FI74897C - Foerfarande foer reglering av pegelhoejden hos en metallsmaelta. - Google Patents

Description

1 74897

Menetelmä metallisulan pinnankorkeuden säätämiseksi

Keksintö kohdistuu menetelmään metallisulan pinnankorkeuden säätämiseksi, erikoisesti jatkuvavalukokillissa, 5 toteamalla ilman kosketusta sulapinnan tasonmuutos sondilla varustetulla sähköisellä etäisyyden mittauslaitteella, joka mittaa sähköisen impedanssin, sekä valvonta- ja ohjauslaitteilla, jotka vastaanottavat etäisyyssignaalin, jonka etäisyyden mittauslaite tuottaa metallisulan pinnan-10 korkeuden muutoksen seurauksena ja jota käytetään, erityisesti jatkuvavalukokillissa olevan, metallisulan pinnan ohjaamiseen haluttuun tasoon.

On tunnettua käyttää jatkuvavalulaitoksessa metallisulan suoraan pinnan valvontaan ja pinnan ohjaukseen me-15 kaanisia uimurilaitteita. Sellaiset laitteet ovat voimakkaiden mekaanisten ja lämpörasitusten alaisia, joita esiintyy esim. jatkuvavalukoneilla ja jotka vähentävät mittauksen luotettavuutta. Siksi on tullut tunnetuksi myös epäsuorat etäisyyden mittausmenetelmät, jotka toimivat luo-20 tettavammin ja vähemmän huoltoa vaativasti. Epäsuorina mittausmenetelminä on käytetty radiometrisiä, optisia, ääni- ja sähköisiä menetelmiä.

Radiometrisessä menetelmässä käytetään useimmiten COgQ-säteilijää gammasäteiden lähettäjän ja szintillaatio-25 laskijaa vastaanottimena, jolloin muuttuva pintamassa mittausalueella on suhteellinen vastaanotettuihin gammamää-riin. Huolimatta tällaisen kosketuksettoman, huoltoa vaatimattoman ja pieniviiveisen mittauksen eduista on itse preparaatin käsittely ja henkilökunnan potentiaalinen vaa-30 Taantuminen katsottava oleelliseksi haittapuoleksi.

Termograafiset menetelmät - yksinkertaisimmassa muodossa toteutettu termoelementtien ketjulla, toiseksi aikaansaatu joustomittajuovilla tai permeabiliteettimuutok-sella, kolmanneksi termografian avulla, - vaativat yleen-35 sä suuren laitemäärän mittausvaiheen erittäin suuren hi- 2 74897 tauden lisäksi, ts. aikaviiveet yhdestä useampiin sekun-teihin täytyy ottaa haittapuolina huomioon.

Optiset menetelmät, esimerkiksi valvonta riviraken-teisella televisiokameralla tai infrapunavastaanottimella, 5 toimivat suuremmalta etäisyydeltä ja tarkkailevat pintaa, ts. ei todellista metallisulapintaa, vaan toteavat peite-pulverien/kuonien pinnan. Täten todetaan peitekerroksen muutokset, jonka kautta vaikutetaan jälleen oikeastaan vakiona pidettävän metallisulapinnan liikkeisiin.

10 Epäsuorat äänimenetelmät läpikaiutus- tai reflek- tioperiaatteen mukaisesti vaativat jälleen suuren laite-määrän, koska on tuotava suuret äänienergiat useiden rajapintojen läpäisemiseksi.

Sähköiseen mittausmenetelmään nähden on DE-PS 15 29 51 097:stä tunnettu menetelmä valupinnankorkeuden sää tämiseksi jatkuvavalukokillissa, joka toteaa valupinnan korkeuden muutokset pyörrevirtaperiaatteen mukaisesti. Tässä menetelmässä tuotetaan lähetinkelasta lähtevä, kor-keajaksoinen magneettinen vaihtokenttä, joka indusoi jän-20 nitteet kahteen sekundääriseen vastaanottokelaan. Niiden resultoiva erojännite tasoitetaan valupinnan pitokorkeu-della nollaan, kun taas valupinnan poikkeamasta pitokor-keudesta syntyvä jännite käytetään säätämiseen. Tunnetulla menetelmällä on se haittapuoli, että lähetinkela ja nä-25 mä vastaanotinkelat täytyy sijoittaa kokillin seinämään valupinnan korkeudelle tai ne on asennettu kokillin yläpuolelle .

Keksinnön pohjana on siksi tehtävä aikaansaada menetelmä metallisulien pinnankorkeuden säätämiseksi, joka 30 on sovitettavissa erikoisesti kaikille jatkuvavalukokilli-tyypeille ja -mitoille sekä mitä erilaisimmille valettaville seoksille.

Keksintö ratkaisee tehtävän mentelmällä, jolle on tunnusomaista, että pinnankorkeuden muutos todetaan liik-35 kuvan sondin avulla mittaamalla jaksottain sähköisen impe- li.

3 74897 danssin kulku metallisulan yläpinnan ja sondin välillä, jolloin sondia mittausjakson aikana liikutetaan oleellisesti pystysuorassa suunnassa kohti sulan yläpintaa, ja kun saavutetaan valittu hyvin pieni, kuitenkin nollasta 5 eroava impedanssiarvo, käännetään sondin liikesuunta ja liikutetaan sitä kunnes saavutetaan hyvin suuri impedanssiarvo, jolloin sondin liikesuunta jälleen käännetään.

Edellä mainitussa menetelmässä muodostuu keksintö siitä, että pinnan muutos todetaan liikkuvan sondin avul-10 la mittaamalla jaksottain sähköisen impedanssin kulku rajakerroksen sisällä, joka on muodostunut sulapinnan ja sen yläpuolella olevan väliaineen välille.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä mitataan - sula vertailuelektrodina - impedanssi metallisulan pinnan ylä-15 puolella. Tällöin huomattiin, että sähköisen impedanssin muutos siirryttäessä sulan yläpuolen väliaineesta sulapin-taan ei tapahdu jyrkästi, vaan että impedanssin muutos ei tosin tapahdu lineaarisesti mutta tavallaan jatkuvasti. Tämä johtuu rajakerroksen olemassaolosta sulapinnan ja 20 sen yläpuolella olevan väliaineen välillä.

Metallisulan pinnan yläpuolella oleva ja rajakerrokseen rajoittuva väliaine voi muodostua esim. sulapeit-teestä, kuten suoloista, nokimustasta, kuonasta tai oksii-disista kerroksista. Impedanssin kulultaan mitattava raja-25 kerros on aina olemassa metallisulan korkeammilla lämpötiloilla, mutta myös sulapinnan ollessa kirkas ionisaatiota-pahtumien seurauksena sulan läheisessä atmosfäärissä. Näin on laita esimerkiksi valettaessa suojakaasunalaisena.

Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti sähköisen im-30 pedanssin kulku rajakerroksen sisällä metallisulapinnan ja sen yläpuolella olevan väliaineen välillä.

Keksinnön mukaisen meentelmän toteuttamiseksi käytännössä käytetään hyvän sähkönjohtokyvyn ja tarpeen vaatiessa hyvän lämmönkestokyvyn omaavasta materiaalista ole-35 vaa sondia, esim. sellaista materiaalia kuin kromi-teräs, 4 74897 kromi-nikkeli -seokset tai grafiitti. Sondia liikutetaan, lähtien hyvin korkean impedanssin alueelta väliaineen yläpuolella suunnilleen luotisuorassa sulaa kohti. Tämän liikkeen aikana mitataan jatkuvasti impedanssi metallisulan 5 yläpinnan (maapotentiaali) ja sondin välillä. Tällöin muodostetaan samanaikaisesti sondin kulkema matka tunnetulla tavalla esim. potentiometrisesti sähköiseksi arvoksi.

Jos impedanssi sondin liikkeen aikana saavuttaa hyvin pienen, kuitenkin vielä nollasta eroavan arvon, ts.

10 valupinnan pitokorkeuden, niin käännetään sondin liike sähköisellä ja/tai elektroonisella ohjauksella ja kääntö-pisteen sijainti todetaan sondin matkan mittauslaitteella ja rekisteröidään. Selostettu tapahtuma aloitetaan uudelleen, kun sondi on saavuttanut jälleen korkean impedanssin 15 alueen rajakerroksen ulkopuolella. Uudistettu mittaus voi kuitenkin tapahtua myös aikaohjauksella. Joka tapauksessa on tuloksena jaksottain toimiva mittaus. Jakson kesto sondin ajonopeus ja tunnusteluväli voidaan itse asiassa tunnetuilla sähköisillä kytkinlaitteilla sopeuttaa laajoissa 20 rajoissa mittaus- ja säätötehtävään.

Keksinnön mukaisen menetelmän erikoinen etu on siinä, että mittaussondilla, joka yksinkertaisimmassa tapauksessa voi olla muutamia millimetrejä vahva lanka, voidaan todeta ja ohjata metallisulapinnan tasomuutos myös hyvin 25 pienen, esim. alle 50 mm olevan sisähalkaisijän omaavilla säiliöillä. Keksinnön mukainen menetelmä sopii erikoisesti kokilleille, varsinkin jatkuvavalukokilleille, joiden halkaisija on pienempi kuin 150 mm, ts. kokilleille, joissa mittaukseen on käytettävissä vain kapea rako juoksevaa 30 metallia. Keksinnön mukaisen menetelmän toinen oleellinen etu on se, että voidaan mitata mittauskorkeudet muutamista millimetreistä useisiin metreihin saakka.

Kuviossa 2 on esitetty esimerkin omainen blokkikyt-kinkaava keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi.

35 Kuvion 2 säiliössä 1 on metallisula 2 ja sen ylä-

II

5 74897 puolella väliaine 5. Sulapinnan 3 yläpuolelle on muodostunut rajakerros 4. Sondia 6 liikutetaan liikuttajamekanis-milla 7 sulaan 2 päin tai siitä poispäin. Viitenumerot merkitsevät 5 8 impedanssin mittauskytkentä 9 vertailija 10 impedanssin raja-arvon tai pitoarvon asettelija 11 portti- ja rekisteröintikytkentä 12 moottorin ohjaus 10 13 servomoottori 14 matkan mittauslaite 15:llä on merkitty ulosmenevää mittaussignaalia, joka toimii metallisulapinnan säätämiseksi metallisulan syötöllä (ei esitetty piirustuksessa).

15 Mittaussignaali ohjaa esimerkiksi laitetta korkea- lämpötilaisen sulametallivirran muuttamiseksi joka puolelta suljetussa suorassa kanavassa useilla, magneettisydämi-en päälle sijoitetuilla sähkömagneettisilla keloilla (DE-OS 29 24 116 ja 30 24 970) . Edelleen voidaan mittaussig-20 naalia käyttää myös läpivirtauksen säätölaitteiden ohjaamiseen, esimerkiksi metallisulan keräämisten venttiilien ohjaamiseen (variocast ).

Kytkin- ja säätöjärjestelmä toimii keksinnön mukaisen menetelmän mukaan seuraavalla tavalla.

25 Kuviossa 2 esitetyssä alkutilanteessa on sondi 6 rajakerroksen ulkopuolella, siis oikealle pisteestä A kuviossa 1.

Oletettakoon, että pitoarvon asettelijalle 10 on ennalta annettu impedanssiarvo, joka vastaa pistettä B ku-30 viossa 1. Vertailija 9 totetaa tällöin eron impedanssikyt-kennän 8 tuottaman arvon (vastaa B:tä) välillä ja ohjaa moottoriohjauslaitteen 12 kautta servomoottoria 13, niin että se liikuttaa siirtomekanismin 7 kautta sondia 6 sulaan päin.

35 Kun sondi saavuttaa rajakerroksen ajetaan tämä siis 6 74897 A:sta suuntaan B. Kun 8:sta mitattu impedanssi saavuttaa pitoarvon B, niin kääntää komparaattori 9 12 :n, 13:n ja 7:n kautta sondin liikkeen, niin että sondi liikkuu B:stä suuntaan A kuviossa 1. Kääntöhetkellä ottaa portti- ja re-5 kisteröintikytkentä 11 matkan mittauslaitteen 14 mittaaman sondin 6 aseman sähköisenä arvona vastaan. Siten on tällä rekisteröity arvo C ja sen mukana siitä muodostettu mittaussignaali 15 suhteellinen pisteen B asemaan.

Jos piste B on hyvin lähellä siirryttäessä rajaker-10 roksesta sulaan, niin on mittaussignaali myös riittävällä tarkkuudella suhteellinen sulapinnan asemaan.

Moottoriohjauslaitteen 12 vastaavalla mitoituksella varmistetaan, että kääntäminen saavutettaessa impedanssin pitoarvo (piste B) tapahtuu hyvin nopeasti ja sitä-15 paitsi, että kääntämisen jälkeen sondi ensin palautuu määrätyn matkan korkeamman impedanssiarvon suuntaan, ennenkuin seuraava mittaustapahtuma aloitetaan, joka silloin jälleen tapahtuu selostetulla tavalla, niin että syntyy jaksottainen mittaus suurissa rajoissa aseteltavin jak-20 soin.

Il

Claims (3)

7 74897

1. Menetelmä metallisulan pinnankorkeuden säätämiseksi, erikoisesti jatkuvavalukokillissa toteamalla ilman 5 kosketusta sulapinnan (C) tasonmuutos sondilla varustetulla sähköisellä etäisyyden mittauslaitteella, joka mittaa sähköisen impedanssin, sekä valvonta- ja ohjauslaitteilla, jotka vastaanottavat etäisyyssignaalin, jonka etäisyyden mittauslaite tuottaa metallisulan pinnankorkeuden muutok-10 sen seurauksena ja jota käytetään, erityisesti jatkuvavalukokillissa olevan metallisulan pinnan ohjaamiseen haluttuun tasoon, tunnettu siitä, että pinnankorkeuden muutos todetaan liikkuvan sondin avulla mittaamalla jaksot-tain sähköisen impedanssin kulku metallisulan yläpinnan (C) 15 ja sondin välillä, jolloin sondia mittausjakson aikana liikutetaan oleellisesti pystysuorassa suunnassa kohti sulan yläpintaa (C), ja kun saavutetaan valittu hyvin pieni, kuitenkin nollasta eroava impedanssiarvo (B), käännetään sondin liikesuunta ja liikutetaan sitä kunnes saavutetaan hy-20 vin suuri impedanssiarvo (A), jolloin sondin liikesuunta jälleen käännetään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sondin liike muutetaan sähköiseksi signaaliksi ja kääntöpisteeseen verrannollinen signaaliar- 25 vo tallennetaan määrätyksi ajaksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sondin materiaalina käytetään hyvän sähkönjohtokyvyn ja mahdollisesti hyvän lämmönkestä-vyyden omaavaa materiaalia, joka kuuluu kromiterästen, kro- 30 minikkeliseosten tai grafiittien ryhmään.