SU560449A1

SU560449A1 - Apparatus for monitoring metal and slag level

Info

Publication number: SU560449A1
Application number: SU752302877A
Authority: SU
Inventors: О.А. Геращенко; В.Л. Шевцов; А.М. Пальти; Г.С. Маринский; П.В. Тараненко; В.И. Саган
Original assignee: Институт Технической Теплофизики Ан Укрсср; Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1975-12-29
Filing date: 1975-12-29
Publication date: 1982-12-30

Description

Изобретение относится к Спецэлектро— металлургии, а именно к устройствам для контроля и регулирования уровня шлака .· и металла при электрошлаков ом переплаве.The invention relates to special electro-metallurgy, and in particular to devices for controlling and regulating the level of slag. · And metal during electroslag remelting.

Известно устройство для контроля уровня шлака и металла, , чувствительным элементом которого является батарейный датчик теплового потока, представляющий собой систему плотно упакованных термопар, включенных параллельно по. измеряемому тепловому потоку и последовательно по генерируемому сигналу.A device is known for controlling the level of slag and metal, the sensitive element of which is a battery-mounted heat flow sensor, which is a system of tightly packed thermocouples connected in parallel across. measured heat flux and sequentially by the generated signal.

Устройство для контроля уровня шпака и металла при электрошлаковом переплаве содержит размешенный в отверстии кристаллизатора полый охлаждаемый цилиндр с массивным дном и батарейный датчик теплового потока, установленный между торцом массивного цилиндра, обращенного' в плавильное пространство, и полостью охлаждения.A device for controlling the level of the spar and metal during electroslag remelting contains a hollow cooled cylinder with a massive bottom, placed in the hole of the mold, and a battery heat flow sensor installed between the end of the massive cylinder facing the melting space and the cooling cavity.

Работает. это устройство следующим образом. При подходе уровня шлака или металла к торцу устройства, обращенному в плавильное пространство, наблюдается значительное изменение уровня генерируемой батарейным датчиком теплового потока термо-ЭДС, что служит сигналом . для системы управления перемещением ⁵ кристаллизатора или слитка.Works. This device is as follows. When approaching the level of slag or metal to the end of the device facing the melting space, there is a significant change in the level of the thermo-EMF heat flow generated by the battery sensor, which serves as a signal. for a motion control system ^{5 of a} mold or ingot.

Недостатком подобной конструкции является усреднение теплового потока по торну устройства, а также наличие мас¹⁰ сивного дна, что увеличивает инерционность датчика, а с ней и необходимое время фиксации уровня. Этот фактор, несущественный при малой линейной скорости наплавления слитка (при производстве сплошных слитков большого диаметра), становится существенным при большой скорости наплавления (при производстве тонкостенных полых слитков). Кроме того, при большой площади торца устройства снижается значительный тепловой поток, что влечет увеличение необходимой площади батарейного датчика теплового потока и, соответственно, уменьшение раз3 560449 мера датчика и снижение уровни регистрируемого сигнала.The disadvantage of this design is the averaging of the heat flux over the device’s torch, as well as the presence of a massive bottom ¹⁰ , which increases the inertia of the sensor, and with it the necessary time to fix the level. This factor, insignificant at a low linear rate of deposition of an ingot (in the production of solid ingots of large diameter), becomes significant at a high rate of deposition (in the production of thin-walled hollow ingots). In addition, with a large area of the end face of the device, a significant heat flux is reduced, which leads to an increase in the required area of the battery heat flux sensor and, accordingly, a decrease in the sensor measure of 3,560,449 and a decrease in the levels of the recorded signal.

Цепью изобретения является повышение чувствительности и уменьшение инерционности устройства. ₅ The chain of the invention is to increase the sensitivity and reduce the inertia of the device. ₅

Для достижения поставленной цели дно предлагаемого устройства для измерения уровня шлака и металла дно выполнено с переменным сечением, уменьшающимся в направлении плавильного пространства от ₁₀полного сечения цилиндра до 0,5-1,0 площади сечения батарейного датчика теплового потока.To achieve this goal, the bottom of the proposed device for measuring the level of slag and metal, the bottom is made with a variable cross section, decreasing in the direction of the melting space from ₁₀ full sections of the cylinder to 0.5-1.0 cross-sectional area of the battery heat flow sensor.

Устройство снабжено полочкой прямоугольного сечения, большее основание ко- 15 торого расположено параллельно регистрируемому уровню, а торец обращен в плавильное пространство.The device is equipped with a shelf of rectangular cross section, the larger base of which is 15 parallel to the level being recorded, and the end face faces the melting space.

Дно устройства выполнено в виде усеченного конуса, меньшее основание кото- 20 рого обращено в плавильное пространство.The bottom of the device is made in the form of a truncated cone, the smaller base of which is facing the melting space.

На фиг. 1 .. изображено предлагаемое устройство (дно цилиндра, выполненное в виде полочки, располагаемое параллельно регистрируемому уровню) ; на фиг. 2 - 25 то же (дно цилиндра выполнено в виде усеченного конуса).In FIG. 1 .. shows the proposed device (the bottom of the cylinder, made in the form of a shelf located parallel to the registered level); in FIG. 2 - 25 the same (the bottom of the cylinder is made in the form of a truncated cone).

Устройство для контроля уровня шпака и металла работает следующим образом.A device for controlling the level of spar and metal works as follows.

Перед началом плавки устройство уста-₃₀навливается в стенке кристаллизатора 1 через теплоизоляционную прокладку 2 так, чтобы торец дна 3 устройства был заподлицо с внутренней поверхностью кристаллизатора. Полость 4 охлаждается. Во время плавки торец устройства воспринимает тепловой поток от плавильного пространства, что создает градиент температур на батарейном датчике теплового потока, регистрируемый прибором. В предлагаемом ₍θ устройстве площадь торца, обращенная в плавильное пространство, меньше, чем площадь корпуса, поэтому устройство более локально фиксирует тепловой поток, что позволяет получить, с одной стороны, более четкое изменение характера сигнала при прохождении уровня, а с другой - более мощный сигнал. Увеличение сигнала объясняется следующим образом: зависимость удельного теплового потока от расстояния до зеркала шпака в области гра- ⁵⁰ни цы шлак-воздух и шлак—металл имеет максимумы. Массивное дно перед бата рейным датчиком теплового потока усредняет значение теплового потока по высоте торца, обращенного в плавильное пространство.Before starting melting, the device _{30 is} mounted in the wall of the mold 1 through the heat-insulating gasket 2 so that the end face of the bottom 3 of the device is flush with the inner surface of the mold. Cavity 4 is cooled. During melting, the end face of the device senses heat flux from the melting space, which creates a temperature gradient on the battery heat flux sensor recorded by the device. In the proposed ₍ θ device), the end area facing the melting space is smaller than the body area, therefore, the device more locally fixes the heat flux, which allows, on the one hand, a clearer change in the nature of the signal when passing the level, and on the other, a more powerful . Increased signal signal is explained as follows: the specific heat flux dependence on the distance from the mirror in Shpaka boundary ⁵⁰ audio gical slag and slag-air-metal exhibits maxima massive bottom front bata Raynaud heat sensor. The new flow averages the value of the heat flux over the height of the end face facing the melting space.

Таким образом, чем меньше размер по высоте, тем больше удельный тепловой поток, фиксируемый датчиком, мощнее сигнал. По мере наплавления слитка 5 зеркало шлака 6 поднимается и достигает уровня, на котором расположено устройство. При этом резко возрастает тепловой поток, воспринимаемый дном устройства, соответственно возрастает электрический сигнал с батарейного датчика теплового потока. По этому изменению сигнала можно судить о наличии границы шлак-газ на уровне торца устройства. При подходе к торцу устройства поверхности раздела шлак-металл вновь происходит резкое изменение сигнала. По этому изменению можно судить о нахождении границы шлакметалл на уровне торца устройства.Thus, the smaller the height, the greater the specific heat flux detected by the sensor, the stronger the signal. As the ingot 5 is deposited, the slag mirror 6 rises and reaches the level at which the device is located. At the same time, the heat flux perceived by the bottom of the device increases sharply, and accordingly the electric signal from the battery heat flux sensor increases. From this change in the signal, one can judge the presence of a slag-gas boundary at the level of the end face of the device. When approaching the end face of the device, the slag-metal interface again experiences a sharp change in signal. From this change, we can judge the location of the boundary of the slag metal at the level of the end face of the device.

Claims

The invention relates to special electrometallurgy, namely to devices for monitoring and regulating the level of slag. and metal during electroslag remelting. A device for controlling the level of slag and metal is known,. the sensitive element of which is a battery heat flux sensor, which is a system of tightly packed thermocouples connected in parallel with. measured heat flux and consistently generated signal. A device for monitoring the level of slag and metal during electroslag remelting contains a hollow cooled cylinder with a massive bottom, spaced in the mold hole, and a battery heat flux sensor installed between the end of the massive cylinder facing the melting space and the cooling cavity. Works;. This device is as follows. When the level of slag or metal approaches the end of the device facing the melting space, there is a significant change in the level of the thermal flux generated by the battery sensor. which serves as a signal for the system for controlling the movement of the mold or ingot. The disadvantage of this design is the averaging of the heat flux over the end of the device, as well as the presence of a massive bottom, which increases the inertia of the sensor, and with it the required level fixing time. This factor, which is irrelevant at a low linear rate of fusion of an ingot (in the production of solid ingots of large diameter), becomes significant at a high fusing rate (in the production of thin-walled hollow ingots). In addition, with a large area of the end of the device, a significant heat flux decreases, which entails an increase in the battery heat sensor area and, accordingly, a reduction in the sensor size and a decrease in the level of the recorded signal. The chain of the invention is to increase the sensitivity and inertia of the device ..: To achieve this goal, the bottom of the proposed device for measuring the level of slag and metal is made with a variable cross-section, decreasing in the direction of the melting space from the full section of the cylinder to 0.5-1.0 square section of the heat sensor battery sensor. The device is equipped with a shelf of rectangular cross section, the larger base of which is located parallel to the level being recorded, and the end face faces the melting space. The bottom of the device is made in the form of a truncated cone, the smaller base of which faces the melting space. In FIG. 1., Shows the proposed device (the bottom of the cylinder, made in the form of half-glasses, located parallel to the level to be registered); FIG. 2 the same (the bottom of the cylinder is made in the form of a truncated cone). A device for monitoring the level of slag and metal works as follows. Before the start of melting, the ycTa device is poured into the wall of the mold 1 through the thermal insulating gasket 2 so that the end face of the bottom 3 of the device is flush with the inner surface of the mash crystal. The cavity 4 is cooled. During melting, the end of the device perceives the heat flux from the melting space, which creates a temperature gradient on the battery heat flux sensor detected by the instrument. In the proposed device, the end face area facing into the melting space is less than about the size of the body, so the device more locally captures the heat flux, which allows, on the one hand, a clearer change of the signal harster when the level passes, and on the other, more powerful signal. The increase in the signal is explained as follows: the dependence of the specific heat flux on the distance to the slag mirror in the region of the slag-air and slag-metal has maxima. The massive bottom in front of the battery heat flux sensor averages the heat flux value over the height of the end facing the melting space. Thus, the smaller the height, the greater the specific heat flux recorded by the sensor, the stronger the signal. As the ingot 5 is fusing, the slag mirror 6 rises and reaches the level at which the device is located. At the same time, the heat flow perceived by the bottom of the device increases sharply, and the electrical signal from the battery heat flow sensor increases accordingly. By this change in the signal, one can judge the presence of a slag-gas boundary at the level of the device end. When approaching the end face of the slag-metal interface, a sharp change in signal occurs again. According to this change, one can judge whether the slag metal boundary is at the level of the device end. Claim 1. Device for monitoring the level of slag and metal during electroslag remelting comprising a hollow cooled shlindr with a massive bottom placed in a hole in a mold machine and a battery heat flow sensor. Mounted between the end of a massive cylinder facing the melting space and a cooling cavity, characterized in that, in order to increase the sensitivity and reduce the inertia of the device, the bottom is filled with a variable cross section, decreasing in the direction of the melting space from a full section of the cylinder to 0.5-1 O sectional area of the battery heat flux sensor.

2. The device according to claim 1, such that the bottom of the cylinder is provided with a rectangular section shelf, the larger base of which is parallel to the level being recorded, and the end face is facing the smelting space.

3. The device according to paragraphs. 1, 2, characterized in that the bottom is in the form of a truncated cone, the smaller base of which is turned into the melting space.