Датчик для измерения уровня жидкого металла в металлургических агрегатах Советский патент 1992 года по МПК G01F23/24 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам контроля уровня жидких металлургических сред, и может быть использовано в черной и цветной металлургии для определения положения межфазной границы шлак - металл в печах, ковшах, кристаллизаторах в других металлургических агрегатах.

Известен датчик измерения уровня жидкого металла в металлургических агрегатах, содержащий сменный блок, в основании которого закреплены электроды из тугоплавкого материала внутри стального колпачка. После попадания сменного блокь о жидкий металл происходит растворение металлического колпачка и электроды замыкаются жидким металлом. По мере подъема блока из металла он попадает в шлак, сопротивление которого много выше, чем сопротивление металла. Момент скачка сопротивления соответствует прохождению концами электродов границы раздела шлак

- металл. Этот момент фиксируется счетчиком пройденного от базовой точки пути, а затем определяется положение указанной границы относительно этой базовой точки.

Недостатком данного устройства является недостаточная точность определения уровня жидкого металла, что связано с инерционностью системы отсчета пройденного сменным блоком пути, которая обусловлена достаточно высокой скоростью извлечения сменного блока из металла, вызванного ограниченностью времени пребывания (не более 5 с) его в жидком металле

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в известном датчике измерения уровня жидкого металла в металлургических агрегатах, содержащем сменный блок, в основании которого закреплены электроды из тугоплавкого материала Внутри стального колпачка, согласно изобретению электроды установсл

с

vj СЛ 00

N О

лены с различными по длине выступающими концами относительно основания, причем разность длин электродов относительно основания сменного блока составляет 1,5-4,5 наименьшей длины.

Различная длина выступающих концов электродов позволяет установить начало периода времени, в котором необходимо резко снизить скорость подъема сменного блока из металла, за счет чего снижается инерционность отсчета пройденного блоком пути и повышается точность определения положения границы шлак-металл. Это происходит по следующим причинам. Когда оба электрода находятся в металле, сопротивление между ними очень мало. По мере подъема сменного блока более короткий электрод попадает в слой шлака, в то время как длинный электрод еще находится в металле. При этом сопротивление цепи резко увеличивается. Момент начала возрастания сопротивления служит сигналом для снижения скорости подъема сменного блока. Как только более длинный электрод попадает в слой шлака, сопротивление цепи еще раз скачкообразно возрастает. Поскольку момент второго скачка сопротиеления происходит при малой скорости подъема сменного блока, то положение границы шлак - металл фиксируется с высокой точностью.

Для реальных условий работы (диаметр сменного блока 30-50 мм, толщина слоя шлака 2-50 см) длины электродов должны быть Li 1,0-2,0 см и (Li + L2) 3,0-4,5 см (т.е. разность длин л составляет 1,5-4,5 длины короткого электрода LJ).

На фиг. 1 показан предложенный датчик, общий вид; на фиг. 2 - изменение сопротивления в цепи к зависимости от положения концов электродов.

Датчик состоит из электродов 1 и 2 различной длины, смонтированных в торцовой части сменного блока 3 из картона, надеваемого на жезл 4 погружного механизма 6, и датчика 5 перемещения. Для измерения и анализа сопротивления в цепи предусмотрен измерительно-аналитический блок 7, связанный с механизмом 6 и датчиком 5 перемещения. Электроды защищены металлическим колпачком 8.

Датчик работает следующим образом,

С помощью силового механизма 6 жезл 4 со сменным блоком 3 на конце погружается а жидкий металл со скоростью 0,8-1,2 м/с. Попадание электродов 1-2 в жидкий металл фиксируется после расплавления колпачка 8 по практически нулевому сопротивлению цепи, которое измеряется блоком 7. Если сопротивление цепи высоко, то сменныи блок еще больше погружается в расплав. На фиг. 2 сопротивление RI соответствует положению обоих электродов в жидком металле.

Для ограничения перемещения сменного блока 3 в нижнее положение предусмотрены концевые выключатели (на фиг. 1 не

показаны).

Затем блок 7 заиуляет датчик 5 перемещения и дает команду силовому механизму б на подъем сменного блока 3 со скоростью 0,05-1,0 м/с. В момент ti короткий электрод 1 пересекает границу шлак - металл и сопротивление цепи резко возрастает, причем чем выше поднимается конец электрода 2, тем больше это сопротивление. Рост сопротивления фиксируется блоком 7,

который выдает сигнал силовому механизму 6 на снижение скорости подъема до 0,005- 0,01 м/с. По мере дальнейшего подъема в шлак попадает и конец длинного электрода 2 (момент t2 на фиг. 2). При этом наблюдается еще один скачок сопротивления до Рз. В этот момент времени блок 7 запрашивает датчик 5 перемещения и определяет положение границы шлак - металл. Далее выдается команда механизму 6 на подъем

жезла 4 (со скоростью 1,2 м/с).

По сравнению с известным устройством предложенный датчик позволяет повысить точность определения межфазной границы шлак - металл на 20-40%.

В сравнении с базовым объектом, за который взято устройство-прототип, более точная информация о положении границы металл - шлак позволяет более точно оценить массу жидкого металла в ковше и, следовательно, улучшить дозировку раскислителей и легирующих добавок.

Экономический эффект в сравнении с базовым объектом может быть получен за счет экономии алюминия при раскислении

стали.

Формула изобретения Датчик для измерения уровня жидкого металла в металлургических агрегатах, содержащий сменный блок, в основании кото0 рого закреплены электроды из тугоплавкого материала внутри стального колпачка, отл и- чающийся тем, что, с целью повышения точности, электроды установлены с различными по длине выступающими концами от5 носительно основания, причем разность длин электродов относительно основания сменного блока составляет 1,5-4,5 наименьшей длины,

Фиг.1

2

f

Использование: изобретение может быть использовано в черной и цветной металлургии для определения положения межфазной границы шлак - металл в печах, ковшах и других металлургических агрегатах. Сущность: устройство включает два электрода из тугоплавкого материала, концы которых выступают над торцовой частью погружаемого в жидкий металл сменного блока, и закрывающий их стальной колпачок, причем электроды имеют различные длины выступающих концов, разность которых рекомендована в пределах 1.5-4.5 наименьшей длины выступающего конца электрода. 2 ил.

Фиг. 2