[发明专利]用于测量液相金属表面高度的传感器和方法

说明书

本发明涉及一种用于测量连铸锭模中的金属高度的传感器。

这种连铸冶金学的方法提供：在无底的模具中于1500度左右的温度下铸造熔融的金属。该锭模的形状决定了连续被挤压的锭铁的截面。

该方法的重要参数为锭模中的熔融金属的高度。

按照惯例，熔融金属的高度的监测由例如文献US-A-4,647,854中示出的电磁悬浮传感器来完成。

这种类型的传感器具有两个或三个分离且独立的线圈，所述线圈均平行于熔融金属表面。第一线圈具有励磁功能，第二和第三线圈具有测量功能并且被放置在该励磁线圈的两侧。

这种类型的传感器的工作原理在于：使交互的电信号在励磁线圈内流动，从而产生磁场，该电信号由电子控制装置产生。

该磁场或多或少会受到干扰，具体取决于存在于锭模中的熔融金属的高度。

既然磁场随熔融金属的高度而变化，那么在靠近熔融金属的测量线圈中感生的电压则代表了锭模内金属的高度。

将通过靠近熔融金属的测量线圈的感应电压与通过对侧、因此未受到干扰的测量线圈的感应电压相比较，这使得可以根据这两个感应电压的差值来推断出液相金属的高度。

实践中，尤其是为了避免边缘效应，将电磁传感器悬挂在熔融金属的上方。

将传感器定位在熔融金属的上方极大地妨碍了铸造过程中操作者的干预。事实上，这些操作者不得不时常检查熔融金属表面的“清洁度”并且需要干预所述熔融金属的表面。

此外，当从位于锭模的上游的容器中更换供给熔融金属的管子时，必须将传感器从锭模中完全地移除。

在这种技术背景下，本发明的目的之一在于提供一种用于连铸锭模的电磁熔融金属测量传感器，所述电磁熔融金属传感器能够定位在远离铸造表面的位置，并且在很大程度上对电磁和热干扰不敏感。

本发明涉及一种用于测量连铸设备的液相金属表面高度的传感器，所述连铸设备包括具有上表面的锭模，开口通向所述上表面，所述液态金属注入到所述开口中。

而且，所述传感器包括：

-空气励磁线圈，所述空气励磁线圈垂直于锭模的上表面，且由电流驱动以产生磁场，所述磁场的磁力线沿上磁力线和下磁力线传播，所述上磁力线离开锭模，所述下磁力线覆盖锭模的上表面和熔融金属表面，

-下空气接收线圈，所述下空气接收线圈平行于励磁线圈，由于所述下磁力线的作用而在所述下空气接收线圈内产生感应电压，所述下磁力线易随熔融金属表面高度的变化而改变，以及

-上空气接收线圈，所述上空气接收线圈平行于所述励磁线圈，并且直接叠加在与其具有同样几何形状和特性的所述下接收线圈上，由于所述上磁力线的作用而在所述上空气接收线圈内产生感应电压，所述上磁力线基本上不受熔融金属表面所产生的干扰所影响，所述传感器被设计来定位在锭模的上表面上且靠近开口。

因此，本发明提出一种测量传感器，其具有最初的体系机构，能够永久地将所述传感器定位在锭模上且位于液态金属的边缘。虽然不像常规例子中位于液态金属的正上方，根据本发明的传感器提供一种熔融金属的高度测量法。这可以借助将励磁线圈和接收线圈定位在与液态金属表面相垂直的平面上的布置来实现。因此，根据本发明的传感器采用平行于待测液态金属表面的磁场。

此外，根据本发明的传感器具有空气线圈，也就是说，该线圈不使用任何铁磁芯体。这种布置对于测量的品质是重要的，因为常规传感器中使用的铁磁芯体对于温度变化和电磁干扰是敏感的；铁磁芯体展示出一种磁滞现象，这使成型非常困难。因此，根据本发明的传感器对于干扰以及磁变化和热变化具有免疫性。

优选的是，所述上接收线圈和所述下接收线圈与励磁线圈并列放置。这种布置使得能够获得结构紧凑的传感器，这使得传感器受到的干扰因素较少。

根据本发明的一个布置，将所述下接收线圈和所述上接收线圈相对于励磁线圈的对称平面对称地布置。

实践中，所述传感器包括磁电绝缘芯体，在所述磁电绝缘芯体上缠绕有构成励磁线圈和两个接收线圈的电线。

所述芯体具有一个槽和两个叠加槽，在所述槽中螺旋地缠绕有构成所述励磁线圈的电线，所述两个叠加槽的轴线彼此平行且平行于容纳励磁线圈的槽的轴线，在每一叠加槽中均螺旋地缠绕有构成接收线圈的电线。

为了简化生产，所述芯体包括两个叠加的子部件，每一子部件均包括用于接收线圈的槽和用于励磁线圈的半槽。

实践中，每个槽的外形基本上为矩形。

此外，所述传感器具有壳体，所述壳体用于保护所述线圈和保护电连接至所述线圈的装置。