DE2450493A1 - Induction furnace crucible fullness and erosion monitor - uses relationship between voltage and current in induction coils - Google Patents
Induction furnace crucible fullness and erosion monitor - uses relationship between voltage and current in induction coilsInfo
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Abstract
Description
Kontroll- und Überwachungsvorrichtung an elektrischen Indukt i ons öfen Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllstandskontroll- und Erosionsüberwachungsvorrichtung an elektrischen Induktionsöfen zum Schmelzen oder Warmhalten geschmolzener, elektrisch leitender Stoffe mit mindestens einer an eine in der zu überwachenden Füllstandshöhe angeordneten, wenigstens eine Windung aufweisenden, den Ofeninhalt beheizenden und das Ofengefäß umfassenden Induktionsspule angeschlossenen Füllstandsdetektor und mindestens einen weiteren an eine solche Induktionsspule, die den hinsichtlich der Tiegelerosion zu über wachenden Tiegelbereich umfaßt, angeschlossenen Erosionsdetektor, bei dem die Detektoren ein mit dem Spannungsabfall an der ihnen zugeordneten Induktionsspule variables Meßsignal erfassen bzw. hinsichtlich eines Grenzwertes überwachen und mittels einer optischen Signalvorrichtung zur Anzeige bringen. Control and monitoring device on electrical induction Furnaces The invention relates to a level control and erosion monitoring device on electric induction furnaces for melting or holding molten, electrically Conductive substances with at least one to one in the level to be monitored arranged, having at least one turn, heating the furnace contents and the furnace vessel including the induction coil connected level detector and at least one more to such an induction coil, which with regard to the Includes crucible erosion to monitored crucible area, connected erosion detector, in which the detectors respond to the voltage drop across the induction coil assigned to them Detect variable measuring signal or monitor with regard to a limit value and bring to the display by means of an optical signal device.
Füllstandskontrollvorrichtungen und Überwachungsvorrichtungen zur Überwachung des Erosionszustandes des Ofengefäßes von Induktionsöfen, die beispielsweise zum Schmelzen von Stahlschrott oder auch zum Warmhalten von Aluminiumschmelzen dienen, bestehen aus einer Reihe von Detektoren, die an eine ihnen zugeordnete Teilwicklung einer den Ofen beheizenden Induktionsspule angeschlossen und vom Spannungsabfall an dieser Teilwicklung und ggf. vom Strom durch diese Spule derart gesteuert sind, daß die sich ändernde elektromagnetische Ankopplung der einzelnen Spulenteile an das Ofensystem über optische Indikatoren angezeigt wird und aus einer Reihe von Detektoren, die an Teile der Induktionsspule derart angeschlossen sind, daß die die Detektoren steuernden Spulenteile das Ofengefäß und die darin befindliche Schmelze im Bereich der zu überwachenden Ofenzustellung umfassen. Bei einer vorgegebenen Füllstandshöhe des flüssigen Schmeizgutes im Ofen hängt die Ankoppelung bzw. die Impedanz der die Detektoren steuernden Spulenteile unter anderem auch vom elektrischen Widerstand der Zustellung ab, der sich mit der Auswaschung der Ofenzustellung merklich ändert. Durch Überwachung der elektromagneti schen Ankoppelung der an die Detektoren angeschlossenen Spulenteile ist es deshalb möglich, Rückschlüsse auf die Erosion der Zustellung dann zu ziehen, wenn man die Ankoppelung der Spulen im Ablauf der Ofenreise laufend überwacht und ggf.Level control devices and monitoring devices for Monitoring of the state of erosion of the furnace vessel of induction furnaces, for example serve to melt steel scrap or to keep aluminum melts warm, consist of a number of detectors connected to a partial winding assigned to them connected to an induction coil heating the furnace and from the voltage drop are controlled on this partial winding and possibly by the current through this coil in such a way that that the changing electromagnetic coupling the individual Coil parts are displayed on the furnace system via optical indicators and from a Series of detectors connected to parts of the induction coil in such a way that that the coil parts controlling the detectors are the furnace vessel and the one located therein Include melt in the area of the furnace lining to be monitored. At a given The level of the liquid melt in the furnace depends on the coupling or the Impedance of the coil parts controlling the detectors, including electrical ones Resistance of the lining decreases, which is noticeable with the washing out of the furnace lining changes. By monitoring the electromagnetic coupling of the to the detectors connected coil parts it is therefore possible to draw conclusions about the erosion to pull the infeed when one of the coupling of the coils in the course of the Oven travel is continuously monitored and if necessary
hinsichtlich eines gerade noch zulässigen Grenzwertes kontrolliert.checked with regard to a just permissible limit value.
In einer vorgeschlagenen kombinierten Vorrichtung dieser Art, die gleichzeitig zur Füllstandskontrolle und zur Kontrolle des Erosionszustandes dient, steuern die Detektoren über einen Schwellwertschalter eine gemeinsame Signalvorrichtung derart, daß die Anzeige der Erosionsdetektoren bevorzugt zur Anzeige der Füllstandsdetektoren signalisiert wird.In a proposed combined device of this type, the serves at the same time to check the fill level and to check the state of erosion, the detectors control a common signal device via a threshold switch such that the display of the erosion detectors is preferred for displaying the level detectors is signaled.
Spricht also einer der Erosionsdetektoren an, so wird die Füllstandskontrolle außer Betrieb gesetzt und lediglich die Stelle des Ofens signalisiert, deren Zustellung soweit ausgewaschen ist, daß eine sichere Betriebsweise des Ofens, die einen Durchbruch der Ofenzustellung verhindert, nicht mehr garantiert werden kann.If one of the erosion detectors responds, the level control is activated put out of operation and only signaled the location of the furnace, its delivery is washed out to the extent that safe operation of the furnace, a breakthrough the furnace infeed prevented, can no longer be guaranteed.
In Verbesserung derartiger Vorrichtungen wird der vorliegenden Erfindung entsprechend eine Ausbildung vorgeschlagen, die sich dadurch kennzeichnet, daß für jeden Detektor eine gesonderte Signalvorrichtung vorgesehen und sämtliche Signalvorrichtungen auf einem gemeinsamen Anzeigefeld in einer hinsichtlich der zu überwachenden Ofenteile lagerichtigen Anordnung und Zuordnung zueinander angeordnet sind.In improving such devices, the present invention is made accordingly proposed a training that is characterized in that for a separate signal device is provided for each detector and all Signaling devices on a common display field in one with regard to the furnace parts to be monitored are arranged in the correct position and assignment to each other.
Die anliegende Zeichnung erläutert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel.The attached drawing explains a preferred embodiment.
In der Zeichnung bezeichnen 1 den durch einen Deckel 2 abgeschlossenen Tiegel eines Induktionstiegelofens,dessen Ofeninhalt, z.B. eine Aluminiumschmelze, mittels einer den Tiegel 1 umfassenden Induktionsspule 3, die über die Zuleitungen 4 aus einem Wechselstromgenerator 5 mit Netzfrequenz gespeist ist, beheizt wird. Die Spule 3 besteht aus einzelnen Windungen, die den Ofentiegel 1 mit engem Abstand entlang der Ofenlängsachse spiralförmig umfassen.In the drawing, 1 denotes the closed by a cover 2 Crucible of an induction crucible furnace whose furnace content, e.g. an aluminum melt, by means of an induction coil 3 which encompasses the crucible 1 and which is connected via the supply lines 4 is fed from an alternator 5 with mains frequency, is heated. The coil 3 consists of individual turns that close the furnace crucible 1 Include spirally along the longitudinal axis of the furnace.
Der Einfachheit wegen ist angenommen, daß die Spule 3 aus den einzelnen Windungen 3A, 3B und 3C besteht. Diese Windungen liegen jeweils in einer senkrecht zur vertikalen Ofenlängsachse verlaufenden, gleichnamig bezeichneten Ofenebene, und sie umfassen sowohl den Tiegel 1 als auch das im Ofeninnern angeordnete flüssige Schmelzgut 4.For the sake of simplicity, it is assumed that the coil 3 from the individual Turns 3A, 3B and 3C. These turns are each in a vertical position furnace level with the same name running to the vertical longitudinal axis of the furnace, and they comprise both the crucible 1 and the liquid arranged inside the furnace Melt 4.
Den Windungen 3A, 3B und 3C der Ofenspule 3 ist jeweils ein gesonderter Meßumformer 5, 6 und 7 zugeordnet, der in Form eines Transformators ausgebildet an seinen Sekundärwicklungen eine Spannung erzeugt, die der Windungsspannung des dem Wandler zugeordneten Teiles der Ofenspule 3 proportional ist. Diese Spannung wird mittels zugeordneter Gleichrichtervorrichtungen 8,9, lo gleichgerichtet und in Form eine zugehörigen analog variablen Gleichstroms den den Gleichrichtern nachgeschalteten Leitungen 11, 12 und 13 zugeführt.The turns 3A, 3B and 3C of the furnace coil 3 each have a separate one Measuring transducers 5, 6 and 7 assigned, which is designed in the form of a transformer generates a voltage on its secondary windings that corresponds to the winding voltage of the the part of the furnace coil 3 assigned to the transducer is proportional. This tension is rectified by means of associated rectifier devices 8, 9, lo and in the form of an associated analog variable direct current to the rectifier connected downstream Lines 11, 12 and 13 supplied.
Mit 14 ist eine Induktionsspule bezeichnet,: die Bestandteil eines magnetischen Spannungsmessers ist und die Leitung 4, die den Strom durch die Spule 3 führt, derart umfaßt, daß in der Spule 15 eine zugehörige Spannung induziert wird. Diese Spannung wird in dem Meßumformer 16 mittels eines elektronischen Integrators mit nachgeschaltetem Verstärker und Gleichrichter in einen elektrischen Gleichstrom umgewandelt, der der Stromstärke durch die Leitung 4 proportional ist und mit dieser Stromstärke variiert. Dieser Meßgleichstrom ist der Leitung 17 zugeführt.With an induction coil is referred to: the part of a magnetic voltmeter is and the line 4 that carries the current through the coil 3 leads, includes such that in the coil 15 an associated voltage is induced. These Voltage is in the transducer 16 by means of an electronic Integrator with a downstream amplifier and rectifier into an electrical Converted direct current, which is proportional to the strength of the current through the line 4 and varies with this amperage. This measuring direct current is fed to line 17.
In die Leitung 17, die einen belastungsunabhängigen Gleichstrom führt, sind Potentiometer 18, 19 und 20 eingeschaltet.In line 17, which carries a load-independent direct current, potentiometers 18, 19 and 20 are switched on.
Mit Hilfe der einstellbaren Potentiometer-Widerstände, z.B.With the help of the adjustable potentiometer resistors, e.g.
mit dem Widerstand 18, wird eine dem Strom der Leitung 17 proportionale Spannung einstellbarer Größe erzeugt und der Maßschaltung 21 eines Füllstandsdetektors 22 über einen Widerstand 23 zugeführt. Der Widerstand 23 ist gleichzeitig über einen Widerstand 24, der ebenfalls Bestandteil der Meßschaltung 21 ist, an die Leitung 13 angeschlossen, so daß der den beiden Widerständen 23 und 24 gemeinsame Verbindungspunkt 25 mit der Differenz beider Spannungen beaufschlagt ist.with the resistor 18, one of the current of the line 17 is proportional Adjustable voltage generated and the measuring circuit 21 of a level detector 22 fed through a resistor 23. The resistor 23 is at the same time over one Resistor 24, which is also part of the measuring circuit 21, to the line 13 connected so that the connection point common to the two resistors 23 and 24 25 is acted upon by the difference between the two voltages.
Die Meßschaltung ist derart dimensioniert, daß die am Meßpunkt 25 fühlbare Differenzspannung dann null ist, wenn zwischen dem Strom der Leitung 17 und der Ausgangsspannung des Meßumformers 7 Proportionalität besteht. Unter solchen Verhältnissen ist die dem Meßwandler 22 zugeordnete Spulenimpedanz der Windung 3C der Spule 3 konstant bzw. unabhängig von Strom und/oder Spannung der Spule. Wird diese Konstanz durch Eintritt der Schmelze 4 in die Spule 3C gestört, so wird am Eingang eines der Meßschaltung 21 nachgeschalteten Differenzverstärkers 26, der eine hohe Verstärkung aufweist, eine entsprechende Differenzspannung fühlbar und der Verstärker an seinem Ausgang voll ausgesteuert. Er betätigt über seine Signalleitung 27 einen ihm fest zugeordneten optischen Indikator 28, so daß dieser aufleuchtet und den Eintritt der Schmelze 4 in die Windung 3C der Induktionsspule 3 indiziert.The measuring circuit is dimensioned in such a way that the at measuring point 25 sensible differential voltage is zero when the current on line 17 and the output voltage of the transducer 7 is proportional. Among those Ratios is the coil impedance of the turn 3C assigned to the transducer 22 the coil 3 constant or independent of the current and / or voltage of the coil. Will this constancy is disturbed by the entry of the melt 4 into the coil 3C, so on Input of a differential amplifier 26 connected downstream of the measuring circuit 21, the has a high gain, a corresponding differential voltage can be felt and the amplifier is fully controlled at its output. He operates via his signal line 27 an optical indicator 28 permanently assigned to it, so that it lights up and the entry of the melt 4 into the winding 3C of the induction coil 3 is indicated.
Analog sind die Verhältnisse zur Indikation von erosiven Auswaschungen der Zustellung 1A des Ofentiegels 1 im Bereich der Windung 3C getroffen. Hierzu steuert wiederum die Differenz zweier Spannungsabfälle, die einzeln dem Spannungsabfall an der Windung 3C und dem Strom durch diese Windung proportional sind, über ein zugehöriges Widerstandsnetzwerk 21' mit den Widerständen 24' und 23' den Eingang eines Differenzverstärkers 25' mit hohem Verstärkungsgrad, der seinerseits über seine Ausgangsleitung 27' einen ihm zugeordneten optischen Indikator 28' betätigt. Der Detektor 22', zu dem die Widerstände 23', 24' und der Verstärker 25' gehören, wird mit dem dem Strom durch die Spule 3 proportionalen Meßsignal, das der Leitung 17 zugeführt ist, über den Potentiometerwiderstand 18 und ein zweites Potentiometer 18', das in Reihe zum Potentiometer 18 geschaltet ist, mit einem Meßsignal einstellbarer Größe derart angesteuert, daß im Normalfall, d.h. beim Vorliegen einer vorgebbaren Füllstandshöhe der flüssigen Schmelze 4 im Ofen 1 am Eingang des Differenzverstärkers 25' des Neßpotentional null vorhanden ist. Dieses Meßpotentional wird dann gestört, wenn sich -bei sonst ungeänderten Verhältnissen- der elektrische Widerstand der Zustellung 1A durch Auswaschung so geändert hat, daß ein Durchbruch der Zustellung zu befürchten ist.The conditions for the indication of erosive washings are analogous of the infeed 1A of the furnace crucible 1 in the area of the winding 3C. For this in turn controls the difference between two voltage drops, which individually correspond to the voltage drop on winding 3C and the current through that winding are proportional, about a associated resistor network 21 'with the resistors 24' and 23 'the input a differential amplifier 25 'with a high gain, which in turn over its output line 27 'actuates an optical indicator 28' assigned to it. The detector 22 ', to which the resistors 23', 24 'and the amplifier 25' belong, is with the measuring signal proportional to the current through the coil 3, that of the line 17 is fed through the potentiometer resistor 18 and a second potentiometer 18 ', which is connected in series with the potentiometer 18, adjustable with a measuring signal Size controlled in such a way that in the normal case, i.e. when a predeterminable Level of the liquid melt 4 in the furnace 1 at the input of the differential amplifier 25 'of the potential zero is present. This measuring potential is then disturbed if - with otherwise unchanged conditions - the electrical resistance of the Infeed 1A has changed by washing out in such a way that a breakthrough in the infeed is to be feared.
Die entsprechenden Grenzwerte, an denen die Verstärker betätigt werden, sind sowohl an den Detektoren 22 und 22' durch passende Dimensionierung der zugehörigen Meßschaltungen 21 bzw. 21' über zugehörige einstellbare Widerstände und die Potentiometer 18 und 18' vorgebbar.The corresponding limit values at which the amplifiers are operated are both on the detectors 22 and 22 'by appropriate dimensioning of the associated Measuring circuits 21 or 21 'via associated adjustable resistors and the potentiometers 18 and 18 'can be specified.
Analog sind die Verhältnisse für die Windungen 3A und 3B unter Verwendung zugehöriger Detektoren 32 bzw. 32' und 42 bzw. 42' getroffen.The ratios for turns 3A and 3B are used analogously associated detectors 32 and 32 'and 42 and 42' respectively.
Den Detektoren 32 und 32' sind die optischen Indikatoren 38 und 38' und den Detektoren 42 und 42' die Indikatoren 48 und 48' zugeordnet.The detectors 32 and 32 'are the optical indicators 38 and 38' and indicators 48 and 48 'are assigned to detectors 42 and 42'.
Die optischen Indikatoren 28, 28', 38, 38', 48 und 48' sind auf einem gemeinsamen Anzeigefeld 50 derart angeordnet, daß die Indikatoren 28 und 28', die der Windung 3C der Spule 3 des Ofens 1 zugeordnet sind, in gleicher oder etwa in gleicher Höhe auf dem Anzeigefeld 50 oberhalb der Signalvorrichtungen 38 und 38', die der Windung 3B zugeordnet sind, liegen.The visual indicators 28, 28 ', 38, 38', 48 and 48 'are on one common display field 50 arranged such that the indicators 28 and 28 ', the the turn 3C of the coil 3 of the furnace 1 are assigned, in the same or approximately in same height on the display panel 50 above the signal devices 38 and 38 ', which are assigned to the turn 3B lie.
Die Indikatoren 38 und 38' liegen wiederum oberhalb der Indikatoren 48 und 48', die der Windung 3A der Induktionsspule 3 zugeordnet sind.The indicators 38 and 38 'are again above the indicators 48 and 48 ', which are assigned to the winding 3A of the induction coil 3.
Die Anordnung ist dabei ferner derart getroffen, daß die Indikatoren 28', 38' und 48', die zur Füllstandskontrolle dienen, übereinander angeordnet sind. In gleicher Weise sind die Indikatoren 28, 38 und 48 angeordnet, die zur Kontrolle des Erosionszustandes der Zustellung 1A des Ofentiegels 1 dienen.The arrangement is also made such that the indicators 28 ', 38' and 48 ', which are used for level control, are arranged one above the other. In the same way, the indicators 28, 38 and 48 are arranged for control the erosion state of the lining 1A of the furnace crucible 1 are used.
Der Bedienungsmann des Ofens 1 ist deshalb durch Betrachtung des Anzeigefeldes 50 jederzeit in der Lage, Feststellungen darüber zu treffen, welche Höhe die Schmelze 4 im Innern des Ofens einnimmt. Gleichzeitig kann der Bedienungsmann feststellen, ob durch Betätigung eines Indikators 28, 38 oder 48 eine schädliche Auswaschung der Ofenzustellung angezeigt wird.The operator of the furnace 1 is therefore looking at the display panel 50 at any time able to make determinations about the amount of the melt 4 occupies inside the furnace. At the same time, the operator can determine whether by actuating an indicator 28, 38 or 48 a harmful washout the furnace infeed is displayed.
Die Anordnung ist dabei zweckmäßig noch derart getroffen, daß die Erosionsindikatoren 28, 38 und 48 noch mit akustischen Warnvorrichtungen gekoppelt sind, die bei Betätigung eines der Indikatoren eine akustische Warnung bewirken.The arrangement is expediently made such that the Erosion indicators 28, 38 and 48 still coupled with acoustic warning devices which cause an acoustic warning when one of the indicators is activated.
Gleichzeitig kann über selbsttätige Steuervorrichtungen die Beheizung des Ofens durch Abschalten des Generators 5 ggf.At the same time, the heating can be controlled via automatic control devices of the furnace by switching off the generator 5, if necessary
eingestellt werden.can be set.
1 Zeichnung 3 Anspriiche1 drawing 3 claims
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19742450493 DE2450493A1 (en) | 1974-10-24 | 1974-10-24 | Induction furnace crucible fullness and erosion monitor - uses relationship between voltage and current in induction coils |
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|---|---|---|---|
| DE19742450493 DE2450493A1 (en) | 1974-10-24 | 1974-10-24 | Induction furnace crucible fullness and erosion monitor - uses relationship between voltage and current in induction coils |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2450493A1 true DE2450493A1 (en) | 1976-04-29 |
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ID=5929040
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|---|---|---|---|
| DE19742450493 Pending DE2450493A1 (en) | 1974-10-24 | 1974-10-24 | Induction furnace crucible fullness and erosion monitor - uses relationship between voltage and current in induction coils |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2450493A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0103394A1 (en) * | 1982-08-06 | 1984-03-21 | Daniel Scott Smalley | Methods of investigating ground faults particularly on induction furnaces |
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1974
- 1974-10-24 DE DE19742450493 patent/DE2450493A1/en active Pending
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