DE944990C

DE944990C - Method and device for determining and regulating the height of the metal level in continuous casting molds

Info

Publication number: DE944990C
Application number: DEST3623A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinrich Hiecke
Original assignee: Steirische Gusstahlwerke AG
Current assignee: Steirische Gusstahlwerke AG
Priority date: 1950-08-12
Filing date: 1951-07-14
Publication date: 1956-07-26

Description

Verfahren und Einrichtung zum -Feststellen und Regeln der Höhenlage des Metallspiegels in Stranggießkokillen Beim Stranggießverfahren für Metalle, insbesondere für Stahllegierungen in beiderseits offenen Kokillen, ist es erforderlich, den Metallspiegel in der Kokille zu überwachen bzw. die Gießgeschwindigkeit so zu regeln, daß einerseits ein Überlaufen des flüssigen Stahles od. dgl. vermieden und andererseits ein gleichmäßiger Verlauf der Erstarrung des Stranges gesichert ist. Die nächstliegende und einfachste Möglichkeit, dies zu erreichen, würde die Beobachtung des Stahlspiegels mit freiem Auge oder mittels Spiegels bieten, doch ist dies wegen Blendung und der unvermeidlichen Verqualmung nicht möglich. Weiter fallen alle Methoden aus, die auf direkte oder indirekte Überwachung des Flüssigkeitsspiegels mittels Sonden, Elektroden usw. hinzielen, die innerhalb der Kokille angebracht werden, da diese, wenn sie auch die hohe Gießtemperatur aushalten, durch das Spritzen beim Gießen mit freiem Strahl unwirksam werden könnten.Procedure and device for determining and regulating the altitude of the metal level in continuous casting molds In the continuous casting process for metals, in particular For steel alloys in molds that are open on both sides, it is necessary to use the metal mirror to monitor in the mold or to regulate the casting speed so that on the one hand an overflow of the liquid steel or the like avoided and on the other hand a more uniform The course of the solidification of the strand is secured. The closest and easiest One way of doing this would be to observe the steel mirror with free Eye or by means of a mirror, but this is because of glare and the inevitable Smoke not possible. All methods that rely on direct or aim for indirect monitoring of the liquid level using probes, electrodes, etc., which are attached inside the mold, as this, even if they also have the high casting temperature endure, which could render the spray ineffective when watering with a free stream.

Die bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, daß es zweckmäßig ist, nur Überwachungseinrichtungen zu verwenden, die außerhalb der Kokille bzw. des um diese gelegten Kühlmantels angebracht werden können. Es ist bekannt, daß die überwachung des Spiegels durch an die äußere Kokillenwand angeschweißte Drähte aus einem Material, das mit dem Baustoff der Kokille ein Thermoelement bildet, möglich ist, wobei die Meßstellen in gewissen Abständen im Bereiche der zulässigen Spiegelschwankungen angeordnet sind. Diese Lösung bereitet jedoch Schwierigkeiten, einerseits wegen der erforderlichen isolierenden und gegen hohen Wasserdruck abgedichteten Durchführung der Drähte durch den Wasserkühlmantel und andererseits, weil die Kokille wegen Verschleiß oder Wahl verschiedener Strangquerschnitte öfter gewechselt werden muß, wobei der Kühlmantel beibehalten werden soll.Experience so far has shown that it is only useful To use monitoring devices that are outside the mold or around it Laying cooling jacket can be attached. It is known that surveillance of the mirror by means of wires made of a material welded to the outer mold wall, that forms a thermocouple with the building material of the mold is possible, with the Measuring points at certain intervals in the range of the permissible mirror fluctuations are arranged. However, this solution presents difficulties, on the one hand because the required insulating bushing sealed against high water pressure of the wires through the water cooling jacket and, on the other hand, because the mold is worn out or choice of different strand cross-sections must be changed more often, the Cooling jacket should be retained.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht nun im wesentlichen darin, daß zwecks Feststellung der Höhenlage des Metallspiegels in der Kokille der Kokilleninhalt selbst zur Beeinflussung der Induktivität einer außerhalb der Kokille im Bereiche des Metallspiegels angeordneten stromdurchflossenen Spule ausgenutzt wird. Das Prinzip der Ausnutzung der Induktivitätsbeeinflussung einer von Wechselstrom durchflossenen Spule zur Feststellung der Lage eines ferromagnetischeii Kernes innerhalb dieser Spule ist in der Meßtechnik an sich bekannt. So, wurde z. B. vorgeschlagen, mittels eines ferromagnetischen, von einer Spule umgebenen Schwimmers die Höhe eines Flüssigkeitsniveaus zu messen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bildet nun die Drosselspule die Primärwicklung eines Transformators, wobei die Kokille die kurzge-schlossene Sekuridärwicklung und der Kokilleninhalt selbst den zumindest paramagnetischen Kern bildet. Im Falle eines antimagnetischen, jedoch elektrisch leitenden Kokilleninhaltes, also z. B. beim Stranggießen von Nichteisenmetallen, wird ja nach der Lage des Kernes, also nach der Höhe des Spiegels in der Kokille, die Induktivität der Spule durch die Veränderung der Größe der Wirbelstromverluste- erreicht, wodurch auch wieder brauchbare Meß- oder Regelgrößen erhalten werden. Gemäß der Erfindung können die Veränderungen der Induktivität der Spule zur automatischen Regelung der Metallspiegelhöhe in der Kokille, insbesondere zur Regelung der Zufuhr des flüssigen Metalls zur Kokille, in einfacher Weise ausgenutzt werden.The method according to the invention now essentially consists in that in order to determine the height of the metal level in the mold of the mold contents even to influence the inductance of an outside of the mold in the area of the metal mirror arranged current-carrying coil is used. The principle the utilization of the inductance influence of an alternating current flowing through it Coil for determining the position of a ferromagnetic core within it Coil is known per se in metrology. So, was z. B. proposed by means of a ferromagnetic float surrounded by a coil, the height of a liquid level to eat. In the method according to the invention, the choke coil now forms the primary winding a transformer, the mold being the short-circuited secondary winding and the mold content itself forms the at least paramagnetic core. In the event of an anti-magnetic, but electrically conductive mold content, so z. B. in the continuous casting of non-ferrous metals, depending on the position of the core, that is according to the level of the level in the mold, the inductance of the coil through the Change in the size of the eddy current losses achieved, which also makes it usable again Measured or controlled variables are obtained. According to the invention, the changes the inductance of the coil for automatic regulation of the metal level in the Mold, in particular to regulate the supply of liquid metal to the mold, can be exploited in a simple manner.

Die Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im wesentlichen gekennzeichnet durch eine im Bereiche des in der Kokille aufrechtzuerhaltenden Metallspiegels angeordnete, von Wechselstrom durchflossene Spule und eine Einrichtung, welche die Veränderungen der Induktivität der Spule anzeigt oder auf eine Regeleinrichtung überträgt.The device for carrying out the method according to the invention is essentially characterized by one in the area to be maintained in the mold Metal mirror arranged coil through which alternating current flows and a device, which indicates the changes in the inductance of the coil or to a control device transmits.

Die Perrneabilität von Stahl bei einer Temperatur von über 768' C (Curiepunkt), also bei Gießtemperaturen, sinkt bis auf u = i,oi. Bei. diesen Temperaturen, bei welchen der Permeabilitätswert des Stahles knapp Über dem Permeabilitätswert der Luft liegt, ist Stahl als paramagnetisch zu bezeichnen, und es sind die durch die Veränderung der Höhenlage des Stahlspiegels sich ergebenden Veränderungen der Induktivität der Spule verhältnismäßig gering. Um diese Werte nicht zu verwischen, ist es zweckmäßig, die Kokille und ihren Kühlmantel zumindest im Bereiche der Spule aus antimagnetischem Material auszubilden, wobei die Spule den Kühlmantel umgibt. Die Ausbildung der -Kokille aus Kupfer ist an sich bekannt, jedoch ist es wesentlich, daß auch der Kühlmantel aus antimagnetischem Material besteht.The permeability of steel at a temperature of over 768 ° C (Curie point), i.e. at casting temperatures, drops to u = i, oi. At. At these temperatures, at which the permeability value of the steel is just above the permeability value of the air, steel can be described as paramagnetic, and the changes in the inductance of the coil resulting from the change in the height of the steel surface are relatively small. In order not to blur these values, it is expedient to make the mold and its cooling jacket at least in the area of the coil from antimagnetic material, the coil surrounding the cooling jacket. The formation of the mold made of copper is known per se, but it is essential that the cooling jacket also be made of antimagnetic material.

Gemäß der Erfindung wird eine bei Induktivitätsmegsungen an sich bekannte Brückenschaltung atigewendet, wobei die Drosselspule einen Zweig der Brücke bildet. Wenn die Widerstände in den anderen Zweigen der Brücke für eine bestimmte Lage des Metallspiegels in der Kokille abgestimmt werden, so ergibt der bei einer Veränderung der Höhe des Metallspiegels durch den Nullkreis der Brücke fließende, Differenzstrom einen brauchbaren Meßwert, welcher nicht durch die Gesamtstromaufnahme der Spule beeinträchtigt ist und sich daher auch entsprechend verstärken läßt. Eine solche Schaltung weist daher denVorteil der größeren Empfindlichkeit und Genauigkeit auf.According to the invention, one is known per se in inductivity measurements Bridge circuit atigewendet, wherein the choke coil forms one branch of the bridge. If the resistances in the other branches of the bridge for a certain position of the Metal level in the mold are matched, so results in a change the height of the metal mirror through the bridge's zero circle, differential current flowing a usable measured value, which is not due to the total current consumption of the coil is impaired and can therefore also be increased accordingly. Such Circuitry therefore has the advantage of greater sensitivity and accuracy.

DieEifindung ermöglicht somit dieBeobachtung des Metallspiegels in der Stranggießkokille ohne Verschleiß der Meßorgane, wie dies bei innerhalb der Kokille angeor(Ineten Sonden und anderen Meßgeräten unweigerlich der Fall ist. Die Meßwerte können ohne weiteres auf eine Regelvorrichtung zur Wirkung gebracht werden, welche in Ab- hängigkeit von der Spiegelhöhe in der Kokille den Zufluß des Stahls oder sonstigen Metalls selbsttätig regelt.Thus DieEifindung allows dieBeobachtung of the metal level in the continuous casting mold without wear of the measuring members as shown at angeor within the mold (Ineten probes and other measuring devices is invariably the case. The measured values can be carried into effect readily to a control device which dependence in the absence automatically regulates the inflow of steel or other metal from the mirror height in the mold.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch veranschaulicht, welches eine Stranggießkokille darstellt.In the drawing, the invention is based on an exemplary embodiment schematically illustrates which represents a continuous casting mold.

i stellt die Stranggießkokille, welche z. B. aus Kupfer besteht, dar, 2 ist der Kühlmantel, in welchen das Kühlwasser bei 3 eintritt und aus welchem es bei 4 austritt. In die Kokille wird in einem freien Stmhl 5 Stahl eingegossen, welcher sich in der Kokille zum Strang formt. 6 stellt den flüssigen,Teil des Kokilleninhaltes dar, wobei der Stahlspiegel bei 7 liegt, während 8 den bereits verfestigten Teil des gegossenen Stranges darstellt, der von Führungsrollen 9 gefaßt ist.i represents the continuous casting mold, which z. B. consists of copper, is, 2 is the cooling jacket, in which the cooling water enters at 3 and from which it exits at 4. Steel is poured into the mold in a free steel mill 5 , which is formed into a strand in the mold. 6 represents the liquid part of the mold contents, the steel level being at 7 , while 8 represents the already solidified part of the cast strand, which is held by guide rollers 9.

Im Bereiche der Höhe des Stahlspiegels 7 ist eine von Wechselstrom durchflossene Drosselspule io angeordnet, deren Kern der in ihrem Bereiche liegende Teil des Stahles in der Kokille bildet. Bei Steigen des Stahlspiegels 7 wird die Stromaufnahme der Spule verringert und bei FaÄlen des StahlsPiegels 7 erhöht. Die Induktivität der Spule gibt daher ein Maß für die Höhe des StahlsPiegels7 in der Kokillei, und es kann dieser Meßwert entweder abgelesen oder zur Regelung des Stahlzuflusses zurr Kokille oder des Abganges des Stranges8 aus der Kokille unmittelbar ausgenutzt werden. Die deutlichsten Ausschläge des Meßwertes ergeben sich, wenn der Stahlspiege17 innerhalb der Niveaumarken ii und 12, also im Bereiche der Spule schwankt.In the area of the height of the steel level 7 there is arranged a choke coil io through which alternating current flows, the core of which is formed by the part of the steel in the mold which is in its area. When rising of the steel mirror 7, the current consumption of the coil is reduced and increased in the steel FaÄlen mirror. 7 The inductance of the coil therefore gives a measure of the height of the steel level7 in the mold, and this measured value can either be read off or used directly to regulate the steel inflow to the mold or the exit of the strand8 from the mold. The clearest deflections of the measured value result when the steel mirror17 fluctuates within the level marks ii and 12, i.e. in the area of the coil.

Claims

PATENT CLAIMS: i. A method for determining and regulating the height of the metal level in continuous casting molds with the aid of the mold contents, characterized by the use of an induction coil which is arranged outside the mold in the area of the metal surface and through which a measuring current flows. : 2. Method according to Claimi, characterized in that the changes in the inductance of the coil are used to automatically regulate the height of the metal level in the mold, in particular to regulate the supply of liquid metal to the mold. 3. Device for carrying out the method according to claim i or 2, characterized by a coil through which alternating current flows, arranged in the area of the metal level to be maintained in the mold, and a device which displays the changes in the inductance of the coil or transmits it to a control device. 4. Device according to claim 3, characterized in that the mold and its cooling jacket are made of antimagnetic material at least in the region of the coil. 5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that the coil surrounds the cooling jacket, optionally is firmly connected to this. 6. Device according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the coil is arranged in a bridge circuit. Documents considered: German Patent No. 297 287; Archives for technical measurement, April 1935, BlattV, January 1937, Blatt V.