DE2757785C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Niveauhöhe einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, insbesondere einer metallischen Schmelze - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Niveauhöhe einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, insbesondere einer metallischen SchmelzeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Art.
Sie bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptanspruch, insbesondere an einem Metallschmelzofen.
Durch die DE-PS 3 69 611 ist eine Vorrichtung zur
elektrischen Fernübertragung des Standes von Flüssigkeitssäulen bekannt, wobei im Bereich des Flüssigkeitsniveaus mittels an der Behälterwand angebrachter
stromdurchflossener Spulen Wechselspannungen erzeugt werden, die innerhalb der Flüssigkeit Ströme
induzieren, die der Anzeige und als Maß für die Füllhöhe der elektrisch leitenden Flüssigkeit dienen. — Hierbei
wird der jeweilige Niveaustand der Flüssigkeit durch eine Transformator-Anordnung gemessen, bei der der
stromdurchflossene Kern des Transformators im Innern der Flüssigkeit angeordnet ist — Ein solches Verfahren
ist daher weder bei aggressiven, noch bei Flüssigkeiten hoher Temperatur wie Schmelzen anwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die auch
bei aggressiven Flüssigkeiten sowie bei Flüssigkeiten hoher Temperatur, z. B. bei Schmelzen, anwendbar sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des kennzeichnenden
Teils des Hauptanspruchs vor. Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Verbesserung und Weiterbildung des Verfahrens nach dem Hauptanspruch bzw.
kennzeichnen sie die der Ausübung des Verfahrens dienende Vorrichtung.
Der Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung nach
der Erfindung ist darin zu sehen, daß unter Abkehr von
der Messung des Flüssigkeitsniveaus mit Hilfe eines Transformators mit Kern (DE-PS 3 69 611) und der
Anwendung des Prinzips des kernlosen Induktionsofens nicht nur Messung bei aggressiven und heißen
Flüssigkeiten möglich ist, sondern auch eine vollständig verschleißfreie Meßmethode geschaffen wird, deren
Genauigkeit im allgemeinen für alle vorkommenden Messungen genügt Das Verfahren und die Vorrichtung
nach der Erfindung ermöglichen auch das Messen des
is Flüssigkeitsniveaus von einer Bezugsebene unterhalb
oder oberhalb des Flüssigkeitsbehälters unabhängig vom Stand des Flüssigkeitsniveaus in dem Behälter, d. h.
bei gegebenem Flüssigkeitsniveau kann die Höhe des Behälters z. B. dessen Auslauföffnung gegenüber einer
Auf der Zeichnung sind im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung das Verfahren und die
Vorrichtung nach der Erfindung erläutert und zwar zeigt
F i g. 1 in schematischer Darstellung ein Schmelzegehäuse sowie den außerhalb desselben angeordneten
Meßtransformator vi\d
Fig.2 eine Vorrichtung für die Steuerung der
Kokillenbewegung beim Elektroschlackeumschmelz
verfahren.
In der F i g. 1 bedeutet 1 ein kastenartiges Gehäuse,
das in die Wandung eines Gefäßes eingelassen ist in dem die erfindungsgemäße Niveauregelung vorgenommen werden soll. Dieses Gehäuse wird vorteilhaft aus
austenistischem Stahl hergestellt 2 ist ein Deckel für den Abschluß des Gehäusekastens nach außen. Der
Innenraum 3 ist je nach der Höhe der Temperatur, die in dem Regelgefäß 4 herrscht, mehr oder minder stark
gekühlt, beispielsweise durch Einführen und Abführen
von Kühlwasser in an sich bekannter Weise. Die
Innenwand des Gehäuses liegt direkt gegen die fluiden Stoffe in dem Regelgefäß an. Im vorliegenden Fall soll
beispielsweise das Niveau in einem Gefäß geregelt werden, in dem sich eine Metallschmelze mit darüber
liegender Schlacke befindet. 5 ist die Metallschmelze, 6 ist die Schlacke, 7 ist das einzuregelnde Niveau. In dem
Gehäuseraum 3 befindet sich ein aus Trafoblech in bekannter Weise hergestelltes Joch 8 mit 3 Spulenträgern. Auf dem unteren Spulenträger befindet sich die
Arbeitsspule 9, auf dem oberen Spulenträger die Arbeitsspule 10 und auf dem mittleren Spulenträger die
Meßspule 11. Die Arbeitsspulen 9 und 10 sind hintereinander geschaltet Über die Kontakte 12 und 13
wird diesen Spulen ein Arbeitswechselstrom zugeleitet.
Über die Kontakte 14 und 15 wird aus der Meßspule 11
eine induzierte Spannung abgeleitet, deren Größe in charakteristischer Weise von der Höhe des Niveaus 7 in
dem angrenzenden Gefäß abhängt und die für die Kenntlichmachung der Niveauhöhe herangezogen wird.
Diese an den Kontakten 14 und 15 gemessene Spannung wird schließlich dazu herangezogen, um Maßnahmen
durchzuführen, die dazu dienen, die Niveauhöhe 7 so zu verändern, daß sie gerade in der Höhe der Meßspule 11
zum Stehen kommt. Diese Einstellung wird insbesondere re dadurch ermöglicht, daß die Spannung an den
Kontakten 14 und 15 dann einen extremalen Wert hat, wenn die Niveauhöhe 7 mit der Achse der Meßspule 11
zusammenfällt.
Das vorangehend dargestellte Arbeitsprinzip der Erfindung kann für verschiedene Verfahren angewandt
werden, bei denen eine Niveauregelung für elektrisch leitende fluide Stoffe notwendig ist. Im metallurgischen
Bereich liegen wichtige Anwendungsmöglichkeiten vor allem bei der Niveauregelung für das zu vergießende
Metall innerhalb der Stranggußkokille, bei der Niveauregelung im Zusammenhang mit dem Elektroschlackenschweißen
und schließlich bei der Niveauregelung für das Elektroschlackeumschmelzverfahren, wobei für die
letztere Verfahrensweise die Anwendbarkeit sowohl bei der sogenannten Hebekokille wie auch bei der
sogenannten Trichterkokille gegeben ist
Im folgenden wird die Anwendung der Erfindung auf das Elektroschlackeumschmelzverfahren mit Hebekokille
beispielhaft beschrieben. Bei diesem Verfahren wird die Hebekokille nach Maßgabe der Erstarrung des
Blocks im Unterteil der Kokille nach oben verschoben.
In der F i g. 2 ist die Anwendung der Erfindung auf die
Regelung beziehungsweise Steuerung der Kokillenbewegung beim Elektroschlackeumschmelzverfahren mit
Hebekokille schematisch dargestellt In dec Fig.2 bedeutet 16 die Abschmelzelektrode, 17 die wassergekühlte
aus Kupfer bestehende Hebekokille. 18 ist der erstarrte Block, S ist das flüssige Metall und die 6 die
flüssige Schlacke, 7 ist das Niveau des flüssigen Metalls auf das die Hebekokille mitsamt der Abschmelzelektrode
laufend und möglichst kontinuierlich einreguliert werden muß. 19 ist der Tragarm, der mit der
Hebekokille und der Abschmelzelektrode — letzteres ist in der Skizze nicht besonders dargestellt — fest
verbunden ist und der mittels der Spindel 20 durch Umdrehung derselben aufwärts bewegt wird. 21 ist der
Elektromotor, mittels dessen die Spindel 20 in Umdrehung versetzt wird. 22 ist die Stelle in der
Kupferkokille, an der die Meßvorrichtung gemäß F i g. 1 eingesetzt ist 23 ist eine schematische Darstellung des
Gehäusekastens mit der Meßvorrichtung gemäß F i g. 1, in deren Meßspule (11 in F ig. 1) durch die im Innern der
Kokille induzierten Wirbelströme die Meßspannung induziert wird. 24 ist ein Spannungsverstärker für die in
der Meßspule (11 in F i g. 1) erzeugten Signale.
25 ist ein Speicher der sämtliche notwendigen Grenz- und Steuerwerte enthält, um aus dem Vergleich mit den
aus 24 eingehenden Werten dem Umsetzer 26 Signale zum Betrieb des Hebemotors 21 zuzuführen, so daß ein
gleichmäßig intermittierendes, feinauflösendes Bewegen — vornehmlich Anheben der Hebekokille 17 erzielt
27 ist ein Hochfrequenzgenerator, der das Wechselspannungssignal für die Arbeitsspulen (9 und 10 in
F i g. 1) liefert 28 ist ein Netzgerät zur Speisung von 24, 25,26 und 27.
Versuche haben gezeigt, daß mittels des zuvor beschriebenen Niveauregelungs-Mechanismus die
Höhe der Hebekokille beim Elektroschlackeumschmelzen
von Stahl ±5 mm in Bezug auf den gewünschten Sollwert eingestellt werden kann.
Wie schon zuvor mitgeteilt ist die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung nicht auf das Elcktroschlackeumschmelzen
beschränkt sondern es sind vielfältige Anwendungsmöglichkeiten gegeben, wenn
die Höhe die ein leitendes fluides Material in einem Gefäß einnimmt festgestellt oder reguliert werden soll.
Die Anwendung der Erfindung empfiehlt sich immer dann, wenn der Innenraum eines das fluide Material
enthaltenden Gefäßes zur direkten — zum Beispiel optischen — Messung nicht zugänglich irr.
Gegebenenfalls können die Meßgwäte nach der Erfindung ortsbeweglich gestaltet werden, so daß sie an
Vorratsbehälter oder Reaktionsbehälter zur Vornahme von Messungen von außen in die Wand eingeführt und
nach erfolgter Messung wieder entfernt werden. Diese Arbeitsweise ist zum Beispiel zweckmäßig, wenn es sich
um die Feststellung des Niveaus einer metallischen Schmelze in einer Pfanne handelt, in der die Schmelze
zwecks Raffination mit einer Reaktionoschlacke behandelt
werden soll.
Eine weitere wichtige Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung ist neben den obengenannten
Beispielen die Steuerung des kontinuierlichen Einschmelzens von Metallen, insbesondere von Eisenschwamm,
in einem Schmelzofen, aus dem das Metall entweder durch einen Überlauf (Syphon) oder durch
einen gesteuerten Ablaß, wie durch ein ventilartiges Organ, kontinuierlich oder diskontinuierlich abgelassen
wird. In diesem Fall wird erfindungsgemäß mittels der in der Meßspule entstehenden Spannung die Zugabe von
Schmelzgut in den Ofen, wie durch die Beeinflussung der Geschwindigkeit eines Aufgabebandes, gesteuert,
oder die Auslaßgeschwindigkeit für das geschmolzene Produkt, wie über elektrisch bewegte Ventilorgane,
oder es werden beide Mal;erialbewegungen durch die Spannung der Meßspule in: Abhängigkeit voneinander
gesteuert
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zum Messen der Niveauhöhe in einem Gefäß befindlichen elektrisch leitenden
Flüssigkeit, insbesondere einer Metallschmelze, bei dem die Meßgrößen durch Induzieren von Wirbelströmen gewonnen werden und der Regelung des
Niveaus der Flüssigkeit dienen, gekennzeichnet durch die Anwendung eines Behälters für die
Flüssigkeit nach Art eines kernlosen Induktionsofens derart, daß die Wirbelströme durch die
geschlossene Behälterwand durch ausschließlich außerhalb des Behälters gelegene Arbeits- und
Meßspulen erzeugt und gemessen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewonnenen Meßgrößen zum
Steuern der Bewegung des Flüssigkeitsbehälters benutzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewonnenen Meßgrößen zur
Regelung eier Auslaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit aus dem Behälter und/oder zur Regelung der
Zugabegeschwindigkeit zu der Flüssigkeit benutzt werden.
4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Transformator aus einem creiarmigen Joch (8) besteht, dessen äußere Arme die Arbeitsspulen (9,
10) und der mittlere Arm die Meßspule (11) trägt
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsbehälter (17) höhenverstellbar und die Meßspule (11) auf den Hebeantrieb
(Motor 21) des Flüssigkeitsbehnlters geschaltet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flfi-yigkeitsbehälter in
seinem mittleren Abschnitt eine Kühleinrichtung aufweist
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772757785 DE2757785C3 (de) | 1977-12-23 | 1977-12-23 | Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Niveauhöhe einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, insbesondere einer metallischen Schmelze |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772757785 DE2757785C3 (de) | 1977-12-23 | 1977-12-23 | Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Niveauhöhe einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, insbesondere einer metallischen Schmelze |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2757785A1 DE2757785A1 (de) | 1979-06-28 |
DE2757785B2 DE2757785B2 (de) | 1980-04-30 |
DE2757785C3 true DE2757785C3 (de) | 1981-01-29 |
Family
ID=6027152
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772757785 Expired DE2757785C3 (de) | 1977-12-23 | 1977-12-23 | Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Niveauhöhe einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, insbesondere einer metallischen Schmelze |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2757785C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3162710D1 (en) * | 1980-01-10 | 1984-04-26 | Olin Corp | Electromagnetic casting apparatus and process |
DE3346650A1 (de) * | 1983-12-20 | 1985-06-27 | Schweizerische Aluminium Ag, Chippis | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen und regeln eines niveaus einer metallschmelze |
-
1977
- 1977-12-23 DE DE19772757785 patent/DE2757785C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2757785B2 (de) | 1980-04-30 |
DE2757785A1 (de) | 1979-06-28 |
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