Устройство контроля уровня расплава

Устройство контроля уровня расплава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ УРОВНЯ РАСПЛАВА, например, в кристаллизаторах , содержащее корпус и термодатчики, отличающееся тем, что, с целью повышения срока службы и быстродействия, корпус выполнен из двух частей, разделенных теплоизол нрующим элементом и имеющих сквозной канал, причем внещняя часть корпуса выполнена из материала с высокой теплопроводностью и в ней размещены термодатчики , внутренняя часть корпуса выполнена из материала с высокой термои коррозионной стойкостью и низким коэффициентом теплопроводности и в ней установлен оптически прозрачный термои коррозиенностойкий стержень. Од 00

„„SU„„1061918

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

З(Я) В 22 О 11/16; С 22 В 9/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

Cb

00 (21) 3496199/22-02 (22) 15.06.82 (46) 23.12.83. Бюл. Р 47 (72) Э. В. Осипов, Л. Ф. Жуков, В. С. Иlумихин, С. В. Кучеренко, В. В. Барсуков

С. Л. Бураков и Е. Б. Шицман (71) Институт проблем литья АН .Украинской CCP и Научно-исследовательский институт специальных способов литья (53) 681.128.66 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 505336, кл. В 22 D ll/04, 1976;

2. Авторское свидетельство СССР

У 689508, кл. С 21 С 5/56, 1978. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ

УРОВНЯ РАСПЛАВА, например, в кристаллизаторах, содержащее корпус и термодатчнки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения срока службы и быстродействия, корпус выполнен из двух частей, разделенных теплоизолирующим злементом и имеющих сквозной канал, причем внешняя часть корпуса выполнена из материала с высокой теплопроводностью и в ней размещены термодатчики, внутренняя часть корпуса выполнена из материала с высокой термо- и коррозионной стойкостью и низким коэффициентом теплопроводности и в ней установлен оптически прозрачный термо- и корроэюнностойкий стержень.

1061918

2. Устройство по п. 1,.о т л и ч а ю щ е е с я тем, что внешняя часть корпуса выполнена 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 кристаллиэаторах, и может быть испольэовано в производственной практике при разработке и эксплуатации автоматических систем управления и регулирования процессами непрерывной разливки металлов.

Известно устройство для измерения уров10 ня металла в кристаллизаторах, содержащее термочувствительные шупы, устансвленные в расточке наружной стенки кристаллизатора с 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 пазах наружной поверхности корпуса, контактирующей с кристаллизатором, а также наружный и внутренние тенлоизолирующие элементы.

Датчики контактируют одной стороной с корпусом устройства, другой стороной — с охлаждаемой стенкой кристаллиэатора, Таким 30 образом, вследствие разности температур на поверхности термодатчика, на его выводах появляется электрический сигнал, пропорциональный величине теплового потока (2).

Однако это устройство не обеспечивает требуемого быстродействия, что обусловлено наличием теплового моста между раснлавом стержень выполнены иэ материалов с одинаковым 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, обращенный к термодатчикам, имеет срезы, расположенные зеркально симметрично относительно продольной.оси стержня, причем плоскости срезов перпендикулярны к плоскости, образованной осью стержня и линией перемещения уровня расплава, а площадка между ними покрыта оптически непрозрачным слоем.

2 и термодатчиком, Кроме того, устройство имеет ограниченный срок службы, так как и корпус и датчики находятся нод воздействием высокой температуры, что приводит к частому разрушению их.

Целью изобретения является повь1шение быстродействия и увеличение срока службы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве контроля уровня, содержащем корпус и термодатчики, корпус выполнен иэ двух частей, разделенных теплоиэолирующим элементом и имеющих сквозной канал, причем внешняя часть корпуса изготовлена иэ материала с высокой теплопроводностью и в ней установлены термодатчики, внутренняя часть корпуса выполнена из материала с высокой термо- и коррозионной стойкостью и низким . коэффициентом теплопроводности и в ней ! установлен оптически прозрачный термо- и коррозионностойкий стержень.

Внешняя часть корпуса выполнена из меди.

Кроме того, внутренняя часть корпуса выполнена из керамики на основе корунда.

Во внешней части корпуса по оси каната перпендикулярно 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 перпендикулярны к плоскости, образованной осью стержня и линией перемещения уровня расплава, а

1061918 площадка между ними покрыта оптически непрозрачным слоем.

На фиг. 1 схематично изображено устройство контроля уревня расплава, установленное в стенке кристаллизатора; на фиг. 2 — вариант исполнения устройства.

Устройство содержит корпус со сквозным. каналом, состоящий из внешней части 1, выполненной иэ материала с высокой теплопроводностью, например из меди, и внутренней 10 части 2, выполненной из материала с низкой тепдопроводностью, термо- и коррозионностойкого, например из керамики на основе корунда. Внешняя часть 1 корпуса изолирована от внутренней части 2, контактирующей с раснлавом, теплоизолирующим элементом 3. В канале внутренней части 2 корпуса установлен оптически прозрачный термо- и коррозионностойкий стержень 4. Причем температурный коэффициент расширения материала, из которого изготовлен стержень, должен быть равен или незначительно превышать указанный коэффициент для материала внутренней части 2 корпуса.

Такими свойствами обладает, например, синтетический корунд. В канале внешней части 1 25 корпуса (предпочтительно у самого торца) установлены, параллельно линии перемещения уровня расплавов дифференциально включенные термодатчики 5. Для разделения теплового излучения на два пучка служит перегородка 6, установленная в канале внешней части 1 корпуса в осевой плоскости, перпендикулярной линии перемещения уровня расплава. Устройство устанавливают стационарно в корпусе 7 кристаллизатора.

Во втором варианте исполнения, представленном на фиг. 2, вместо перегородки 6, вы полняющей функции разделительного элемента, на торце стержня 4, обращенном к термодатчикам 5, с той же целью выполнены срезы 8, площадка 9 между которыми покрыта оптически непрозрачным, поглощающим тепловые лучи, слоем. При установке устройства в корпусе 7 кристаллизатора, в котором контролируется уровень 10 расплава, необходимо, чтобы внутренняя часть 2 корпуса устройст- 45 ва и стержень 4 были установлены заподлицо с внутренней стенкой кристаллиэатора. Для охлаждения внешней части 1 корпуса используется система охлаждения кристаллизатора.

Рассмотрим работу устройства в трех технологических режимах.

В случае, если уровень 10 расплава в кристаллизаторе находится ниже поля зрения термодатчиков 5, т. е. стержень 4 с расплавом не контактирует, сигнал на выходе уст- 55 ройства равен нулю, так как на включенные дифференциально термодатчики 5 поступают одинаковые (минимальные) сигналы.

Если же уровень 10 расплава совпадает с осью стержня 4, т. е. нижняя его часть кои тактирует с расплавом, тепловой поток, поступающий на верхний и нижний термодатчики, 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 S и — толщина перегородки;

d < — 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 устройства, составит примерно 10 тыс. руб. в год.

1061918

Составитель, Ю. Рыбьев

Техред В. Далекорей КорректорА. Дзятко

Редактор А. Шандор

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10113/11 Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5