DD265963A1 - METHOD FOR TEMPERATURE MEASUREMENT OF PREPARED METALLIC KOERPER - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturmessung erwaermter metallischer Koerper. Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Erfassung der Temperatur von metallischen Koerpern bei der Erwaermung auf Umformtemperatur bzw. waehrend und nach der Umformung, die entsprechend ihrer Temperatur eine Strahlung mit definierter Wellenlaenge aussenden an schwer zugaengige Stellen von Maschinen und Anlagen und unabhaengig von elektromagnetischen Feldern ermoeglicht. Anwendungsgebiet ist die Temperaturmessung z. B. in Induktoren bei Induktionserwaermungsanlagen zur optimalen Steuerung der Erwaermungstemperatur in Umformprozessen und zur Vermeidung von Stoerungen im Prozessablauf. Das Verfahren beinhaltet die Nutzung eines Teiles der ausgesendeten Strahlung erwaermter metallischer Koerper, wobei die Strahlung in einem waermebestaendigen plankonvexen Glasstab, gebuendelt und auf einen Lichtleiter gelenkt wird, der wiederum mit einem Temperaturmess- und -anzeigegeraet in Verbindung steht. Dieses Verfahren ist in metallurgischen Betrieben oder Schmiedebetrieben anwendbar.The invention relates to a method for temperature measurement erwaermter metallic body. The aim of the invention is a method for detecting the temperature of metallic bodies when heated to forming temperature or during and after forming, which according to their temperature send radiation with a defined wavelength to hard to reach places of machinery and equipment and independent of electromagnetic fields , Application is the temperature measurement z. B. in inductors in induction heating systems for optimal control of the heating temperature in forming processes and to avoid disturbances in the process flow. The method involves utilizing a portion of the emitted metallic radiation emitted by the emitted radiation, wherein the radiation is diffracted in a heat-resistant plano-convex glass rod and directed to an optical fiber, which in turn communicates with a temperature measuring and display device. This method is applicable in metallurgical plants or blacksmiths.

Description

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Öle Erfindung betrifft ein Verfahren zur sofortigen oder wiederkehrenden Temperaturbestimmung an Ofenanlagen oder anderen thermische Prozosse, die auch durch elektromagnetische Felder beeinflußt sein können. Sie berücksichtigt den Kompliziertheitsgrad von Erwärmungseinrichtungen und anderen technischen Einrichtungen.Oils invention relates to a method for the immediate or recurrent temperature determination of furnaces or other thermal prozesses, which may also be affected by electromagnetic fields. It takes into account the complexity of heating equipment and other technical equipment.

Die Erfindung wird vorwiegend in Betrieben der Metallurgie an Erwärmungseinrichtungen z. B. Induktionsanlagen oder an technischen Anlagen, deren Verschleißverhalten abhängig ist von den auftretenden thermischen Belastungen, eingesetzt.The invention is mainly used in metallurgical plants to warming devices z. As induction systems or technical equipment whose wear behavior is dependent on the thermal loads used.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Die Erwärmung von Rohlingen auf Umformtemperatur erfolgt neben der Ofenerwärmung zunehmend in Induktionserwörmungsanlagen. Die Temperaturmessung der erwärmten Rohlinge ist in üblicherweise mittels Strahlungepyrometern nach dem Verlassen der Induktionserwärmungsanlage möglich. In der Patentschrift WP 244 250 A1 wird eine Methode beschrieben, wobei zu Beginn des letzten Erwärmungstektee auf der vordarseitigen Stirnfläche eines Rohteiles, das als nächstes die Induktionsspule verläßt, und auf der rückseitigen Stirnfläche eines Rohteiles, das gerade den selben Induktionsheizer verlassen hat, die Temperatur gemessen wird. Danach wird mit Hilfe einer Funktion die Taktzeit und dor Induktionsstrom berechnet und eingestellt. Diese genannten Verfahren haben den Nachteil, daß hier die Temperaturmessung kompliziert und durch den anhaftenden Zunder fehlerhaft ist. Weiterhin ist ein hoher rechen· und regeltechnischer Aufwand notwendig.The heating of blanks to forming temperature is carried out in addition to the furnace heating increasingly in Induktionserwörmungsanlagen. The temperature measurement of the heated blanks is usually possible by means of radiation pyrometers after leaving the induction heating system. In the patent specification WP 244 250 A1, a method is described, wherein at the beginning of the last Erwärmungstektee on the front face of a blank, which leaves the induction coil next, and on the back face of a blank, which has just left the same induction heater, the temperature is measured. Thereafter, the cycle time and the induction current is calculated and adjusted with the aid of a function. These mentioned methods have the disadvantage that here the temperature measurement is complicated and erroneous due to the adhering scale. Furthermore, a high computation and control technical effort is necessary.

Um den Nachteil der starken Verzunderung zu umgehen, muß innerhalb der Induktionsspulen die Temperatur gemessen werden. Dies ist jedoch bei Anwendung von Strahlungspyrometern unmöglich, da die Spulen allseitig von einem Betonmantel umschlossen sind und keine Möglichkeit zur Durchsicht besieht. Wird eine Draufsicht geschaffen, muß eine Bohrung eingebracht werden, die groß genujj ist, damit genügend Einsicht entsprechend dem Brennfleck des Pyrometers gewährt werden kann. Dies führt Jedoch dazu, daß die wassergekühlten Induktionswindungen örtlich weitgespreizt werden müssen, um eine genügende Betonüberdeckung zu gewährleisten.To avoid the disadvantage of strong scaling, the temperature inside the induction coils must be measured. However, this is impossible with the use of radiation pyrometers, since the coils are enclosed on all sides by a concrete jacket and see no possibility for viewing. If a plan view is created, a bore must be made which is large enough to allow sufficient insight corresponding to the focal spot of the pyrometer. However, this leads to the fact that the water-cooled induction windings must be locally spread wide to ensure a sufficient concrete coverage.

Die Temperaturmessung mit Thermoelementen ist ebenfalls durch den auftretenden Zunder beeinflußt und ungenau. Gleichzeitig wird der Meßwert durch die auftretenden starken elektromagnetischen Felder an den Induktionsspulen verfälscht. Neuere Lösungen zur Erfassung von Temperaturen wenden die Methoden der Lichtleittechnik an. In der DE 3631643 A1 wird von einer Vorrichtung zur fotoelektrischen Temperaturmessung in vorzugsweise metallurgischen Schmelzen berichtet, die aus einem Meßwertaufnehmer aus mehreren lichtleitenden Glasstäben verbunden mit verschiedenen wellenlängselektiven Durchlaßfiltern besteht. Nachteilig wirkt sich bei dieser Vorrichtung die Anwendung mehrerer iichtleitender Glasstäbe aus, da diese eine sehr hohe Planparallelität aufweisen müssen. Weiterhin berühren die Glasstäbe die Schmelze unmittelbar und es besteht keine Möglichkeit der Kühlung des Sensors. In der Schrift DE 2338532 wird ein Sensor zur TemperaturmessungThe temperature measurement with thermocouples is also affected by the scale occurring and inaccurate. At the same time, the measured value is corrupted by the strong electromagnetic fields that occur at the induction coils. More recent solutions for the detection of temperatures apply the methods of the light control technology. In DE 3631643 A1 a device for photoelectric temperature measurement in preferably metallurgical melts is reported, which consists of a transducer made up of a plurality of light-conducting glass rods connected to different wavelength-selective transmission filters. A disadvantage of this device is the use of several iichtleitender glass rods, since they must have a very high plane parallelism. Furthermore, the glass rods directly touch the melt and there is no possibility of cooling the sensor. In the document DE 2338532 a sensor for temperature measurement

vorgeschlagen, dor sowohl dine Innenkühlung des hohlen Lichtleitkabels als auch eine Außenkühlung des gesamten Sensors ohr- vorgeschalteten Glasstab beinhaltet. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß das Lichtleitkabel sehr nah an das Meßobjekt angebracht werden muß und eine geringe Lichteintragefläche zur Verfügung steht. Durch die Außenkühlung des Sensors ist dieser nicht an schwer zugängigen Stellen jinsetztar.proposed, dor both the internal cooling of the hollow fiber optic cable as well as an external cooling of the entire sensor ear-upstream glass rod includes. The disadvantage here is that the light guide must be attached very close to the DUT and a small light input surface is available. Due to the external cooling of the sensor, it is not jinsetztar in hard to reach places.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß bisher keine geeignete und einfache Methode innerhalb von Induktionserwärmungsspulon (Induktoren) vorhanden ist, die eine kontinuierliche Messung gewährleistet.In summary, it should be noted that so far no suitable and simple method within induction heating coil (inductors) is present, which ensures a continuous measurement.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, durch Einbau eines Meßsystems im Innenraum einer Induktionsanlage Störungen in der Aufheizzone frühzeuig zu erkennen, so daß auftretende Störungen, die zu erheblichen Produktionsausfällen führen können damit vermieden werden.The aim of the invention is to recognize vorzeuig by installing a measuring system in the interior of an induction system disturbances in the heating so that occurring disturbances that can lead to significant production losses can be avoided.

Wesen der ErfindungEssence of the invention Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein nichtmetallischer temperaturbeständiger Hohlkörper,*. B. Glas mitAccording to the invention the object is achieved in that a non-metallic temperature-resistant hollow body, *. B. glass with

einer Neigung von 5°-75° In den Spulenkasten einbetoniert wird, so daß zum Innenraum einer Induktionsanlage eine freie Sichtbesteht. In diesem Hohlkörper werden optische Bauelemente so eingeordnet, daß die ankommenden Lichtwellen von diesenaufgenommen, weitergeleltet und in einem Meßgerät In Spannung umgewandelt und zur Anzeige gebracht wird, wobei diesoeAn inclination of 5 ° -75 ° is concreted into the coil box, so that the interior of an induction system is a clear view. In this hollow body optical components are arranged so that the incoming light waves are picked up by these, weitergeleltet and converted in a meter in voltage and displayed, dasoe

Signal für regeltechnische Zwecke zur Verfügung steht.Signal is available for regulatory purposes. Zur Vermeidung von Meßfehlern werden die hochempfindlichen Bauelemente gegen mechanische Einflüsse un 'To avoid measurement errors, the highly sensitive components against mechanical influences and un ' Staubeinwirkung geschützt, indem ein nichtbrennbares Gas mit geringem Druck zwischen den empfindlichen BauelementenDust protected by a non-combustible gas with low pressure between the sensitive components

hinduichströmt.hinduichströmt.

Die Anordnung der Luftkanäle ist so gelöst, daß gleichzeitig ein Kühleffekt der gesamten Vorrichtung erreicht und durchThe arrangement of the air ducts is solved so that simultaneously achieves a cooling effect of the entire device and through Zwischenlegen von Dämpfungsschichten eine Abdichtung zur Avidnatmosphäre erreicht wird.Interposing damping layers a seal is achieved to the Avidnatmosphäre. AusfflhrungsbelsplelAusfflhrungsbelsplel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In der zugehörigen Zeichnjng zeigt Figur 1 den Grundriß.In the associated Zeichnjng Figure 1 shows the plan. Durch die induktive Erwärmung von metallischen Körpern 1 in einer Induktionsspule 2 werden in Abhängigkeit der ZeitDue to the inductive heating of metallic bodies 1 in an induction coil 2 are dependent on time Wärmestrahlung mit definierter Wellenlänge ausgesondert.Heat radiation separated out with a defined wavelength. Zur Messung der definierten Wellenlänge wird ein nichtmetallischer Hohlkörper 3 mit einem definiorten Winkel 4 so imTo measure the defined wavelength is a non-metallic hollow body 3 with a defined angle 4 so in Betonmantel 6 der Induktionsspule 2 eingelegt, daß ein Teil der Strahlung als Licht auf die plane Oberfläche einesConcrete shell 6 of the induction coil 2 inserted that a portion of the radiation as light on the flat surface of a

hitzebeständigen Glaeetif>ds β fällt, welches In dem nichtmetallischen Hohlkörper 3 aufgenommen wird. Entsprechend derphysikalischen Eigenschaften des Glasstiftes β tritt das Licht durch den konvoxen Anschliff am Ende des Glasstiftos β alsgebündeltes Licht aus. Ein Adapter 7 mit angebrachten Lichtleitkabel 8 sitzt fest auf dem Glasstift β Dieser Ist so justiert, daß derheat resistant Glaeetif> ds β falls, which is received in the non-metallic hollow body 3. According to the physical properties of the glass pen β, the light emerges as bundled light through the convex bevel at the end of the glass pen. An adapter 7 with attached light guide cable 8 sits firmly on the glass pen β This is adjusted so that the

Brennpunkt dar Lichtbündel auf die offene Fläche des Lichtleitkabels 8 fällt. Damit wird das Licht ir.uerhalb des Lichtleitkabels 8Focus is the light beam on the open surface of the optical fiber 8 falls. Thus, the light is ir.uerhalb the fiber optic cable. 8

auf ein entsprechendes Temperaturanzeigegerät 10 geleitet, wo die Umwandlung der Lichtintensität in Spannung erfolgt undzur Anzeige gebracht wird.to a corresponding temperature indicator 10, where the conversion of the light intensity to voltage is performed and displayed.

Die Schutzhaube 11 dient als Schutz der optischen Elemente nach außen. Der zwischen Hohlkörper 3 und Schutzhaube 11The protective cover 11 serves as protection of the optical elements to the outside. The between hollow body 3 and protective cover 11th

eingelegte Dichtungsring 12 dichtet das System gegen die äußere Atmosphäre ab, so daß in der Eintrittsöffnung 13 mittelsinserted sealing ring 12 seals the system against the external atmosphere, so that in the inlet opening 13 by means of

Zuführungsschlauches 14 das für Kühlung und Reinhaltung der optischen Bauelemente vorgesehene Medium mit einemZuführschlauches 14 provided for cooling and keeping the optical components medium with a

geringen Überdruck durchströmen kann.can flow through low pressure.

Das im Temperatur-Anzeigegerät 10 anliegende Ausgangssignal kann zur Regelung der Innenraumtemperatur genutzt und fürThe voltage applied in the temperature display device 10 output signal can be used to control the interior temperature and for

weitere Regelungen im Produktionsprozeß eingesetzt werden.Further regulations are used in the production process.

Claims (4)

1. Verfahren zur Temperaturmessung erwärmter metallischer Körper, dadurch gekennzeichnet, daß im Betonmantel (5) einer Induktionsspule (2) ein wärmebeständiger nichtmetallischer Hohlkörper (3) mit einem Winkel zur horizontalen Mitte der Induktionsspule (2) von 5°--75° (4) schräg nach oben zum Meßobjekt hin einzuhalten ist und der zwischen zwei Windungen einur Induktionsspule (2), der zur Aufnahme eines wärmebeständigen plankonvexen Glasstiftes (6) dient, so daß die im Innenraum einer Induktionsanlage (16) vorliegenden Lichtintensität bei der Erwärmung metallischer Körper (1) vom Glasstift (6) erfaßt, weitergeleitet, gebündelt und auf einen Lichtleitkabel (8) trifft, der die entsprechende Lichtintensität über einen Adapter (7) mit angebrachtem Lichtleitkabel (8) auf ein entsprechendes Temperatur-Anzeigegerät (10) wo die Umwandlung der Lichtintensität in Spannung erfolgt, so daß diese als Ausgangssignale unbeeinflußt von elektrischen und magnetischen Feldern für regeltechnische Zwecke zur Verfügung steht.1. A method for measuring the temperature of heated metallic body, characterized in that in the concrete shell (5) of an induction coil (2) a heat-resistant non-metallic hollow body (3) with an angle to the horizontal center of the induction coil (2) of 5 ° --75 ° (4 ) obliquely upward to the object to be measured and between two turns an induction coil (2), which serves to receive a heat-resistant plano-convex glass pen (6), so that in the interior of an induction system (16) present light intensity in the heating of metallic body ( 1) of the glass pen (6) detected, forwarded, bundled and a light guide cable (8) meets the appropriate light intensity via an adapter (7) with attached light guide cable (8) to a corresponding temperature display device (10) where the conversion of Light intensity in voltage, so that these are unaffected as output signals of electric and magnetic fields for regulatory purposes is available. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am plankonvexen wärmebeständigen Gissstift (6) befindliche planparallole Fläche dem metallischen Körper (1) zugewandt ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the plano-convex heat-resistant Gissstift (6) located plane-parallel surface facing the metallic body (1). 3. Verfahren nach Anspruch 1 sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Hohlkörper (3) und Schutzhaube (11) eingelegte Dichtungsring (12) das Meßsystem gegen die äußere Atmosphäre abdichtet, so daß in der Eitnrittsöffnung (13) mittels Zuführungsschlauch (14) das für Kühl· und Reinhaltung der optischen Bauelemente vorgesehene nichtbrennbare Medium (15) mit geringem Überdruck durchströmen kann.3. The method according to claim 1, characterized in that between the hollow body (3) and protective cover (11) inserted sealing ring (12) seals the measuring system against the external atmosphere, so that in the Eitnrittsöffnung (13) by means of feed hose (14) for non-combustible medium (15) provided for cooling and keeping clean of the optical components can flow through with slight overpressure. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontinuierliche Temperaturmessung auch bei solchen Maschinen und Anlagen möglich ist, wo die Messung von magnetischen oder elektrischen Feldern beeinflußt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that a continuous temperature measurement is also possible in such machines and systems, where the measurement of magnetic or electric fields is affected.