Устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИВЛЬСТВУ

740391

Союз Советскик

СОциалистических

Республик 7

5 4сЪ (5Ф)м. Кл.2 Р (61) Дополнительное g авт. свид-ву (22) Заявлено 02.03.78 (21) 2586557/22-02 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 150680 Бюллетень М 22

В 22 D 11/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК б 21. 7 46 . .27 (088, 8) Дата опубликования описания 1806 80 (72) Авторы изобретения

Д.К. Григорьев, Ф.Д. Зебэеев, В.A. Быстрик, В.Е. Гирский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ МЕТАЛЛА. В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ

Изобретение относится к области . непрерывной разливки металлов и сплавов.

Известно устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе ма- . шины непрерывного литья, содержащее термодатчики, расположенные на входе и выходе вертикального канала с измерительной средой, имеющее стабилизатор расхода измерительной среды tll.

Недостатком указанной конструкции является отсутствие возможности достижения требуемой точности контроля уровня металла при изменяющихся тех-. нологических параметрах процесса, 15 вследствие влияния скорости разливки, температуры и марки разливаемого металла на температуру измерительной. среды на выходе вертикального канала. известно также устройство для из-. 20 мерения уровня металла в кристаллизаторе, выполненное в виде ряда вертикально размещенных термодатчиков, ус" тановленных на внутренней стенке кристаллизатора (2). Термодатчики изготовлены из материала, отличного от материала кристаллизатора и в месте контакта со стенкой кристаллиэатора образуют термопару. Включение термодатчиков в измерительную цепь позво- 30 ляет регулировать температуру в мес;те контакта термощупа и стенки кристаллизатора. По положению максимального значения температуры определяют положение уровня металла. Однако такое устройство не отслеживает точное положение уровня металла вследствие распространения тепла как по толщине, так и по высоте стенки кристаллизатора. Это приводит к нечетко выраженному максимальному значению температуры и снижает точность контроля уровня металла.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерения уровня. металла в кристаллиэаторе.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что термодатчики устанавливаются попарно по высоте кристаллизатора в гнездах. Гнезда выполнены таким образом, чтобы термодатчики измеряли температуру стенки кристаллизатора на расстоянии 10-20мм от его рабочей поверхности. Термодатчики соединены в измерительную цепь так, чтобы каждая пара термодатчиков определяла разность:температур (градиент температуры) по толщине. стенки на данном уровне. Другая такая же па- ра датчиков расположена выше или ни740391 же первой, но в зоне измерения уровня. Пары термодатчиков включены между собой дифференциально. Уровень металла определяется в этом случае по величине сигнала рассогласования между- парами термодатчиков. . 5

На фиг. 1 схематично изображен вертикальный разрез кристаллизатора

Машины непрерывного литья металла с установленными термодатчиками, в качестве которых использованы в данном случае термодатчики; на фиг. 2 изображены термодатчики в поперечном сечении кристаллизатора; на фиг. 3 изображены кривые безразмерных зави- симостей теплового потока в стенке кристаллиэатора, температуры стенки на расстоянии 10 мм от рабочей поверхности кристаллизатора и градиен" "та температуры по высоте кристаллиэатора.

Кристаллизатор содержит водоохлаж- 20 даемую рабочую стенку 1, которая изготавливается иэ высокотеплопроводного материала, обычно из меди. На ра-, бочей стенке в гнездах 2 размещены термодатчики 3, расположенные попар-. но по высоте стенки. Расстояние между парами термодатчиков по высоте кристаллиз атора определ яе тс я требуемой точностью и диапазоном поддержания уровня. В рассматриваемом случае расстояние между парами термодатчиков составляет. 130-150 мм в. нижней части и 20-50 мм в верхней части кристаллиэатора. В нижней части контролируется положение уровня металла при заполнении кристаллиэатора, в верхней части — в процессе разлиВки при -вытя- . гивании слитка. Расстояние Между тер-. модатчиками на одном уровне в гори» зонтальном сечении определяется конструкцией кристаллизатора и в рас- 40 сматриваемом случае составляет 50. мм .

Для измерения температуры на различ ном расстоянии от рабочей поверхности стенки каждая пара гнезд выполняется с разницей по глубине таким 4 образом, чтобы измерения осуществлялись на расстоянии 10 и 20 мм от рабочей поверхности.

Термодатчики 3 с измерйТеЛьцЫМ контуром 4 проводниками 5 соединения в измерительном контуре организованы таким образом, чтобы определялась разность термоэдс: между термодатчиками в .точках контакта 6 и 7.

Следующие пары термодатчихов, расположенные в зоне измерения выше или ниже предыдущей, соединены в измерятельном контуре аналогично. Между собой указанные пары термодатчиков сое- динены дифференциапьно для определения разности градиентов температуры 49 по высоте кристаллизатора.

Таким образом, измерительный контчр выдает сигнал, пропорциональный положению уровня металла между парами датчиков. 65

Для проверки основных положений предлагаемого изобретения бцло исследовано изменение температурного поля в стенке кристаллизатора с помощью математической модели, реализованной в виде программы на алгоритмическом языке ФОРТРАН для ЭВМ Минск-32, Графики полученных зависимостей представлены на фиг. 3. По оси абсцисс отложено расстояние вверх и вниз от уровня металла, по оси ординат — безразмерные значения плотности теплового потока — 8 от слитка к стенке кристаллиэатора, температуры — 9 стенки на расстоянии 10 мм от рабочей поверхности и градиента температуры 10, измеряемого между точками, отстоящими от рабочей поверхности на 10 и 20 мм. Как видно из графика, положение максимума температуры, определяемого максимальным значением плотности теплового потока, на 20 мм ниже уровня металла. В то же время максимум градиента температуры отстоит от положения уровня металла на

8 мм. Из приведенного графика видно, что крутизна фронтов кривой градиента темйератур выше крутизны фронтов кривой распределения температуры.

Следовательно, установка датчиков для контроля уровня по градиенту температур повышает точность измерения уровня металла в кристаллизаторе в

2-3 раза.

,Повышение точности измерения и соответственно поддержания уровня металла в кристаллизаторе позволит сократить брак, связанный с нестабиль- ностью процесса разливки, улучшить условия. смазки кристаллизатора и тем самым уменьшить неравномерность фронта oàòâåðäåâания слитка. Это в свою очередь позволит увеличить скорость разливки, а следовательно, повысить производительность установки на ЗЪ и. качестВо поверхности отливаемых сл итков, Формула изобреТения

Устройство для измерения уровйя металла в кристаллизаторе для разлив ки металла, включающее вертикально расположенные термодатчики, каждый из которых размещен в отдельном углужении; выполненном в стенке кристаллизатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем; что, с целью повышения точности контроля уровня металла, термодатчики установлены попарно по высоте кристаллиэатора, причем в каждой паре датчики установлены в стенке кристаллиэатора с разностью по глубине.

Источники информации, принятые Во внимание.при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 391897, кл. В 22 0 11/00, 1971.

2, Патент США У 3797310, кл; 73-295, 1973.

740391

/О

80 . й0 Ю ФО

ccZ8

Тираж 889 Подписное.

ЦНИИПИ 1 îñóäàðñòâåííoãî комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3089/11

Филиал ППП Патент, Г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Любешкин

Редактор Л, Новожилова Техред я.Бирчак Корректор А. Гриценко