RU2456118C1 - Method for control over liquid metal or slag bath level in mould and device to this end - Google Patents

Method for control over liquid metal or slag bath level in mould and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2456118C1
RU2456118C1 RU2011112165/02A RU2011112165A RU2456118C1 RU 2456118 C1 RU2456118 C1 RU 2456118C1 RU 2011112165/02 A RU2011112165/02 A RU 2011112165/02A RU 2011112165 A RU2011112165 A RU 2011112165A RU 2456118 C1 RU2456118 C1 RU 2456118C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
receiver
level
metal
source
Prior art date
Application number
RU2011112165/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Маркович Нехамин (RU)
Сергей Маркович Нехамин
Александр Александрович Деднев (RU)
Александр Александрович Деднев
Владимир Семенович Дуб (RU)
Владимир Семенович Дуб
Сергей Олегович Соколов (RU)
Сергей Олегович Соколов
Леонид Яковлевич Левков (RU)
Леонид Яковлевич Левков
Михаил Анатольевич Киссельман (RU)
Михаил Анатольевич Киссельман
Сергей Владимирович Каманцев (RU)
Сергей Владимирович Каманцев
Владимир Алексеевич Ролдугин (RU)
Владимир Алексеевич Ролдугин
Сергей Витальевич Орлов (RU)
Сергей Витальевич Орлов
Марина Ивановна Швейкерт (RU)
Марина Ивановна Швейкерт
Дмитрий Валерьевич Новиков (RU)
Дмитрий Валерьевич Новиков
Юрий Николаевич Кригер (RU)
Юрий Николаевич Кригер
Владислав Александрович Елизаров (RU)
Владислав Александрович Елизаров
Дмитрий Александрович Шурыгин (RU)
Дмитрий Александрович Шурыгин
Original Assignee
Сергей Маркович Нехамин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Маркович Нехамин filed Critical Сергей Маркович Нехамин
Priority to RU2011112165/02A priority Critical patent/RU2456118C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2456118C1 publication Critical patent/RU2456118C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrometallurgy, namely, to control over liquid metal or slag level at metallurgical plants, in particular, electroslag remelting. Radiation flux is directed from radioactive source onto liquid bath in metal forming zone. Radiation reflected by said zone is used as controlled magnitude. Reflected radiation is controlled on the side of solid angle outer side with its vertex making the source while surface gets in contact with formed workpiece located inside said solid angle. Note here that radiation monitoring point is selected so that difference between magnitudes of reflections by liquid slag and metal workpiece at maximum and minimum positions of liquid bath exceeds the range of background radiation variations at control point. Proposed device comprises radioactive radiation source and, at least, one radiation receiver located outside of solid angle.
EFFECT: higher accuracy of measurements.
8 cl, 5 dwg

Description

Изобретения относятся к электрометаллургии, а именно к контролю уровня жидкого металла или шлака в металлургических установках, в частности, в установках электрошлакового переплава.The invention relates to electrometallurgy, namely to control the level of liquid metal or slag in metallurgical plants, in particular, in electroslag remelting plants.

Задача контроля уровня жидкого металла в кристаллизаторе актуальна, поскольку она непосредственно связана с управлением процесса формирования слитка и изменением скорости наплавления, и, как следствие, с качеством выплавляемого слитка.The task of controlling the level of liquid metal in the mold is relevant, since it is directly related to controlling the process of forming the ingot and changing the deposition rate, and, as a result, the quality of the smelted ingot.

Известны способы контроля уровня жидкого металла в ванне рудно-термической печи (пат. РФ №2376540, МПК F27B 3/08, пр. от 08/04/2008 г.). В данном способе уровень расплава определяют по изменению фазного напряжения и тока электрода в соответствии с формулой H=KUпс, где Н - уровень расплава, мм, Uпс - значение постоянной составляющей фазного напряжения, мВ, K - коэффициент, зависящий от величины фазного напряжения, мм/мВ. Такой способ не обеспечивает необходимую точность.Known methods for controlling the level of liquid metal in the bath of an ore-thermal furnace (US Pat. RF No. 2376540, IPC F27B 3/08, etc. from 08/04/2008). In this method, the melt level is determined by changing the phase voltage and electrode current in accordance with the formula H = KU ps , where H is the melt level, mm, U ps is the value of the constant component of the phase voltage, mV, K is a coefficient depending on the magnitude of the phase voltage mm / mV. This method does not provide the necessary accuracy.

Индукционный бесконтактный датчик уровня жидких металлов основан на измерении электромагнитного сигнала, возникающего в зоне контроля в связи с изменением уровня жидкого металла (А.С. СССР №494615, МПК G01F 23/26, пр. от 23.07.73 г.). Датчик выполнен в виде съемной головки, внутри которого размещены рабочая и измерительные обмотки. При подходе электропроводной жидкости к датчику на выходе появляется сигнал, пропорциональный эдс, индуцируемых в измерительных обмотках, который поступает в систему регулирования уровня металла.Induction non-contact liquid metal level sensor is based on the measurement of the electromagnetic signal that occurs in the control zone due to a change in the liquid metal level (AS USSR No. 494615, IPC G01F 23/26, pr. Of 23.07.73). The sensor is made in the form of a removable head, inside of which are placed the working and measuring windings. When the electrically conductive liquid approaches the sensor, a signal is output that is proportional to the emf induced in the measuring windings, which enters the metal level control system.

Индукционный датчик не обеспечивает необходимой чувствительности по уровню металлической ванны, так как при установке его в глухом отверстии, выполненном в стенке медного кристаллизатора, датчик экранируется медью, обладающей значительно большей электропроводностью, чем металлическая ванна. Установка датчика в сквозном отверстии в стенке кристаллизатора приводит к резкому снижению надежности. Определить уровень шлаковой ванны индукционным датчиком еще сложнее, чем уровень металла. В электрошлаковых печах датчики этого типа не получили распространения.The induction sensor does not provide the necessary sensitivity for the level of the metal bath, since when it is installed in a blind hole made in the wall of a copper crystallizer, the sensor is shielded by copper, which has a significantly higher electrical conductivity than a metal bath. Installing the sensor in a through hole in the mold wall leads to a sharp decrease in reliability. It is even more difficult to determine the level of a slag bath by an induction sensor than the level of a metal. In electroslag furnaces, sensors of this type are not widely used.

Известны способы измерения уровня расплава при электрошлаковом переплаве по величине теплового излучения от боковой поверхности металлической ванны или сформированного слитка (А.С. СССР №496813, МПК С21С 5/56, пр. от 16.09.74 г.). По изменению величины сигнала контролируют уровень металлической ванны.Known methods for measuring the level of the melt during electroslag remelting by the amount of thermal radiation from the side surface of a metal bath or formed ingot (AS USSR No. 496813, IPC S21C 5/56, etc. from 09.16.74). By changing the magnitude of the signal control the level of the metal bath.

Для реализации этого способа известны устройства, т.н. тепломеры, для контроля уровня металлической ванны, содержащие датчик теплового потока, помещенный в корпус, встраиваемый в стенку кристаллизатора (А.С. СССР №496813, МПК C21C 5/56, пр. от 16.09.74 г., А.С. СССР №513555, МПК C21C 5/56, пр. от 10.02.75 г.).To implement this method, devices are known, the so-called heat meters for monitoring the level of a metal bath, containing a heat flux sensor placed in a housing that is built into the mold wall (AS USSR No. 496813, IPC C21C 5/56, etc. dated September 16, 74, AS USSR No. 513555, IPC C21C 5/56, ave. From 10.02.75).

Использование тепломера для определения уровня жидкой ванны по тепловому потоку через стенку кристаллизатора не обеспечивает достаточную надежность. Во-первых, профиль теплового потока по высоте кристаллизатора имеет, как правило, два максимума, величина и характер которых по ходу плавки подвержены изменениям. В связи с этим, надежно идентифицировать положение жидкой металлической ванны на практике не удается. Во-вторых, из-за высокой теплопроводности стенки медного кристаллизатора происходит выравнивание профиля теплового потока по высоте кристаллизатора, вследствие чего для обеспечения необходимой чувствительности тепломер устанавливают в сквозном отверстии в стенке кристаллизатора. Как и в предыдущем случае, это приводит к резкому снижению надежности из-за возможности прорыва металла или шлака через сквозное отверстие в стенке кристаллизатора.The use of a heat meter to determine the level of a liquid bath by heat flow through the mold wall does not provide sufficient reliability. Firstly, the heat flux profile along the height of the mold has, as a rule, two maxima, the magnitude and nature of which are subject to changes during melting. In this regard, in practice it is not possible to reliably identify the position of the liquid metal bath. Secondly, due to the high thermal conductivity of the wall of the copper mold, the heat flow profile is aligned with the height of the mold, as a result of which the heat meter is installed in the through hole in the mold wall to provide the necessary sensitivity. As in the previous case, this leads to a sharp decrease in reliability due to the possibility of a breakthrough of metal or slag through a through hole in the mold wall.

В качестве наиболее близкого аналога заявляемого способа принят способ контроля уровня жидкой металлической или шлаковой ванны в кристаллизаторе, при котором направляют поток излучения от радиоактивного источника на жидкую ванну в зоне формирования металлической заготовки, контролируют величину излучения и по ее изменению определяют уровень ванны (Пат. GB №1521257, МПК B22D 23/06, пр. от 27.09.74 г.).As the closest analogue of the proposed method, a method for controlling the level of a liquid metal or slag bath in a mold is adopted, in which the radiation flux from a radioactive source is directed to a liquid bath in the formation zone of a metal billet, the radiation value is controlled and the bath level is determined by its change (US Pat. GB No. 1521257, IPC B22D 23/06, ave. From 09/27/74).

В качестве наиболее близкого аналога заявляемого устройства для измерения уровня жидкой металлической или шлаковой ванны принято устройство для измерения уровня жидкой металлической или шлаковой ванны в кристаллизаторе, формирующем заготовку, включающее радиоактивный источник излучения и, по крайней мере, один приемник излучения (Пат. GВ №1521257, МПК B22D 23/06, пр. от 27.09.74 г.). В данном устройстве источник и приемник размещены так, что между ними находится выплавляемый слиток, либо жидкая ванна, либо шлаковая ванна.As the closest analogue of the claimed device for measuring the level of a liquid metal or slag bath, a device for measuring the level of a liquid metal or slag bath in a mold forming a preform including a radioactive radiation source and at least one radiation receiver has been adopted (Pat. GW No. 1521257 , IPC B22D 23/06, etc. of 09.27.74). In this device, the source and the receiver are placed so that between them is a melted ingot, or liquid bath, or slag bath.

При этом приемник воспринимает проникающее слиток излучение от источника. Величина сигнала от источника зависит от расстояния до приемника. С увеличением поперечных размеров выплавляемого слитка сигнал от источника должен быть увеличен. Однако такое увеличение должно быть согласовано с санитарными нормами, ограничивающими его величину. При этом снижается точность измерения.In this case, the receiver receives radiation penetrating the ingot from the source. The magnitude of the signal from the source depends on the distance to the receiver. With increasing transverse dimensions of the smelted ingot, the signal from the source should be increased. However, such an increase should be consistent with sanitary standards that limit its size. This reduces the accuracy of the measurement.

Технической задачей заявляемых изобретений является создание способа и устройства контроля уровня жидкой металлической или шлаковой ванны в кристаллизаторе, позволяющих достичь высокой точности измерения в пределах санитарной нормы излучения.The technical task of the claimed invention is the creation of a method and device for controlling the level of a liquid metal or slag bath in the mold, which allows to achieve high measurement accuracy within the sanitary radiation standard.

Задача решается тем, что в способе контроля уровня жидкой металлической или шлаковой ванны в кристаллизаторе, при котором направляют поток излучения от радиоактивного источника на жидкую ванну в зоне формирования металлической заготовки, контролируют величину излучения и по ее изменению определяют уровень ванны, в качестве контролируемой величины рассматривают величину излучения, отраженного этой зоной.The problem is solved in that in the method for controlling the level of a liquid metal or slag bath in the mold, in which the radiation flux from a radioactive source is directed to a liquid bath in the formation zone of the metal billet, the radiation value is controlled and the level of the bath is determined by its change, consider the controlled value as the amount of radiation reflected by this zone.

Задача решается также тем, что величину отраженного излучения контролируют с внешней стороны телесного угла, вершиной которого является источник, а поверхность касается формируемой заготовки, находящейся внутри телесного угла.The problem is also solved by the fact that the magnitude of the reflected radiation is controlled from the outside of the solid angle, the vertex of which is the source, and the surface touches the workpiece formed inside the solid angle.

Задача решается также тем, что точку контроля излучения выбирают так, чтобы разность значений отраженного жидким шлаком и формирующейся металлической заготовкой при высшем и низшем положении жидкой ванны превышала диапазон колебаний фонового излучения, которое попадает в точку контроля излучения, минуя жидкий шлак и формирующуюся металлическую заготовку.The problem is also solved by the fact that the radiation control point is chosen so that the difference between the values reflected by the liquid slag and the forming metal billet at the highest and lowest positions of the liquid bath exceeds the vibrational range of the background radiation, which falls into the radiation control point, bypassing the liquid slag and the forming metal billet.

Задача решается также созданием устройства для измерения уровня жидкой металлической или шлаковой ванны в кристаллизаторе, формирующем заготовку, которое содержит радиоактивный источник излучения и, по крайней мере, один приемник излучения, расположенный с внешней стороны телесного угла, вершиной которого является радиоактивный источник, а поверхность касается формируемой заготовки, находящейся внутри телесного угла, при этом радиоактивный источник и приемник излучения могут быть расположены на одном уровне.The problem is also solved by creating a device for measuring the level of a liquid metal or slag bath in the mold, forming a preform that contains a radioactive radiation source and at least one radiation receiver located on the outside of the solid angle, the peak of which is a radioactive source, and the surface touches formed blanks located inside the solid angle, while the radioactive source and radiation receiver can be located at the same level.

Задача решается также тем, что устройство для измерения уровня жидкой металлической или шлаковой ванны снабжено вторым приемником излучения, который своим выходом вместе с выходом первого приемника подключен к блоку сравнения, причем второй приемник расположен от источника на расстоянии, при котором излучение радиоактивного источника, принимаемое вторым приемником, ниже его порога чувствительности или заэкранирован. Кроме того, приемник излучения может быть помещен в охлаждаемый кожух.The problem is also solved by the fact that the device for measuring the level of a liquid metal or slag bath is equipped with a second radiation receiver, which, together with the output of the first receiver, is connected to the comparison unit with its output, the second receiver being located at a distance from the source at which the radiation of the radioactive source received by the second receiver, below its sensitivity threshold or shielded. In addition, the radiation receiver can be placed in a cooled casing.

Задача решается также тем, что радиоактивный источник излучения и приемник излучения установлены относительно боковой поверхности формируемой заготовки или жидкой ванны на расстоянии, при котором отраженное от них излучение радиоактивного источника превышает порог чувствительности приемника излучения.The problem is also solved by the fact that the radioactive source of radiation and the radiation receiver are installed relative to the side surface of the workpiece or liquid bath at a distance at which the radiation of the radioactive source reflected from them exceeds the sensitivity threshold of the radiation receiver.

Изобретения поясняются чертежами. На Фиг.1 изображено направление потока излучения на зону формирования металлической заготовки. На Фиг.2 изображено размещение источника и приемника излучения относительно зоны формирования металлической заготовки. На Фиг.3 показан продольный разрез кристаллизатора. На Фиг.4 показан поперечный разрез кристаллизатора с источником и двумя приемниками излучения. На Фиг.5 представлена зависимость выходного сигнала приемника излучения от уровня жидкой металлической ванны.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows the direction of the radiation flux to the zone of formation of the metal billet. Figure 2 shows the placement of the radiation source and receiver relative to the zone of formation of the metal billet. Figure 3 shows a longitudinal section of the mold. Figure 4 shows a cross section of a mold with a source and two radiation detectors. Figure 5 shows the dependence of the output signal of the radiation receiver on the level of the liquid metal bath.

Фиг.1 поясняет способ контроля уровня 1 жидкой металлической 2 или уровня 3 шлаковой 4 ванны в кристаллизаторе 5, при котором направляют поток излучения от радиоактивного источника 6 на жидкую ванну 2, 4 в зоне 7 формирования металлической заготовки 8, контролируют величину излучения 9, отраженного этой зоной, и по ее изменению определяют уровень 1 или 3 ванны 2 или 4.Figure 1 explains the method of controlling level 1 of liquid metal 2 or level 3 of slag 4 bath in the mold 5, in which direct the radiation flux from the radioactive source 6 to the liquid bath 2, 4 in the zone 7 of the formation of the metal billet 8, control the amount of radiation 9 reflected this zone, and by its change determine the level 1 or 3 baths 2 or 4.

Величину отраженного излучения 9 контролируют с внешней стороны телесного угла 10, вершиной которого является источник 6, а поверхность 11 (на фиг.1 показана лучами) касается формируемой заготовки 8, находящейся внутри телесного угла 10. Линия 12, по которой поверхность 11 телесного угла 10 касается формируемой заготовки 8, включающей жидкую часть 2, является границей поверхности (как части поверхности заготовки 8), стягивающей телесный угол 10.The magnitude of the reflected radiation 9 is controlled from the outside of the solid angle 10, the top of which is the source 6, and the surface 11 (shown by rays in Fig. 1) touches the workpiece 8 formed inside the solid angle 10. Line 12 along which the surface 11 of the solid angle 10 concerns the formed workpiece 8, including the liquid part 2, is the boundary of the surface (as part of the surface of the workpiece 8), tightening the solid angle 10.

На фиг.2 показано, что приемник регистрирует отраженное излучение как от поверхности материала, уровень которого определяют, так и отраженное излучение от его внутренних слоев, то есть рассеянное излучение. Поскольку интенсивность излучения, рассеянного материалом, который находится внутри кристаллизатора, зависит от плотности, то при повышении уровня жидкой металлической ванны металл вытесняет менее плотный шлак в зоне контроля. При этом интенсивность рассеянного (отраженного) излучения возрастает, что и фиксируется как пересечение контрольного уровня поверхностью жидкой металлической ванны.Figure 2 shows that the receiver registers reflected radiation from both the surface of the material, the level of which is determined, and reflected radiation from its inner layers, that is, scattered radiation. Since the intensity of the radiation scattered by the material inside the mold depends on the density, when the level of the liquid metal bath increases, the metal displaces the less dense slag in the control zone. In this case, the intensity of the scattered (reflected) radiation increases, which is recorded as the intersection of the control level with the surface of a liquid metal bath.

В случае, когда контролируют уровень 3 шлаковой 4 ванны, изменение интенсивности отраженного (рассеянного) сигнала свидетельствует о пересечении поверхностью шлака контрольного уровня шлаковой ванны.In the case when level 3 of the slag bath 4 is controlled, a change in the intensity of the reflected (scattered) signal indicates that the slag surface intersects the control level of the slag bath.

На фиг.1 стягивающая телесный угол 10 поверхность выделена жирной линией. Там же показано расположение точки 13 контроля излучения (местоположение приемника излучения). При этом разность значений излучения 9, отраженного жидким шлаком 4 и формирующейся металлической заготовкой 2, 8 при высшем и низшем положении жидкой ванны, превышает диапазон колебаний фонового излучения 14. Фоновое излучение 14, снижающее точность измерения, попадает в точку 13 контроля излучения по прямой траектории от радиоактивного источника 6, либо из окружающего пространства, минуя жидкий шлак 4 и формирующуюся металлическую заготовку 2, 8.In Fig. 1, the tightening solid angle 10 of the surface is indicated by a bold line. The location of the radiation monitoring point 13 (location of the radiation receiver) is also shown there. In this case, the difference between the values of radiation 9 reflected by liquid slag 4 and the metal billet 2, 8 being formed at the highest and lowest positions of the liquid bath exceeds the range of background radiation fluctuations 14. Background radiation 14, which reduces the measurement accuracy, enters the radiation monitoring point 13 along a straight path from a radioactive source 6, or from the surrounding space, bypassing liquid slag 4 and the forming metal billet 2, 8.

Фиг.3 и 4 поясняют устройство для измерения уровня 1 жидкой металлической 2 или уровня 3 шлаковой 4 ванны в кристаллизаторе 5. Конструкция описана применительно к контролю жидкой металлической ванны 2, для случая контроля уровня 3 жидкой шлаковой ванны 4 устройство аналогично. Радиоактивный источник 6 излучения, помещенный в контейнер 15, расположен в глухом отверстии 16, которое выполнено в боковой стенке кристаллизатора 5. Приемник излучения 13 также установлен в глухом отверстии 17, которое выполнено в боковой стенке кристаллизатора 5. Приемник излучения 13 расположен с внешней стороны телесного угла 11, вершиной которого является радиоактивный источник 6, а поверхность 11 касается формируемой заготовки 2, 8, находящейся внутри кристаллизатора 5 и соответственно внутри телесного угла 11.Figures 3 and 4 illustrate a device for measuring level 1 of a liquid metal 2 or level 3 of a slag bath 4 in a mold 5. The design is described with reference to the control of a liquid metal bath 2, for the case of level 3 control of a liquid slag bath 4, the device is similar. The radiation source 6 of the radiation placed in the container 15 is located in the blind hole 16, which is made in the side wall of the mold 5. The radiation detector 13 is also installed in the blind hole 17, which is made in the side wall of the mold 5. The radiation receiver 13 is located on the outside of the solid angle 11, the apex of which is a radioactive source 6, and surface 11 touches the formed workpiece 2, 8, located inside the mold 5 and, accordingly, inside the solid angle 11.

В данном примере радиоактивный источник 6 и приемник 13 излучения расположены в отверстиях 16 и 17, которые, как это видно из фиг.3, выполнены на одном уровне.In this example, the radioactive source 6 and the radiation receiver 13 are located in the holes 16 and 17, which, as can be seen from figure 3, are made at the same level.

На фиг.4 показан вариант исполнения устройства, снабженного вторым приемником 18 излучения, который своим выходом 19 вместе с выходом 20 первого приемника 13 подключен к блоку 20 сравнения. Разностный сигнал с блока сравнения 20 используется для подачи на вход 21 системы 22 контроля уровня жидкой ванны. Второй приемник 18 может быть защищен экраном 23 либо расположен на таком расстоянии от источника 6, при котором излучение 24 радиоактивного источника 6, принимаемое вторым приемником 18, ниже его порога чувствительности.Figure 4 shows an embodiment of a device equipped with a second radiation receiver 18, which, with its output 19 together with the output 20 of the first receiver 13, is connected to a comparison unit 20. The difference signal from the comparison unit 20 is used to supply the input 21 of the level control system 22 of the liquid bath. The second receiver 18 can be protected by a screen 23 or located at a distance from the source 6, in which the radiation 24 of the radioactive source 6, received by the second receiver 18, is below its sensitivity threshold.

Приемник излучения 13 помещен в кожух 25 (см. фиг.2), охлаждаемый водой 26.The radiation receiver 13 is placed in the casing 25 (see figure 2), cooled by water 26.

Для обеспечения требуемой чувствительности приемник 13 излучения и радиоактивный источник 6 излучения установлены относительно боковой поверхности 26 формируемой заготовки 8 или жидкой ванны 2 или 4 на расстоянии соответственно 27 и 28, при котором отраженное от них излучение 9 радиоактивного источника 6 превышает порог чувствительности приемника 13 излучения.To ensure the required sensitivity, the radiation receiver 13 and the radiation source 6 are mounted relative to the side surface 26 of the formed workpiece 8 or the liquid bath 2 or 4 at a distance of 27 and 28, respectively, at which the radiation 9 of the radioactive source 6 reflected from them exceeds the sensitivity threshold of the radiation receiver 13.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В водоохлаждаемом кристаллизаторе 5, изготовленном, как правило, из меди, выполняют электрошлаковый переплав расходуемого электрода 29. При этом расходуемый электрод 29 поддерживают погруженным в расплавленный шлак 4. Электрод 29 под действием протекающего по нему электрического тока оплавляется. Капли расплавленного металла падают через шлак 4 в жидкую металлическую ванну 2 формирующейся заготовки 8. Шлаковый гарниссаж 30, застывший на внутренней поверхности кристаллизатора 5, обеспечивает тепловую защиту кристаллизатора.In the water-cooled mold 5, which is made, as a rule, of copper, electroslag remelting of the consumable electrode 29 is performed. In this case, the consumable electrode 29 is supported immersed in molten slag 4. The electrode 29 is melted by the electric current flowing through it. Drops of molten metal fall through the slag 4 into the molten metal bath 2 of the forming blank 8. The slag skull 30, which is solidified on the inner surface of the mold 5, provides thermal protection of the mold.

В начале плавки в кристаллизаторе 5 наводят ванну жидкого шлака, уровень которой может быть ниже уровня расположения 32 радиоактивного источника и приемника излучения. Отраженное (рассеянное) излучение при этом имеет минимальное значение. При достижении уровня поверхности шлака уровня 32 отраженное (рассеянное) излучение 9 увеличивается. Соответственно повышается сигнал на выходе 20 приемника 13, что определяет уровень шлаковой ванны. По мере плавления расходуемого электрода 29 уровень металлической ванны 1 повышается от низшего положения 31 и при достижении уровня 32 происходит дальнейшее увеличение отраженного (рассеянного) излучения 9 и сигнала на выходе 20 приемника 13, что позволяет определить уровень металлической ванны. Во избежание превышения высшего уровня 32 жидкой металлической ванны, скорость вытягивания формируемой металлической заготовки 8 из кристаллизатора 5 регулируют так, чтобы уровень металлической ванны имел минимальные отклонения от заданного значения.At the beginning of melting in the mold 5 induce a bath of liquid slag, the level of which may be lower than the location 32 of the radioactive source and radiation receiver. The reflected (scattered) radiation in this case has a minimum value. When the level of the slag surface reaches level 32, the reflected (scattered) radiation 9 increases. Accordingly, the signal increases at the output 20 of the receiver 13, which determines the level of the slag bath. As the consumable electrode 29 melts, the level of the metal bath 1 rises from the lowest position 31, and when level 32 is reached, there is a further increase in the reflected (scattered) radiation 9 and the signal at the output 20 of the receiver 13, which makes it possible to determine the level of the metal bath. In order to avoid exceeding the highest level 32 of the liquid metal bath, the drawing speed of the formed metal billet 8 from the mold 5 is controlled so that the level of the metal bath has minimal deviations from the set value.

Рассмотрим пример реализации заявленного изобретения на печи электрошлакового переплава с подвижным коротким кристаллизатором, имеющим верхнюю уширенную часть для шлаковой ванны и нижнюю часть меньшего диаметра (как на фиг.1, 3), формирующую выплавляемую заготовку цилиндрической формы. В стенке медного водоохлаждаемого кристаллизатора с внутренним диаметром 250 мм, а именно в его формирующей выплавляемую заготовку части, выполнены два глухих отверстия (16, 17 на фиг.3) на уровне 7 расчетного положения жидкой металлической ванны. Толщина стенки кристаллизатора от дна глухих отверстий до внутренней поверхности кристаллизатора принята 7 мм. Расстояние между излучателем и приемником - 160 мм. Активность используемого радиоактивного источника с изотопом Na22 излучения составляет 800…950 кБк, что в соответствии с СанПиН 2.6.1.1015-01 для РИП 1-й группы не превышает 1000 кБк.Consider an example of the implementation of the claimed invention in an electroslag remelting furnace with a movable short crystallizer having an upper broadened part for a slag bath and a lower part of a smaller diameter (as in FIGS. 1, 3) forming a smelted billet of cylindrical shape. In the wall of a copper water-cooled crystallizer with an inner diameter of 250 mm, namely in its part forming a lost wax piece, two blind holes are made (16, 17 in FIG. 3) at level 7 of the calculated position of the liquid metal bath. The wall thickness of the mold from the bottom of the blind holes to the inner surface of the mold adopted 7 mm The distance between the emitter and the receiver is 160 mm. The activity of the used radioactive source with the Na22 isotope of radiation is 800 ... 950 kBq, which, in accordance with SanPiN 2.6.1.1015-01 for the RIP of the 1st group, does not exceed 1000 kBq.

Поток гамма-излучения от излучателя отражается (рассеивается) контролируемым материалом и регистрируется приемником, представляющим собой кристалл, который при попадании на него ионизирующего излучения выдает электрические импульсы. Средняя частота следования импульсов пропорциональна плотности потока, воспринимаемого приемником излучения. Далее частота импульсов преобразуется в аналоговый сигнал 4-20 мА. По мере повышения уровня жидкой металлической ванны возрастает плотность материала в контролируемой зоне и, соответственно, возрастает выходной токовый сигнал.The gamma radiation flux from the emitter is reflected (scattered) by the controlled material and is recorded by the receiver, which is a crystal, which when it receives ionizing radiation gives out electrical impulses. The average pulse repetition rate is proportional to the flux density perceived by the radiation receiver. Next, the pulse frequency is converted into an analog 4-20 mA signal. As the level of the liquid metal bath increases, the density of the material in the controlled area increases and, accordingly, the output current signal increases.

На фиг.5 приведена экспериментально снятая зависимость (ряд 1) выходного сигнала (мА) приемника излучения от высоты (мм) уровня металлической ванны. Уровень 0 мм соответствует расчетному положению поверхности металлической ванны. Положительные значения соответствуют повышению уровня, а отрицательные - его понижению. По приведенной на фиг.5 зависимости в соответствии с измеренным током определяют уровень металлической ванны.Figure 5 shows the experimentally measured dependence (row 1) of the output signal (mA) of the radiation receiver on the height (mm) of the level of the metal bath. A level of 0 mm corresponds to the calculated position of the surface of the metal bath. Positive values correspond to an increase in the level, and negative values correspond to its decrease. According to Fig. 5, the dependences in accordance with the measured current determine the level of the metal bath.

Чувствительность и точность определения уровня жидкой ванны дополнительно повышается до +/-5 мм за счет использования разностного сигнала двух одинаковых приемников 13 и 18. Второй приемник защищен от излучения источника 6 свинцовым экраном толщиной 80 мм. Использование данного решения позволяет исключить влияние колебаний (в интервале от 7 до 15 мкР/ч) фонового излучения на показания системы 22 контроля уровня жидкой ванны.The sensitivity and accuracy of determining the level of the liquid bath is additionally increased to +/- 5 mm due to the use of the difference signal of two identical receivers 13 and 18. The second receiver is protected from the radiation of the source 6 by a lead screen with a thickness of 80 mm. The use of this solution eliminates the influence of fluctuations (in the range from 7 to 15 μR / h) of background radiation on the readings of the level control system 22 of the liquid bath.

В отличие от известного способа и устройства контроля уровня жидкой металлической и шлаковой ванны, основанных на контроле излучения, проходящего через ванну, в данном способе и устройстве используется сигнал с приемника 13, фиксирующего отраженное (рассеянное) излучение 9 радиоактивного источника 6. При большой толщине формируемой металлической заготовки в прототипе требуется мощный радиоактивный источник, излучение 33 которого значительно превышает санитарные нормы. В заявленном способе и устройстве установлен маломощный радиоактивный источник, например с использованием изотопа Na22, излучение 33 которого не превышает санитарных норм, что открывает возможность широкого промышленного использования данного изобретения. Сохраняется целостность внутренней поверхности кристаллизатора, благодаря чему обеспечивается высокая надежность.In contrast to the known method and device for controlling the level of a liquid metal and slag bath, based on the control of radiation passing through the bath, this method and device uses a signal from the receiver 13, which captures the reflected (scattered) radiation 9 of the radioactive source 6. With a large thickness of the generated a metal billet in the prototype requires a powerful radioactive source, radiation 33 of which significantly exceeds sanitary standards. In the claimed method and device, a low-power radioactive source is installed, for example using the Na22 isotope, the radiation of which 33 does not exceed sanitary standards, which opens up the possibility of wide industrial use of the present invention. The integrity of the inner surface of the mold is maintained, which ensures high reliability.

Изобретения найдут широкое применение в электрометаллургических установках, в частности, в установках электрошлакового переплава.The invention will find wide application in electrometallurgical plants, in particular, in installations of electroslag remelting.

Claims (8)

1. Способ измерения уровня жидкой металлической или шлаковой ванны в кристаллизаторе, включающий направление потока излучения от радиоактивного источника на жидкую ванну в зоне формирования металлической заготовки, измерение величины потока излучения и определение уровня металлической или шлаковой ванны по изменению потока излучения, отличающийся тем, что измеряют величину потока излучения, отраженного зоной формирования металлической заготовки.1. A method of measuring the level of a liquid metal or slag bath in the mold, including the direction of the radiation flux from the radioactive source to the liquid bath in the formation zone of the metal blank, measuring the magnitude of the radiation flux and determining the level of the metal or slag bath by changing the radiation flux, characterized in that they measure the amount of radiation flux reflected by the zone of formation of the metal billet. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют величину потока излучения, отраженного зоной формирования металлической заготовки, расположенной внутри телесного угла, вершиной которого является радиоактивный источник излучения, при этом измерение осуществляют с внешней стороны телесного угла.2. The method according to claim 1, characterized in that they measure the magnitude of the radiation flux reflected by the zone of formation of the metal billet located inside the solid angle, the peak of which is a radioactive radiation source, the measurement being carried out from the outside of the solid angle. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выбирают точку контроля излучения так, чтобы разность значений потока излучения, отраженного жидким шлаком и формируемой металлической заготовкой, при высшем и низшем положении жидкой ванны превышала диапазон колебаний фонового излучения, которое попадает в точку контроля излучения, минуя жидкий шлак и формируемую металлическую заготовку.3. The method according to claim 1, characterized in that the radiation control point is selected so that the difference in the radiation flux reflected by the liquid slag and the formed metal billet, at the higher and lower positions of the liquid bath, exceeds the range of background radiation fluctuations, which fall at the control point radiation, bypassing liquid slag and the formed metal billet. 4. Устройство для измерения уровня жидкой металлической или шлаковой ванны в кристаллизаторе, формирующем металлическую заготовку, содержащее радиоактивный источник излучения и по крайней мере один приемник излучения, отличающееся тем, что приемник излучения выполнен с возможностью измерения величины потока излучения, отраженного зоной формирования металлической заготовки, расположенной внутри телесного угла, вершиной которого является радиоактивный источник излучения, и установлен с внешней стороны упомянутого телесного угла.4. A device for measuring the level of a liquid metal or slag bath in a mold forming a metal billet containing a radioactive radiation source and at least one radiation receiver, characterized in that the radiation receiver is configured to measure the magnitude of the radiation flux reflected by the formation zone of the metal billet, located inside the solid angle, the apex of which is a radioactive radiation source, and is installed on the outside of the solid angle. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что радиоактивный источник и приемник излучения расположены на одном уровне.5. The device according to claim 4, characterized in that the radioactive source and receiver of radiation are located at the same level. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено вторым приемником излучения, который своим выходом вместе с выходом первого приемника подключен к блоку сравнения, причем второй приемник расположен от источника на расстоянии или экранирован таким образом, что излучение радиоактивного источника, принимаемое вторым приемником, ниже его порога чувствительности.6. The device according to claim 4, characterized in that it is equipped with a second radiation receiver, which with its output together with the output of the first receiver is connected to the comparison unit, the second receiver being located at a distance from the source or shielded in such a way that the radiation of the radioactive source received second receiver, below its sensitivity threshold. 7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что приемник излучения помещен в охлаждаемый кожух.7. The device according to claim 4, characterized in that the radiation receiver is placed in a cooled casing. 8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что радиоактивный источник излучения и приемник излучения установлены относительно зоны кристаллизатора с формируемой заготовкой или жидкой ванной на расстоянии, при котором отраженное от них излучение радиоактивного источника превышает порог чувствительности приемника излучения. 8. The device according to claim 4, characterized in that the radioactive radiation source and the radiation receiver are installed relative to the mold area with the workpiece or liquid bath formed at a distance at which the radiation of the radioactive source reflected from them exceeds the sensitivity threshold of the radiation receiver.
RU2011112165/02A 2011-03-31 2011-03-31 Method for control over liquid metal or slag bath level in mould and device to this end RU2456118C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011112165/02A RU2456118C1 (en) 2011-03-31 2011-03-31 Method for control over liquid metal or slag bath level in mould and device to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011112165/02A RU2456118C1 (en) 2011-03-31 2011-03-31 Method for control over liquid metal or slag bath level in mould and device to this end

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2456118C1 true RU2456118C1 (en) 2012-07-20

Family

ID=46847325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011112165/02A RU2456118C1 (en) 2011-03-31 2011-03-31 Method for control over liquid metal or slag bath level in mould and device to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2456118C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2795329C2 (en) * 2018-09-10 2023-05-02 Норск Хюдро Аса Determination of the presence or absence of water in the seed block of equipment for casting with direct cooling

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU494615A1 (en) * 1973-07-23 1975-12-05 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Института Электросварки Им.Е.О.Патона Induction non-contact liquid metal level sensor
SU496813A1 (en) * 1974-09-16 1982-12-30 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Apparatus for monitoring metal bath level in electroslag melting
SU513555A1 (en) * 1975-02-10 1982-12-30 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Apparatus for monitoring slag and metal level in electroslag melting
US4520266A (en) * 1981-09-18 1985-05-28 British Steel Corporation Radiation level detectors
US5564487A (en) * 1993-12-17 1996-10-15 Ronan Engineering Company Continuous casting mold having radiation source for level measurement
CN1632614A (en) * 2004-12-29 2005-06-29 中国科学院紫金山天文台 Scintillation detector filled with functional light reflecting material and fabricating method thereof
RU2383870C2 (en) * 2005-11-04 2010-03-10 Чжихэн ТЯНЬ Device for measurement of melt steel level based on long scintillator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU494615A1 (en) * 1973-07-23 1975-12-05 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Института Электросварки Им.Е.О.Патона Induction non-contact liquid metal level sensor
SU496813A1 (en) * 1974-09-16 1982-12-30 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Apparatus for monitoring metal bath level in electroslag melting
SU513555A1 (en) * 1975-02-10 1982-12-30 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Apparatus for monitoring slag and metal level in electroslag melting
US4520266A (en) * 1981-09-18 1985-05-28 British Steel Corporation Radiation level detectors
US5564487A (en) * 1993-12-17 1996-10-15 Ronan Engineering Company Continuous casting mold having radiation source for level measurement
CN1632614A (en) * 2004-12-29 2005-06-29 中国科学院紫金山天文台 Scintillation detector filled with functional light reflecting material and fabricating method thereof
RU2383870C2 (en) * 2005-11-04 2010-03-10 Чжихэн ТЯНЬ Device for measurement of melt steel level based on long scintillator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2795329C2 (en) * 2018-09-10 2023-05-02 Норск Хюдро Аса Determination of the presence or absence of water in the seed block of equipment for casting with direct cooling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101787140B1 (en) Measurements in metallurgical vessels
WO2000051762A1 (en) Method and device for predication and control of molten steel flow pattern in continuous casting
EP2924442B1 (en) Device and method for continuously measuring flow rate near liquid steel surface
He et al. A novel principle for molten steel level measurement in tundish by using temperature gradient
US4441541A (en) Method of and apparatus for determining the melt level in a continuous-casting mold
RU2289791C2 (en) Device for measuring level of conducting material
JP2003181609A (en) Method and apparatus for estimating and controlling flow pattern of molten steel in continuous casting
RU2456118C1 (en) Method for control over liquid metal or slag bath level in mould and device to this end
JP2017035716A (en) Molten steel flow rate measurement method and device in immersion nozzle, tundish for continuous casting and continuous casting method of double layered cast slab
US4433242A (en) ESR Hollows molten metal/slag interface detection
WO2017089396A1 (en) A method and a system measuring liquid and solid materials in the process of converting iron to steel in metallurgical vessels or furnaces
EP2492650B1 (en) Apparatus for detecting and displaying varying levels of a metal melt
JP7233447B2 (en) Detection system for detecting metal levels in melting furnaces
JPH11300455A (en) Detection of liquid level in casting mold in continuous casting and apparatus therefor
EP2603336B1 (en) Device to detect the level of liquid metal in a casting apparatus and relative method
CN203508975U (en) Square billet continuous crystallizer liquid level detector
CN206771977U (en) Ore heating type resistance arc furnace with electrode position detection function
JP2009106959A (en) Method and apparatus for controlling molten metal surface in continuous casting
RU2456355C1 (en) Electroslag melting plant for large hollow and solid ingots
RU2441928C2 (en) Device for making boiler and steam pipes of medium and large diameter by electroslag remelting
JP5637366B2 (en) An apparatus for detecting the melting state of radioactive waste during melting processing
CN210208617U (en) Liquid level control device for liquid electroslag continuous casting slag pool
JP3513381B2 (en) Method and apparatus for detecting liquid level in mold
JP2005226105A (en) Method and instrument for measuring level of molten material in blast furnace
JP2012251884A (en) Boundary position detection method, boundary position detection system and data measurement probe used in boundary position detection system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140401

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150310

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190401