LU80120A1 - METHOD FOR MEASURING THE LEVEL IN THE CHILLER IN CONTINUOUS CASTING - Google Patents
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Description
A 529A 529
Λ—3*—A GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURGΛ — 3 * —A GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG
JJ.......1......4 » du......................,!Î. .7.. J.PDI..197^ Monsieur le Ministre de l’Économie NationaleYY ....... 1 ...... 4 »you ......................,! Î. .7 .. J.PDI..197 ^ Monsieur le Ministre de l’Économie Nationale
Titre délivré .................................. Service de la Propriété Industrielle,Titre délivré .................................. Service de la Propriété Industrielle,
___ ZgtW LUXEMBOURG___ ZgtW LUXEMBOURG
/Ο^fô Demande de Brevet d’invention L Requête ARBED S . A. (1)/ Ο ^ fô Demande de Brevet d’invention L Requête ARBED S. A. (1)
Avenue de la Liberté, LUXEMBOURG...............................................................................................................Avenue de la Liberté, LUXEMBOURG ............................................ .................................................. .................
... représentée.. par.. Mons ieur. René NEYEN, ingénieur .............. (2) jç-,ar-dépose ce âix-sept·...août.. 1900.. soixante-dix-huit.......... (3) à /f J................. heures, au Ministère de l’Economie Nationale, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d'invention concernant : ................................................................................................................................................ (4) ................................Verfahren, zur Messung des. Füllstands in der.................................----- ................................Kokille... beim. ........... ..................................................................................................... représentée .. par .. Mons ieur. René NEYEN, engineer .............. (2) jç-, ar-dépose ce âix-sept · ... août .. 1900 .. soixante-dix-huit .... ...... (3) à / f J ................. heures, au Ministère de l'Economie Nationale, à Luxembourg: 1. la présente requête pour l 'obtention d'un brevet d'invention concernant: ....................................... .................................................. .................................................. ..... (4) ................................ Method for measuring the level in the. ................................----- ............. ................... mold ... at. ........... ....................................... .................................................. .........
déclare, en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur(s) est (sont): .......................... (5)déclare, en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l '(es) inventeur (s) est (sont): ......................... . (5)
Priv.Doz.Dr.rer.nat. F.R. BLOCK........................................................Priv.Doz.Dr.rer.nat. F.R. BLOCK................................................. .......
Kalfstrasse 58 D-5106 ROETGEN.......................Kalfstrasse 58 D-5106 ROETGEN .......................
2. la délégation de pouvoir, datée de Luxembourg.........................le 1.6....aout 1.9.7 8........2. la délégation de pouvoir, datée de Luxembourg ......................... le 1.6 .... aout 1.9.7 8 .... ....
3. la description en langue ..al lemande...............................de l’invention en deux exemplaires ; 4. ...........1.............. planches de dessin, en deux exemplaires ; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, 1e 17 août 1978.................................................................. .......................................................................;.......................................3. la description en langue ..al lemande ............................... de l’invention en deux exemplaires; 4. ........... 1 .............. planches de dessin, en deux exemplaires; 5th la quittance des taxes versées au Bureau de l'Enregistrement à Luxembourg, 1e 17 août 1978 .............................. .................................... .............. .................................................. .......; .......................................
revendique pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6)................................................................................. déposée (s) en (7) ............................................................................................................revendique pour la susdite demande de brevet la priorité d'une (des) demande (s) de (6) ........................... .................................................. .... déposée (s) en (7) ...................................... .................................................. ....................
le ........................../....................................................................................................................................................................................................(8) au nom de ...................................................................................................................................................................................................................(9) élit domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg.................................le .......................... / ...................... .................................................. .................................................. .................................................. ........................ (8) au nom de .................... .................................................. .................................................. .................................................. ......................................... (9) élit domicile pour lui (elle ) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg .................................
..A^iiinist.ratig.n..C.entral.e.....de....l.!..AKBED../......C.ase...pQ.s.tal.e....l8.02......................... (10) sollicite la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, — avec ajournement de cette délivrance à 18........................ mois...A ^ iiinist.ratig.n..C.entral.e ..... de .... l.! .. AKBED .. / ...... C.ase ... pQ.s .tal.e .... l8.02 ......................... (10) sollicite la délivrance d'un brevet d'invention pour l'objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, - avec ajournement de cette délivrance à 18 ........................ mois.
.................mandataire........................................... mandataire ..........................
II. Procès-verbal de DépôtII. Procès-verbal de Dépôt
La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Economie Nationale, Service de la Propriété Industrielle à Luxembourg, en date du : ß:«US73 - ri du (ON, „ "'-„-.'Pr. le Ministre de l’Economie Nationale, 83?>* \\ p·d·La susdite demande de brevet d'invention a été déposée au Ministère de l'Economie Nationale, Service de la Propriété Industrielle à Luxembourg, en date du: ß: «US73 - ri du (ON," "'-" -.' Pr . le Ministre de l'Economie Nationale, 83?> * \\ p · d ·
Le jPjef du Service de la Propriété Industrielle, ··· .7 .Le jPjef du Service de la Propriété Industrielle, ··· .7.
A 529A 529
PatentanmeldungPatent application
Anmelder : A R B E D S.A.Applicant: A R B E D S.A.
Avenue de la Liberté, LuxembourgAvenue de la Liberté, Luxembourg
Verfahren zur Messung des Füllstands in der Kokille beim StranggiessenProcess for measuring the level in the mold during continuous casting
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Badspiegelhöhe in der Kokille bei Stranggiessanlagen.The invention relates to a method for determining the bath level in the mold in continuous casting plants.
Beim Stranggiessen wird in die Kokille der Anlage fortlaufend flüssiges Metall gefüllt. Der schon in der Kokille erstarrende Strang wird durch Walzen aus der Kokille nach unten abgezogen. Die Aufrechterhaltung eines konstanten Giesspiegels geschieht durch Veränderung der Drehzahl der Abzugswalzen oder des Zuflusses mit Hilfe eines als Stopfen oder Schieber ausgebildeten Verschlusses. Auch sind Verfahren bekannt, bei denen die Drehzahl der Walzen und damit die Abzugsgeschwindigkeit des Stranges über - 2 - die Pegelhöhe des Giesspiegels automatisch geregelt wird. Die bekannten Regulierungsverfahren unterscheiden sich hauptsächlich in der Art der PegelhöhenbeStimmung.During continuous casting, liquid metal is continuously poured into the mold of the system. The strand that has already solidified in the mold is pulled down from the mold by rolling. A constant pouring level is maintained by changing the speed of the take-off rollers or the inflow with the aid of a closure designed as a stopper or slide. Methods are also known in which the speed of the rollers and thus the take-off speed of the strand are automatically regulated via the level of the pouring level. The known regulation methods differ mainly in the type of level determination.
Eine gebräuchliche Methode zur Pegelhöhenbestimmung ist die Messung der Hohe des Giesspiegels mit Hilfe von radioaktiven Quellen. Hierbei durchstrahlt ein radioaktives Präparat (Kobalt 60) die Kokille. Solange der Giesspiegel unterhalb des durchstrahlten Bereiches liegt, trifft die Strahlung nahezu ungeschwächtauf ein Messgerät (Szintillationszähler). Wenn der steigende Giesspiegel in den Bereich der Strahlung kommt, wird sie absorbiert.A common method for level determination is the measurement of the height of the pouring level with the help of radioactive sources. A radioactive preparation (cobalt 60) shines through the mold. As long as the pouring level is below the irradiated area, the radiation hits a measuring device (scintillation counter) almost undiminished. When the rising pouring level comes into the range of the radiation, it is absorbed.
Neben hohen Sicherheitsanforderungen besteht der Nachteil dieser Methode darin, dass zur Durchstrahlung von dickeren Metallwandstärken Quellen mit hoher Leistung benötigt werden, damit in kurzen Zeiten eine zuverlässige Information gewonnen werden kann. Die Intensität des Strahles ist quadratisch vom Abstand zwischen Strahler und Detektor und exponentiell von den Wandstärken der Kokille abhängig. Daher müssen Abstände und Wandstärken möglichst gering sein.In addition to high security requirements, the disadvantage of this method is that sources with high power are required to irradiate thicker metal walls, so that reliable information can be obtained in short times. The intensity of the beam is quadratically dependent on the distance between the emitter and the detector and exponentially on the wall thickness of the mold. Therefore, distances and wall thicknesses must be as small as possible.
Die kanadische Patentschrift 520 745 beschreibt ein Verfahren, bei dem durch thermoelektrische Messung der Kokillenwandtemperatur die Pegelhöhe bestimmt wird.Canadian patent 520 745 describes a method in which the level is determined by thermoelectric measurement of the mold wall temperature.
Hierzu werden in der Kokillenwand übereinander Thermoelemente angebracht. Aus den gemessenen Thermospannungen kann auf den Füllstand des flüssigen Stahls geschlossen werden.For this purpose, thermocouples are placed one above the other in the mold wall. The level of the liquid steel can be inferred from the measured thermal stresses.
Da der Wärmeübergangswiderstand vom Stahl an die Kokille gross ist gegenüber dem Widerstand über die Dicke der Kokille, sind die Temperaturänderungen innerhalb der Kokillenwand in Abhängigkeit von den kleinen Schwankungen des Badspiegels so gering, dass von ihnen nicht mit genügender Sicherheit auf die momentanen Badspiegeländerungen geschlossen werden kann.Since the heat transfer resistance from the steel to the mold is large compared to the resistance via the thickness of the mold, the temperature changes within the mold wall are so small, depending on the small fluctuations in the bath level, that they cannot be concluded with sufficient certainty about the current bath level changes .
Da die Kokillenwandinnenflächen im Laufe des Betriebes von Zeit zu Zeit nachbearbeitet werden müssen, werden zudem die - 3 -Since the interior of the mold wall must be reworked from time to time during operation, the - 3 -
Thermoelemente relativ weit aussen in der Kokillenwand eingebaut. Damit wird die Empfindlichkeit nochmals herabgesetzt.Thermocouples installed relatively far outside in the mold wall. This further reduces the sensitivity.
In der kanadischen Patentschrift 834 370 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Strahlungspyrometer die von der Schmelzoberfläche abgestrahlte Wärme misst. In der Praxis scheidet dieses Verfahren aus, da Störungen durch andere Wärmequelleny die nicht schmelzpegelbedingt sind, nicht ausgeschaltet oder kompensiert werden können.Canadian patent 834 370 describes a method in which a radiation pyrometer measures the heat radiated from the melt surface. In practice, this method is ruled out because disturbances from other heat sources that are not caused by the melt level cannot be switched off or compensated for.
In der US-Patentschrift 3.459.949 wird eine Methode vorgestellt, die eine oder mehrere Photozellen benutzt, die das von der Schmelzoberfläche ausgestrahlte, sichtbare Licht in elektrische Spannung umsetzen. Die Lichtenergie nimmt mit sinkendem Pegel, d.h. wachsendem Abstand zwischen Badoberfläche und Photozelle, ab. Die sich zeitweise auf der Badoberfläche bildende Schlackendecke mindert die Abstrahlung und fälscht die Messung.A method is presented in US Pat. No. 3,459,949 which uses one or more photocells which convert the visible light emitted by the melt surface into electrical voltage. The light energy increases with falling level, i.e. increasing distance between the bath surface and the photocell. The slag blanket that temporarily forms on the bathroom surface reduces the radiation and falsifies the measurement.
Eine Methode, die diesen Fehler ausschliessen soll, ist in der Offenlegungsschrift 24 38 160 des Deutschen Patentamtes beschrieben. Mit Hilfe optischer Einrichtungen (Blenden, Linsen) wird unter einem bestimmten Winkel mittels Photozellen die Lichtemission an verschiedenen Stellen des Giesspiegels gemessen und in elektrische Spannungen umgesetzt. Diese Spannungen werden verglichen und die jeweils höchste zur Regelung des Prozesses verwendet. Die höchste Spannung soll einer schlackenfreien Schmelzbadoberfläche entsprechen. Fehler entstehen dann, wenn keine schlak-kenfreie Stelle existiert.A method which is intended to rule out this error is described in the published patent application 24 38 160 of the German Patent Office. With the help of optical devices (diaphragms, lenses), the light emission is measured at various points on the casting level at a certain angle and converted into electrical voltages. These voltages are compared and the highest is used to control the process. The highest voltage should correspond to a slag-free melt pool surface. Errors occur when there is no slack-free position.
In der Offenlegungsschrift 25 06 190 des Deutschen Patentamtes-ist eine Methode beschrieben, bei der die Pegelhöhe des Giesspiegels mit Hilfe von Infrarotstrahlen bestimmt wird.German Patent Office publication 25 06 190 describes a method in which the level of the pouring level is determined with the aid of infrared rays.
Als Empfänger der Infrarotstrahlen werdenPhotodioden verwendet, die schräg von oben in die Kokille sehen. Die Kante der Kokille wirkt als ortsfeste Prallplatte, während die Niveauänderung des Badspiegels die Lichtstrahlung, die auf die Photodioden trifft, verändert. Die Intensitätsänderungen durch Schlackenbildung sollen - 4 - mit Hilfe einer weiteren Messung kompensiert werden. Die Vielzahl der teils aufwendigen Verfahren zeigt/ dass eine allgemein befriedigende Lösung noch aussteht.Photodiodes are used as receivers of the infrared rays, which look obliquely into the mold from above. The edge of the mold acts as a stationary baffle plate, while the level change in the bathroom mirror changes the light radiation that strikes the photodiodes. The changes in intensity due to slag formation should be compensated with the help of a further measurement. The large number of sometimes complex procedures shows / that a generally satisfactory solution is still pending.
Die Erfindung beinhaltet nun ein Verfahren, bei dem auf einfachste Weise nach einer elektrischen Methode eine zuverlässige Messung des Füllstands in der Kokille möglich ist.The invention now includes a method in which a reliable measurement of the fill level in the mold is possible in the simplest way using an electrical method.
An sich sind drei elektrische Methoden bekannt: - Methoden, bei denen eine Induktivität gemessen wird - Methoden, bei denen eine Kapazität gemessen wird und - Methoden, bei denen ein elektrischer Widerstand gemessen wird.Three electrical methods are known per se: - methods in which an inductance is measured - methods in which a capacitance is measured and - methods in which an electrical resistance is measured.
Bei der induktiven Methode dient die Aenderung einer Induktivität oder der von ihr abgegebenen Leistung als Mass für den Abstand zu einem Material, dessen magnetische Permeabilität ungleich Eins oder dessen Leitfähigkeit ungleich Null ist.In the inductive method, the change in an inductance or the power it delivers serves as a measure of the distance to a material whose magnetic permeability is not equal to one or whose conductivity is not equal to zero.
Bei der kapazitiven Messung wird der Abstand zu einem Leiter, der als zweite Kondensatorplatte dient, über eine Kapazitätsmessung bestimmt.In the case of capacitive measurement, the distance to a conductor, which serves as a second capacitor plate, is determined via a capacitance measurement.
Bei der konduktiven Methode wird ein Ableitwiderstand bis zu einer Kontaktstelle gemessen und aus dem Widerstand auf den Abstand geschlossen.With the conductive method, a leakage resistance is measured up to a contact point and the distance is deduced from the resistance.
Alle drei Methoden sind in den bekannten Ausführungsformen für die Füllstandsmessung bei flüssigem Stahl wenig geeignet: Bei den hohen Temperaturen würden Messeinrichtungen, die über dem Bad angebracht sind oder gar in das Bad eintauchen, ohne geeignete Kühlung zerstört; gekühlte Einbauten würden andererseits auch zu Störungen führen, z.B. durch Anfrieren des Metalls. In jedem Fall würden die Einbauten den Zugang zur Badoberfläche und damit das Entfernen der Schlacke behindern.In the known embodiments, all three methods are not very suitable for level measurement in liquid steel: at the high temperatures, measuring devices which are mounted above the bath or are even immersed in the bath would be destroyed without suitable cooling; On the other hand, cooled internals would also lead to faults, e.g. by freezing the metal. In any case, the fittings would prevent access to the bathroom surface and thus the removal of the slag.
Erfindungsgemäss werden nun alle diese Schwierigkeiten überwunden, indem Elektroden zur elektrischen Widerstandsmessung seitlich durch die Kokillenwand hindurch bis an das Bad reichen, . . aus dem Kokillenmaterial bestehen und gegenüber diesem mit Hilfe - 5 - einer dünnen Isolierung elektrisch isoliert sind.According to the invention, all of these difficulties are now overcome by electrodes for electrical resistance measurement extending laterally through the mold wall to the bath. . consist of the mold material and are electrically insulated from it with the help of thin insulation.
Als Isolierschicht kann z.B. Zirkondioxid verwendet werden, das mit Schichtdicken unter 1 mm auf die, vorher mit Nickelaluminid grundierten Kupferelektroden, durch Flammspritzen aufgebracht wird.As an insulating layer e.g. Zirconium dioxide can be used, which is applied with a layer thickness of less than 1 mm to the copper electrodes, which were previously primed with nickel aluminide, by flame spraying.
Zweckmässigerweise werden mehrere Elektroden zu einem Messatz in einer Sonde eingegossen. Eine oder mehrere dieser, . mit Elektroden versehenen Messonden werden in Höhe der Badschwankungen in die Kokille eingebaut. Gelangt der Giesspiegel in Höhe einer Messonde, so wird die isolierte Elektrode mit der Kokille elektrisch kurzgeschlossen. Dies kann als Mass für den Füllstand in der Kokille dienen. Ebenfalls können die während der Oszilla- f tion der Kokille entstehenden Taktzeiten zur Füllstandsmessung herangezogen werden.Advantageously, several electrodes are cast into a measuring set in a probe. One or more of these,. Measuring probes with electrodes are installed in the mold at the level of the bath fluctuations. If the pouring level reaches the level of a measuring probe, the insulated electrode is electrically short-circuited with the mold. This can serve as a measure of the fill level in the mold. The cycle times that occur during the oscillation of the mold can also be used for level measurement.
Die Zeichnung zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie deren Anordnung in der Stranggiesskokille.The drawing shows a preferred embodiment of the invention and its arrangement in the continuous casting mold.
In der Zeichnung ist:In the drawing is:
Fig, la - die Aufsicht auf eine Messonde Fig. lb - die Seitenansicht einer Messonde im Schnitt Fi^·. 2 - der Schnitt durch eine Kokille mit einer eingebautenFig, la - the top view of a measuring probe Fig. Lb - the side view of a measuring probe in section Fi ^ ·. 2 - the cut through a mold with a built-in
MessondeMeasuring probe
Fig. 3 - eine Aussenfläche der Kokille mit eingebauter Mess sondeFig. 3 - an outer surface of the mold with a built-in measuring probe
Nach Fig, 1 besteht der Erfindungsgegenstand aus einer entsprechend bearbeiteten Messonde (1) aus Kokillenmaterial, üblicherweise Kupfer, in welchem mindestens eine, durch Flammspritzen » mit einem hochschmelzenden Oxid (2), vorzugsweise Zirkondioxid, isolierte Kupferelektrode (3) angeordnet ist.According to FIG. 1, the subject of the invention consists of a correspondingly machined measuring probe (1) made of mold material, usually copper, in which at least one copper electrode (3) insulated by flame spraying with a high-melting oxide (2), preferably zirconium dioxide, is arranged.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird die Messonde (1) in Höhe des Badspiegels (4) so in die Kokillenwand (5) eingebaut, dass sich die Vorderfläche (6) der Messonde (1) in die Kokillen- - 6 - innenwand (7) einpasst. Zweckmässigerweise wird zur Vermeidung eines Spaltes zwischen der Kokillenbohrung (8) und der Messonde (1), diese in die Kokillenwand (5) eingepasst oder eingeschrumpft. Die Messonde (1) ist auf der wasserbeaufschlagten Seite angepasst (9). Dazu spiegelsymmetrisch ist die Kokillenbohrung (8) angepasst Zur Vermeidung von Undichtigkeiten und zur Gewährleistung eines festen Sitzes der Messonde wird die so entstandene V-Kerbe (10) mit Hartlot ausgefüllt.As can be seen from FIG. 2, the measuring probe (1) is installed in the mold wall (5) at the level of the bath level (4) in such a way that the front surface (6) of the measuring probe (1) fits into the mold. fits inside wall (7). In order to avoid a gap between the mold bore (8) and the measuring probe (1), the latter is expediently fitted or shrunk into the mold wall (5). The measuring probe (1) is adapted on the water-exposed side (9). For this purpose, the mold bore (8) is adjusted in mirror symmetry. To avoid leaks and to ensure a firm fit of the measuring probe, the resulting V-notch (10) is filled with hard solder.
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