DE2748622A1

DE2748622A1 - Einrichtung zum messen und regeln des niveaus von fluessigem stahl in einer stranggiesskokille

Info

Publication number: DE2748622A1
Application number: DE19772748622
Authority: DE
Inventors: Jean Dipl Ing Baumert
Original assignee: Arbed SA
Current assignee: Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1976-11-05
Filing date: 1977-10-29
Publication date: 1978-05-11
Also published as: BE860425A; FR2369892B1; FR2369892A1; GB1595427A; LU76147A1

Description

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Deutsches Patentamt
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B/Du (807)

AACHEN

28. Okt. 1977

Patentanmeldung

Ana.: Acieries Reunies de Burbach-Eich-Dudelange S.A. ARBED, Avenue de Io Liberte, Luxemburg (Luxemburg)

Bez.: Einrichtung zum Messen und Regeln des Niveaus von flüssigem Stahl in einer Stranggießkoki11e

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Die vorliegende Erfindung befaßt sich ait einer Einrichtung zum Messen und Regeln des Niveaus von flüssige» Stahl in einer Stranggießkokille.

In der Stranggießerei ist es sehr wichtig, sowohl fUr die Führung der Gießmaschine als auch fUr die Qualität des Produkts, daß jederzeit die genaue Höhe des FlUssigkeitsbads bekannt ist.

Die bekannten Einrichtungen zu« Messen und Regeln des Niveaus von flüssige« Stahl in einer Stranggießkokille sind verhältnismäßig kompliziert und störanfällig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meß- und Regeleinrichtung zu schaffen, die sich durch einen einfachen Aufbau und eine große Betriebssicherheit auszeichnet.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe benutzt die erfindungsgemäße Einrichtung die Schwankung der Eigenfrequenz eines elektrischen Schwingungskreises durch die Veränderung des Abstands zwischen einer Spule, die eines der betätigenden Elemente des Schwingungskreises bildet, und der freien Oberfläche des Stahlbads.

Der Geber der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht aus einer elektrischen Spule, die durch ein Rohr aus leitendem Material gebildet ist, das von einer oder mehreren Windung(en) umgeben und durch Elemente aus feuerfestem Material gehalten oder auch darin eingehüllt ist.

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Eine Veränderung des Badniveaus zieht eine Veränderung der Eigenfrequenz des Schwingungskreises nach sich, und zwar durch den Wechsel der elektrischen Charakteristiken, sei es induktiv, sei es kapazitiv, der so ausgebildeten Spule.

Die feste Kapazität des Schwingungskreises wird in Prinzip durch ein System von zwei koaxialen Elementen gebildet, entweder durch ein flexibles koaxiales Kabel oder durch zwei starre konzentrische Rohre.

Zur Minimalisierung der schädlichen äußeren Einflüsse, beispielsweise derjenigen, die durch eine schwingende Vertikalbewegung der Kokille oder durch eine Verlagerung des Stahlstrahls auf die Eigenfrequenz des Kreises ausgeübt werden, umgibt man die Spule mit eines ringförmigen statischen Schirm, der auf der unteren Seite offen und der freien Oberfläche des Stahlbads zugewandt ist.

Die Spule ist waagerecht und konzentrisch zur Kokille im Innern derselben mit einer bestimmten Entfernung von der Badoberfläche, z. B. 10 cm von dieser, angeordnet.

Das koaxiale System dient gleichzeitig als Leiter zur Verbindung der Meßspule mit dem Schwingungserreger und mit der Meß- und Steuereinrichtung. Der äußere Leiter, der sich am Potential des Bezugspunkts Null befindet, ist am statischen Schirm, der die Meßspule umgibt, angeschlossen·

Zua Ausgleich des Gleitens der Eigenschwingung des schwingenden

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Kreises, welches durch die Formänderung der Spule durch die Hitzeeinwirkung entsteht, wird ein Thermoelement in die Umhüllung der Spule eingebout, dessen Signal zur Beeinflussung des Schwingkreises benutzt wird, z. B. durch einen Betätigungsverstärker und eine Diode mit steuerbarer Kapazität·

Da die freie Oberfläche des flüssigen Stahls eine in Bewegung befindliche Oberfläche ist, wird die Eigenschwingung des Meßkreises sich um einen Wert verändern, der einem mittleren Niveau entsprechend festgesetzt ist. Zur Stabilisierung des Signals, das hinterher zur Regelung der Stahleinspeisung in die Kokille verwendet wird, enthält der das Signal verarbeitende Kreis einen Impulsformerkreis for Durchschnittswerte.

Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung ein Ausfuhrungsbeispiel schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine praktische Ausfuhrungsform der Spule sowie ihre Anordnung zur Kokille und zum Stahlbad, dessen Niveau zu steuern ist.

Fig. 2 zeigt eine besondere Ausfuhrungsform des elektronischen Stromkreises.

In Fig. 1 werden die folgenden Elemente unterschieden!

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— οι Stranggießkokille, die durch einen schwingenden Antrieb in Bewegung gehalten wird;

B Meßspule;

C koaxialer Leiter, der gleichzeitig als Kapazität und als Leiter dient;

E statischer Schirm;

A Stahlbad;

J Stahlstrahl, der die Kokille speist;

S Stutze, die die Meßspule zu Fundamenten (F) unbeweglich hält, jedoch nicht bezogen auf die Kokille;

Th Thermoelement zum Messen der Spulentemperatur.

Man sieht, daß die Gruppe Spule + Schirm durch die Stutze S fest gelagert ist. Ein Ende der mit zwei Windungen ausgestatteten Spule ist mit dem zentralen Element des koaxialen Leiters verbunden, das andere mit dem äußeren Element, welches am Schirm E angeschlossen ist, wobei sich die beiden letzteren im Potential des Bezugspunkts Null befinden.

Die Spule B besteht z. B. aus vier Windungen mit einem Durchmesser von 100 mm, der Leiter C aus einem koaxialen Kabel von 3,8 m, welches eine Kapazität von 240 pF hat, welche eine Schwingungsfrequenz f im Bereich von 4,6 MHz ergibt. Man erzielt mit einer gleichen Vorrichtung eine Vergrößerung von f , abhängig davon, daß sie wirklich nicht linear zum Abstand Spule-Bad ist, um etwa 20 kHz bis 40 kHz fUr eine Annäherung zur Badoberfläche von 10 mm.

In Fig. 2, die eine mögliche Ausfuhrung der elektronischen Gruppe

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zeigt, wird ongenoaaen, daß die Schwingungsfrequenz des Gebers (ie Prinzip willkürlich) verhältnismäßig hoch ist. In diesea Falle kann eine Umsetzung der Frequenz f des nutzbaren Signals in den Bereich der akustischen Frequenzen angebracht sein, obwohl es nicht unbedingt nötig wäre. Der Modulator Hod liefert am Ausgang die Summ und die Differenz der Frequenzen des Bezugssignals Öse rff und diejenige des Nutzsignals Öse. Der Filter eliminiert die Summ f ♦ f . Die analoge Verarbeitung wird dargestellt. Ein Uafoner Frequenzspannung liefert eine Spannung, die der Frequenz des Signals as Eingang f - f proportional ist. (indessen ist zu

bemerken, daß f und folglich auch f - f keine linearen Funktio-' υ ^¥ r υ

nen des Abstands zwischen der Spule und dea Niveau des flüssigen Stahls in der Kokille sind. Die Linearität ist außerdem keine Bedingung for das richtige Arbeiten der Gruppe.)

Man wird sich darauf einrichten, daß f - f a «in (oder «αχ) für

■ r υ ^x

ein Niveau «in des Stahls umgekehrt ist. Auf diese Weise wird ein Durchschnittswert der durch den Uaforaer (der in beiden Richtungen variieren kann und dabei ganz das gleiche Signal behält) gelieferten Spannung de« Mittleren Niveau des Stahls in der Kokille entsprechen.

Da die Frequenz f , die ein Bild der freien Oberflüche des flüssigen Stahls darstellt, bei eine« vorgegebenen Durchschnittsniveau um einen Durchschnittswert schwankt, elifciniert nan zur Stabilisierung des Regeins diese schädlichen Abweichungen Mit Hilfe eines Stroakreises, der in der Lage ist, «inen Durchschnittswert (Hoy) zu bilden, und zwar Mit eineM Filter natfc unten pB von einer Frequenz Mit

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•ehr niedrigen Unterbrechungen. Der Konparator Comp liefert die Differenz zwischen der "Durchschnittsspannung", die von Stromkreis Hoy geliefert wird, und der Bezugsspannung Ur, welche eine Funktion des Signalwerts des Stahlniveaus ist und den Servomotor SH in Betrieb setzt, der den Stahlzufluß zur Speisung der Kokille regelt.

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Claims

PotentonsprUche:

1. Einrichtung zu· Messen und Regeln des Niveaus von flüssigem Stahl in einer Stranggießkokille, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwankungen der Eigenfrequenz eines elektrischen Schwingungskreises benutzt werden, dessen Spule (B), bestehend aus einer oder Hehreren Windung(en) eines starren Leiters, von einen oder mehreren Element(en) (S) aus feuerfestem Material gestutzt wird und/oder in einem Gehäuse (E) untergebracht ist, das aus einen oder mehreren der erwähnten Elemente besteht, und konzentrisch im Innern der Kokille (L) in einer waagerechten Ebene angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Frequenzschwankungen entsprechenden elektrischen Signale gefiltert werden und zur Steuerung des Stahlstrahls (j), der die Kokille (L) speist, benutzt werden.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspule (B) von einen elektrischen statischen Schirn (E) umgeben ist, der zum Stahlbad hin offen ist, und daß einer der Pole der Spule (B) mit dem statischen Schirm (E) verbunden ist, der sich im Bezugspotential befindet.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Spule (B) ein Thermoelement (Th) zum Messen ihrer Temperatur und zur Berichtigung der Eigenfrequenz des Schwingungskreises angeschlossen ist.

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