Устройство для контроля уровня жидкого металла

Устройство для контроля уровня жидкого металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электрометаллургии и электрошлаковой сварке и может быть использовано для определения положения уровня жидкого металла относительно стенок кристаллизатора или формирующего устройства /ползуна/. Цель изобретения - повышение чувствительности и надежности устройства при упрощении его конструкции. П - образный магнитопровод /М/ 3 с намагничивающей обмоткой 4 размещен непосредственно в теле ползуна 1. Плоскость пластин М 3 перпендикулярна плоскости уровня жидкого металла. Торцы 5 М3 являются частью формирующей поверхности 6 ползуна 1. Между торцами 5 М 3 в теле ползуна 1 по вертикали выполнен сквозной разрез на толщину ползуна для прохождения переменного магнитного потока к расплаву. М3 датчика выполнен разъемным по плоскости его торцов 5 с внешней стороны ползуна. В теле ползуна с двух сторон по высоте разреза между торцами 5 М 3 выполнены пазы на всю толщину стенки ползуна параллельно уровню жидкого металла. Глубина пазов составляет не более 1 мм, а толщина стенки между пазами равна ширине паза. Пазы, выступы в теле ползуна по высоте разреза выполнены в шахматном порядке. Части полюсов 8 М3, находящиеся в теле ползуна 1 в местах, непосредственно контактирующих с расплавом, выполнены переменного сечения на 1/2 толщины М и на глубину 1/4 толщины стенки ползуна. 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 В 23 К 25/00, 9/1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изоБРетениям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4268877/31-27 (22) 20.05.87 (46) 30.08.89. Бюл. № 32 (71) Институт электросварки им. Е.О. Патона (72) О,П. Бондаренко, Ю.Н. Ланкин, В.Ю. Поповский и В.M. Баглай (53) 621.791.75:681.128.66 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 376013, кл. В 23 К 25/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

¹ 719236, кл. В 23 К 25/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ

ЖИДКОГО МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к электрометаллургии и электрошлаковой сварке и может быть использовано для опре.деления положения уровня жидкого металла относительно стенок кристаллизатора или формирующего устройства (полэуна). Цель изобретения — повышение чувствительности и надежности устройства при упрощении его конструкции. П-образный магнитопровод (М)

3 с намагничивающей обмоткой 4 размещен непосредственно в теле ползуна

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве металлических слитков с кристаллизацией их в охлаждаемых проходных кристаллизаторах для определения положения уровня жидкого металра, открытого сверху или находящегося под слоем расплавленного шлака, а также для автоматического контроля уровня сварочной ванны в зазоре меж„.80„„1504043 А 1

1. Плоскость пластин М 3 перпендикулярна плоскости уровня жидкого металла. Торцы 5 M 3 являются частью формирующей поверхности 6 ползуна 1.

Между торцами 5 М 3 в теле полэуна

1 по вертикали выполнен сквозной разрез на толщину полэуна дфоп прохождения переменного магнитного потока к расплаву.М 3 датчика выполнен раэьемным по плоскости его торцов 5 с внешней стороны полэуна. В теле ползуна с двух сторон по высоте разреза между торцами 5 М 3 выполнены пазы на всю толщину стенки полэуна параллельно уровню жидкого металла. Глубина пазов составляет не более 1 мм, а толщина стенки между пазами равна ширине паза. Пазы, выступы в теле ползуна по высоте разреза выполнены в шахматном порядке. Части полюсов 8

М 3, находящиеся в теле полэуна 1 в местах, непосредственно контактирующих с расплавом, выполнены переменного сечения на 1/2 толщины М и на глубину 1/4 толщины стенки ползуна, 5 з п. ф лы, 11 ил. ду свариваемыми кромками, например при электрошлаковой сварке с применением подвижного формирующего ползуна.

Цель изобретения — повышение надежности и чувствительности устройства при упрощении его конструкции.

На фиг.1 представлен фрагмент устройства с размещением индукцион1 ного датчика; на фиг.2 - разрез

3 150404

А-А на фиг.1; на фиг.3 — фрагмент устройства, с разъемным магнитопроводом датчика, на фиг.4 — то же, но с зазором в стенке формирующего эле5 мента в виде пазов; на фиг,5 — раэpcs Б-Б на фиг.4; на фиг.6 — фрагмент устройства с чередующимися пазами в эазоре1 на фиг.7 — разрез

В-В на фиг.6, на фиг.8 — фрагмент устройства с датчиком уменьшенного сечения магнитопровода на торцах;на фиг.9 — разрез Г-Г на фиг.8; на фиг.10 — разрез Д-Д на фиг ° 8; на фиг.11 — фрагмент устройства с прокладкой между разъемными частями магнитопровода.

Устройство состоит из формирующего элемента (кристаллиэатора или полэуна) 1, н стенке которого между 20 каналами 2 водоохлаждения симметрично их осям размещен П-образный магнитопровод 3 с намагничивающей обмоткой катушки 4; торцы 5 магнитопровода являются частью внутренней 25 формирующей поверхности 6 кристаллизатора (пЖэуна) 1. Между торцами

5 магнитопровода 3 выполнен сквозной зазор 7 на всю толщину стенки кристаллиэатора (полэуна) 1. Толщина 30 (набор пластин) магнитопровода 3 составляет 4-5 мм, ширина зазора 70,2-0,3 мм, что достаточно для уменьшения шунтирования медью магнитного потока магнитопровода.

На фиг.3 представлен фрагмент бокового сечения стенки кристаллиза" тора (полэуна) i, в теле которого запрессованы части 8 магнитопронода, которые являются неотъемлемой принад- 40 лежностью сменных кристаллизаторон (ползунов). Магнитопровод 3 разъединен с частями 8 и месте 9, а катушка 4 с частью магнитопровода 3 является приставкой (съемной) и обслужи" 45 вает весь набор кристаллиэаторов (полэунов).

В кристаллиэаторе (ползуне) 1 в стенке с двух сторон по высоте зазора 7 между торцами 5 магнитопрово50 да 3 выполнены пазы 10 на всю толщину стенки кристаллизатора (ползуна) 1 параллельно уровню ЖМВ (жидкой металлической ванны), причем ширина каждого паза равна толщине выступа 11 между пазами 10. Глубина

55 паза 10 выбирается не более 1 мм, что вызвано необходимостью уменьшить вероятность эатекания жидкого металла в пазы 10 и нарушения в связи с этим условий формирования качественной поверхности слитка. Выборка паэон 10 позволяет снизить потери на вихревые токи в меди эа счет уменьшения объема меди, находящегося на пути значительной части магнитного потока, тем самым понысить чувстнительность устройства к перемещению уроння ЖМВ.

В стенке кристаллизатора (ползуна) пазы 10 могут быть выполнены в чередующемся (шахматном" ) порядке. Это позволяет н два раза уменьшить эффективную ширину зазоров сечений пазов 10, одновременно находящихся на уровне ЖМВ, чем исключить вероятность затекания в них металла, Магнитопроноп 3 может иметь переменное сечение н части 8 магнитопронода н тех местах, которые непосредственно контактируют с расплавом.

При этом сечение частей 8 должно быть уменьшено на 1/2 To Hbt d Магнитопровода 3 и на глубину 1/4 толшины стенки кристаллизатора (ползуна) 1. Это дает возможность уменьшить зффек.тинную поверхность торцов

5 частей 8 магнитопровода, непосредственно контактирующих с расплавом, и тем самым улучшить охлаждекие торцов 5 при передаче полного магнитного потока в расплав.

На фиг.11 представлен фрагмент

)окового сечения стенки кристалли тора (ползуна) 1 с запрессованными в нем частями 8 магнитогровода 3, н котором в ме-.те 9 разъема установлена электроиэоляционная прокладка

1?. Это дает воэможность исключить влияние рабочего тока плавки (сварки) на магнитное состояние магнитопронода, тем самым устранить возможность появления помехи в измерительной цепи датчика устройства ° Толщина злектро эоляционной прокладки (слюда) не более 0,7 мм.

Принцип действия индукционного датчика основывается на явлении электромагнитной индукцтп, при этом устройство работает следующим образом.

Под действием переменного напряжения генератора (V«„), приложенноro к намагничивающей (питающей) обмотке 4 датчика, н ней начинает протекать ток (Т„), который образует

1504043

5 в магнитопроноде 3 переменное магнитное поле. Индукция переменного магнитного поля (В ) является источи ником напряженности Ни электрического поля (Е„). При подходе жидкого металла к полю в зоне между торцами магнитопровода, под действием Е „ в жидком металле наводятся вихревые токи (I » ), образующие свое собственное переменное магнитное поле напряженностью H „ T и индукцией В

В.т

Это поле в сумме с исходным полем излучения является источником изменения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления намагничивающей обмотки катушки 4, при этом ток н ней увеличивается, меняется также его фаза. Таким об разом, амплитуда и (или) фаза тока в намагничивающей катушке 4 несут в себе информацию о наличии и уровне

ЖМВ в зоне действия магнитного поля датчика между торцами 5 магнитопровода. Используя эту информацию, с помощью соответствующего регулирующего устройства осуществляют перемещение кристаллизатора (ползуна) по уровню ЖМВ. Испытания индукционного датчика уровня ЖМВ проводились на аппарате для электрошлаковой сварки протяженных швов А-535 при сварке стыка толщиной 50 мм электродом ф 3 мм. Режим сварки: напряжение

52В; ток 600 А. Индукционный датчик

ЖМВ состоял из П-образного магнито.провода толщиной 4 мм, набранного из пластин электротехнической стали с толщиной, равной 0,3 мм, запрессованного в медный полэун толщиной . 24 мм между каналами водоохлаждения.

Расстояния между торцами датчика быпо 22 мм. Между торцами датчика параллельно осям каналов водоохлаждения был выполнен разрез шириной

0,5 мм. Магнитопровод охватывала намагничивающая катушка с количеством витков W -= -820 из провода диаметром ф 0,38 мм. Намагничивающая каТушка была включена в плечо мостовой двухтрансформаторной схемы, которая запитывалась от генератора прямоугольньж импульсов типа Г3-26, переменным напряжением V = 22 В с частотой 6 кГц. При этом намагничивающий ток был 32 мА, активное сопротивление катушки составило R „ =

7,6 Ом, реактивное сопротивление

Х „ = 695 Ом. В диагональ мостовой схемы был включен регулирующий стре6 лочныи прибор М 303 К. При подходе уровня ЖМВ в зону действия датчика (между торцами магнитопровода) ток намагничивающей катушки увеличива5 ется до 40 мА. Изменение тока фиксировалось регулирующим прибором

М 303 К, выходные контакты которого были включены в схему привода аппарата А 535 (обмотка управления

ЭМУ-12а), посредством чего осуществлялось автоматическое перемещение головки сварочного аппарата А-535 по уровню ЖМВ на скорости сварки

6 м/ч.

Использование изобретения по сравнению с известными аналогичными позволяет исключить дополнительное водоохлаждение, защитные немагнитные стаканы, измерительные катушки, тем самым существенно упростить конструкцию устройства и повысить его надежность, облегчить эксплуатацию сменных кристаллизаторов (полэунов)

25 за счет выполнения магнитопровода разъемным (часть магнитопровода является постоянным элементом кристаллизатора или полэуна); повысить чувствительность устройства за счет выполнения пазов в теле кристаллизатора (ползуна) и зазора между торцами магнитопровода; снизить тепловую нагрузку на магнитопровод датчика

3а счет выполнения его переменным

35 сечением по толщине в месте, непосредственно контактирующем с расплавом.

Формула из обретения

1. Устройство для контроля уровня жидкого металла, содержащее формирующий элемент в виде кристаллиза" тора или ползуна и индукционный дат45 чик, состоящий из магнитопровода, набранного из П-образных пластин,и намагничивающей обмотки, размещенных в формирующем элементе с каналами водоохлаждения в его стенке, о т50 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и чувствительности при упрощении его конструкции, П-образный магнитопровод размещен непосредственно в стенке

55 формирующего элемента симметрично между каналами водоохлаждения, при этом плоскость пластин магнитопровода параллельна оси каналов водоохлаждения, торцы магнитопровода вы1 504043 полнены заподлицо с внутренней формирующей поверхностью стенки формирующего элемента, а между торцами магнитопровода на всю толщину стенки формирующего элемента выполнен сквозной зазор.

2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью

)удобства эксплуатации оборудования, магнитопровод выполнен разъемным по плоскости внешней поверхности стенки формирующего элемента, а намагничивающая обмотка размещена на съемной части магнитопровода.

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его чувствительности, в сквозном зазоре с двух сторон по высоте выполнены параллельные пазы на всю толщину стенки формирующего элемента, причем глубина пазов составляет не более 1 мм, а расстояние между пазами равно ширине паза.

4. Устройство по пп. 1 и 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что пазы

1 с двух сторон зазора расположены чередующимися между собой.

5. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что части магнитопровода, находящиеся в стенке формирующего элемента, выполнены с площадью поперечного сечения, равной

0,5 площади поперечного сечения остальной части магнитопровода, и на глубину 0,25 толщины стенки формирующего элемента со стороны его внутренней формирующей поверхности.

6. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что в местах разъема магнитопровода установлена электроизоляционная прокладка.

1504043

1 У0404 3

Фиг. 8

ДД

8

glue. 10

Составитель В. Ткаченко

Редактор Н. Горват Текред М,Ходанич КорректорН. Король

Заказ 5193/18 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r . Ужгород, ул. Проектная, 4