專利名稱：用于測量部分凝固的熔體的層厚度的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在帶鑄法的范圍下尤其在傳送帶上測量部分凝固的 (teilerstarrt)熔體(khmelz)的層厚度的方法以及裝置。
背景技術(shù)：
從背景技術(shù)已知能夠借助于超聲波、倫琴射線或激光確定在傳送帶上的完全凝固的熔體的層厚度的方法。然而這種方法不適合于確定其表面溫度可例如到達(dá)1500°C的部分凝固的熔體的層厚度。此外，從文件DE 34 23 977已知一種用于確定熔體的凝固的邊緣層的層厚度的方法，該方法通過施加交變磁場在熔體中產(chǎn)生渦流，通過電磁感應(yīng)檢測該渦流，由此推斷出邊緣層的厚度。從渦流的強(qiáng)度中根據(jù)未凝固部分和凝固部分之間的特定的(speziell)電阻的不同確定邊緣層的厚度。因此在磁場施加在其處的熔體的表面處測量渦流。但是，為此需要附加的適合的線圈系統(tǒng)。文件EP 1 900妨4描述了一種用于鋼的連鑄的方法，其中產(chǎn)生脈沖的電磁超聲波，其被部分地調(diào)制并且引導(dǎo)通過坯料(Strang)。通過超聲波根據(jù)出現(xiàn)的磁致伸縮 (Magnetostriktion)改變坯料中的導(dǎo)磁率。傳輸?shù)拇懦暡ㄍㄟ^電磁感應(yīng)測量并且用于通過關(guān)聯(lián)來確定熔體的凝固進(jìn)展。該方法需要昂貴且復(fù)雜的測量機(jī)構(gòu)，該測量機(jī)構(gòu)能夠產(chǎn)生脈沖的調(diào)制的場、檢測并關(guān)聯(lián)該場。文件DE 3110900描述了一種用于測量凝固金屬的殼厚度的方法，其中使用發(fā)送和接收線圈。根據(jù)傳導(dǎo)性能分布電磁場或多或少地穿入試樣體中。所產(chǎn)生的總場在接收線圈中感應(yīng)電流，該電流在相位上和幅度上相對于原來的場是延遲的。用于描述殼厚度或?qū)雍穸忍卣鞯倪@些方法或裝置時(shí)相對復(fù)雜和昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
因此提出了提供更簡單和價(jià)廉的系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)部分凝固的熔體的層厚度確定的技術(shù)任務(wù)。此外，該系統(tǒng)相比于引用的文獻(xiàn)中的情況應(yīng)該占有更小的空間。所描述的技術(shù)任務(wù)或可選擇地其中的一部分由本發(fā)明首先通過以下特征解決。本發(fā)明首先涉及一種用于在帶鑄法的范圍下借助于磁場在傳送帶上測量部分凝固的熔體的層厚度的方法，其中，在部分凝固的熔體一側(cè)上產(chǎn)生磁場，并且磁場穿過部分凝固的熔體，以及在部分凝固的熔體的另一側(cè)上測量磁場，并且其中，在部分凝固的熔體的另一側(cè)上使用磁場的下降來計(jì)算部分凝固的熔體的厚度，以及使用電磁攪拌線圈 (Ruhrspule)來產(chǎn)生磁場。這種攪拌線圈通常在用于帶鑄的系統(tǒng)中已經(jīng)存在。因此無需安裝要求另外的空間或引起費(fèi)用的附加的線圈來產(chǎn)生合適的磁場。概念“電子場的下降”意思就是保留的剩余場強(qiáng)或電場的發(fā)射功率和接收功率之間的差。
在本發(fā)明的有利的形式中所產(chǎn)生的磁場具有在500Hz和10000Hz之間的頻率。在另一有利的形式中，電磁攪拌線圈以小于20Hz的頻率工作，其中在攪拌線圈的工作過程中形成高次諧波(Oberwelle)，該高次諧波具有在500Hz和10000Hz之間的頻率。隨后可直接使用該頻率用于層厚度的確定，從而不再需要附加的機(jī)構(gòu)來用于產(chǎn)生頻率。在另一有利的實(shí)施形式中，方法具有這樣的特征，即，500Hz至10000Hz的頻率被直接饋送(einspeisen)到攪拌線圈中。在另一有利的實(shí)施形式中，方法具有這樣的特征，S卩，為了測量層厚度使用多個(gè)在 500Hz和10000Hz之間的頻率。因此，通過使用多個(gè)頻率還更精確地描述層厚度的特征。在另一有利的實(shí)施形式中，方法具有這樣的特征，S卩，在傳送帶的寬度上布置多個(gè)傳感器，以便獲得多個(gè)測量點(diǎn)。通過這個(gè)特征可在基于傳送帶的寬度的情況下獲得熔體的層厚度的更精確的分辨率。在另一有利的實(shí)施形式中，方法為薄帶鑄法(DUrmbandgieiiverfahren)，其中部分凝固的熔體的層厚度位于IOmm至30mm。在另一有利的實(shí)施形式中，方法具有這樣的特征，S卩，在部分凝固的熔體的上方或可選擇地在其下方產(chǎn)生場以及在部分凝固的熔體的下方或可選擇地在其上方測量該場。在另一有利的實(shí)施形式中，方法具有這樣的特征，即均勻地在傳送帶的寬度上產(chǎn)生磁場。此外，本發(fā)明還包括相應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置。該裝置基本上提供了與所述的方法的相同的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明因此包括在傳送帶上測量部分凝固的熔體的層厚度的裝置，該裝置包括下者用于在部分凝固的熔體一側(cè)上產(chǎn)生磁場的單元；用于在部分凝固的熔體另一側(cè)上測量穿過部分凝固的熔體的磁場的至少一個(gè)傳感器；其中，通過電磁攪拌線圈形成用于產(chǎn)生磁場的單元并且裝置如此構(gòu)造，即，為了計(jì)算部分凝固的熔體的層厚度在部分凝固的熔體的另一側(cè)上使用由傳感器測量的磁場的下降。在本裝置的有利的實(shí)施形式中，攪拌線圈產(chǎn)生帶有在500Hz和10000Hz之間的頻率的磁場。在本裝置的另一有利的實(shí)施形式中，電磁攪拌線圈以小于20Hz的頻率工作并且在攪拌線圈的工作過程中形成高次諧波，該高次諧波具有在500Hz和10000Hz之間的頻率。在本裝置的另一有利的實(shí)施形式中，500Hz和10000Hz之間的頻率被直接饋送到攪拌線圈中。在本裝置的另一有利的實(shí)施形式中，電磁攪拌線圈和傳感器之間的距離位于50mm 和150mm之間。最后本發(fā)明還涉及一種設(shè)備，該設(shè)備包括用于傳輸部分凝固的熔體的帶鑄設(shè)備的傳送帶，其中，設(shè)備此外包括根據(jù)以上提及的裝置的實(shí)施形式中的一個(gè)的用于確定部分凝固的熔體的層厚度的裝置。在設(shè)備的有利的實(shí)施形式中，用于確定部分凝固的熔體的層厚度的裝置包括多個(gè)傳感器，多個(gè)傳感器安裝在傳送帶的寬度上，從而在寬度方向上存在多個(gè)測量點(diǎn)。在設(shè)備的有利的實(shí)施形式中，電磁攪拌線圈以小于150mm的距離布置在部分凝固的熔體的上方和/或下方。


隨后簡短描述幾個(gè)實(shí)施例的附圖。然而本發(fā)明并不限于此。其它的細(xì)節(jié)以及可能的實(shí)施形式位于實(shí)施例的詳細(xì)的描述中。圖1示出了熔體上方的攪拌線圈組件的簡化且示例性的透視圖。圖2示出了來自圖1的熔體的上方的、然而觀察熔體的下側(cè)的攪拌線圈組件的簡化且示例性的透視圖。圖3是一個(gè)示例地示出檢測的磁場與不同的產(chǎn)生的磁場頻率和層厚度之間的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了本發(fā)明的示例性的實(shí)施形式?？煽吹酱艛嚢杈€圈1，其在熔體2的上方產(chǎn)生磁場。所產(chǎn)生的磁場穿過熔體2以用于測量并且通過位于熔體2的下側(cè)(圖1中不可見)的傳感器3被檢測。根據(jù)圖1的實(shí)施例尤其適用了鐵芯4以及相應(yīng)的軛5，以便提高攪拌線圈的效率。在攪拌線圈1之下鐵芯4通過被視為相對于磁通絕緣的區(qū)域而分離。這例如由適合于此的材料所構(gòu)造，例如銅。軛5在線圈的上側(cè)連接所有的鐵芯4。鐵芯4以及軛 5的使用不是必須的，而只是示出了用于產(chǎn)生磁場的攪拌線圈的一種實(shí)施形式。此外，在測量期間，在傳送帶(未在圖1中顯示)上部分凝固的熔體2存在于攪拌線圈1的區(qū)域中，其中，傳送帶優(yōu)選在測量期間運(yùn)動(dòng)，但是同樣可靜止不動(dòng)。測量可在運(yùn)動(dòng)的結(jié)晶器的區(qū)域之外進(jìn)行。部分凝固表示熔體2部分流動(dòng)而部分固定。但是，熔體2為了測量也可處于完全流動(dòng)的形式或者也可完全凝固。因此，可定量地(quantitativ)確定流動(dòng)的、半凝固的或者凝固的熔體2的層厚度。如果需要也可行的是，只確定熔體的凝固的邊緣層的層厚度。熔體2的表面在測量期間可為直至1500°C，其中，這個(gè)溫度對于一定的材料還可更高，根據(jù)本發(fā)明這不會影響測量。在圖1中以攪拌線圈1在熔體2的上側(cè)產(chǎn)生磁場。然而該攪拌線圈也可布置在熔體2的下方。適合的傳感器3可在層的相應(yīng)的另一側(cè)測量磁場的下降(參看圖3)。在此優(yōu)選攪拌線圈和傳感器3的距離位于50mm和150mm之間。測量的熔體2的厚度位于這些值之間而且優(yōu)選地可在IOmm和30mm之間，其中在這種特別的情況下稱之為薄帶鑄法。但是，也可考慮其它的布置，其中，攪拌線圈1和傳感器3之間的距離更大并且例如直至400mm并且熔體的厚度至350mm。優(yōu)選地，所使用的攪拌線圈1以小于20Hz的頻率工作。但是，根據(jù)特定的應(yīng)用至 IOOHz的頻率也是可行的。通過將電網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換為攪拌線圈1的工作電流在為測量層厚度而設(shè)的500Hz至10000Hz區(qū)域生成高次諧波。為了測量層厚度可使用已經(jīng)存在的振蕩或者頻率。但是根據(jù)應(yīng)用也可能將所需要的頻率或者帶有該頻率的電流饋給至攪拌線圈1中， 以便達(dá)到更高的場強(qiáng)。此外，在測量開始之前可確定測量的零點(diǎn)。也就是說，在沒有待測量的熔體2的情況下進(jìn)行測量，以便不會在測量中考慮例如傳送帶或其它因素的影響。
如果在熔體2的兩側(cè)測量磁場，則還可進(jìn)一步改善測量。為此可將傳感器3布置在熔體2的兩側(cè)。此外還可能使用多個(gè)測量頻率，以便改善測量精度以及補(bǔ)償可能的干擾。通過存在的攪拌線圈1可尤其在設(shè)備的寬上產(chǎn)生均勻的電磁場。在此該寬被理解為垂直于澆鑄方向。圖2示出了如圖1然而從熔體2的下側(cè)觀察的相同的組件?？煽匆姲惭b在熔體2 下方的傳感器3。在這種情況下傳感器3垂直于傳送帶也就是在寬度方向上布置。但是，可替代地也可只設(shè)有一個(gè)傳感器3。傳感器3的數(shù)量此外只是由澆鑄設(shè)備的結(jié)構(gòu)實(shí)際情況來限制，從而也可設(shè)有比圖2所示出的更多的傳感器。借助于多個(gè)傳感器3可獲得多個(gè)測量點(diǎn)。因此沿熔體2的寬度可布置多個(gè)傳感器3，例如2至20個(gè)傳感器，以便在寬度方向上獲得關(guān)于熔體2的層厚度的變化的信息。圖3示例地示出以一為標(biāo)準(zhǔn)化(auf Eins normiert)的檢測的磁場與熔體的層厚度之間的關(guān)系。在該例子中存在的傳送帶對檢測的信號的影響已經(jīng)在校準(zhǔn)(Eichimg)的過程中從其中計(jì)算出來(heraus rechnen) 0在圖3的例子中，熔體的層厚度被給出在表示沒有放置熔體的Omm和25mm之間。很清楚可識別的是，隨著層厚度的上升，標(biāo)準(zhǔn)化的檢測的場變得更小。此外可識別的是，10000Hz的頻率相比于更低的頻率隨著熔體厚度的提高引起了檢測的場的更快的下降。因此檢測到的磁場對于具有2000Hz的頻率的場來說隨熔體厚度的提高更小強(qiáng)度地下降并且檢測到的磁場對于具有小于1000Hz的頻率的場來說還要更小強(qiáng)度的下降。通常有效的是，交變磁場在導(dǎo)電材料中引起渦流，渦流又產(chǎn)生磁場，該磁場相反于原來的場指向，從而引起的檢測的場比產(chǎn)生的場更弱。渦流可在何種程度上在熔體中形成，此外取決于特定熔體的導(dǎo)電率和導(dǎo)磁性以及取決于產(chǎn)生的、施加的磁場的頻率。如果涉及到鐵磁材料，則附加地通過熔體內(nèi)部的磁矩的反復(fù)磁化將磁場能轉(zhuǎn)換為熱，由此所產(chǎn)生的場同樣變?nèi)酢４送饪沙霈F(xiàn)磁致伸縮的效果，通過該效果磁場能同樣失去。在居里溫度(超過該溫度這樣的材料順磁化(paramagnetisch))之上這種最后所描述的效果不會出現(xiàn)，從而在這種情況下磁場能只是主要由于渦流的形成而耗散(dissipieren)。渦流的穿透深度和由此磁場的穿透深度近似相反地與施加的場的頻率的根、材料的導(dǎo)電性以及其相對的導(dǎo)磁率成比例。這意味著，在非常高的導(dǎo)電性或者非常高的相對導(dǎo)磁率的情況下，渦流只是在靠近熔體表面的區(qū)域形成并且不會進(jìn)一步在熔體的內(nèi)部，因?yàn)樵诒砻娴拇艌瞿芤呀?jīng)近似完全地通過渦流的形成消失了。通常清楚的是，歸一化檢測的磁場在固定的磁場頻率的情況下隨熔增長的厚度會變小，因?yàn)楦嗟牟牧?在其中例如產(chǎn)生渦流)位于場的路徑上。 由此隨著熔體厚度的增加更多的能量耗散。因此在10000Hz的頻率以及25mm的層厚度時(shí)熔體如此厚，即，幾乎所有的場能由熔體吸收。隨后在相同的頻率和更大的層厚度時(shí)磁場的穿透深度甚至小于熔體的層厚度。但是，如在圖3中可看到的那樣，具有1000Hz和2000Hz 頻率的場在25mm厚度時(shí)仍然還可穿透熔體。參考標(biāo)號列表1攪拌線圈2 熔體3傳感器4 鐵芯5 軛
權(quán)利要求
1.一種用于在帶鑄法的范圍下借助于磁場在傳送帶上測量部分凝固的熔體的層厚度的方法，其中，在部分凝固的熔體( 一側(cè)上產(chǎn)生磁場，并且所述磁場穿過所述部分凝固的熔體O)，以及在所述部分凝固的熔體O)的另一側(cè)上測量所述磁場，其特征在于，在所述部分凝固的熔體O)的所述另一側(cè)上使用所述磁場的下降來計(jì)算所述部分凝固的熔體(2) 的層厚度，以及使用電磁攪拌線圈(1)來產(chǎn)生所述磁場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生的磁場具有在500Hz和10000Hz 之間的頻率。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述電磁攪拌線圈(1)以小于20Hz的頻率工作并且在所述攪拌線圈(1)工作時(shí)形成高次諧波，所述高次諧波具有在 500Hz和10000Hz之間的頻率。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，500Hz和10000Hz之間的頻率被直接饋送到所述攪拌線圈(1)中。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了測量所述層厚度使用多個(gè)在500Hz和10000Hz之間的頻率。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述傳送帶的寬度上布置多個(gè)傳感器C3)，以便獲得多個(gè)測量點(diǎn)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法為薄帶鑄法并且所述部分凝固的熔體O)的層厚度位于IOmm和30mm之間。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述部分凝固的熔體(2) 的上方或可選擇地在其下方產(chǎn)生場以及在所述部分凝固的熔體O)的下方或可選擇地在其上方測量所述場。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，均勻地在所述傳送帶的寬度上產(chǎn)生所述磁場。
10.一種用于在傳送帶上測量部分凝固的熔體的層厚度的裝置，所述裝置包括下者用于在所述部分凝固的熔體( 一側(cè)上產(chǎn)生磁場的單元；用于在所述部分凝固的熔體( 另一側(cè)上測量穿過所述部分凝固的熔體( 的磁場的至少一個(gè)傳感器(3)；其特征在于，通過電磁攪拌線圈(1)形成用于產(chǎn)生所述磁場的所述單元并且所述裝置如此被構(gòu)造， 即，為了計(jì)算所述部分凝固的熔體的層厚度在所述部分凝固的熔體O)的另一側(cè)上使用由所述傳感器C3)測量的磁場的下降。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述攪拌線圈(1)產(chǎn)生具有在500Hz和 10000Hz之間的頻率的磁場。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于，所述電磁攪拌線圈(1)以小于20Hz的頻率工作并且在所述攪拌線圈(1)工作時(shí)形成高次諧波，所述高次諧波具有在 500Hz和10000Hz之間的頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在500Hz和10000Hz之間的頻率被直接饋送到所述攪拌線圈(1)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述攪拌線圈(1)產(chǎn)生多個(gè)在500Hz和10000Hz之間的頻率。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述電磁攪拌線圈(1) 和所述傳感器⑶之間的距離位于50mm和150mm之間。
16.一種設(shè)備，所述設(shè)備包括用于傳輸部分凝固的熔體的帶鑄設(shè)備的傳送帶， 其特征在于，所述設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的、用于確定所述部分凝固的熔體的層厚度的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于確定所述部分凝固的熔體的層厚度的裝置包括多個(gè)傳感器(3)，所述多個(gè)傳感器C3)安裝在所述傳送帶的寬度上，從而在寬度方向上存在多個(gè)測量點(diǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的設(shè)備，其特征在于，所述電磁攪拌線圈(1)以小于 150mm的距離布置在所述部分凝固的熔體O)的上方和/或下方。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在帶鑄法的范圍下尤其在傳送帶上測量部分凝固的熔體的層厚度的方法和裝置。為了確定層厚度而使用磁場，借助于存在的電磁攪拌線圈在層的一側(cè)上產(chǎn)生磁場。隨后在層的另一側(cè)檢測削弱的磁場并且將其用于計(jì)算層厚。
文檔編號B22D11/16GK102257350SQ200980152741
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月20日
發(fā)明者J·鮑施, N·福格爾 申請人:Sms西馬格股份公司