 1966-12-08
Publication date: 1969-06-04
Also published as: BE691119A; DE1508203B2; NL6617496A; SU365877A3; US3439759A; FR1473044A; SE305051B

Description

PATENTANWALT

7STUiTGAR-T-! 1 50^203

WERASTRASSE 24 TBiFON 242761/2

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18· November 1966 i - wa

IVSTIXTJX SB BECHERCHES BE IA SISERTJHGIE FRAVCAISS

185« rue President Rooserelt Saint Germain-en-I*ye (Trellnes) Franoe

Verfahren und Vorrichtung but Konstanthaltung der Menge eines aus einem Behälter aueflieesenden Netallee

Pie Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung eur Konstanthaltung der Menge eines aus einem Behälter aueflieesenden Metalles, insbesondere bei der fortlaufenden Erzeugung von Stahl·

Es iet bekannt, dass es bei der kontinuierlichen Stahlerzeugung Schwierigkeiten bereitet, dem ^Tischbehälter stets

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eine gleichbleibende Menge Metall zuzuführen. Diese Schwierigkeit tritt besondere bei Elsen-Metallen infolge der verhältniamäesig hohen auftretenden TeMperaturen in Erscheinung«,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es erlaubt, trotz einer unterbrochenen und unregelmässigen Beaufschlagung der Vorrichtung mit flüssigem Metall die dem !Tischbehälter züge führte Metallmenge im Mittel konstant zu halten.

Zu diesem Zweck geht die Erfindung von einem Verfahren aus, bei dem der Ausfluss flüssigen Metalles aus einem in seinem unteren Teil eine kalibrierte Ausflussöffnung aufweisenden Regulierbehälter konstant gehalten wird, in welchem die Oberfläche des Metalles unter Verwendung einer Wägevorrichtung zwischen einer oberen und einer unteren Grenze gehalten wird, die im Voraus oberhalb und unterhalb eines mittleren Niveaus über der Ausflussöffnung des mit Unterbrechungen beschickten Behälters festgelegt wurden.

(Jemäee der Erfindung wird die Menge des aus diesem Regulierbehälter ausfliesgw^arv XetaUea dadurch beetimmt, dass die

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Zeit gemessen wird, die ein das Gewicht des Behälters anzeigendes Organ benötigt, um zwischen zwei Beaufschlagungen des Behältere von seiner oberen Grenzmarke bis zur unteren Grenzmarke zu gelangen, und dass man die so bestimmte Menge mit einer Bezugsmenge vergleicht und die Einstellung der oberen und unteren Grenzmarke ändert, wenn zwischen der gemessenen Menge und der Bezugsmenge ein Unterschied festgestellt wird ο

Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch noch, gegebenenfalls in Kombination mit den vorhergehenden Verfahrensechritten, das folgende Merkmal aufweisen:

Man kompensiert die langsamen, auf die Abnutzung von feuerfesten Auskleidungen, Temperaturveränderungen des Metalles Uodglο zurückzuführenden Abweichungen de» mittleren Wertes der ausflieseenden Menge, in dem die obere und untere Grenzmarke in dem entsprechenden Sinne verschoben wird.

Die Erfindung betrifft gleichzeitig eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, deren wichtigster Bestandteil ein Regulier-Behälter ist, der in seinem unteren Teil eine kalibriÄrtje-DJiflft für den Ausfluss des Metalles auf-

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weist. Desweiteren umfasst diese Vorrichtung regelbare Mittel, mittels deren der τοrgenanntβ Regulierbehälter mit flüssigem Metall in einer Menge je Zeiteinheit beaufschlagt wird, die grosser ist als die angestrebte konstante, von dem Regulierbehälter abgegebene Metallmenge „ Die Vorrichtung umfasst desweiteren eine automatische Wägevorrichtung zur Feststellung des Gewichtes des Regulierbehälters, verstellbare Anschläge für vorbestimmte Gewichtsbegrenzungen sowie Steuerorgane für die Steuerung des Zuflusee* in den Regulierbehälter derart, dass der Zufluss geöffnet wird, wenn das Gewicht des Behälters das Mindestgewicht unterschreitet, und verschlossen wird, wenn das Gewicht des Regulierbehälters das Höchstgewicht überschreitet. Die Vorrichtung umfasst desweiteren Rechenmittel, mittels deren die Ausflussmenge zwischen zwei Beaufschlagungen des Regulierbehälters bestimmt wird, die so bestimmte Menge alt einer Soll-Menge verglichen wird und die Begrenzungeanechläge verstellt werden, wenn die rechnerisch bestimmte Menge von dem Soll-Wert abweicht.

Die Vorrichtung kann darüberhinaus noch eine oder mehrere

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der folgenden Merkmale aufweisen!

a) Die Mittel sur Zeitbestimmung bestehen in einem Zeitmesser, mittels dessen die Zeit bestimmt wird, die das das Gewioht des Behälters anselgend« Organ benötigt, um von der oberen Greneetellung in die untere Grensstellung su gelangen.

b) Die Mittel sur Beaufschlagung des RegulierbehJtlters mit flüssigem Metall bestehen aus sinem Vorratsbehälter, der eine Düse und einen τοη einem lolben gesteuerten Stopfen aufweist.

Die Erfindung bezweokt einen gleichbleibenden und regulierbaren Ausfluss flüssigen Metalls aus einem Regulierbehälter, gleichseitig aber auch die Möglichkeit, diese ausfliessende Menge zu bestimmen und auf einen bestimmten Wert einzuregeln.

Obwohl die Vorrichtung in erster Linie für die Durchführung kontinuierlicher FrIsoh-Verfahren bestimmt 1st, kann das erfindungagemässe Verfahren auch bei der Durchführung anderer Verfahren Verwendung finden, beispielsweise eur Steuerung

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kontinuierlicher Gieesverfahren.

Selbstverständlich kann dae erfindungsgemässe verfahren auch mit anderen Flüssigkeiten ale geschmolzenen Metallen durchgeführt werden. Es wird immer dort von Interesse sein, wo die übliohen Regelmethoden im Hinblick auf die hohe Temperatur und die agreasive Natur der Flüssigkeit versagen.

Säe erfindungegenäsee Verfahren geht ron der Annahme aus, dass der aua einem Behälter austretende Flüssigkeitsstrahl konstant bleibt» wenn das Niveau in dem Behälter ebenfalle konstant bleibt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Voraussetjsung insbesondere bei flüssigen Metallen nicht unbedingt erfüllt werden kann» da es verhältnismässsig grosse Schwierigkeiten bereitet, das Niveau in einem Behälter stets auf derselben Höhe zu halten. Ausserden eignet sich dieses Verfahren nicht zur Messung des tatsächlich erfolgten Ausflusses und auch nicht zur Kompensierung der Änderungen bestimmter Parameter, die, wie beispielsweise die Temperatur des Metalles oder die Abnutzung der feuerfesten Auskleidung des Behälters bzw· der Düse einen Ein-

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fluss auf die Ausflussmenge haben.

Sie Erfindung besteht somit im wesentlichen darin, das Niveau einer Flüssigkeit in eines Behälter zwischen zwei vorgegebenen Grenzen zuhalten, in-de« zu gegebener Zeit, beim Srreioben der unteren Niveau-Grenze, neues Metall in den Behälter eingeleitet wird. Sie beiden Grenz-Niveaus liegen verhältnismässig nahe beieinander, um die Abweichungen von dem angestrebten Mittelwert möglichst gering au halten. Es hat sich gezeigt, dass ein Abstand dieser beiden Niveaus in der Gröseenordnung von etwa 1o ?6 der Höhe der Metalloberfläche oberhalb der Aueflussöffnung zu befriedigenden Ergebnissen führt« Sie Ausflussmenge folgt dem Gesetz einer zyklischen Variation in Abhängigkeit von dem Niveau und hängt, wie die Versuche ergeben haben, bei sonst gleichbleibenden Parametern ausschllesslloh von der mittleren Höhe dieses Niveaus ab. Sie tatsächlich ausgeflossene Metallmenge wird durch Wägung des Behälters in den beiden Augenblicken bestimmt, in denen das Niveau den oberen und den unteren Grenzwert erreicht, ohne dass in der Zwischenzeit neues Metall in den Behälter eingeleitet wurde.

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Si· Anaelderin bat festgestellt, dass es zweckmäesig 1st, die Messung der ausgeflossenen Materialmenge nur zwischen zwei Niveau-Ebenen vorzunehmen, die innerhalb des oberen und unteren Hiveau-Grenzwertee liegen» was den Vorteil hat, -•dass die Messung nicht durch störende Bewegungen des flüssigen Metalles infolge des intermittierenden Strahles beeinträchtigt wird.

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Xe let aus dem Vorgehenden ereiohtlieh, da·· bei des erfindungegemäeeen Verfahren die Meeeung der durohechnittliohen Aueflueemenge nur während ein·· gewieeen Bruchteil·· der 0·· eamtzeitapanne durchgeführt werden kann, «as su gewiesen Ungenauigkeiten bei der Bestimmung de· globalen Duroheohnittswertee führen kann. Man wird eelbetyeretändlich den einzelnen Organen der Vorrichtung Dimensionen geben» die die der Meeeung des Durchschnittswertes zugrundeliegende Zeitspanne rergröeeern, Je gröeeer die Geschwindigkeit de· in den Begulierbehälter einfliessenden Metallstromee im Verhältnis zu dem aus diesem Regulierbehälter flieseenden Metall ist, desto gröeeer ist diese Zeitspanne. Biese Zeitspanne könnte bei den von der Anmelderin durchgeführten Versuchen rom o,6- auf etwa das ο »95-fache dee gesamten Zeitablaufee vergrOesert^werden.

Die langsamen» auf Veränderungen anderer Betriebsgrößen zurückzuführenden Abweichungen von dem Mittelwert können duroh eine entsprechende Korrektur des mittleren Metallnireaue in «dem Begulierbehälter kompeneiert werden. Harn kompensiert auf diese Weise den Einfluss der Temperatur des Metalles» der Abnutzung der feuerfesten Auskleidung und der Düse» gegebenenfalls auch der Zusammeneetsung des Metalles u.dgl. Diese

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Ioapensierung wird dadurch durchgeführt, dass gleichseitig beide ercnavarklerungcn ohne Veränderungen Ihr·· gegenseitigen Abstand·· verändert werden, indes dl· gesessene Menge alt der erwünschten Soll-Menge yerglioh«. wird· Auf dl··· V·!·· werden all· Ureaohen einer Abwelonuag von den SoIl-Wtrt, auoh die unbekannten Ureaohtn, konpeneitrt.

Bei tlner berorsugten Au* führung«for« d·· Ttrfahren« werden die beiden Grenewerte für die Ilveaufliohe duroh Oren»»Werte de« Oewiohtei ereetstt was Yiel leiohter sa rerwirkllohen 1st« Se find sahlreiohe aeohanl«obe oder auch ^Lektrisoh· Yige«· einrichtungen bekannt, die »ich sur tfewioAtabeetivnmg se~ tallurglBoher Behälter alt einer rerhlltniea&Mlg groeeen Präeieion eignen und bei welohen in einfacher Welse An-•ohlagnarken oder auoh Steuerorgane rerlndert wurden können» wie belepieleweiee elektrisch· Eontakte, die je nach de« Übergewicht oder Untergewicht de· betreffenden Behälter· geöffnet oder geschlossen werden« Ss 1st daher auoh «öglioh, ausgehend von solchen duroh Xontakte ausgelösten Impulsen auf selbsttätige Weise alle Ix Zusammenhang alt der Gewicht sbeetinanung, der Steuerung des Ifttallsuflussee und der Korrektur des Mittel-Niveaus stehenden Operationen duroh-

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BAD ORK3INAL

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zuführen»

Selbstverständlich, kann das erfindungsgemässe Verfahren auch auf andere Weise verwirklicht werden. Insbesondere könnte eine Variante des Verfahrens darin bestehen, dass in den Regulierbehäiter in regelmäßigen Abständen eine bestimmte konstante Menge Metall eingeleitet wird, wobei die im Einzelfall eingeleitete Metallmenge und die Abstände zwischen den Beaufschlagungen des Regulierbehälters derart gewählt werden, dass das Niveau in dem Behälter zwischen zwei aufeinanderfolgenden Beaufschlagungen sich nicht merklich verändert, also beispielsweise innerhalb eines Bereiches von 1o Jt bleibt „ Bei dieser Variante wird die erwünschte mittlere Ausflussmenge durch die Frequenz der Beaufschlagungen und die bei jeder einzelnen Beaufschlagung im Einzelfall eingeleitete Menge Metall bestimmt und das sich in dem Regulierbehälter einstellende Niveau entspricht automatisch dem Gleichgewicht zwischen den einzelnen Beaufschlagungen und dem Ausfluss des flüssigen Metalles« Biese Variante hat jedoch, so einfach sie auf den ersten Blick erscheinen mag, ihre Nachteile. Die Menge des bei jeder einzelnen Beaufschlagung in den Regulierbehälter

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eingeleiteten Metallee kann entweder durch Wägung des im allgemeinen grossen Vorratsbehälter oder durch die Verwendung eines kleineren Zwischenbehälter erfolgen» Das erstere ist im Hinblick auf die Messgenauigkeit, das eweite im Hinblick auf die Wärmeverluste nachteilig.

Ein Ausführungsoeispiel der erfindungsgemäeeen Vorrichtung ist in der Zeichnung in schematlscher Weise dargestellt· Ee zeigen:

FIg₀ 1 eine Gesamtdarstellung der Vorrichtung in einem senkrechten Schnitt;

Figo 2 ein Funktionsschema der Wäge- und der automatischen Steuervorrichtung;

Fig. 3 das Schaltechema eines Stromkreises für die Steuerung des Metallzuflusses;

Fig. 4 eine Funktionsdiagramm; Fig. 5 die Menge des aus dem Regulierbehälter aus-

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flieeetnden Metall·· Q sowie den Wert dee KoeffiBienten t in Abhängigkeit τοη der 2eit in graphisoher Deretellung;

Pig, 6 ein die Pig. 2 und 3 ergänzendee Bloek-Soheea für die Durchführung des Verfahrens unter Verwendung eines numerischen Rechners.

Der wesentliche Teil der einem Frischbehälter einen gleichbleibenden Strom flüssigen Metalles zuführenden Vorrichtung ist der einer Gieeskanne ähnliche Behälter 1_f der mit einer bekannten feuerfesten Auskleidung 2 versehen ist und eine kalibrierte Ausflussöffnung 3 aufweist. Dieser Behälter hat ein konisches Profil mit einer schwach geneigten weiten Ausladung, die schon bei einer geringfügigen Änderung des Behälterinhaltes eine deutliche Veränderung der Metalloberfläche zur Polge hat, was die Meesgenauigkeit erhöht.

Das in dem Behälter 1 enthaltene flüssige Metall 4· ergieest sich durch die Auslassöffnung 3 in einem Strahl 5 in den Behälter 6, aus wiehern es durch den Kanal 7 in einen nicht dargestellten Prischbehälter flieset.

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Der Behälter 1 ruht Auf drei um 12o° gegeneinander rerletBten, einen elektriechen Kontakt bewirkenden üntersttttsungen 8, die Ton Waagebalken 9 getragen werden· Die Untersttttsungen 8 eind «it einer in der Tig. 2 dargestellten Meeebrüoke 1o verbunden, deren Funktion weiter unten be* schrieben wird.

Oberhalb des Behälter» 1 iet ein Torratebehälter 11 groesen Fassungsvermögens angeordnet» dessen Ausflussöffnung 12 mit einem Stopfen 13 versehlossen werden kann· Der Stopfen 1st so ausgebildet, dass er von einem Hydraulikeylinder gesteuert werden kann, dessen Kolben auf eine Steueretange 15 einwirkt. Hit dem Hydraulikzylinder sind die beiden Druckmittelleitungen 14a und 14b verbunden.

Der Behälter 1 weist eine unsymmetrische Ausladung 16 auf, in die sich das aus dem Vorratsbehälter 11 ausfliessende Metall ergiesst. Der Strahl 17 trifft somit auf eine Stelle des Behälters 1 auf, an der er zu keinen Terwirbelungen Anlass gibt und somit die Ausbildung eines ruhigen Strahles 5 nicht behindert.

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Um etwa einen Aue flu β β von 5οο kg j· Minute aufreehteuerhalten, hat der Behälter 1 ein Fassungsvermögen von etwa 2 bis 2,5 t und weist eine Abflussöffnung alt einen lichten Durchmesser von 36 mm auf« Der Torratebehälter 11 hat ein möglichst grosses Fassungsvermögen, beispielsweise in der öröseenordnung τοη 3o bie 5o t.

Die in 91g· 2 beeohriebene elektrische Steuervorrichtung arbeitet wie folgti

Dae Gewicht des Behälters 1 wird mittels einer bekannten Brückenwaage bestimmt, die an den drei als Eiσha»θβ dienenden Unterstützungen 8 angreift, die in der Pig. 2 nur durch einen einsigen Hesekontakt 8adargestellt sind. Die Brücke 1o ist eine elektromeohanlsohe Hegistrier-Brüoke, deren Vagen einen beweglichen Zeiger 18 und ein Sohreiborgan aufweist. Da im vorliegenden Fall ledlglioh gewisse Veränderungen gemessen werden müssen, gibt man der Brücke eine elektrische Einstellung von etwa 2,5 t| die Meßskala erstreckt eich über 1ooo kg, was die Regullerungemögliohkeit und auoh die Ablesegenauigkeit erhöht. Die Messvorrichtung ist mit vier längs der Skala verschiebbaren Einstellmarken

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19a, 19b, 19c und 19d versehen, von denen jede auf einen der elektrischen Kontakte 2oa, 2ob, 2oc und 2od einwirkt. Diese Kontakte 2o sind lediglich der besseren Barstellung wegen oberhalb der Einatellmarken 19 abgebildet. Die Einrichtung ist so getroffen« dass jeder dieser Kontakte geschlossen wird, wenn das Anzeigeorgan 18 ein Gewicht anzeigt, das kleiner ist als das durch die Einstellmarke!! 19 angegebene Gewicht, d.h. solange das Anseigeorgan 18 sich auf. der linken Seite der Einstellmarken 19 befindet, und dass diese Kontakte geöffnet werden, wenn sich das Anzeigeorgan rechts von den Einst ellmazften befindet.

Die beiden äusseren Kontakte 2oa und -2od eind mit einem Terblockungsstronkreis verbunden, dessen Einzelteile aus Pig. 3 ersichtlich sind. Die Kontakte 2oa und 2od liegen in Reihe mit der Erregerspule eines elektromagnetischen Eelais 21 innerhalb des von der Spannungsquelle 22 gespeisten Stromkreises. Der untere Kontakt 2oa ist über einen Haltekontakt 21a des Heiais überbrückt, der bei erregtem Relais geschlossen 1st. Ein zweiter Sohliesskontakt 21b erregt einen hydraulischen Schieber 23, wenn das Relais selbst erregt ist. Die Wirkungsweise ist folgender

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Solange der Behälter 1 leer ist, befindet sich das Anzeigeorgan 18 am linken Ende der Skala; die beiden Kontakte 2oa und 2od sind geschlossen; das Relais 21 ist erregt, ebenso wie der Schieber 23, der an eine Druckmittelleitung 24 angeschlossen 1st. Die Erregerepulθ 23a verschiebt die Kolben 23b und 23c nach links, wodurch eine Verbindung der Leitung Ub mit der Zuflussleitung 24 hergestellt wird. Der Zylinder 14 wird über die Leiteung 14b mit Druckmittel beaufschlagt, während der oberhalb des Kolbens gelegene Teil des Zylinders mit der Abflussleitung 25b in Verbindung steht. Hierdurch wird die Steuerstange 15 und damit der Stopfen 13 angehoben, so dass Metall in den Behälter 1 flieset. Sobald das Anzeigeorgan 18 vor die Einstellmarke 19a gelangt, wird der Kontakt 2oa geöffnet, was infolge des Haltekontaktes 21a keine Veränderung hervorruft. Sobald das Anzeigeorgan 18 die Einstellmarke 19d erreicht, öffnet sich der Kontakt 2od, das Helaie 2t fällt ab, der Schieber 23 ist nicht mehr erregt und die beiden Kolben 23b 23c kehren unter dem Einfluss der Teder 26 in die in Flg. dargestellte Lage zurück. Der obere Teil des Zylinders 14 ist nunmehr in Verbindung mit der Druokmittelleitung 24, während der untere Teil mit der Abflussleitung 25a ver-

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bunden ist. Dies hat zur Folge, dass der Stopfen 15 nach unten geführt wird und der Zufluss in den Regulierbenalter 1 aufhört« Sobald das Anzeigeorgan 18 wieder in den Bereich der Einstellmarke 19a gelangt, werden die Kontakte 2oa und 2od wieder geschlossen und das Spiel beginnt von Heuern,,

Die Wägung und die Sinregulierung der Ausflussmenge werden durch die Einstellung der Harken 19b und 19c bewirkt, die zwischen den beiden Einstellmarken 19a und 19d liegen»

Bei einer Auflussmenge von 5oo kg/min_o entspricht der Abstand zwischen den Harken 19a und 19d einem Wert von 375 kg, während der Abstand zwischen den beiden Marken 19b und 19c im Wert von 3oo kg entspricht, so dass zwischen den beiden Marken 19a und 19b bzw. 19c und 19d ednen Wert von 37,5 kg verbleibt, ein Bereich, innerhalb dessen keine Gewichtsbestimmung des Ausflusses erfolgt, um auf den Strahl 17 zurückzuführende Störungen zu vermeiden·

Se sei an dieser Stelle bemerkt, dass der Einfluss des Druckes des Strahles 5, wie experimentiell festgestellt

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praktisch ohne Einfluss auf die Genauigkeit der Messung bleibt.

Die Kontakte 2ob und 2oc steuern einen Relais-Synchronisierkreis 27, der seinerseits den Betrieb der Mess- und Regelstrecke steuert, wie weiter unten beschrieben wird.

Der Stromkreis 27 ist im einzelnen nicht dargestellt, um die Zeichnung nicht zu überladen. Er umfasst im wesentlichen zwei Relais, deren Schliessung durch die Schliessung der Kontakte 2ob und 2oc erfolgt und die im folgenden mit 27b und 27c bezeichnet werden sollen.

Ein beispielsweise 1o Impulse pro Sekunde liefernder Zeitgeber 28 wird beim Schliessen des Relais 27c in Qang gesetzt und beim Schliessen des Reais 27b abgeschaltet. Die Zahl der abgegebenen Impulse wird mittels eines numerischen Summenzghlers 29 gezählt, der so direkt die benötigte Zeit angibt, um 3oo kg Metall durch den Strahl 5 ausfliessen zu lassen. Der Zahler 29 1st direkt in mittleren Ausflussmengen (ausgedruckt in kg/min) geeicht. Die vom Zeitgeber 28 abgegebenen Impulse werden gleichzeitig einem Integrator 3o zugeleitet, der eine der Anzahl der

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empfangenen Impulse proportionale Gleichspannung liefert. Diese Gleichspannung wird mit einer Bezugsspannung verglichen, die mittels des Einetellgliedes 31 (direkt in kg/min beziffert) von Hand eingestellt wird. Eine Vergleichsschaltung 32 liefert die Differens ewischen diesen beiden Spannungen an eine Speicherschaltung 33_f die den Wert dieser Differenz, falls eine solche auftritt, registriert. Sobald die Zählung beendet 1st, d.h. sobald das Relais 27 b sohliesst, arbeitet dieses Relais auf den Speicher 33 und bewirkt, dass die gespeicherte Spannungsdifferenz an einen Einstellverstärker 34 angelegt wird, der einen kleinen Servomotor 35 steuert, der sämtliche Harken 19 der Skala entlang verschiebt, ohne hierbei ihren gegenseitigen Abstand zueinander zu verändern. Der Servomotor 35 treibt gleichzeitig einen Geschwindigkeitsgenerator an, der eine der Umdrehungszahl des Motors proportionale Spannung liefert, die mit entgegengesetztem Vorzeichen zur Spannungsdifferenz von Schaltung 32 an den Speicher 33 angelegt wird. Wenn somit eine Spannungsdifferenz festgestellt wird, verschiebt der Motor 35 die Marken solange, bis die vom ßesehwindigkeitsgenerator 36 gelieferte und von der Speicherschaltung 33 aufgenommene Spannung die gespeicherte Spannungsdifferenz kompensiert hat, wodurch

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eine Geaamtverachiebung der Harken 19 proportional zur festgestellten Abweichung bewirkt wird. Selbstversätndlich erfolgt die Verschiebung der Harken in einem Sinn» der die Abweichung zu korrigieren versucht, d.h. in der Darstellung der Pig. 2 nach rechts, wenn das ausgeflossene Gewicht kleiner als das auf dem Einstellglied 31 eingestellte Gewicht ist, bzwο umgekehrt·

Wenn sich das Anzeigeorgan 18 während der Füllung des Behälters 1 in Richtung auf höhere Werte bewegt, wird die Uhr 28 gleichzeitig In Lauf gesetzt, was keinerlei weitere Folgen hat, da der Speicherkreis 33 durch die öffnung des Relais 27b blockiert ist. Beim folgenden Zyklus wiederholt sich das Spiel von Neuem.

Um die von dem Regulierbehälter abzugebende Menge flüssigen Metalles einzuregeln, genügt es somit, den in das Organ 31 eingegebenen Wert zu verändern, und zwar innerhalb der praktisch gegebenen Möglichkeiten der in Pig. 1 dargestellten Anordnung·

In Pig. 4 ist die soeben beschriebene Wirkungsweise graphisoh

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dargestellt. Das Diagramm zeigt das Gewicht F dee Behälters 1 und die mittlere Menge Q des ausfliessenden Metalles in Abhängigkeit von der Zeit» Sie Sägezahnkurve A gibt, nach der Anlaufperlode, das Gewicht des Behälters 1 wieder. Sie Messperioden sind unter Vernachlässigung der neutralen Intervalle zwischen den Marken 19a, 19b und 19c, 19d schraffiert gezeichnet, Sas Gewicht des Behälters 1 schwankt zwischen den beiden horizontalen Linien B und C₀ Bas mittlere Gewicht des ausgeflossenen Metalles ist durch die gestrichelte Linie S angezeigt* Im Verlaufe des Messbereiches E stellt man eine Verringerung der Ausflussmenge fest; die Grenzlinien B und C werden daraufhin angehoben und setzen sich als Linien B1 und G1 fort, um dieses Absinken auszugleichen»

Fig. 5 zeigt ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenes Versuchsergebnis. Sie Kurve F gibt in Abhängigkeit von der Zeit die gemessene Ausflussmenge' wieder. Sie einzelnen Messpunkte liegen etwa 45 Sekunden auseinander., Man erkennt aus dieser Figur die bemerkenswerte Konstanz der Ausflussmenge, die mit diesem Verfahren erreicht wird. Einsetzende Abweichungen von dem Soll-Wert werden nach sehr kurzer Zeit

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wieder korrigiert· Die gestrichelte Kurve σ gibt diejenigen Werte wieder, die für den Koeffizienten K nach der Formel:

Q (gemessen)

während derselben Messperiode erhalten wurden. In dieser Formel bedeutet h die mittlere Höhe des Metalles im Behälter 1 im Zeitpunkt der Messung, γ bedeutet die Sichte des flüssigen Metallee, S den wirksamen Querschnitt der Düse 3 und g die Schwerebeschleunigung« Man sieht aus der Kurve G, dass der Koeffizient K etwa zwischen den Werten o,75 and o,9 schwankt, was den Schwankungen entspricht, die ohne die erfolgte Korrektur aufgetreten wären.

Im Folgenden wird ein Aueführungebeispiel des erfindungsgemässen Verfahrene beschrieben unter Verwendung eines Digitalrechners. Sicherlich würde sich die Verwendung eines Digitalrechners lediglich zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens im Hinblick auf seinen Freie nicht empfehlen, aber da die moderne Entwicklung mehr und mehr dahingeht, für die ▼ollkommen automatische Durchfuhrung metallurgischer Prozesee solche Geräte zu verwenden, erscheint es interessant,

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eich eines Rechners zu bedienen, der zur automatischen Steuerung eines vollständigen Verfahrensablaufes installiert wurde, von dem das erfindungsgemässe Verfahren nur einen Teil bildet. Dies wäre beispielsweise der Fall bei einer von einem Rechner gesteuerten Anlage sum kontinuierlichen Frischen von Stahlschmelzen.

Sie Durchführung eines solchen Verfahrens wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben, in welcher ein Ordinator 37 zur Steuerung eines automatisch geregelten kontinuierlichen Windfrischverfahrens mittels Sauerstoff Verwendung findet. Dieses kontinuierliche WindfriEichverfahren könnte beliebiger Art sein und braucht daher hier nicht beschrieben zu werden, da es keinerlei spezielle Auswirkungen auf das erfindungsgemässe Verfahren hat. Das Verfahren nach der Erfindung dient lediglich dazu, die Menge des geschmolzenen Metalles, mit der die Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des Frischverfahrens beaufschlagt wird, auf einem beliebig gewählten konstanten Wert zu halten.

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Der Rechner erhält fortlaufend die Gewichtsangaben des Behälters 1, die von einem Sohreiber In BrUokenschaltung Io stammen, unter Zwischenschaltung eines des»bekannten Analog/ Digital-Codierer 38. Übrigens kann der Eeohner unter Zwischenschalten eines der bekannten Auegabegeräte 39 Befehle zum Offnen oder Schliessen an die Wicklung 23a des Verteilers 23 abgeben» wodurch der Ausfluss des flüssigen Metalles aus dem Torratsbehälter 11 in den Behälter 1 freigegeben oder gesperrt wird. Der Rechner erzeugt die Befehle zum öffnen oder Sohlleesen und bestimmt somit die Menge des aus dem Behälter 1 ausfliessenden Metalles, indem er das nachfolgend beschriebene Reohenprogramm ausführt.

Der Rechner erhält den Sollausfluss (d.h. die gewünschte Menge Q₀) von einem Sinstellglied 4o in digitaler Form.

Zu Beginn bestimmt der Rechner die im Prinzip zur Erzielung des gewünschten Ausflusses Q₀ notwendige Höhe flüssigen Metalles im Behälter 1, ausgtiend von der Oleiohungt

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in welcher g die Erdbeschleunigung, h_Q die Höhe des Metalles über der Düse 3 und Cl^ einen Mengenkoeffizienten bezeichnet, der von der Form des Behälters, der Diohte und Viskosität des Metalles, des Querschnitt der Düse und anderen Grossen abhängt. Der .Koeffizient O₀ wird experimentell aufgrund vorher mit derselben Einrichtung ausgeführter Ausflussversuche ermittelt. Auf jeden Fall genügt es beim ersten Mal, seinen Wert aufgrund einer vorläufigen Schätzung annähernd festzulegen, da sich, wie man aus dem Folgenden ersieht, seine Korrektur automatisch ergibt.

Ausgehend von der geometlschen Form und den Abmessungen des Behälters 1 bestimmt der Rechner das der Höhe. h_Q entsprechende Gewicht des Metalles F₀ sowie unter Hinzufügung des Leergewichtes des Behälters 1 dessen Gesamtgewicht.

Der Rechner legt daraufhin die für die Durchführung des erfindungegemässen Verfahrens notwendige untere und obere Grenze für das Gewicht fest, beispielsweise o,95 P₀ und 1,o5 P₀ , worauf er die Öffnung des Stopfenversohlusses 13 so lange bewirkt, bis das Gewicht des Metalles im Behälter 1 V>6 P₀ beträgt. Nach Schliessung des Stopfenverschlusses misst er die Zeit, die notwendig 1st, damit das Gewicht

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des Metalles auf ο,95 P₀ zurückgeht und ermittelt so die tatsächliche Menge Q, die er mit dem eingegebenen Wert Q₀ vergleicht· Wird hierbei ein Fehler festgestellt, so löst der Rechner die Gleichung

und ermittelt so den taxeächliohen Wert für den Koeffizienten <k , daraufhin einen neuen Wert h für die der gewünschten Menge Q_Q entsprechende Höhe des Metalles.

Terringert sich das Gewicht des Metalles in dem Behälter bis auf den Wert ο ,94 P₀ so bewirkt der Rechner von neuem die Öffnung des Stopfenverschlusses 13 und der Reohnungsablauf beginnt von neuem unter Zugrundelegung eines neuen Wertes P für das Gewicht des Metalles.

Auf diese Weise korrigiert der Rechner bei jedem Reohnungezyklus den Koeffizienten C^ , der sich unter dem nioht vorhersehbaren Einfluss zahlreicher Faktoren, wie beispielsweise der Temperatur des Metalles, der Abnutzung oder Verschmutzung der Düse 3 u.dgl. ändert, wodurch sohliesslioh

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eine sehr weitgehende Konstane des Mittelvertee dee ausgeflossenen Metalles gewährleistet wird.

Das Torangegangene Zahlenbeispiel zeigt, dass die Steuerung dee Ausflusses in dem Behälter 1 unter Zugrundelegung der Grenzwerte ο,94 F und 1,o6 P erfolgt* nachdem für die Messung der Menge des ausgeflossenen Metalles engere Grensen, nämlich ο,95 P und 1,o5 P festgelegt wurden· Ee bestehen somit vier bestimmte Grenzwerte, Wie es sich aus dem vorhergehenden Ausfuhrungebeispiel ergibt, erfolgt die Messung su dem Zweck_f auf den Strahl 17 zurückzuführende ünregelmässigkeiten der Mengenmessung zu vermeiden« In^dem an jeder Grense des Messbereiches ein Spielraum verbleibt, in welchem keine Messung erfolgt.

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zur Beauf a chipping einea in seinem unteren Teil mit einer kalibrierten» dem Ausfluss einer konstanten Menge flüssigen Metalles dienenden öffnung versehenen Regulierbehältere, in welchem die Hohe des diskontinuierlich zufliessenden Metalles über der Aueflussöffnung aufgrund von GewichtsbeStimmungen innerhalb zweier im voraus festgelegter Grenzen gehalten wird» dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert der aus dem Behälter t-uaflie au enden Menge Metalles dadurch bestimmt wird» dass man die Zeit misst» die eine bestimmte Gewichtsmenge zum Ausflieasen benötigt» in dem der so bestimmte Mittelwert mit einem Soll-Wert verglichen wird und bei etwaigen festgestellten Abweichungen die vorgenannten Grenzen verändert werden.

2. Verfahren nach Anspruch % dadurch gekennzeichnet » dass allmähliche Abweichungen

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dee festgestellten Mittelwertes infolge Abnutzung oder feuerfesten Auskleidung oder Änderung der Metalltemperatur u«dglο duroh Veränderung der Grenzen kompensiert werden.

3· Vorrichtung stur Durchführung des Verfahrene nach Anspruch 1» bestehend aus einem Regulier-Behälter mit einer in seinen unteren Teil angeordneten kalibrierten öffnung für den Ausfluss des Metalles» Mitteln zur Beaufschlagung des Regulier-Behälters mit flüssigem Metall in einer Stärke» deren Augenblickswert grosser ist» als der angestrebte Mittelwert» wobei die Beaufschlagung zeitweilig unterbrochen werden kann» Mitteln zur selbsttätigen Gewichtsbestimmung des Behälters» wobei diese Mittel mit einstellbaren» den beiden vorbestimmten Grenzwerten für das Gewicht entsprechenden Organen und Steuerorganen versehen sind» die dieBeaufsohlagung des Regulierbehälters veranlassen, wenn das Gewicht des Regulier-Behältere gleich oder kleiner als der untere Grenzwert ist und die die Beaufschlagung des Regulier-Behältere unterbrechen, wenn das Gewloht des Behälters grosser oder gleich dem oberen Grenzwert ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung aus 8 erden» geeignete Recheneinrichtung enthält» die die zwischen zwei

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Beaufschlagungen des Regulier-Behälters auegefloeeene Metallmenge in Masse-Einheiten berechnen, um die berechnete Menge mit einem Bezugswert zu vergleichen, der die gewünschte Menge darstellt, und um die Einstellung der Einstellglieder für die Gewiohtsgrenzwerte zu verändern, sobald man einen unterschied zwischen der berechneten Menge und dem Bezugswert feststellt.

4e Vorrichtung nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet , dass die Recheneinrichtungen in einem Zeitmesser bestehen, der die vom Gewicht benötigte Zeit mi ist, um vom grössten zum niedrigsten Grenzwert überzugehen.

5. Torrichtung nach Anspruch 3t daduroh gekennzeichnet , dass die Recheneinrichtungen in einem Rechner bestehen, der es erlaubt, in jedem Augenblick für eine gewünschte Menge die Höhe dee mittleren Plüesigkeiteepiegels dea Metalles als Funktion eines Koeffizienten öl zu berechnen, der Abweichungen Rechnung trägt, denen die ausfliese ende Menge unterworfen ist·

6. Torrichtung nach Anspruch 3t daduroh gi-

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kennzeichnet , dass die Beaufschlagung des Regulier-Behälters mit flüssigem Metall aus einem Torratsbehälter erfolgt, der eine Ausfluss-Dttse und einen von einem Hydraulikzylinder gesteuerten Stopfen aufweist.

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