RU206007U1

RU206007U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE LEVEL OF MELTED METAL IN INDUCTION UNIT

Info

Publication number: RU206007U1
Application number: RU2021107866U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Кувалдин; Максим Андреевич Федин; Олег Александрович Поляков; Алексей Олегович Кулешов
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2021-08-16

Abstract

Полезная модель относится к области металлургии и может быть использована в системах контроля и управления технологическими процессами в индукционных плавильных комплексах для плавки черных и цветных металлов и сплавов, работающих на кусковой завалке и требующих контроля уровня расплава. Устройство содержит индуктор, подключенный через конденсаторную батарею к источнику питания, и датчики уровня расплавленного металла, выполненные в виде двух датчиков напряжения, связанных с отпайками индуктора, и подключенные к входу вычислительного устройства, выполненного с возможностью опроса датчиков, оцифровывания и аппроксимации их выходных значений и определения уровня расплавленного металла по расчетной зависимости с использованием отношений, измеренных датчиками напряжений. Использование полезной модели позволяет упростить процесс измерения и конструкцию устройства. 2 ил.The utility model relates to the field of metallurgy and can be used in monitoring and control systems for technological processes in induction smelting complexes for smelting ferrous and non-ferrous metals and alloys, operating on a lump filling and requiring control of the melt level. The device contains an inductor connected through a capacitor bank to a power source, and molten metal level sensors made in the form of two voltage sensors connected to the inductor taps and connected to the input of a computing device capable of interrogating sensors, digitizing and approximating their output values, and determining the level of molten metal from the calculated dependence using the ratios measured by the stress sensors. The use of the utility model makes it possible to simplify the measurement process and the design of the device. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к электротехнологии и может быть использована в системах контроля и управления технологическими процессами в индукционных плавильных комплексах для плавки черных и цветных металлов и сплавов, работающих на кусковой завалке и требующих контроля уровня расплава, позволяет нагревать шихту и контролировать уровень получаемого расплава по ходу процесса плавки.The utility model relates to electrical technology and can be used in monitoring and control systems for technological processes in induction smelting complexes for smelting ferrous and non-ferrous metals and alloys, operating on a lump filling and requiring control of the melt level, allows you to heat the charge and control the level of the resulting melt during the process swimming trunks.

Известны индукционные тигельные печи с индуктором, позволяющие плавить кусковую шихту. К недостаткам известных печей можно отнести то, что в процессе плавления шихты сложно определить уровень расплава из-за образования «мостов» (отдельных сварившихся кусков в верхней части тигля (поз. 1), которые необходимо своевременно осаживать, чтобы расплавленный металл не перегружался и не разрушал футеровку печи, и была возможность своевременно засыпать оставшуюся часть загрузки.Known induction crucible furnaces with an inductor, allowing you to melt a lumpy charge. The disadvantages of known furnaces can be attributed to the fact that during the melting of the charge it is difficult to determine the level of the melt due to the formation of "bridges" (separate welded pieces in the upper part of the crucible (item 1), which must be deposited in a timely manner so that the molten metal is not overloaded and destroyed the furnace lining, and it was possible to fill up the rest of the charge in a timely manner.

Определение уровня расплава необходимо для согласования работы источника питания и печи с тем, чтобы обеспечить передачу максимальной мощности от источника в загрузку, а также для проведения операции слива необходимого объема жидкого металла. В процессе расплавления кусковой шихты происходит изменение напряжений витков по высоте индуктора вследствие изменения сопротивления каждого витка, что, в свою очередь, происходит из-за стекания расплава на дно тигля, догрузки кусковой шихты и слива необходимого количества расплава по достижению необходимого уровня.Determination of the level of the melt is necessary to coordinate the operation of the power source and the furnace in order to ensure the transfer of maximum power from the source to the charge, as well as to carry out the operation of draining the required volume of liquid metal. In the process of melting the lumpy charge, there is a change in the voltages of the turns along the height of the inductor due to a change in the resistance of each turn, which, in turn, occurs due to the flow of the melt to the bottom of the crucible, additional loading of the lumpy charge and draining the required amount of the melt upon reaching the required level.

Наиболее близкое устройство для определения уровня расплавленного металла описано в патенте RU 2287782 и содержит датчики уровня в виде индукционных витков, катушки возбуждения, а также вычислительное средство. К недостаткам устройства можно отнести сложность конструкции из-за необходимости установки большого количества датчиков, попарно соединенных с катушками возбуждения.The closest device for determining the level of molten metal is described in patent RU 2287782 and contains level sensors in the form of induction coils, excitation coils, and computing means. The disadvantages of the device include the complexity of the design due to the need to install a large number of sensors connected in pairs to the excitation coils.

Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в снижении трудоемкости измерения уровня расплавленного металла с сохранением простоты конструкции.The technical problem solved by the utility model is to reduce the complexity of measuring the level of molten metal while maintaining the simplicity of the design.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для определения уровня расплавленного металла в индукционной установке, содержащем индуктор, подключенный через конденсаторную батарею к источнику питания, и датчики уровня расплавленного металла, связанные с обмоткой индуктора и подключенные к входу вычислительного устройства, выполненного с возможностью опроса датчиков, оцифровывания и аппроксимации их выходных значений и определения уровня расплавленного металла по полученным значениям с использованием расчетной зависимости, согласно полезной модели, упомянутые датчики уровня выполнены в виде двух датчиков напряжения, связанных с отпайками индуктора, а вычислительное устройство выполнено с возможностью определения отношений, измеренных датчиками напряжений, и определения уровня расплавленного металла по расчетной зависимости с использованием этих отношений.The problem is solved by the fact that in a known device for determining the level of molten metal in an induction installation containing an inductor connected through a capacitor bank to a power source, and molten metal level sensors connected to the inductor winding and connected to the input of a computing device capable of interrogating sensors, digitizing and approximating their output values and determining the level of molten metal from the obtained values using the calculated dependence, according to the utility model, the mentioned level sensors are made in the form of two voltage sensors connected with the inductor taps, and the computing device is made with the possibility of determining the ratios measured stress sensors, and determining the level of molten metal from the calculated dependence using these ratios.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, содержащее тигель 1, размещенный внутри индуктор с отпайками 2, источник питания 3. соединенный своими выводами с зажимами конденсаторной батареи 4, датчики напряжения 5ДН1, ДН2, подсоединенные одной парой концов к отпайкам «а», «б», «в» индуктора, как показано на фиг. 1, а другой парой концов - к входам вычислительного устройства 6.FIG. 1 shows the proposed device containing a crucible 1, an inductor with taps 2 located inside, a power source 3. connected by its terminals to the terminals of a capacitor bank 4, voltage sensors 5DN1, DN2, connected by one pair of ends to the taps "a", "b", " in the inductor as shown in FIG. 1, and the other pair of ends - to the inputs of the computing device 6.

На фиг. 2 представлена расчетная кривая отношения напряжений между отпайками индуктора в зависимости от высоты расплава, которая может быть получена путем решения модельной задачи.FIG. 2 shows the calculated curve of the ratio of voltages between the taps of the inductor depending on the height of the melt, which can be obtained by solving a model problem.

Устройство работает следующим образом. На индуктор 2 подается переменное напряжение. По виткам индуктора протекает ток одинаковый по значению. В кусках шихты, загруженных в тигель 1, индуцируются токи, разогревающие нагрузку. По мере нагрева и расплавления кусков шихты происходит изменение сопротивления витков индуктор, вследствие чего изменяются напряжения этих витков, и отношение значений напряжения между отпайками также изменяется по своему значению. Напряжения измеряют двумя датчиками напряжения ДН1, ДН2 и передают в вычислительное устройство ВУ6. Вычислительное устройство 6 оцифровывает полученные значения, вычисляет их отношение во времени и величину первой производной отношения напряжений между отпайками индуктора во времени. По этим значениям вычислительное устройство 6 рассчитывает величину заполнения тигля расплавом с использованием расчетной кривой, хранящейся в памяти вычислительного устройства ВУ6. Расчетная кривая может быть получена путем решения модельной задачи, в качестве примера на фиг. 2 приведена кривая отношения напряжений между отпайками индуктора в зависимости от высоты расплава.The device works as follows. An alternating voltage is applied to the inductor 2. A current of the same value flows through the turns of the inductor. In the pieces of the charge loaded into the crucible 1, currents are induced that heat up the load. As the charge pieces are heated and melted, the resistance of the turns of the inductor changes, as a result of which the voltages of these turns change, and the ratio of the voltage values between the taps also changes in value. The voltages are measured by two voltage sensors DN1, DN2 and transmitted to the computing device VU6. The computing device 6 digitizes the obtained values, calculates their ratio in time and the value of the first derivative of the ratio of voltages between the inductor taps in time. Based on these values, the computing device 6 calculates the amount of filling the crucible with melt using the calculated curve stored in the memory of the computing device VU6. The calculated curve can be obtained by solving a model problem, as an example in Fig. 2 shows the curve of the ratio of voltages between the taps of the inductor depending on the height of the melt.

Испытания по определению уровня расплава подтвердили работоспособность устройства и достижение планируемых результатов - погрешность не превышала 7%. Устройство позволяет повысить точность и снизить трудоемкость измерения с сохранением простоты конструкции.Tests to determine the level of the melt confirmed the operability of the device and the achievement of the planned results - the error did not exceed 7%. The device allows you to improve the accuracy and reduce the complexity of the measurement while maintaining the simplicity of the design.

Claims

A device for determining the level of molten metal in an induction installation, containing an inductor connected through a capacitor bank to a power source, and molten metal level sensors connected to the inductor winding and connected to the input of a computing device configured to interrogate sensors, digitize and approximate their output values and determining the level of molten metal from the obtained values using the calculated dependence, characterized in that said level sensors are made in the form of two voltage sensors connected to the inductor taps, and the computing device is configured to determine the ratios measured by the voltage sensors and determine the level of molten metal by the calculated dependence using these relations.