EP0198910A1 - Verfahren und vorrichtung zum detektieren von schlacke. - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum detektieren von schlacke.Info
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- EP0198910A1 EP0198910A1 EP85905609A EP85905609A EP0198910A1 EP 0198910 A1 EP0198910 A1 EP 0198910A1 EP 85905609 A EP85905609 A EP 85905609A EP 85905609 A EP85905609 A EP 85905609A EP 0198910 A1 EP0198910 A1 EP 0198910A1
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- coil
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/0025—Adding carbon material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
- B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
- B22D11/186—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by using electric, magnetic, sonic or ultrasonic means
Definitions
- the invention relates to a method and a device for detecting slag flowing in a flow of a molten metal, in particular in molten steel when pouring from metallurgical vessels.
- the approximate point in time from which slag can drain off is determined.
- the pan is weighed in an empty and full state, so that the respective remaining amount of melt can be determined therefrom.
- the outflow of the slag is determined visually by the operating team after it has been concluded from the display of the balance that the level has dropped to critical values.
- REPLACEMENTB In another method, visual inspection is dispensed with and pouring is stopped when a predetermined fill level is reached in the pan.
- the invention has for its object to arrive at a method with which a small proportion of slag in the flowing melt can be recognized and displayed without having to remove the shielding of the pouring jet or hindering the pouring.
- the temperatures of the melt and the sensor should be monitored continuously.
- the temperature measurements are state of the art. The determination is particularly simple if the ohmic resistances of the coils are used to infer the temperatures of the measuring sensors and from this further the temperature of the melt.
- the heat spread in the system itself can be calculated after the material constants have been determined in the usual way.
- the value of the electrical conductivity which is included in the calculation of the distribution of the slag from the measured values of the voltage spectrum, can be corrected.
- the sensitivity can be increased significantly.
- a further embodiment of the invention provides that a further winding is applied to the transmitter coil of the reference device, into which a current that is variable according to amounts and phase positions is fed in frequency-selectively so that the voltage of the receiver coil for all frequencies becomes zero or approaches zero .
- a further embodiment of the invention provides for a coil arrangement which coaxially surrounds the flow cross section, consisting of two transmitter and receiver coils which maintain a certain radial distance from one another, or to operate a coil arrangement in such a way that the Transmitter and receiver coil axes are arranged in the radial direction around the test object and the transmit coils are located outside the base corners of an isosceles triangle at the same radial distance from the test object, the voltage induced in the receive coil being adjusted to zero for all frequencies by corresponding feeding of the currents into the transmit coils becomes.
- the signals from the measuring coils are preferably measured with the aid of phase-sensitive rectifiers, and the evaluation and adjustment of the bridge circuits is carried out with the aid of a computer or microprocessor.
- a device for carrying out the method according to the invention can be used, for example, in a metallurgical vessel provided with a lining, the transmitter and receiver coils of the measuring sensor being integrated in the lining or in perforated bricks of the vessel.
- both the transmitting and receiving coil and a reference transmitting coil are integrated in the lining or in perforated bricks of the vessel.
- the vessel can be provided with an outflow valve which can be controlled by the measured values determined.
- one or more transmitting and receiving coils can thus be fixed around the flowing pouring jet in such a way that they preferably surround it coaxially.
- the transmitter coils are fed with a current of several frequencies, the voltage induced in the pickup coils being measured in a frequency-selective manner in terms of magnitude and phase position.
- the radial distribution of the electrical conductivity can be used to infer the slag content in the melt.
- a bridge circuit is used to increase the sensitivity, in which a reference arrangement consisting of a transmitting and receiving coil is switched so that the same supply current flows through the transmitter coils, while the receiver coils are switched so that the induced voltages are directed in opposite directions.
- the transmitter coils are fed with currents which contain several frequencies and which are set frequency-selectively against each other in amount and phase position so that the induced voltage in the measuring coil is adjusted to zero for all frequencies. Changes in the electrical conductivity of the test object then lead to a frequency-selective detuning of the zero adjustment of the bridge.
- a slag fraction in the pouring jet can be recognized as follows:
- Slag content in the pouring stream can be recognized.
- Fig. La the mechanical installation of the sensor in a perforated brick of pan or tundish;
- Fig. Lb the mechanical installation of the sensor on the surface of an outlet pipe from pan or tundish
- ERSAT ⁇ B-LAT 3 shows a measuring circuit for three frequencies with compensation winding, in which the measuring bridge is compared with Hi l fe of a compensation current;
- Fig. 4a shows the mechanical structure of a sensor, which consists of two transmitter and a receiver coil, and in which the sensor coils coaxially enclose the flux cross-section of the metal melt;
- 4b shows the mechanical construction of a measuring sensor, which consists of two transmitting and one receiving coil, and in which the measuring sensor coil axes point in the radial direction;
- Fig. La is' a metal lurgi cal vessel with 1, a melt with 2, a transmitter coil with 3, a receiver coil with 4, a pouring jet with 5, an outlet tube with 6, a perforated pipe with 7 and a discharge valve with 16 designated.
- the transmitter coil 3 encloses the pouring jet 5 and generates the primary field.
- the receiving coil 4 is located coaxially within the transmitter coil 3. Both coils 3 and 4 are inserted into the hole 7 and potted.
- Fig. Lb shows an example of how the sensors enclose the outlet tube 6 of the pan and the intermediate vessel.
- Transmitter coil 3 and receiver coil 4 are firmly connected to one another and enclose the outlet pipe 6 coaxially. Transmitter coil 3 and receiver coil 4 are fastened to the outlet pipe 6 in such a way that they can be easily removed and reused when the outlet pipe 6 is changed.
- the reference arrangement consists of a transmitting and receiving coil which are arranged in such a way that an approximately the same induction voltage is generated in the reference receiving coil as in the measuring coil.
- Fig. 2 shows the basic structure of a measuring circuit for three frequencies, in which the transducer and the reference arrangement are operated in a bridge circuit.
- a frequency generator 8 controls a power amplifier 9 with three frequencies, which feeds the series-connected transmission coils 10 of the measuring sensor and a transmission coil 11 of the reference arrangement.
- a receiving coil 10a of the measuring sensor and a receiving coil 11a of the reference arrangement are connected to one another and designed in such a way that the induced voltages are almost compensated for.
- the sum signal is fed via a high-impedance preamplifier 12 to phase-sensitive rectifiers 13, which break down the signal into real and imaginary parts, which are displayed on a corresponding output unit 14.
- Fig. 3 shows the basic structure of a measuring circuit for three frequencies, in which the sensor and the reference arrangement are operated in a bridge circuit and the bridge adjustment is carried out by a compensation current.
- the measuring and reference arrangement is operated as in FIG. 2.
- a compensation winding 15 is applied to the reference coil arrangement, which is operated as a further transmitter coil.
- the signal tapped at the frequency generator 8 is fed frequency-selectively via adjustable phase shifters 16a, 16b, 16c to the power amplifiers 9a, 9b, 9c feeding the compensation winding, the amplification of which can also be changed.
- phase positions and the amounts of the compensation currents are set manually or by a computer or microprocessor 21 so that the sum voltage at the input of the preamplifier 12 is zero for all frequencies. Changes in the conductivity of the measurement object then lead to detuning of the bridge and to a sum signal at the input of the preamplifier 12, from the amounts and phase positions of which the radial distribution of the electrical conductivity of the pouring jet 5 and from this the slag fraction can be determined.
- Fig. 4a shows the basic mechanical structure of a sensor, which consists of two transmitter coils 3, 3a and a receiver coil 4.
- the transmitter coil 3 is thereby coaxially enclosed by the receiver coil 4 at a certain radial distance, the optimum value of which depends on the overall geometry of the sensor, and this in turn is enclosed by the second transmitter spool 3a, which works as a reference coil.
- This coil arrangement is mechanically fixed against one another, preferably cast, and as a whole encloses the pouring jet 5 at a predetermined distance.
- Fig. 4b shows the basic mechanical structure of a sensor, which consists of two transmitter coils 3, 3a and a receiver coil 4.
- the transmitter coils 3, 3a and the receiver coil 4 are arranged in such a way that their axes point in the radial direction and that the transmitter coil 3a is offset by 90 * and the transmitter coil 3 by 180 * with respect to the receiver coil 4.
- Fig. 5 shows the basic structure of a measuring circuit for three frequencies with the coil arrangement according to Fig. 4a or 4b as a sensor.
- a frequency generator 8 controls a power amplifier 9 with three frequencies, which in turn feeds the transmitter coil 3 of the sensor.
- the signal of the frequency generator 8 is simultaneously frequency-selectively supplied via adjustable phase shifters 16a, 16b, 16c to the power amplifiers 9a, 9b, 9c, which feed the transmitter coil 3a of the measuring transducer.
- the voltage induced in the receiving coil 4 of the sensor is fed via a preamplifier 12 to phase-sensitive rectifiers 13, which break down the signal frequency-selectively into real and imaginary parts, which are displayed on a corresponding output unit 14.
- phase positions of the compensation currents in the transmission coil 3a are set by means of the phase shifters 16, 16b, 16c and the amounts by means of the amplification factors of the power amplifiers 9a, 9b, 9c so that the induction voltage at the input of the preamplifier 12 becomes zero for all frequencies.
- Changes in the radial distribution of the electrical conductivity in the test object 5 lead to a detuning of the measuring bridge and to a signal at the input of the preamplifier 12, from whose amounts and phase positions the radial distribution of the electrical conductivity and from this the slag fraction in the pouring jet can be determined.
- the measuring bridge can be adjusted manually or by a microprocessor 21.
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Detektieren von Schlacke
B e s c h r e i b u n g:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren von in einem Fluß einer Metallschmelze mitfließender Schlacke, insbesondere in Stahlschmelzen beim Abgießen aus metallurgischen Gefäßen.
Beim Abgießen von Stahl aus Konvertern, Pfannen oder Zwischengefäßen befindet sich auf der Oberfläche der Schmelze eine Schlackenschicht. Aus metallurgischen Gründen ist man bestrebt, möglichst keine Schlacke mit abzugießen. Um den Schlackeabfluß zu verhindern, sind im wesentlichen folgende Verfahren bekannt:
Bei der Pfanne wird der ungefähre Zeitpunkt ermittelt, ab dem Schlacke abfließen kann. Dazu wird die Pfanne in leerem und vollem Zustand gewogen, so daß sich daraus die jeweilige Restmenge an Schmelze ermitteln läßt. Das Ausfließen der Schlacke wird, nachdem aus der Anzeige der Waage daraus geschlossen wurde, daß der Füllstand auf kritische Werte abgesunken ist, visuell von der Bedienungsmannschaft ermittelt.
Abgesehen davon, daß die Ermittlung der Restmenge an Schmelze nur recht ungenau erfolgen kann, da sie vom Abnutzungsgrad der Pfannenausmauerung abhängt, ist dieses Verfahren aufwendig, vor allem, wenn unter Schutzgas vergossen wird, was bei hochwertigen Stahlsorten in der Regel der Fall ist. Damit der Gießstrahl beobachtet werden kann, muß nämlich die Abschirmung teilweise entfernt werden. Dies erfordert einen erheblichen maschinentechnischen Aufwand und verschlechert zudem die Qualität.
ERSATZB
Bei einem anderen Verfahren wird auf die visuelle Kontrolle verzichtet und beim Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes in der Pfanne das Abgießen abgebrochen.
Dieses Verfahren ist unwirtschaftlich, weil stets ein Rest der Schmelze in der Pfanne verbleibt, der wieder eingeschmolzen werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu einem Verfahren zu gelangen, mit dem ein geringer Anteil von Schlacke in der abfließenden Schmelze erkannt und angezeigt werden kann, ohne dazu die Abschirmung des Gießstrahls entfernen zu müssen oder das Gießen zu behindern.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird vorgeschlagen, nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 zu verfahren.
Die Temperaturen der Schmelze und der Meßaufnehmer sollen laufend überwacht werden. Die Temperaturmessungen sind Stand der Technik. Die Bestimmung ist besonders einfach, wenn aus den ohmschen Widerständen der Spulen auf die Temperaturen der Meßaufnehmer und daraus weiter auf die Temperatur der Schmelze geschlossen wird. Die Wärmeausbreitung im System selbst kann berechnet werden, nachdem die Material konstanten in üblicher Weise bestimmt wurden.
Mit den Meßwerten der Temperatur kann der Wert der elektrischen Leitfähigkeit, der in die Berechnung der Verteilung der Schlacke aus den Meßwerten des Spannungsspektrums eingeht, korrigiert werden.
Durch die Verwendung einer Referenzeinrichtung, die ebenfalls aus einer Sende- und einer Empfangsspule besteht, wobei beide Sendespulen hintereinander und beide Empfangsspulen elektrisch gegeneinander geschaltet werden, läßt sich die Empfindlichkeit wesentlich erhöhen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß auf die Sendespule der Referenzeinrichtung eine weitere Wicklung aufgebracht wird, in die frequenzselektiv ein nach Beträgen und Phasenlagen veränderlicher Strom so eingespeist wird, daß die Su meήspannung der Empfängerspule für alle Frequenzen Null wird bzw. gegen Null geht.
Zur weiteren Verringerung des Temperatureinflusses sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, eine den Flußquerschnitt koaxial umgebende Spulenanordnung, bestehend aus zwei Sende- und einer Empfangsspule, die einen bestimmten radialen Abstand zueinander einhalten, zu verwenden oder eine Spulenanordnung in der Weise zu betreiben, daß die Sende- und Empfangsspulenachse in radialer Richtung um das Meßobjekt angeordnet sind und bei gleicher radialer Entfernung zum Meßobjekt die Sendespulen außerhalb der Basisecken eines gleichschenkligen Dreiecks liegen, wobei die in der Empfangsspule induzierte Spannung durch entsprechende Einspeisung der Ströme in die Sendespulen für alle Frequenzen auf Null abgeglichen wird.
Vorzugsweise werden die Signale der Meßspulen mit Hilfe von phasenempfindlichen Gleichrichtern gemessen und die Auswertung und der Abgleich der Brückenschaltungen mit Hilfe eines Rechners oder Mikroprozessors durchgeführt.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich beispielsweise bei einem mit einer Ausmauerung versehenen metallurgischen Gefäß verwenden, wobei die Sende- und Empfangsspulen des Meßaufnehmers in die Ausmauerung bzw. in Lochsteine des Gefäßes integriert sind.
Nach einer Ausgestaltung der Vorrichtung sind sowohl die Sende- und Empfangsspule wie auch eine Referenzsendespule in die Ausmauerung bzw. in Lochsteine des Gefäßes integriert.
Schließlich läßt sich nach einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Gefäß mit einem durch die ermittelten Meßwerte steuerbaren Ausflußschieber versehen.
ERSATZB ATti
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können also eine oder mehrere Sende-und Empfangsspulen ortsfest so um den ausfließenden Gießstrahl angebracht werden, daß sie diesen vorzugsweise koaxial umschließen. Dabei werden die Sendespulen mit einem Strom mehrerer Frequenzen gespeist, wobei die in den Aufnahmespulen induzierte Spannung frequenzselektiv nach Betrag und Phasenlage gemessen wird. Mit Hilfe eines Rechners oder Mikroprozessors läßt sich aus der radialen Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit auf den Schlackenanteil in der Schmelze schließen.
Zur Erhöhung der Empfindlichkeit dient eine Brückenschaltung, bei der eine Referenzanordnung, bestehend aus einer Sende- und Empfangsspule, so geschaltet wird, daß die Sendespulen vom gleichen Speisestrom durchflössen werden, während die Empfängerspulen so geschaltet werden, daß die induzierten Spannungen einander entgegengerichtet sind.
Zum Abgleich der Brückenschaltung und zur weiteren Steigerung der EmpfindTichkeit wird auf die Referenzspule eine weitere Wicklung aufgebracht, die mit einem frequenzselekti in den r_-hasenlagen und Beträgen veränderbaren Strom frequenzgleich mit dem Speisestrom gespeist wird. Mit diesem Kompensationsstrom wird die Meßbrücke in der Weise abgeglichen, daß die Summenspannungen der einzelnen Frequenzen an den Empfangsspulen Null werden. Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit des Meßobjekts führen dann zur frequenzselektiven Verstimmung des Nullabgleichs der Brücke.
Wird das Meßverfahren nach Anspruch 4 verwendet, werden die Sendespulen mit Strömen gespeist, die mehrere Frequenzen enthalten und die frequenzselektiv gegeneinander in Betrag und Phasenlage so eingestellt werden, daß die induzierte Spannung in der Meßspule für alle Frequenzen auf Null abgeglichen wird. Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit des Meßobjekts führen dann zu einer frequenzselektiven Verstimmung des Nullabgleichs der Brücke.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ein Schlackeanteil im Gießstrahl wie folgt erkennen:
ERSATZBLATX
Da die elektrische Leitfähigkeit der Stahlschmelze wesentlich größer ist als die der Schlacke, verringert ein Schlackeanteil im Gießstrahl die örtliche elektrische Leitfähigkeit. Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit des Meßobjekts verändern die induzierten Wirbel ströme und damit die in den Empfängerspulen induzierte Spannung nach Betrag und Phasenlage. Änderungen des Durchmessers des Meßobjekts führen dabei zu Signalen, die sich nach Betrag und Phasenlage von den Signalen, die aufgrund von Leitfähigkeitsänderungen hervorgerufen werden, unterscheiden.
Durch die Verwendung mehrerer Frequenzen des Speisestroms mit daraus folgenden unterschiedlichen Eindringtiefen der elektromagnetischen Felder erhält man zusätzliche Informationen über die radiale örtliche Verteilung der elektrischen Leitfähigkei und die Geometrie des Meßobjekts. Damit läß sich die Auflösung weiter steigern, so daß bereits ein sehr geringer
*
Schlackeanteil im Gießstrahl erkannt werden kann.
Die aus Temperaturänderungen der Schmelze und der Meßaufnehmer resultierenden Fehler lassen sich weitgehend unterdrücken, wenn, wie beschrieben, die Temperaturen aufgenommen und die Meßwerte für die Berechnung des Schlackeanteils entsprechend korrigiert werden.
In der Zeichnung sind Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahren sowie der prinzipielle Aufbau von Meßschaltungen dargestellt.
Es zeigen:
Fig. la den mechanischen Einbau der Meßaufnehmer in einem Lochstein von Pfanne oder Zwischengefäß;
Fig. lb den mechanischen Einbau der Meßaufnehmer auf der Oberfläche eine Auslaufrohrs von Pfanne oder Zwischengefäß;
Fig. 2 eine Meßschaltung für drei Frequenzen, bei der die Aufnehmer und die Referenzanordnung in einer Brückenschaltung betrieben werden;
ERSATΣB-LAT
Fig. 3 eine Meßschaltung für drei Frequenzen mit Kompensationswickl ung , bei der die Meßbrücke mit Hi l fe eines Kompensationsstroms abgeglichen wird;
Fig. 4a den mechanischen Aufbau eines Meßaufnehmers , der aus zwei Sende- und einer Empfangsspule besteht , und bei der die Meßaufnehmerspulen den Flußquerschnitt der Metal l schmel ze koaxial umschl ießen;
Fig. 4b den mechanischen Aufbau eines Meßaufnehmers , der aus zwei Sende- und einer Empfangsspule besteht , und bei der die Meßaufnehmerspulenachsen in radiale Richtung weisen;
Fig. 5 ei ne Meßschaltung für den Meßaufnehmer gemäß Fig. 4a und 4b , wobei der Brückenabgleich durch den Spei sestrom erfolgt.
In Fig. la ist 'ein metal lurgi sches Gefäß mit 1 , eine Schmel ze mit 2, eine Sendespule mit 3, eine Empfangsspule mit 4, ein Gießstrahl mit 5, ein Auslauf röhr mit 6, ein Lochstei n mit 7 und ein Ausflußschieber mit 16 bezeichnet.
Die Sendespule 3 umschließt den Gießstrahl 5 und erzeugt das primäre Feld. Die Empfangsspule 4 befindet sich koaxial innerhal b der Sendespule 3. Beide Spulen 3 und 4 sind in den Lochstei n 7 eingel assen und vergossen.
Fig. lb zei gt ein Beispiel dafür , wie die Meßaufnehmer das Auslauf röhr 6 von Pfanne und Zwischengefäß umschließen.
Sendespule 3 und Empfangsspule 4 sind fest mitei nander verbunden und umschließen das Auslaufrohr 6 koaxial . Sendespule 3 und Empfangsspule 4 werden am Auslaufrohr 6 so befesti gt , daß sie beim Wechsel des Auslaufrohres 6 leicht entfernt und wiederverwendet werden können.
ERSAT2BLATT
Wird zur Erhöhung der Empfindlichkeit die Meßanordnung in einer Brückenschaltung betrieben, besteht die Referenzanordnung aus einer Sende- und Empfangsspule, die so angeordnet sind, daß in der Referenzempfangsspule eine näherungsweise gleiche Induktionsspannung wie in der Meßspule erzeugt wird.
Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Meßschaltung für drei Frequenzen, bei der die Aufnehmer- und die Referenzanordnung in einer Brückenschaltung betrieben werden.
Ein Frequenzgenerator 8 steuert einen Leistungsverstärker 9 mit drei Frequenzen an, der die hintereinander geschalteten Sendespulen 10 des Meßaufnehmers und eine Sendespule 11 der Referenzanordnung speist. Eine Empfangsspule 10a des Meßaufnehmers und eine Empfangsspule 11a der « Referenzanordnung sind gegeneinander geschaltet und so ausgelegt, daß sich die induzierten Spannungen nahezu kompensieren. Das Summensignal wird über einen hochohmigen Vorverstärker 12 phasenempfindlichen Gleichrichtern 13 zugeführt, die das Signal in Real- und Imaginärteile zerlegen, die auf einer entsprechenden Ausgabeeinheit 14 dargestellt werden.
Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Meßschaltung für drei Frequenzen, bei der der Meßaufnehmer und die Referenzanordnung in einer Brückenschaltung betrieben werden und der Brückenabgleich durch einen Kompensationsstrom durchgeführt wird.
Die Meß- und Referenzanordnung wird wie in Fig. 2 betrieben. Zusätzlich wird auf die Referenzspulenanordnung eine Kompensationswicklung 15 aufgebracht, die als weitere Sendespule betrieben wird. Das am Frequenzgenerator 8 abgegriffene Signal wird frequenzselektiv über einstellbare Phasenschieber 16a, 16b, 16c den die Kompensationswicklung speisenden Leistungsverstärkern 9a, 9b, 9c zugeführt, deren Verstärkung ebenfalls verändert werden kann.
ERSATZ≤LATT
Die Phasenlagen und die Beträge der Kompensationsströme werden manuell oder durch einen Rechner oder Mikroprozessor 21 so eingestellt, daß die Summenspannung am Eingang des Vorverstärkers 12 für alle Frequenzen Null ist. Änderungen der Leitfähigkeit des Meßobjektes führen dann zur Verstimmung der Brücke und zu einem Summensignal am Eingang des Vorverstärkers 12, aus dessen Beträgen und Phasenlagen die radiale Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit des Gießstrahls 5 und daraus der Schlackeanteil ermittelt werden kann.
Fig. 4a zeigt den prinzipiellen mechanischen Aufbau eines Meßaufnehmers, der aus zwei Sendespulen 3, 3a und einer Empfangsspule 4 besteht.
Die Sendespule 3 wird dabei von der Empfangsspule 4 in einem gewissen radialen Abstand, dessen optimaler Wert von der Gesamtgeometrie des Meßaufnehmers abhängt, und diese wiederum von der zweiten Sendespyle 3a, die als Referenzspule arbeitet, koaxial umschlossen. Diese Spulenanordnung ist mechanisch gegeneinander fixiert, vorzugsweise vergossen, und umschließt als Ganzes wiederum den Gießstrahl 5 in einem vorgegebenen Abstand. '
Fig. 4b zeigt den prinzipiellen mechanischen Aufbau eines Meßaufnehmers, der aus zwei Sendespulen 3, 3a und einer Empfangsspule 4 besteht. Die Sendespulen 3, 3a und die Empfangsspule 4 sind in der Weise angeordnet, daß ihre Achsen in radiale Richtung weisen und daß die Sendespule 3a um 90* und die Sendespule 3 um 180* gegenüber der Empfangsspule 4 versetzt sind.
Fig. 5 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Meßschaltung für drei Frequenzen mit der Spulenanordnung gemäß Fig. 4a bzw. 4b als Meßaufnehmer. Ein Frequenzgenerator 8 steuert einen Leistungsverstärker 9 mit drei Frequenzen an, der seinerseits die Sendespule 3 des Meßaufnehmers speist. Das Signal des Frequenzgenerators 8 wird gleichzeitig frequenzselektiv über einstellbare Phasenschieber 16a, 16b, 16c den Leistungsverstärkern 9a, 9b, 9c zugeführt, die die Sendespule 3a des Meßaufnehemrs speisen. Die in der Empfangsspule 4 des Meßaufnehmers induzierte Spannung wird über einen Vorverstärker 12 phasenempfindlichen Gleichrichtern 13 zugeführt, die das Signal frequenzselektiv in Real- und Imaginärteile zerlegen, die auf einer entspechenden Ausgabeeinheit 14 dargestellt werden.
ERSATZBLATT
Die Phasenlagen der Kompensationsströme in der Sendespule 3a werden mittels der Phasenschieber 16, 16b, 16c und die Beträge mittels der Verstärkungsfaktoren der Leistungsverstärker 9a, 9b, 9c so eingestellt, daß die am Eingang des Vorverstärkers 12 liegende Induktionsspannung für alle Frequenzen Null wird.
Änderungen der radialen Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit im Meßobjekt 5 führen zu einer Verstimmung der Meßbrücke und zu einem Signal am Eingang des Vorerstärkers 12, aus dessen Beträgen und Phasenlagen die radiale Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit und daraus der Schlackeanteil im Gießstrahl ermittelt werden kann. Der Abgleich der Meßbrücke kann manuell oder durch einen Mikroprozessor 21 vorgenommen werden.
ERSATZBßATT
Claims
1. Verfahren zum Detektieren von in einem Fluß einer Metallschmelze mitfließender Schlacke, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sende- und eine Empfangsspule den Flußquerschnitt der Metallschmelze berührungslos umschließen und die Sendespule mit einem mehrere Frequenzen enthaltenden Strom beaufschlagt wird, der in der Empfangsspule eine Spannung induziert, die frequenzselektiv ausgewertet wird und aus deren spektralem komplexem Verlauf die Leitfähigkeitsverteilung über dem Flußquerschnitt und daraus der Anteil der Schlacke in der passierenden Metallschmelze sowie der durch den Verschleiß sich ändernde Durchmesser des Flußquerschnitts ermittelt wird, und daß eine kontinuierliche oder quasi kontinuierliche Messung der sich ändernden Temperatur der Schmelze und der Meßaufnehmer durchgeführt wird und eine Verknüpfung der Temperaturdaten mit den Meßwerten des induzierten Spannungsspektrums erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Referenzeinrichtung, die ebenfalls aus einer Sende- und einer Empfangsspule besteht und beide Sendespulen hintereinander und beide Empfangsspulen elektrisch gegeneinander geschaltet werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Sendespule der Referenzeinrichtung eine weitere Wicklung aufgebracht wird, in die frequenzselektiv ein nach Beträgen und Phasenlagen veränderlicher Strom so eingebracht wird, daß die Summenspannungen der einzelnen Frequenzen in den Empfängerspulen Null wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung von zwei Sende- und einer Empfangsspule, die gegeneinander so angeordnet sind, daß der in der Empfangsspule hindurchtretende magnetische Summenfluß durch entsprechende Einspeisung der Ströme in die Sendespulen auf Null abgeglichen werden kann und daß gleichzeitig die von den beiden Sendespulen in der Metallschmelze induzierten
Wirbelströme unterschiedliche Größe haben.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Meßspulen mit Hilfe von phasenempfindlichen Gleichrichtern gemessen und die Auswertung und der Abgleich der Brückenschaltungen mit Hilfe eines Rechners oder Mikroprozessors durchgeführt werden.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.die Sende- und Empfangsspulen den Flußquerschnitt der Metallschmelze koaxial umgeben, wobei die Empfangsspule innen, in¬ zwischen den beiden Sendespulen oder auch außen liegt, und daß die
Spulen gegeneinander einen gewissen radialen Abstand zueinander einhalten.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangsspulenachsen in radiale Richtung weisen und bei gleichen radialen Abständen zum Meßobjekt die Sendespulen außerhalb der Basisecken eines gleichschenkligen Dreiecks liegen.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei einem mit einer Ausmauerung versehenen metallurgischen Gefäß, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangsspulen (3, 3a, 10 bzw. 4, 10a) des Meßaufnehmers in die Ausmauerung bzw. in Lochsteine (7) des Gefäßes (1) integriert sind.
ERSATJ≠BLATT
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl di e Sende- und Empfangsspule (3 bzw. 4) wie auch ei ne Referenzsendespule (3a) in die Ausmauerung bzw. in Lochsteine (7) des Gefäßes (1) i ntegriert sind.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9 , dadurch gekennzeichnet , daß das Gefäß (1) mit einem durch die ermittelten Meßwerte steuerbaren Ausfl ußschieber (16) versehen ist.
ERSATZBEATT
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT85905609T ATE47062T1 (de) | 1984-10-27 | 1985-10-17 | Verfahren und vorrichtung zum detektieren von schlacke. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3439369 | 1984-10-27 | ||
| DE19843439369 DE3439369A1 (de) | 1984-10-27 | 1984-10-27 | Verfahren und vorrichtung zum detektieren von schlacke |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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