DE2717277C3

DE2717277C3 - Vorrichtung zur Feststellung von Drahtbrüchen in den Zuführungsleitungen der Thermoelemente in einer Vorrichtung zum Ermitteln des Niveaus eines geschmolzenen Metalls in einer Kokille

Info

Publication number: DE2717277C3
Application number: DE2717277A
Authority: DE
Inventors: Yuuji Doi; Terumiti Masumori
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1976-04-19
Filing date: 1977-04-19
Publication date: 1980-12-04
Also published as: JPS5535230B2; DE2717277A1; JPS52127439A; DE2717277B2; BR7702474A; GB1553932A; AU502635B2; AU2443177A; FR2348773A1; IT1086642B; FR2348773B1; US4126041A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung von Drahtbrüchen in den Zuführungsleitungen der Thermoelemente in einer Vorrichtung zum Ermitteln des Niveaus eines geschmolzenen Metalls in einer Kokille.

Vorrichtungen zum Ermitteln des Badspiegels einer Metallschmelze in einer Kokille sind bekannt und beispielsweise in der japanischen Patentschrift Nr. 23 713/64 und der entsprechenden US-PS 32 04 460 sowie der japanischen Patentschrift Nr. 1 01 324/73 beschrieben.

In der japanischen Patentschrift 23 713/64 und der US-PS 32 04 460 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher ein Hilfsverstärker zwischen Thermopaaren geschaltet ist, die sich oberhalb und unterhalb einer Metallschmelze befinden und eine elektrische Stromquelle umgekehrter Polarität vorhanden ist, deren Spannung gleich der Gesamtspannung der Thermopaare ist und bei welcher ein elektrischer Motor, der umgekehrt zu dieser Gesamtspannung arbeitet, vorhanden ist. Ein Signal von der Gruppe von Thermopaaren wird in eine Analogsignalverarbeitungseinheit eingespeist und auf diese Weise der Badspiegel der Metallschmelze ermittelt

In der japanischen Patentschrift 1 01 324/73 ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem mehrere Thermopaare in bestimmten Abständen übereinander entlang der senkrechten Wand einer Kokille angeordnet sind; durch die Thermopaare werden thermoelektrische Spannungen erzeugt, von welchen die höchste Spannung ausgewählt wird. Die dem Badspiegel entsprechende thermoelektrische Spannung in der Kokille, die sogenannte »Standardspannung«, wird aufgrund einer vorher bestimmten Verhältniszahl berechnet Der Badspiegel in der Kokille wird dann aufgrund dieser Standspannung und aufgrund der entsprechenden Stellungen und thermoelektrischen Spannungen des obersten Thermopaars der Gruppe, welches eine den Standardwert überschreitende Spannung liefert und des untersten Thermopaars der Gruppe, welches eine geringere Spannung als den Standardwert liefert, berechnet In diesem Fall erfolgt die Berechnung durch Proportionalteilung, indem ein Signal der Thermopaargruppe in eine Digitalsignalverarbeitungseinheit eingespeist wird unter Zugrundelegung der linearen und einheitlichen Temperaturgefälleverteilung in der Nähe der Oberfläche der Metallschmelze.

Bei dieser Vorrichtung muß besonders sorgfältig darauf geachtet werden, daß kein »Drahtbruch« oder unzureichender Kontakt des Drahts des Thermopaars auftritt, WS3 im folgenden allgemein als »Drahtbruch« abgehandelt wird.

Be: der oben beschriebenen bekannten Vorrichtung ist kein Stromkreis zum Ermitteln von Drahtbrüchen bei den Thermopaaren vorhanden. Außerdem sind diese Thermopaare, unabhängig von der Gefahr des Auftretens von Drahtbrüchen, an der Wand der Kokille befestigt. Wenn daher Drahtbrüche bei den Thermopaaren beim Ermitteln des Badspiegels auftreten, so entsteht keine entsprechende thermoelektrische Spannung bei dem Thermopaar, so daß ein Fehler zwischen dem ermittelten Wert des Badspiegels in der Kokille und dem tatsächlichen Badspiegel auftritt. Falls mehrere Drahtbrüche nacheinander bei den Thermopaaren auftreten, so vergrößert sich der Fehler, so daß große Schwierigkeiten bei der Ermittlung des Badspiegels auftreten.

In der DE-OS 17 98 350 ist ein Höhenstandsmeßwertgeber beschrieben, bei dem die Thermoelemente hintereinandergeschaltet und einander gegenüber angeordnet sind und mehrere Säulen mit unterschiedlichen

so Abständen zwischen benachbarten Thermoelementen bilden. Die Säulen befinden sich einerseits im Gas oberhalb der Flüssigkeit und andererseits in dem flüssigen Medium. Fails jedoch ein Draht bricht, kann die Säule nicht mehr verwendet werden. Ferner eignen sich derartige Säulen nicht als stationäre Meßeinheit zum Versenken in eine Kokille für geschmolzenes Metall.

In der DE-AS 12 79 358 ist eine Vorrichtung zur Feststellung des Flüssigkeitsspiegels von geschmolzenem Metall in einem Behälter beschrieben, wobei Thermoelemente mit Abstand voneinander entlang einer senkrechten Wand und übereinander angeordnet verwendet werden, wobei mit der Reihenanordnung der Thermoelemente eine Einrichtung zur Messung und Anzeige der Thermospannungen verbunden ist

Das dort beschriebene System weist eine Reihe von Thermopaaren und einen Schleifdrahtwiderstand auf, wobei jedes Thermopaar mit einem bestimmten Punkt

des Schleifdrahtwiderstands verbunden ist und so ein Spannungsprofil erhalten wird, das dem vertikalen Temperaturverlauf in dem Behälter entspricht Falls jedoch ein oder mehrere Drähte der Thermopaare brechen, wird die Genauigkeit der Messung stark beeinträchtigt Eine Möglichkeit, das Auftreten von Drahtbrüchen zu kompensieren, besteht bei dieser Vorrichtung nicht

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer neuen und hervorragenden Vorrichtung, bei welche·· die Schwierigkeiten der bekannten Vorrichtungen in vorteilhafter Weise vermieden werden.

Die Besonderheit der Erfindung ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert

Gemäß einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere Gruppen von Thermopaaren vorgesehen; eine Schalteinheit dient zum Einführen eines Signals aus dem Vergleichs- und Prüfstromkreis, aus welchem sich ergibt, ob irgendein Drahtbruch vorliegt oder nicht, und zum Umschalten der einen Gruppe von Thermopaaren auf eine andere, falls eine bestimmte Anzahl von Drahtbrüchen in der ersten Gi uppe vorliegt

Gemäß einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zusätzlich eine Anzeigevorrichtung (L) vorgesehen, um diejenigen Thermoelemente anzuzeigen, die einen Drahtbruch aufweisen.

Die Erfindung wird nun anhand einer bevorzugten Ausführungsform und der Zeichnungen weiter erläutert.

In den Zeichnungen bedeutet

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 eine graphische Darstellung für ein Schema von gespeicherten Spannungswerten in der Speicherzone und ein Beispiel für ein Schema, in welchem das Ergebnis beim Auftreten von Drahtbrüchen in der korrigierten Speicherzone dargestellt ist,

F i g. 3 eine graphische Darstellung für ein Schema von gespeicherten Spannungswerten für die sondierten Thermopaare, erhalten aus dem Schema gemäß F i g. 2.

In Fig. 1 ist eine Gruppe von übereinander angeordneten Thermopaaren L\ bis L_a+t in einer Sicherheitspatrone in bestimmtem Abstand l_a (20 mm) übereinander entlang der senkrechten Längsseite jeder kurzen Seitenwand M-I und M-2 einer Kokille für eine kontinuierliche Gießvorrichtung eingebettet oder befestigt.

Eine Reihe von Stromkreisen L'\ bis L' dient zum Einführen der thermoelektrischen Spannungen von jedem der Thermopaare U bis L_n+b, die an den Seitenwänden M-X und M-2 angeordnet sind.

In jedem dieser Stromkreise ist eine elektrische Stromquelle 1 parallel über einen hohen Widerstand R von 2 ΜΩ (Megohm) angeschlossen. Die elektrische Stromquelle hat eine Spannung von 2,5 Volt, die größer als die maximalen thermoelektrischen Spannungen (10 bis i5mV) der Thermopaare ist, welche entstehen, nachdem ein Stahl von hoher Temperatur in die Kokille Meingegossen wurde. Die elektrische Stromquelle 1 mit dem hohen Widerstand R bildet einen Stromkreis mit einem geringen elektrischen Strom, welcher die Prüfung des sondierten Thermopa:·'· nicht behindert. Die elektrische Stromquelle 1 dient also zum Ermitteln des Auftretens von Drahtbrüchen bei einem Thermopaar und liefert die Spannung von 2,5 Volt als Signal des Auftretens von Drahtbrüchen, wenn bei einem Thermopaar der Draht bricht und dadurch die thermoelektrische Spannung nicht in den Stromkreis zum Einführen der thermoelektrischen Spannung einfließt

Die Stromkreise L\ bis L'_n+& sind mit einer Mehrfachschaltung 2 verbunden, in welcher die entsprechenden Signale für die thermoelektrischen Spannungen E\ bis E_n+I, von der jeweiligen Gruppe von Thermopaaren auf der Λί-l-Seite oder M-2-Seite durch die unmittelbar aufeinanderfolgenden Leseanweisungen aus einer Kontrolleinheit 8 gelesen werden. Dann werden diese Signale E_x bis E_n+6, welche Signale für die

ίο thermoelektrische Spannung und gegebenenfalls für einen Drahtbruch darstellen, über einen AD-(Analog-Digital-)Konverter 3 in den Speicherteil 4a eingeführt, entsprechend der Reihenfolge der Stellungen der Thermopaare (L_x bis L_n+1) in der Speicherzone 4, und dort gespeichert

Von dem Speicherteil 4a werden die Werte der gespeicherten Spannungen entsprechend der Reihenfolge der Stellungen der Thermopaare von der Speicherzone für eine Gruppe von Thermopaaren in einen

Vergleichs- und Prüfstromkreis 5 eingeführt, in Übereinstimmung mit den Ausgangsinstruktionen der Kontrolleinheit 8. In dem Stromkreis 5 werden diese jedesmal mit dem Wert 5a zum Beurteilen des Drahtbruchs verglichen, z. B. 2,0 Volt Falls das Ergebnis des Vergleichs des gespeicherten Spannungswerts a 5a ist, so bedeutet dies das Vorhandensein eines Drahtbruchs und falls das Ergebnis <5a ist, so bedeutet dies »sondiert«; dieses Ergebnis wird in einem korrigierten Speicherteil 4b, welcher sich gegenüber dem Speicherteil 4a befindet, gespeichert. Gleichzeitig wird die Reihenfolge nur hinsichtlich der Spannungswerte <5a verglichen, aus weichen die maximal gespeicherte Spannung oder die maximale thermoelektrische Spannung £_M1 ausgewählt und in einem Speicherteil 4c

J5 gespeichert wird.

Falls beispielsweise bei einem Thermopaar L_n ₊i der Draht gebrochen ist, wird in einer Speicherzone 4 das Schema der gespeicherten Spannungswerte in dem Speicherteil 4a zu einem Schema der gespeicherten Spannungswerte der sondierten Thermopaare, wie in F i g. 3 dargestellt, durch Kombination des Schemas (dargestellt in der linken Spalte der F i g. 2), welches das Vorhandensein oder NichtVorhandensein eines Drahtbruches wiedergibt, in dem korrigierten Speicherteil 4b korrigiert und ferner die maximale thermoelektrische Spannung E_ma, der sondierten Thermopaare festgehalten. In der oben beschriebenen Vorrichtung wird durch eine arithmetische Einheit 6 der Inhalt der Speicherzone in der Reihenfolge der arithmetischen Instruktionen von

so der Kontrolleinheit 8 eingeführt, so daß der Badspiegel 20 in der Kokille Mgenau berechnet werden kann.

Auf diese Weise wird durch die arithmetische Einheit 6 die maximale thermoelektrische Spannung E_max von der Speicherzone 4 eingeführt und die thermoelektrisehe Spannung entsprechend dem Badspiegel in der Kokille oder der Standardspannung Eb durch Multiplizieren der E_max mit einem bestimmten Wert »λ«, welcher in der Größenordnung von 0,5 bis 0,8 von E_max liegt, berechnet. Andererseits werden die gespeicherten Spannungen der sondierten Thermopaare von der Speicherzone 4 durch die Einheit 6 in der Reihenfolge beginnend mit E_n+& eingeführt, mit der oben genannten Standardspannung Eb verglichen und die thermoelektrische Spannung E„+2 des Thermopaars L„+2, welche sich am untersten in den gespeicherten Spannungen E„+(, bis E_n+2 befindet, und <Eb ist und dessen Höhe ]„+2 sowie die thermoelektrische Spannung £"„des Thermopaars L_n und dessen Höhe I_n bestimmt. Hieraus wird der

Badspiegel /ο gemäß der folgenden Gleichung (1) berechnet:

E_n-E₁,

Wenn bei dem Thermopaar l„+\ kein Drahtbruch vorliegt, so erfolgt die Berechnung des Werts /o gemäß der folgenden Gleichung (2) auch wenn bei einem Thermopaar, das sich erheblich vom Badspiegel entfernt befindet, ein Drahtbruch aufgetreten ist:

I₀ = /„+

}„ —£,„ +

Falls der Badspiegel in der Kokille während des Verfahrens steigt oder sinkt, so daß ein Thermopaar mit Drahtbruch auf das gleiche Niveau wie der Badspiegel oder in dessen Nähe gelangt, so wird der Wert k mittels der Gleichung (1) erneut berechnet.

Der von der arithmetischen Einheit kommende Wert /o für den Badspiegel wird in die Kontrolleinheit 8 eingeführt, während er in eine Badspiegel-Kontrolleinheit 9 über einen DA-(Digitalanalog-)Konverter 7 als Analog-Badspiegelsignal eingeführt wird.

Wie oben beschrieben, gibt die Konirolleinheit 8 die unmittelbar aufeinanderfolgenden Leseinstruktionen in die Mehrfachschaltung 2 als auch die arithmetischen Instruktionen in die arithmetische Einheit 6 zu vorbestimmten Zeiten oder als Stichproben weiter, während unmittelbar aufeinanderfolgend die gespeicherten Werte von der Speicherzone 4 und der Wert k für den Badspiegel aus der arithmetischen Einheit 6 unmittelbar aufeinanderfolgend eingeführt werden und das Thermopaar ]„+1 mit Drahtbruch sowie der Wert Lo für den Badspiegel in den entsprechenden Darstellungseinheiten L und / mittels des Darstellungsinstruktionssignals i/dargestellt werden.

Falls in dem Speicherteil für die Gruppe von Thermopaaren an der Auslaß-instruierten Seite des Speicherteils 4a, bezogen auf die Reihenfolge der Stellungen der Thermopaare in der Speicherzone 4, die Anzahl der unmittelbar aufeinanderfolgenden Drahtbrüche bei den Thermopaaren L\ — Ls beispielsweise 3 überschreitet, welches als maximale Obergrenze festgesetzt wurde, oder falls die Anzahl der aufeinanderfol-(2) genden Drahtbrüche in den Thermopaaren Le bis L_n+i

is beispielsweise 2 überschreitet, was als maximale Obergrenze festgesetzt wurde, so gibt die Kontrolleinheit 8 der Mehrfachschaltung 2 die Anweisung, die • derzeit verwendete, in Auslaß geschaltete Gruppe auf eine andere Gruppe umzuschalten.

In F i g. 1 bedeutet die Linie 10 eine Digitalsignal-Verarbeitungsvorrichtung mit einer Speicherzone 4, einem Vergleichs- und Prüfstromkreis 5, einer arithmetischen Einheit 6 und einer Kontrolleinheit 8.
Die Vorrichtung zum Ermitteln des Badspiegels einer Kokille, insbesondere zur Verwendung bei einer kontinuierlich arbeitenden Gießvorrichtung, dient gleichzeitig zum Auffinden von Drahtbrüchen bei irgendeinem Thermopaar. Mit dieser Vorrichtung kann stets ein Anordnungsschema von sondierten Thermopaaren als auch ein Schema der entsprechenden thermoelektrischen Spannungen hergestellt und der Flüssigkeitsspiegel der Metallschmelze in der Kokille genau ermittelt werden, so daß dieser in vorteilhafter Weise geregelt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

I 1

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Feststellung von Drahtbrüchen in den Zuführungsleitungen der Thermoelemente in einer Vorrichtung zum Ermitteln des Niveaus eines geschmolzenen Metalls in einer Kokille, wobei wenigstens eine Gruppe von mehreren Thermoelementen in bestimmten Abständen senkrecht entlang der Seitenwand einer Kokille angeordnet ist und Zuführungsleitungen zum Messen der Thermospannungenaufweist, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) jedes der Thermoelemente ist an eine Spannungsquelle über einen hohen Widerstand angeschlossen, wobei die Spannung größer ist als die maximal zu erwartende thermoelektrische Spannung eines derThermoelememe;

b) mit dem Thermoelemente-Stromkreis ist ein Analog-Digital-Wandler (3) und eine Speichervorrichtung (4,4a^verbunden;

c) ein mit der Speichervorrichtung (4, Aa) verbundener Vergleichs- und Prüfkreis (5) und eine Kontrolleinheit (8) ist vorgesehen, um den Drahtbruch in der Zuführungsleitung entsprechender Thermoelemente anzuzeigen;

d) eine mit der Speichervorrichtung (4, Aa) verbundene Recheneinheit (6) zur Bestimmung des Niveaus (20) der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in der Kokille (M) aus der maximalen Spannung unter Verwendung eines Korrekturfaktors ist an eine Anzeigevorrichtung (L, /,) angeschlossen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltvorrichtung zum Schalten des Stromkreises von einer ersten Gruppe von Thermoelementen auf eine zweite Gruppe von Thermoelementen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der Regelvorrichtung verbundene Anzeigevorrichtung (L), um diejenigen Thermoelemente anzuzeigen, die einen Drahtbruch aufweisen.