[發明專利]用于檢測和顯示金屬熔體的變化液面的設備

在審

• 申請號: 201210033487.4
• 申請日: 2012-02-15
• 公開（公告）號: CN102650543A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: G.米凱隆;L.切斯塔里;A.斯格羅;F.D.科爾索;E.博爾薩托
• 申請（專利權）人: SMS康卡斯特股份公司
• 主分類號: G01F23/288
• 分類號: G01F23/288
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬麗娜;盧江

技術領域

本發明涉及一種用于例如在連鑄模具、中間包、鑄塊等中檢測和顯示金屬熔體的變化液面的設備。

背景技術

在連鑄工藝中，有必要檢測例如相應的模具中的金屬熔體的液面，因為鑄造金屬帶的質量與例如所述模具中的熔體液面的恒定性相關。

存在許多種方法和相應的硬件用于建立流動的液體的液面，諸如：電容液面傳感器、超聲方法、磁阻測量、傳導液面傳感器。所有這些在用于在連鑄期間檢測模具中的熔體液面時都具有缺點。一個主要的問題是金屬熔體的高溫（約1500oC），另一問題是這些方法和硬件的可靠性。出于所提及的目的，期望以至少+/-3mm的確定性來確定熔體液面。

根據EP?0859223A1，已知通過測量從安裝在模具一側的同位素源發射的伽馬輻射因模具內的熔融金屬而衰減的程度，來檢測該模具內的所述熔融金屬的液面。相應的設備包括模具一側的輻射光子源和相對側的輻射檢測器陣列以及用于對單位時間中每個檢測器接收到的入射光子的數目進行計數并且從其提供模具內的金屬熔體的高度值的裝置。僅在熔體液面上方的檢測器接收信號。

盡管過去已經使用這種基于伽馬射線的方法，但是仍存在用于增加這種測量的精確性和可再現性的需求。

發明內容

因此本發明的目的在于提供一種方法和/或一種設備，其允許盡可能精確地和可再現地至少建立作為連鑄工藝的一部分的模具中的金屬熔體的液面。

在深入的研究工作和測試期間，已明顯的是，限制已知方法和設備的精確度的決定性因素是金屬熔體表面的區域中的其他成分的存在，這些其他成分包括例如潤滑粉末（模具粉末），其可能以液相、固相和/或混合相存在。這些材料（以下通常稱為熔渣）可能引起伽馬輻射的變化的和不同的衰減并且因此影響相應的測量的精確度和可再現性。

盡管在EP?0859223A1中已提到了該問題，但是已知的設備并未充分地解決該問題。點狀放射性源僅允許那些布置在點源上方到鋼液面線的檢測器接收信號。此外，測量時的靈敏度等于檢測器陣列的直線長度并且液面測量的不確定性至少等于各個檢測器的長度。通過檢測器的相應的尺寸微型化，可以減小該問題，但是導致相應的大量的檢測器以便完成必要的直線長度，這增加了成本。

現在發現，安裝沿縱向方向中的不同長度布置在模具一側的至少一個輻射源可以克服這些問題。這允許不僅檢測金屬柱的位置，而且檢測相關聯的熔渣層的存在和厚度。這典型地增加了相應的測量的可靠性和可再現性并且允許以更高的精確度執行連鑄工藝，改進了諸如坯段、板材等的各個半成品的質量。

這種伸長的輻射源允許沿相應的直線長度發射輻射光子而非朝向模具的相對側的點發射，其配備有沿縱向方向上的第二直線長度的靈敏檢測器。

縱向方向被限定為金屬流動進入模具的方向，典型地是豎直的。

在本發明的最一般的實施例中，本發明涉及一種同時檢測和顯示連鑄模具中的金屬熔體和相關聯的熔渣層的變化液面的設備，其包括：

●?至少一個輻射源，沿縱向方向上的第一不同長度布置在模具的一側并且朝向模具的相對側發射輻射光子，

●?至少一系列的靈敏檢測器，在模具的所述相對側沿所述縱向方向上的第二不同長度彼此相鄰地布置，

●?每個檢測器被布置以便接收由所述輻射源遍及第一長度發射的入射光子。

在一個實施例中，所述第一和第二不同長度的終點（端點）布置在估計的待檢測的最大和最小液面上方和下方。

直線延伸的（多個）放射性源允許模具的接收側（接收端）的所有檢測器元件（例如對所述放射性敏感的晶體）能夠根據相應熔體（鋼熔體）和熔渣液面的位置，檢測可變的各個信號。

輻射源可以是整件源，被定形為例如棒形，或者被設計為彼此相鄰以形成相應的列的許多個較小的輻射源。各個源甚至可以是“點狀”輻射源，但是以相應的數目布置以形成特定長度的行。

源和每個檢測器之間的光子通量按如下因子衰減

其中μx是光子所通過的材料的阻尼系數，空氣的阻尼系數是μa，特定粉末的阻尼系數是μp并且特定金屬熔體的阻尼系數是μm，并且dx是相應材料的厚度。由于空氣、粉末和熔體的不同的物理性質，μa≠μp≠μm。

結果：每個檢測器（檢測器/閃爍裝置沿特定長度并排安置）將從直線取向的輻射源接收不同的信號，只要這些檢測器以不同的方式被其間的金屬熔體和/或熔渣掩蔽。換言之：本發明的布置允許根據每個檢測器相對于金屬熔體和/或任何粉末/熔渣層的位置，由每個檢測器豎直地接收獨立信號。

這將結合附圖被進一步描述。