NO845073L - Fremgangsmaate og anordning for aa bestemme og regulere et metallsmeltenivaa. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å bestemme og regulere nivået for en metallsmelte i en støpeform, før-ingsrenne eller lignende ved måling av virvelstrømmer som ved hjelp av en målespole induseres i metallsmelten og utgjør et mål for målespolens avstand til smelteoverflaten. Oppfinnelsen gjelder også en anordning for utførelse av denne fremgangsmåte . For å kunne oppfylle de nåværende fordringer til metallbehandling med henblikk på metallstruktur og overflate-egenskaper, er det under støpeprosessen helt nødvendig å ha kjennskap til metallnivået i støpeformen med stor nøyaktighet. Særlig ved støpning med elektromagnetisk kokille avhenger overflatekvaliteten direkte av stabiliteten av metallnivået i støpeformen.

Fra for eksempel CH-PS 599.541 er det kjent en innretning for avføling av overflatenivået for smeltet metall i en streng-støpeform med et avfølingsorgan som omfatter et varmefølsomt magnetisk legeme, hvis magnetiske egenskaper forandres i avhengighet av temperaturen og som er anordnet på et passende sted i støpeformens sidevegg. Denne innretning kan imidlertid ikke finne noen anvendelse ved støpning i elektromagnetisk kokille, da avfølingsorganet påvirkes på ukontrollerbar måte av den elektromagnetiske kokille selv. Videre har denne innretning vist seg alt for lite fleksibel, da den alltid befinner seg på samme sted i støpeformen og derfor gjør en fleksibel utførelse av metallnivåets måling umulig.

US-PS 4.160.168 viser en anordning for å kontrollere overflaten av et metallbad, og hvor metallnivået utledes på elektro-optisk vei. Denne målemetode er imidlertid altfor unøyaktig, da den blant annet avhenger av høyden av den kant-menisk som dannes av metallsmelten.

Det er således et formål for oppfinnelsen å utvikle en fremgangsmåte og en anordning av ovenfor angitt art, og som til-later måling av en metallsmeltes overflatenivå på enkel måte og likevel med høyeste nøyaktighet. Herunder legges det særlig vekt på fleksibel anvendelse av anordningen som helhet og å oppnå uavhengighet av foreliggende temperaturvekslinger innenfor arbeidsområdet.

Dette oppnås ved en fremgangsmåte av ovenfor angitt art og hvorunder virvelstrømmer induseres i metallsmeltens overflate, og deres størrelse sammenlignes med en tilsiktet verdi, og tilførselsmengden av metallsmelte reguleres i samsvar med forskjellen mellom de sammenlignede størrelser.

Ved denne fremgangsmåte utledes metallsmeltens overflatenivå i avstand fra sideveggene og på metallsmeltens frie overflate. Målingen er da fri for tilfeldige vekslinger i meniskdannel-ser ved kanten av overflaten, som imidlertid inngår i alle hittil kjente fremgangsmåter for måling av metallnivåer ved hjelp av innretninger i kokillens sidevegg. Videre hindrer målingens utførelse på den frie metalloverflate, særlig ved elektromagnetisk støpning av aluminium, en forringelse av målingens nøyaktighet ved at måleprosessen påvirkes av magnetiske strømninger som utgår fra kokilleveggene.

Ved en tilsvarende anordning for utførelse av fremgangsmåten er vedkommende målespole anordnet over metallsmelten og forbundet med en elektronisk enhet, som forsyner målespolen med den nødvendige vekselstrøm for å frembringe nevnte virvel-strøm, samt måler virvelstrømmenes størrelse, idet den elektroniske enhet er tilkoblet en reguleringsinnretning for sammenligning av den målte foreliggende verdi av virvelstrøm-mene med en tilsiktet verdi, og som er anordnet for styring av en enhet for å bestemme gjennomløpsmengden av metallsmelte gjennom et utløpsrør eller lignende. Herunder befinner målespolen seg fortrinnsvis på en bunnplate av et føringsrør som er opplagret i et hylster på en tverrbjelke over metallsmelten, samt er beskyttet av en hette av varmebestandig materiale. Denne sistnevnte hette kan for eksempel bestå av teflon. Da den elektroniske enhet også befinner seg inne i nevnte hylster, kan den på enkel måte og ved hjelp av en HF-kabel gjennom føringsrøret være forbundet med målespolen. Selve hylsteret sitter på tverrbjelken, idet det mellom hylsteret og tverrbjelken er anordnet et ytterligere isolasjonssjikt. Det består for eksempel av aluminium og er inn-vendig foret med isolasjonsmaterial. I driftsposisjon for-løper føringsrøret gjennom tverrbjelken.

Det føringsrør som målespolen er fast forbundet med, bør i henhold til et særtrekk ved oppfinnelsen vært innstillbart i høyderetningen. Dette kan oppnås på enkel måte ved at en stift som er tilgjengelig fra utsiden av hylsteret, kan settes inn i en utboring i føringsrøret, som oppviser flere sådanne utboringer langs sin lengdeakse. I praksis har det vist seg at foreliggende måling av metallnivå optimalt bør finne sted ved en avstand på ca. 20 mm fra målehodet til metallsmelten.

I henhold til dette bør denne verdi benyttes som referanse-verdi for den etterfølgende reguleringsprosess. En tilsvarende kalibrering bør fortrinnsvis finne sted før nivåmåleren anbringes på tverrbjelken og ved måling av virvelstrømmer indusert i en stasjonær metallplate. Hvis senere senkning av metallnivået skulle være påkrevet, kan denne etterfølges av målespolen' ved en senkning av føringsrøret. Ved dette er nivåmåleanordningen meget tilpasningsdyktig til ønskede forandringer. Det er naturligvis også tenkelig at føringsrøret er fast anordnet i hylsteret og at hylsteret kan heves og senkes sammen med tverrbjelken.

Da det hersker meget høye temperaturer i nivåmålerens arbeidsområde, bør i henhold til oppfinnelsen dens indre eller også det rom omkring målespolen som omsluttes av teflonhetten avkjøles ved hjelp av et kjølemedium. For dette formål kommer først og fremst luft på tale.

Hvis metallnivået forandrer seg for eksempel under støpe-prosessen så vil det opptre impedansforandringer i målespolen, da de induserte virvelstrømmer i måleobjektet gir seg til kjenne som ohmske tap. Verdien av disse impedansforandringer overføres gjennom den elektroniske enhet til en reguleringsinnretning, hvor den sammenlignes med den ovenfor angitte tilsiktede verdi. På grunnlag av en forskjell mellom den foreliggende verdi og den tilsiktede verdi styrer så denne reguleringsinnretning i sin tur vedkommende enhet for bestemmelse av gjennomløpsmengden av metallsmelte gjennom et utløps-rør eller lignende. I tilfelle det foreligger en forskjell settes en trinnmotor igang, som i sin tur driver en gjenget spindel som over en arm er forbundet med en plugg eller tapp. Ved hjelp av denne plugg kan tverrsnittet i et gjennom-

løp i avløpsrøret forandres, således at metalltilførselen for-høyes eller avstrupes.

Anordningen som helhet er meget lite følsom for forstyrrelser og arbeider med høy nøyaktighet.

Ytterligere fordeler, særtrekk og enkeltheter ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse av et foretrukket utførelseeksempel under henvisning til de ved-lagte tegninger, hvorpå: Fig. 1 er en perspektivskisse som delvis i snitt viser en

anordning for regulering av en metallsmeltestrømning.

Fig. 2 viser et forstørret snitt gjennom nivåmåleren i den

viste anordning i fig. 1.

Fig. 1 viser en renne 1 med utløpsrør 2 for tilførsel av en metallsmelte S til en støpeform eller kokille 3.

En tverrbjelke 4 som spenner over kokillen 3, bærer under mellomkobling av et isolersjikt 40 en nivåmåler 5 og er gjennomboret av føringsrøret 6 for en føler 10 og nivåmåleren 5. Sistnevnte er over en ledning 7 forbundet med en reguleringsinnretning 8, og denne er i sin tur over en ytterligere ledning 9. tilsluttet en enhet 11 for bestemmelse av gjennom-løpsmengde for metallsmelten S gjennom et utløpsrør 2 . Til en utragende arm 12 fra enheten 11 er det koblet en stav 14, som er anordnet for med sin ytterste spiss å forandre utløps-tverrsnittet for en åpning 15 i uttapningsrøret 2.

I henhold til fig. 2 er en induktiv målespole 12 fast anordnet på bunnplaten 19 av føringsrøret 6, idet målespolen eller dannelsen av et bunnrom R er tildekket av en isolerende teflonhette 21. Oventil rager føringsrøret 6 inn i et hylster 23 for nivåmåleren 5 og som for eksempel består av aluminium med en indre isolasjonsforing 24, og holdes i stilling i hylsteret av en innstillingsstift 25 som er tilgjengelig fra utsiden. Ved hjelp av denne stift kan en ønsket avstand for føleren 10 fra overflaten av metallsmelten S innstilles, idet føringsrøret 6 for dette formål og langs sin lengdeakse oppviser ikke viste utboringer i bestemte innbyrdes avstander som stikkhull for stiften 25.

Målespol en 20 er over en HF—kabel 27 gjennom føringsrøret 6, og som er antydet ved strekpunkterte linjer, forbundet med en elektronisk enhet 28, hvis bestanddeler ikke er nærmere vist. Ved hjelp av denne enhet forsynes målespolen 20 med veksel-strøm av høyere frekvens, og som induserer virvelstrømmer i metallsmelten S. Størrelsen av de foreliggende strømmer i målespolen er avhengig av avstanden mellom målespolen 20 og metallsmelten S, og utgjør således et mål for denne avstand mellom de innbyrdes induktivt koblede elementer. Dette betyr at en demodulert, linearisert og forsterket impedansforandring i målespolen 20 bevirker en spenningsforandring som er direkte proporsjonal med forandringer i avstanden mellom smelte og målespole 20.

Et således frembragt signal føres over en strekpunktert ledning 30 til en klemmelist 31, som en ledning 7 er tilsluttet ved hjelp av en stikkontaktforbindelse 41.

For nedkjøling av hele systemet er en slange 32 forbundet med en slangetilkobling 33 for innblåsning av luft eller et annet kjølemedium gjennom en dyse 34 i det indre 22 av hylsteret 23, hvorfra vedkommende luft eller lignende atter kan slippe ut gjennom et luftfilter 35.

Ved hjelp av en tverrsnittinnsnevring i dysen 34 tilføres også luft gjennom en ytterligere, avgrenende dyse 36, et slange-stykke 37, og en stiplet antydet strømningskanal 38 i førings-røret 6 samt gjennom målespolen 20 til bunnrommet R, hvorfra luften atter kan slippe ut gjennom utboringer 39.

Signalet fra den elektroniske enhet 28 avgis gjennom ledningen 7 til reguleringsinnretningen 8 og omvandles der til et styre-signal for enheten 11 til å fastlegge gjennomstrømningsmengden for metallsmelten S. I enheten 11 settes da for dette formål en trinnmotor igang, som over en skruespindel kan bevege armen 12 med staven 14 oppover og nedover for tverrsnittsforandring av gjennomløpsåpningen 15 og eventuelt åpning og lukking av denne .

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for nivåovervåkning av en metallsmelte som tilføres gjennom et utløpsrør eller lignende til en støpe-form, føringsrenne eller lignende, ved måling av induserte virvelstrømmer i metallsmelten ved hjelp av en målespole og som mål for målespolens avstand fra metallsmelten, idet virvelstrømmenes størrelse ved metallsmeltens overflate sammenlignes med en tilsiktet verdi, karakterisert vedat den tilførte mengde metallsmelte reguleres i samsvar med forskjellen mellom den tilsiktede og foreliggende verdi.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat det ved hjelp av en demodulert, linearisert og forsterket impedansforandring i målespolen frembringes en spenningsforandring som er direkte proporsjonal med avstandsforandringer mellom metallsmelte og målespole.

3. Anordning for nivåovervåkning av en metallsmelte som til-føres gjennom et utløpsrør til en støpeform, føringsrenne eller lignende, ved måling av induserte virvelstrømmer i metallsmelten ved hjelp av en målespole og som mål for avstanden mellom målespolen og metallsmelten, idet målespolen er anordnet over metallsmelten og forbundet med en elektronisk overvåkningsenhet, karakterisert vedat en elektronisk enhet (28) er forbundet med en reguleringsinnretning (8) for sammenligning av den målte foreliggende verdi av virvelstrømmenes størrelse med en tilsiktet verdi, og hvorved tverrsnittet av en gjennomløpsåpning (15) fra utløpsrøret (2) kan forandres ved hjelp av en ytterligere enhet (11) for innstilling av gjennomløpsmengden av metallsmelte (S).

4. Anordning som angitt i krav 3,karakterisert vedat målespolen (20) er an- bragt på en bunnplate (19) i et føringsrør (6) opplagret i et hylster (23) over metallsmelten (S), samt beskyttet av en hette (21) av varmebestandig material.

5. Anordning som angitt i krav 4,karakterisert vedet bunnrom (R) som opptar målespolen (20) og er forbundet med den omgivende atmosfære gjennom utboringer (39).

6. Anordning som angitt i krav 4 eller 5,karakterisert vedat føringsrøret (6) er anordnet for varierende høydeinnstilling i hylsteret (23).

7. Anordning som angitt i krav 3-6,karakterisert vedat det isolerte hylster (23) er anordnet på en tverrbjelke (4) med mellomkobling av et isolasjonssjikt.

8. Anordning som angitt i krav 3-7,karakterisert vedat det indre (22) av hylsteret (23) og/eller bunnrommet (R) utsettes for et kjøle-medium.

9. Anordning som angitt i krav 3-8,karakterisert vedat nevnte ytterligere enhet (11) oppviser en trinnmotor anordnet for å drive en skruespindel, som i sin tur er montert for å påvirke en arm (12) såvel som en aksialt forskyvbar stav (14) som er påhengslet armen og er anordnet for å føres inn i tverrsnittet av gjen-nomløpsåpningen (15) for utløpsrøret (2).

10. Anvendelse av en fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, henholdsvis en anordning som angitt i krav 3-9, for støpning av aluminium i elektromagnetisk kokille.