DE4420712A1 - Vorrichtung zum Erfassen eines Pegels von flüssigen Metallen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen eines Pegels von flüssigem Metall in einem Flüssigme­ tall-Gefäß, insbesondere in einem Dosierofen, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Für das Dosieren von flüssigem Metall aus einem Do­ sierofen muß die in dem Dosierrohr ansteigende Metallsäule in ihrer Höhe erfaßt werden, da abhängig von dieser Erfassung die Dosiermenge berechnet wird.

Es ist eine Sensoranordnung für Dosieröfen bekannt, bei der der Sensor aus einer senkrecht oder fast senkrecht zur Metalloberfläche stehenden Metallnadel besteht, die bei Kontaktierung mit der Flüssigmetall- Oberfläche durch ein automatisiertes mechanisches System nach oben geschwenkt wird, damit sie durch die weiter ansteigende Metallsäule nicht umspült wird und somit keine Fäden oder ähnliche Ablagerungen gezogen werden. Ein solcher Faden führt nämlich bei der zu frühen Kontaktierung einer ansteigenden Metallsäule, beispielsweise einer Aluminiumsäule, zu einer Fehlbe­ stimmung des Ofeninnendrucks zum Zeitpunkt des Kon­ taktes, wodurch Dosierfehler bewirkt werden. Diese bekannte Anordnung weist einige schwerwiegende Nach­ teile auf. Das mechanische Schwenksystem für die Be­ wegung der Elektrode ist sehr aufwendig und teuer und ist aufgrund der Anbringung im Strahlungsbereich des dosierten Flüssigmetalls einer Wärmestrahlung ausge­ setzt, die zu schnellem Verschleiß der Lager und des Antriebes führt. Metallspritzer und Nebel, bestehend aus Sprüh- und Schmiermitteln, bewirken eine erhöhte Wartungsfrequenz der Abtastelektroden-Einheit. Dar­ über hinaus muß die Metallelektrode selbst häufig auch geschliffen und mit Schlichte versehen werden. Zusätzlich stört die Abtastelektroden-Konstruktion beim Reinigen des Dosierrohres und auch beim Dosier­ rohrwechsel. In der Praxis wird die Elektrodeneinheit nicht zurückgeschwenkt, und als Folge davon wird bei der Reinigung die Elektrode häufig verbogen, so daß eine reproduzierbare Kontaktierung dann nicht mehr gegeben ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erfassen eines Pegels von flüssigem Metall zu schaffen, bei dem keine Metall(oxid)reste am Sensor haften bleiben und dadurch eine hohe Repro­ duzierbarkeit der Kontaktierung gegeben ist, wobei die Vorrichtung einfach und kostengünstig im Aufbau sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Hauptanspruches in Verbin­ dung mit den Merkmalen des Oberbegriffes gelöst.

Dadurch, daß der Sensor in eine elektrisch isolierend wirkende Bewandung des Flüssigmetall-Gefäßes oder eines in dem Gefäß vorgesehenen Steigrohres einge­ setzt ist und eine im wesentlichen bündig mit der Fläche der Bewandung abschließende Kontaktfläche bil­ det, kann auf das aufwendige Schwenksystem mit den zuvor genannten Nachteilen verzichtet werden. Es tre­ ten keine Ablagerungen auf, wodurch die Genauigkeit der Dosierung verbessert werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß ein in der Breite, d. h. parallel zur Flüssigmetall-Oberflä­ che ausgedehnter Sensor verwendet wird, damit auch bei leicht gewellter Metalloberfläche ein genauer Erstkontakt einer ansteigenden Metallsäule gewährlei­ stet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch das Dosierrohr eines Dosierofens mit eingebau­ tem Sensor.

Die einzige Figur zeigt ein Dosierrohr 1, vorzugswei­ se aus einem nichtleitendem Material, wie Keramik, das in einem Dosierofen schräg - wie dargestellt - angeordnet ist und über das das flüssige Metall aus­ dosiert wird. Für das Ausdosieren ist es notwendig, daß die Höhe der Metallsäule 2 genau erfaßt wird, wobei für diese Erfassung ein Sensor 3 in die Wand 4 des Dosierrohres 1 eingesetzt ist.

Der Sensor 3 ist als geometrischer Körper, beispiels­ weise Kubus, Zylinder oder Konus od. dgl., ausgebildet und besteht aus elektrisch leitendem Material, vor­ zugsweise aus einer elektrisch leitenden Keramik, wobei der Sensor derart in die Wand 4 des Dosierroh­ res 1 eingebaut ist, daß seine elektrische Kontakt­ fläche 5 parallel zu und bündig mit der Innenfläche des Dosierrohres 1 ist. Der Sensor 3 ist vorzugsweise im oberen Wandbereich des schrägsitzenden Dosierroh­ res 1 eingebaut (wie im Schnitt in der Figur gezeigt wird), da dort die Wahrscheinlichkeit einer Ablage­ rung, d. h. das Anhaften eines Oxidrestes, noch gerin­ ger ist. Der Sensor 3 ist mit einem Kontaktanschluß versehen, der beispielsweise mit einem Kabel 6 ver­ bunden ist, das das Signal des Sensors 3 bei Kontakt mit der Oberfläche der Metallsäule 2 an eine Steuer- und Regeleinheit weiterleitet.

Zum Einbauen des Sensors wird beispielsweise ein ko­ nischer Körper aus elektrisch leitender Keramik in einen entsprechenden Durchbruch in der Wand 4 des Dosierrohres eingepreßt, so daß ein dichtender Kon­ takt zwischen der Wand 4 und dem Körper hergestellt wird. Der in den Innenraum des Dosierrohres 1 hinein­ ragende Keil des konischen Körpers wird abgeschlif­ fen, bis eine bündige Fläche in bezug auf die Innen­ fläche der Wand 4 oder eine Fläche mit weichen Über­ gängen hergestellt ist. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten des Einsetzens und Befestigens des Sensors in der Wand 4, beispielsweise durch Löten oder Kleben, gegeben, wobei die hohen Temperaturen zu berücksichtigen sind und wobei zur Vermeidung von Ablagerungen eine glatte Fläche im Innenraum des Do­ sierrohres vorhanden sein muß. Weiterhin können ande­ re elektrisch leitende Materialien für den Sensor verwendet werden. Falls das Dosierrohr 1 auch ein elektrisch leitendes Material enthält, muß si­ chergestellt werden, daß zwischen Wand 4 und Sensor 3 eine elektrische Isolierung vorgesehen wird.

Der Sensor ist für Anwendungen geeignet, bei denen mehrmalige oder sogar periodisch erfolgende Kontak­ tierungen einer bewegten oder stehenden Metallsäule, die die Kontaktfläche 5 des Sensors 3 mehr oder weni­ ger umspült, erforderlich sind.

Der Sensor 3 erfaßt den Außenmantel der Flüssigme­ tallsäule 2. Der elektrische Erstkontakt einer sol­ chen ansteigenden Metallsäule findet zu dem Zeitpunkt statt, an dem die obere Oxidhaut den unteren Rand der Kontaktfläche 5 des Sensors 3 passiert hat. Bei wie­ derholt stattfindenden Kontaktierungen und leicht gewellter Metalloberfläche sowie bei einer punktför­ migen oder flächig wenig ausgedehnten Sensorkontakt­ fläche könnte es vorkommen, daß aufgrund geometrisch nicht reproduzierbarer Wellentäler und -berge einmal ein Berg, das bedeutet: eine frühe Kontaktierung, und ein anderes Mal ein Tal, das bedeutet: eine späte Kontaktierung, detektiert wird. Um eine gute Mitte­ lung dieser statistischen Verteilung zu erreichen, ist es vorteilhaft, einen in der Breite ausgedehnten Sensor zu verwenden. Die Breite des Sensors 3 richtet sich nach dem mittleren Abstand zwischen zwei Maxima bzw. Minima der Flüssigmetall-Oberfläche und sollte etwas größer als dieser sein. Beispielsweise ist die Kontaktfläche 5 des Sensors als langgestrecktes Rechteck ausgebildet, wobei die lange Seite des Rechtecks parallel zur Oberfläche der Metallsäule 2 liegt. In Fällen, in denen keine so große Genauigkeit gefordert wird, kann auch eine runde oder mit Krüm­ mungen versehene Kontaktfläche gewählt werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Erfassen eines Pegels von flüs­ sigem Metall in einem Flüssigmetall-Gefäß, ins­ besondere in einem Dosierofen, mit einem Sensor aus elektrisch leitendem Material, der bei Kon­ takt mit dem flüssigen Metall ein Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3), eine Kontaktfläche bildend, in eine elektrisch isolierend wirkende Bewandung (4) des Gefäßes oder eines in dem Gefäß vorgese­ henen Steigrohres (1) eingesetzt ist und im we­ sentlichen bündig mit der Innenfläche der Bewan­ dung abschließt oder mit weichen Übergängen ver­ sehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) aus elektrisch leitender Keramik besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) als geometrischer Körper ausgebildet ist, der dich­ tend in die Bewandung (4) eingesetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper im Paß­ sitz eingesetzt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Körper in die Bewan­ dung (4) eingeklebt oder eingelötet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (5) derart ausgebildet ist, daß sie eine lange Seite parallel zur Metalloberfläche aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr als schräg sich erstreckendes Dosierrohr (1) ausge­ bildet ist, wobei der Sensor (im Schnitt gese­ hen) im oberen ablagerungsfreien Bereich ange­ ordnet ist.