Устройство контроля уровня расплава

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 3(50 В 22 О 11/16; В 9 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТО ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт проблем литья АН Украинской ССР и Научно-исследовательский институспециальных способов литья(56) 1, Авторское свидетельство СССРУ 505336, кл, В 22 О 11/04, 1976; 2. Авторское свидетельство СССРУ 689508, кл. С 21 С 5/56, 1978.(54) (57) 1, УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯУРОВНЯ РАСПЛАВА, например, в кристаллы.заторах, содержащее корпус и термодатчнки,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения срока службы и быстродействия,корпус выполнен из двух частей, разделенныхтеплоизолирующим злементом и имеющихсквозной канал, причем внешняя часть корпу.са выполнена из материала с высокой теплопроводностью и в ней размещены термодатчики, внутренняя часть корпуса выполнена изматериала с высокой термо- и коррозионнойстойкостью и низким коэффициентом теплопроводности и в ней установлен оптическипрозрачный термо- и коррозионностойкийстержень.1061918 2. Устройство по п, 1,.о т л и ч а ю щ е е с я тем, что внешняя часть корпуса выпол. нека иэ меди.3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е-. е с я тем, что внутренняя часть корпуса выполнена из керамики на основе корунда.4, Устройство по 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что во внешней части корпуса по оси канала перпендикулярно к линии перемещения уровня расплава установлена оптически непроницаемая перегородка.5. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что внутренняя часть корпуса и Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к устройствам контроля уровня расплавов в кристаллизаторах, и может быть использовано в производственной практике при разработке и эксплуатации автоматических систем управ. пения и регулирования процессами непрерыв. ной разливки металлов. Известно устройство для измерения уров 10 ня металла в кристаллизаторах, содержащееся термочувствительные шупы, установленные в расточке наружной стенки кристаллизаторас помощью уплотняющих элементов. Конец щупа упирается во внутреннюю стенку кристаллизатора, образуя с ней термонару, наличие электрического сигнала на которой свидетельствует об уровне расплава 1).Недостаток этого устройства состоит в том, ,что оно обладает низким быстродействием.Наиболее близким к изобретению является устройство контроля уровня расплава, содержащее медный корпус, включенные дифференциально термодатчики, расположенные в на. зах наружной поверхности корпуса, контактирующей с кристаллизатором, а также наружный и внутренние тенлоизолирующие элеменДатчики контактируют одной стороной с корпусом устройства, другой стороной - с охлаждаемой стенкой кристаллиэатора, Таким ЗО образом, вследствие разности температур на поверхности термодатчика, на его выводах появляется электрический сигнал, пропорциональный величине теплового потока 12.Однако это устройство не обеспечивает требуемого быстродействия, что обусловлено наличием теплового моста между раснлавом стержень выполнены иэ материалов с одина.ковым температурным коэффициентом расширения. 6, Устройство по п. п, 1 - 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что торец стержня, обра. щенный к термодатчикам, имеет срезы, рас. положенные зеркально симметрично относительно продольной.оси стержня, причем плос кости срезов перпендикулярны к плоскости, образованной осью стержня и линией переме. щения уровня расплава, а площадка между ними покрыта оптически непрозрачным слоем,2и термодатчиком, Кроме того, устройствоимеет ограниченный срок службы, так как икорпус и датчики находятся нод воздействиемвысокой температуры, что приводит к частому разрушению их,Целью изобретения является повь 1 шениебыстродействия и увеличение срока службыустройства,Поставленная цель достигается тем, что вустройстве контроля уровня, содержащем кор.пус и термодатчики, корпус выполнен иэ двухчастей, разделенных теплоиэолирующим зле.ментом и имеющих сквозной канал, причемвнешняя часть корпуса изготовлена иэ материала с высокой теплопроводностью и в нейустановлены термодатчики, внутренняя частькорпуса выполнена из материала с высокойтермо- и коррозионной стойкостью и низкимкоэффициентом теплопроводности и в нейустановлен оптически прозрачный термо- икоррозионностойкий стержень.Внешняя часть корпуса выполнена из меди.Кроме того, внутренняя часть корпуса выполнена из керамики на основе корунда.Во внешней части корпуса по оси канатаперпендикулярно к линии перемещения уровня расплава установлена оптически непроницаемая перегородка. Внутренняя часть корпуса и стержень выполнены из материалов с одинаковым температурным коэффициентом расширения.Торец стержня, обращенный к термодатчикам, имеет срезы, расположенные зеркально симметрично относительно продольной оси стержня, причем плоскости срезов пернендику. лярны к плоскости, образованной осью стержня й линией перемещения уровня расплава, а1061918 площадка между ними покрыта оптически непрозрачным слоем,На фиг. 1 схематично изображено устройст.во контроля уревня расплава, установленноев стенке кристаллизатора; на фиг, 2 - вари.ант исполнения устройства,Устройство содержит корпус со сквозным.каналом, состоящий из внешней части 1, вы.полненной иэ материала с высокой теплопроводностью, например из меди, и внутренней 10части 2, выполненной из материала с низкойтепдопроводностью, термо- и коррозионностойкого, например из керамики на основе корунда. Внешняя часть 1 корпуса изолирована отвнутренней части 2, контактирующей с раснла.вом, теплоизолирующим элементом 3. В канале внутренней части 2 корпуса установлен оптически прозрачный термо- и коррозионностой.кий.стержень 4, Причем температурный коэффициент расширения материала, из которогоизготовлен стержень, должен быть равен илинезначительно превышать указанный коэффициент для материала внутренней части 2 корпуса.Такими свойствами обладает, например, синтетический корунд. В канале внешней части 1 25корпуса (предпочтительно у самого торца) установлены, параллельно линии перемещенияуровня расплавов дифференциально включен.ные термодатчики 5. Для разделения тепловогоизлучения на два пучка служит перегородка 6,установленная в канале внешней части 1 кор.пуса в осевой плоскости, перпендикулярнойлинии перемещения уровня расплава, Устройство устанавливают стационарно в корпусе 7кристаллизатора.Во втором варианте исполнения, представ.ленном на фиг. 2, вместо перегородки 6, выполняющей функции разделительного элемента, на торце стержня 4, обращенном к термодатчикам 5, с той же целью выполнены срезы 8, площадка 9 между которыми покрытаоптически непрозрачным, поглощающим тепловые лучи, слоем, При установке устройствав корпусе 7 кристаллизатора, в котором контролируется уровень 10 расплава, необходимо,чтобы внутренняя часть 2 корпуса устройства и стержень 4 были установлены заподлицос внутренней стенкой кристаллизатора, Дляохлаждения внешней части 1 корпуса используется система охлаждения кристаллизатора.Рассмотрим работу устройства в трех тех.нологических режимах.В случае, если уровень 10 расплава вкристаллизаторе находится ниже поля зрениятермодатчиков 5, т. е. стержень 4 с расплавом не контактирует, сигнал на выходе устройства равен нулю, так как на включенныедифференциально термодатчики 5 поступаютодинаковые (минимальные) сигналы. 4Если же уровень 10 расплава совпадает с осью стержня 4, т, е. нняащя его часть кон тактирует с расплавом, тепловой поток, поступающий на верхний и нижний термодатчи. ки, разный по мощности и на выходе устройства получают максимальньф сигнал.В том случае, если уровень 10 расплава смещается вверх, т. е. торец стержня 4 полностью перекрыт расплавом, на термодатчики вновь поступают одинаковые (максимальные) сигналы, и на выходе устройства сигнал падает до нуля. Полученную информацию об уровне расплава можно использовать в автоматических системах управления скоростью вытяжки слитков, управления режимом охлаждения кристаллизатора, режимом его наполнения,Для повышения разрешающей способности устройства каждый иэ термодатчиков должен воспринимать тепловое излучение только со своей половины торца стержня 4, контактирующего с контролируемой средой, Это условие выполняется в том случае, если максимальный диаметр поля зрения термодатчиков не превышает половины диаметра стержня 4.Исходя из этого требования, размеры стержня и перегородки должны находиться в следующей зависимости: где 8 и - толщина перегородки;д с - диаметр стержня;- длина стержня;Р, - длина перегородки.В примере выполнения устройства, приведенном на фиг. 2, тепловое излучение разделяется на два потока с помощью срезов 8, угол которых, а следовательно и размер площадки 9 между ними, выбираются такими, чтобы излучение от верхней половины торца стержня проходило через нижний срез и поступало на нижний термодатчик, а излучение от нижней половины стержня - соответственно на верхний термодатчик. Тепловые лучи, идущие по прямой, преломляются на линии срезов и на термодатчики не попадают. Выполнение стержня 4 и внутренней части корпуса 2 из материалов с одинаковыми температурными коэффициентами расширения исключает появление зазоров между ними в процессе эксплуатации, а, следовательно, исключает возможность подтекания расплава к боковой поверхности стержня и разрушение его.Экономический эффект по предварительным расчетным данным, в сравнении с базовым объектом, за счет увеличения срока службы и повышения быстродействия устрой. ства, составит примерно 10 тыс. руб. в год,1061918 Составитель, Ю, РыбьевТехред В. Далекорей КорректорА. Дзятко Редактор А. Шандор Заказ 10113/11 Тираж 813 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская набд. 4/5