Пристрій для вимірювання рівня металу в кристалізаторі

Устройство относится к средствам измерения технологических параметров в металлургии и предназначено для автоматического измерения уровня металла в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Известно устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе МНЛЗ [1], содержащее радиоизотопный датчик уровня, состоящий из источника ионизирующего излучения и детектора, установленных непосредственно в стенках кристаллизатора. Основным недостатком этого устройства является необходимость защиты обслуживающего персонала от действия ионизирующего излучения как во время разливки, так и в процессе подготовительных работ на кристаллизаторе между плавками. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе [2], включающее детектор и контейнер, состоящий из кожуха, в котором установлен защитный корпус с источником ионизирующего излучения, коллиматора, вращаемого специальным электроприводом, возвратной пружины и фланца, закрывающего нижний торец кожуха. Основными недостатками известного устройства для измерения уровня металла в кристаллизаторе являются следующие. В известном устройстве контейнер и детектор устанавливаются не на кристаллизаторе, а вблизи от него, что требует, в связи с большим расстоянием от источника до детектора, применять источники большой активности и для безопасности работы увеличивать толщину защиты. Это приводит к увеличению массы контейнера и ухудшению условий эксплуатации устройства. Кроме того, повышенная активность источника небезопасна для обслуживающего персонала, как при наладке, так и при работе системы измерения. Наличие электропривода, состоящего из электродвигателя, червячной передачи, электромагнита, усложняет конструкцию и снижает надежность известного устройства. Кроме того, контейнер в отключенном состоянии не имеет индикатора состояния "открыто" или "закрыто", что небезопасно при его обслуживании, транспортировке и хранении. Установка контейнера с электроприводом в зоне с повышенной температурой требует его охлаждения, что усложняет конструкцию известного устройства. Изобретение решает задачу усо вершенствования устройства для измерения уровня металла в кристаллизаторе путем уменьшения мощности источника-излучения за счет уменьшения расстояния от источника излучения до детектора, чем достигается повышение радиационной безопасности и надежности, упрощение конструкции и облегчение обслуживания устройства. Непосредственным техническим результатом, который может быть получен при использовании изобретения, является уменьшение габаритов устройства, что дает возможность применять источник пониженной активности. Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе, содержащее детектор и контейнер, состоящий из кожуха, в котором установлен защитный корпус с источником ионизирующего излучения, возвратная пружина и фланец, закрывающий нижний торец кожуха, дополнительно содержит поршень, заслонку, фильтр, штуцер для подвода газа, причем верхняя часть защитного корпуса выполнена в виде усеченного конуса, в нижней части защитного корпуса выполнено отверстие, на поршне со стороны расположения отверстия установлена заслонка, а между другой стороной поршня и фланцем установлена возвратная пружина, во фланце установлен фильтр, а в вер хней части кожуха установлен штуцер для подвода газа. Получение квазилинейной характеристики измерения достигается установкой в защитном корпусе на пути пучка ионизирующего излучения поглотителя, выполненного в форме конуса, и выполнением для него отверстия в заслонке. Визуальный контроль состояния контейнера "открыто" или "закрыто" обеспечивается установкой на поршне со стороны возвратной пружины указателя положения, выполненного в виде штока. Исключение пневматического удара при подаче газа в контейнер достигается установкой в штуцере дросселирующей иглы. Совокупность существенных признаков позволяет уменьшить габаритные размеры устройства и установить детектор и контейнер непосредственно в конструкции кристаллизатора, а также заменить электропривод сложной конструкции более простым приводом от сжатого газа. В свою очередь, это приводит к уменьшению величины защиты, а значит, и к уменьшению массы контейнера, что облегчает условия эксплуатации. За счет упрощения конструкции повышается надежность устройства. Изобретение поясняется чертежами, где изображены: на фиг. 1 - структурная схема устройства; на фиг. 2 показан контейнер в закрытом состоянии; на фиг, 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - зависимости выходного сигнала измерения при установке поглотителя-конуса (1) и без него (2), где U - напряжение на выходе детектора В; h -уровень металла в кристаллизаторе, мм. Устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе включает (фиг.1) контейнер 1 и детектор 2, установленные в стенках кристаллизатора 3, внутри которого находится жидкий металл 4. Контейнер 1 (фиг.2,3) состоит из кожуха 5. выполненного в виде цилиндра из коррозионно устойчивой стали. Внутри кожуха 5 установлен защитный корпус 6, изготовленный из псевдовольфрамового сплава. При помощи винтов защитный корпус 6 крепится к днищу кожуха 5. Уплотнение защитного корпуса 6 производится резиновым кольцом: В центре защитного корпуса 6 выполнено отверстие, в котором устанавливается ампула 7 с источником ионизирующего излучения, которая зафиксирована при помощи иглы 8. Для уменьшения массы контейнера верхняя часть защитного корпуса 6 выполнена в виде усеченного конуса, при этом размеры усеченного конуса выбраны таким образом, чтобы толщины защитного корпуса относительно источника ионизирующего излучения на всех направлениях была одинаковой и достаточной для ослабления ионизирующего излучения до допустимой дозы. Для прохождения газа в защитном корпусе 6 выполнены продольные пазы, а в днище поршня 9 - проточка. В нижнюю часть защитного корпуса 6 упирается* поршень 9 с закрепленной на его днище винтами заслонкой 10, для которой в корпусе б выполнено цилиндрическое отверстие. Поршень 9 и заслонка 10 уплотнены резиновыми кольцами. Поршень 9 поджат возвратной пружиной 11, которая опирается на фланец 12, фиксируемый гайкой 13. Для прохода воздуха и исключения попадания пыли в полость контейнера во фланце 12 установлен фильтр 14. Подвод сжатого газа осуществляется через штуцер 15, установленный в верхней части кожуха 5. Исключение пневматического удара при подаче сжатого газа во внутреннюю полость контейнера осуществляется путем установки в штуцере 15 дросселирующей иглы 16, благодаря чему устраняется резкое перемещение поршня 9 вниз, удар его о фланец 12. расплющивание обоих и заклинивание поршня 9 в цилиндре 5. Дросселирующая игла 16 вворачивается в штуцер 15. На резьбовой части иглы 16 выполнена лыска для прохода газа. Проходное сечение, а значит, расход газа. определяется положением иглы 16 относительно седла штуцера 15 и выбирается, таким образом, чтобы поршень 9 плавно перемещался из одного крайнего положения в другое. Для получения квазилинейной характеристики измерения в защитном корпусе 6 на пути ионизирующего излучения установлен поглотитель 17. выполненный в форме конуса, а в заслонке 10 д^я конуса выполнено отверстие. Сравнительные зависимости измерения при установке поглотителя-конуса и без последнего приведены на фиг.4. Как видно из приведенных графиков, при установке поглотителя-конуса выходное напряжение детектора 2 изменяется линейно в зависимости от уровня металла в кристаллизаторе 3. Визуальный контроль за состоянием контейнера "открыто" или "закрыто" осуществляется по положению указателя - подпружиненного штока 18, упирающегося в днище поршня 9. Для возврата штока в исходное положение служит пружина 19. На внешней стороне кожуха 5 установлен разрезной фланец 20, фиксируемый в рабочем состоянии винтом. С помощью разрезного фланца 20 регулируется положение контейнера 1 с источником ионизирующего излучения при его установке относительно стенки кристаллизатора 3. На фланце 20 для транспортировки контейнера закреплена ручка 21. Для смазки трущихся внутренних поверхностей и исключения заклинивания поршня 9 в полость кожуха 5 над поршнем 9 заливается масло. Детектор 2 может быть выполнен из ряда стандартных газоразрядных счетчиков гамма-излучения, соединенных в электрическую схему и помещенных в герметичный кожух, устанавливаемый непосредственно в стенке кристаллизатора 3. Устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе работает следующим образом. Перед разливкой для перевода контейнера в положение "открыто" через штуцер 15 подают сжатый газ (под давлением 0,2-0,4 МПа). Образуемая газо-масляная эмульсия поступает по продольным пазам. защитного корпуса 6 в проточку в днище поршня 9, создавая необходимое усилие для перемещения поршня 9 вниз и сжатия возвратной пружины 11. Воздух из нижней полости кожуха 5 выходит через фильтр 14 в атмосферу. При перемещении поршня 9 с заслонкой 10 вниз, во-первых, открывается путь потоку ионизирующего излучения; вовторых. из кожуха 5 выдвигается шток 18, сигнализируя об открытии контейнера. Контейнер подготовлен к работе. В процессе разливки интенсивность потока ионизирующего излучения, попадающего на детектор 2, зависит от уровня жидкого металла 4 в кристаллизаторе 3. После разливки для перевода контейнера в положение "закрыто" снимается давление газа и возвратная пружина 11 переводит поршень Э в исходное положение, заслонка 10 перекрывает поток ионизирующего излучения, шток 18 под воздействием пружины 19 заходит в полость кожуха 5. Устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе МНЛЗ по сравнению с прототипом дает возможность повысить безопасность работы и надежность устройства, упростить конструкцию и облегчить эксплуатацию устройства.