Устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИВЛЬСТВУ 111 740391 Союз Советскик СОциалистических Республик. Кл. 22 П 11/ сударственный комитет СССР о делам изобретений и открытий) Приорите публиковано 1506, ата опубликования ДК 621.74 27(088,8) исакия 1806 72) Авторы изобретения В.А. Быстрик, В.Е Григорьев, Ф,Д. Зебэе к явител фИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ МЕТАЛЛИЗАТОРЕ.ВКР Иэо ре ласти непрерыв н 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 (11. Недостатком указанной конструкции является отсутствие возможности достижения требуемой точности кочтроля 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-. О мерения уровня металла в кристаллизаторе, выполненное в виде ряда вертикально размещенных термодатчиков, ус" тановленных на внутренней стенке кристаллизатора 21. Термодатчикиизго товлены из материала, отличного от материала кристаллнзатора и в месте контакта со стенкой кристаллиэатора образуют термопару. Включение термодатчиков в измерительную цепь позво О тение относится к об ой разливки металлов т. свид-ву1) 2586557/22-02 (51) М ЯО В О, Бюллетень М 22 5 З) у ляет регулировать температуру в месте 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 кнечетко 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. 11 незда выполнены таким образом, чтобы термодатчики измеряли температуру стенки кристаллизатора на расстоянии 10-20 мм от его рабочей поверхности. Термодатчики соединены в измерительную цепь так, чтобы каждая пара термодатчиков определяла разностьтемператур (градиент температуры) по толщине стенки на данном уровне. Другая такая же па-ра датчиков расположена выше или ниже первой, но в зоне измерения уровня. Пары термодатчиков включены между собой дифференциально. Уровеньметалла определяется в этом случае повеличине сигнала рассогласования между парами термодатчиков. . 5На фиг. 1 схематично изображенвертикальный разрез кристаллиэатора-установленными термодатчиками, в качестве которых использованы в данномслучае термодатчики; на фиг. 2 изображены термодатчики в поперечном сечении кристаллизатора; на фиг. 3изображены кривые безразмерных зави-симостей теплового потока в стенкекристаллиэатора, температуры стенкина расстоянии 10 мм от рабочей поверхности кристаллизатора и градиента"температуры по высоте кристаллиэатора.Кристаллизатор содержит водоохлаждаемую рабочую стенку 1, которая изготавливаетсяиэ высокотеплопроводного материала, обычно из меди. На ра-,бочей стенке в гнездах 2 размещенытермодатчики 3, расположенные попар-, р 5но по высоте стенки. Расстояние междупарами термодатчиков по высоте кристаллизатора определяется требуемойточностью и диапазоном поддержанияуровня, В рассматриваемом случае расстояние между парами термодатчиков составляет 130-150 мм в. нижней частии 20-50 мм в верхней части кристаллиэатора. В нижней части контролируется положение уровня металла при заполнении кристаллиэатора, в верхнейчасти - в процессе разливки при .вытягивании слитка. Расстояние Между тер".модатчиками на одном уровне в гбризонтальном сечении определяется конструкцией кристаллизатора и в рассматриваембм случае составляет 50 мм.Для измерения температуры на различном расстоянии от рабочей поверхности стенки каждая пара гнезд выполняется с разницей по глубине таким 4образом, чтобы измерения осуществлялись на расстоянии 10 и 20 мм отрабочей поверхности,Термодатчики 3 с"измерйтельцымконтуром 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, распо"ложенные в зоне измерения выше илиниже предыдущей, соединены в измеря"тельном контуре аналогично. Между собой указанные пары термодатчиков сое-динены дифференциально для определения разности градиентов температуры 0по высоте кристаллизатора,Таким образом, измерительный контур выдает сигнал, пропорциональныйположению уровня металла между парами датчиков. б 5 Для проверки основных положенийпредлагаемого изобретения было исследовано изменение температурного поляв стенке кристаллизатора с помощьюматематической модели, реализованнойв виде программы на алгоритмическомязыке ФОРТРАН для ЭВМ Минск,Графики полученных зависимостей представлены на фиг. 3. По оси абсциссотложено расстояние вверх и вниз отуровня металла, по оси ординат - безразмерные значения плотности теплового потока - 8 от слитка к стенкекристаллиэатора, температуры - 9стенки на расстоянии 10 мм от рабочей поверхности и градиента температуры 10, измеряемого между точками,отстоящими от рабочей поверхностина 10 и 20 мм. Как видно из графика,положение максимума температурй, определяемого максимальным значениемплотности теплового потока, на 20 ммниже уровня металла. В то же времямаксимум градиента температуры отстоит от положения уровня металла на8 мм. Из приведенного графика видно,что крутизна фронтов кривой градиента температур выше крутизны фронтовкривой распределения температуры.Следовательно, установка датчиков дляконтроля уровня по градиенту температур повышает точность измеренияуровня металла в кристаллизаторе в2-3 раза,,Повышение точности измерения исоответственно поддержания уровня металла в кристаллизаторе позволит сократить брак, связанный с нестабиль-ностью процеСса разливки, улучшитьусловия.смазки кристаллизатора и темсамым уменьшить неравномерность фронта эатвердевания слитка, Это в своюочередь позволит увеличить скоростьразливки, а следовательно, повыситьпроизводительность установки на 3и. качество поверхности отливаемыхсли тк овФормула изобретенияУстройство для измерения уровняметалла в кристаллизаторе для разлив"ки металла, включающее вертикальнорасположенные термодатчики, каждыйиз которых размещен в отдельном углублении; выполненном в стенке кристаллиЫатора, о т л и ч а ю щ е е с ятем; что, с целью повышения точностиконтроля уровня металла, термодатчики установлены попарно по высотекристаллиэатора, причем в каждой паре датчики установлены в стенке кристаллиэатора с разностью по глубине.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 391897, кл. В 22 0 11/00, 1971,2, Патент СЩА У 3797310,кл; 73-295, 1973.