DE2746634A1 - Verfahren und einrichtung zur messung des metallbadniveaus in einer kokille - Google Patents

Description

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Deutsches Patentamt

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KB(805) 14. Okt. 1977

Patentanmeldung

Anm.: Acieries Reunies de Burbach-Eich-Dudelange S.A, ARBED, Avenue de la Liberte, Luxembourg

Bez.: Verfahren und Einrichtung zur Messung des Metallbadniveaus in einer Kokille

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung der Höhe des flüssigen Metalls in einer Kokille im Allgemeinen und in einer Stranggießkokille im Besonderen.

In der Stranggießerei ist es sehr wichtig, sowohl für die Führung der Gießmaschine als auch für die Qualität des Produktes, daß man jederzeit die genaue Höhe des Flüssiekeitsbades kennt. Es ist wichtig, die Füllhöhe der Kokille auf einem gewünschten Stand zu halten und danach beispielsweise die Gießgeschwindigkeit zu steuern.

Viele bekannte Verfahren zur Feststellung des Badniveaus in der Kokille behelfen sich mit der Messung der Temperatur oder mit der Bestimmung der Ultraschallintensität oder mit radioaktiven Strahlungen, welche quer durch die Wandung der Kokille gehen.

Diese Verfahren haben den Nachteil, daß sie die Gestaltung der Kokille berücksichtigen müssen und oft den Einbau von zerbrechlichen Meßfühlern in unmittelbarer Nähe des Gießstrahles notwendig machen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Meßmittel zu finden, das weniger exponiert und mindestens ebenso betriebssicher ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Meßfühler vorgeschlagen, der opto-elektronisch ist und mit einer Rechnereinheit kombiniert ist, die eine genaue Messung des Metallflüssigkeitsniveaus in der Kokille ermöglicht und die notwendigen Anweisungen zur Steuerung der Abzugsgeschwindigkeit und/oder der Durchflußleistung des Abstichs in die Kokille gibt.

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Genauer handelt es sich um einen opto-elektronischen Meßfühler, dem entweder das Prinzip einer üblichen Fernsehkamera oder das eines Wärmebildes oder eines anderen Meßfühlers oder einer Infrarotzelle zu Grunde liegt, und der ein vollständiges Bild liefert, das aus der Gesamtheit von Kokillenauflager, Kokilleninnerem und flüssigem Metall besteht. Das erhaltene Bild besteht aus einer Vielzahl von Leuchtpunkten einer bestimmten Intensität. Ein Mikroprozessor, der mit einem Meßfühler verbunden ist, registriert die Leuchtstärke eines jeden Punktes. Durch Entnahme von Stichproben der Stärken entlang eines winzigen Bereiches, der sich senkrecht erstreckt, erhält man eine Serie von digitalen Intensitätsanzeigen, die Auskunft über Lage und Ausdehnung desjenigen Segmentes des Bereiches geben, welches von flüssigem Metall eingenommen wird.

Die Tatsache, 'daß die Probeentnahme der Intensitäten auf einen winzigen Bereich (5-lOmm χ 100-120mm) begrenzt wird, stellt einen Kunstgriff dar, der sehr die Auswirkung der vereinzelt auftretenden Wirbel vermindert, welche die Erscheinung der flüssigen Metalloberfläche am Einguß verändern. In der Tat haben Blasen oder Spritzer, die das Risiko einer Verfälschung der Resultate im Falle einer Probeentnahme über das Gesamtbild mit sich bringen würden, nur eine schwache Einwirkung in einem winzigen Bereich, und die bei Wirbel angezeigten Ergebnisse können leicht als solche erkannt und auf dem Rechenwege ausgeschieden werden (Stellung von Grenzwerten für die Maximalabweichung, welche einer wirklichen Änderung des Badniveaus zugeschrieben werden kann).

Die Schwingungen der Kokille werden durch einen Berichtigungskreis ausgeschaltet. Das Aufdrücken einer gegebenen vertikalen Schwingung auf die Kokille, um das

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Hängenbleiben von erstarrendem Metall an den Wänden zu vermeiden, bewirkt eine fortwährende Lageänderung der unteren Begrenzung des Segments, dessen Länge ein Maßstab für das Badniveau ist. Um diese Abweichung auszugleichen, die sich zeitweise in der Form einer Sinuskurve entwickelt, integriert man in den Mikroprozessor ein Unterprogramm, welches die Länge des als Maßstab für das Badniveau dienenden Segmentes auf seinen richtigen Wert zurückführt. An den Enden von Steuerung und Reglung können das vollständige Bild und die Arbeitszone sichtbar gemacht werden.

Ein wichtiger Vorteil des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung beruht darin, daß man an Stelle eines komplizierten und kostspieligen Meßfühlers ebensogut einen Meßfühler gebrauchen kann, der sowohl einen kleineren Umfang als auch weniger Elektronik aufweist. In der Tat genügt eine Kamera mit acht Opto-Kupplern für die Untersuchung eines winzigen Bereiches in der angegebenen Größenordnung.

Die Meßeinrichtung des Metallbadniveaus einer Stranggießkokille umfaßt, wie aus der Zeichnung ersichtlich, einen opto-elektronischen Meßfühler 1, der das Bild "Innenwandung der Kokille + flüssiges Metall und Bezugspunkt" darstellt, wobei das Bild durch eine elektronische, mechanische oder optische Bildabtastung erzeugt wird. Die ^ette der Datenerfassung einer Rechnereinheit 2 empfängt die elektronischen Signale und erstellt analog oder numerisch die Abbildung Linie für Linie und macht sie der Bedienung auf einer Bildschirmeinheit 6 verfügbar. In der Folge wird das ganze Bild durch Auswertung der verschiedenen Differenzen in der Höhe des Signals behandelt, welches proportional der bezeichnenden Größe der anvisierten Fläche ist, und durch Inrechnungstellen des Signals für die Schwingung der Kokille 3. Daraus errechnet sich dann der Pegel des

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flüssigen Metalls in der Kokille. Dieser Wert wird der Bedienung an der Bildschirmeinheit 6 verfügbar gemacht und dient als Anweisung für den die Auslaufgeschwindigkeit und/oder die Auslaufleistung beeinflussenden Regler 5.

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L e e r s e

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Claims (8)

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1. Verfahren zur Messung des Metallbadniveaus in einer Kokille, gekennzeichnet durch die Verwendung eines opto-elektronischen Meßfühlers, der mit einer Rechnereinheit verbunden ist, um das Niveau des flüssigen Metalls in der Kokille genau zu messen und die notwendigen Anweisungen für die Steuerung der Abflußgeschwindigkeit des Produktes und/oder der Durchflußleistung des Abstichs zu geben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des opto-elektronischen Meßfühlers ein Gesamtbild vom Kokillenlager, Kokilleninneren und flüssigen Metall erhalten und mit Hilfe eines mit dem Meßfühler verbundenen Mikroprozessors die Intensität eines jeden der Punkte, die das Bild gestalten, registriert wird und die Intensität der in einem winzigen, sich vertikal erstreckenden Bereich gelegenen Punkte abgetastet wird, um dadurch eine Reihe von digitalen Werten zu erhalten, welche die Länge des durch das flüssige Metall eingenommenen Segmentes begrenzen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen der Kokille durch einen Berichtigungskreis ausgesondert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Daten für die automatische Steuerung der Durchflußmenge und/oder der Abflußgeschwindigkeit verwendet werden.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen opto-

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ORIGJNAL INSPECTED

elektronischen Meßfühler (1), der das Bild "Innenwand der Kokille + flüssiges Metall und Bezugspunkt" gestaltet.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine analoge oder numerische Hechnereinheit (2).

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, gekennzeichnet durch eine Einheit (6) zur Sichtbarmachung.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, gekennzeichnet durch einen Regler (5), der die Abflußgeschwindigkeit und/oder die Abflußmenge steuert.

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