NL8006365A - Inrichting voor het detecteren van magnetisch geleidende metalen in een zich voortbewegende stroom materiaal. - Google Patents

Description

* ,y

Inrichting voor het detecteren van magnetisch geleidende metalen in een zich voortbewegende stroom materiaal.

De uitvinding heeft betrekking qp een inrichting voor het detecteren van magnetisch geleidende metalen in een zich voortbewegende stroom materiaal, waarbij deze inrichting een metalen kast omvat, die aan zijn einde open is en een nagenoeg vierkante doorsnede bezit, en 5 het materiaal door deze kast passeert.

In installaties voor het smelten van metaal, waarbij het gebruikte ruwe materiaal uit niet magnetisch afvalmetaal bestaat, is het dikwijls noodzakelijk te weten of er magnetiseerbare metalen zoals bijvoorbeeld ijzer in het afval voorkomen. Ijzer is dikwijls in verkoper-10 de vorm aanwezig, waarbij het koper kan zijn verspreid in delen die zijn afgebroken en afgesneden oppervlakken bevatten, zodat het visueel detecteren van het ijzer dan onmogelijk wordt. Het is bekend om magnetisch geleidende metalen in een stapel niet magnetisch afvalmetaal of in een niet magnetische baal af val met behulp van permanente mag-15 neten te vinden, doch hierdoor wordt een niet ge makkelijk toepasselijke, alsmede veel tijd in beslag nemende en soms zelfs onmogelijke methode gevormd, daar de permanente magneten mechanisch contact met de te onderzoeken metaaldelen moeten maken teneinde te detecteren of deze delen magnetisch zijn.

20 Een andere bekende methode bestaat uit het meten van het te detecteren materiaal in een stationair magnetisch veld en detectors toe te passen om het effect van de in het materiaal aanwezige delen op het magnetische veld waar te nemen, dit wil zeggen de magnetische eigenschappen hiervan waar te nemen.

25 De uitvinding berust op een toepassing van de laatste methode en het doel van de uitvinding is meer in bijzonder om een inrichting te verschaffen, die op het verschijnsel van een verandering in het magnetisch veld is gebaseerd, waarbij deze inrichting een eenvoudige constructie bezit, alsmede betrouwbaar in gebruik is en de in de in-30 richting optredende verliezen en strooivelden van het magnetische veld klein zijn. De inrichting kan niet alleen voor het detecteren van magnetisch-geleidende delen in afval-metaal worden gebruikt, doch evenzo voor andere toepassingen, waarbij de magnetische eigenschappen van

Q Λ Π fi Xfi R

2 de in een strooranateriaal aanwezige delen moet worden gemeten of gedetecteerd of de totale sterkte van het magnetisme van een dergelijke materiaalstroom.

De inrichting volgens de uitvinding kan in alle gevallen worden 5 toegepast, waarin het te onderzoeken of te meten materiaal magnetisch geleidend is en slechts in de vorm van éen component voorkomt. Indien er verschillende magnetisch geleidende materialen aanwezig zijn, zal het gecombineerde effect hiervan worden geconsta-teerd. Het te onderzoeken of te meten materiaal kan op elke wijze in een gericht en 10 magnetisch gesloten, stationair en constant magneetveld worden overgebracht, die voor dit doeltet beste wordt geacht bijvoorbeeld door toepassing van een riemtransporteur, met de hand of door toepassing van een door een machine gevulde goot, pijp enz. De verwerkings-apparatuur moet hierbij uit niet geleidend materiaal bestaan.

15 Het te onderzoeken of te meten materiaal kan uit een oplossing bestaan, alsmede uit een neerslag, uit organische samenstellingen etc., waarin magnetisch geleidende metaaielementen zoals ijzer, nikkel, cobalt etc. voorkomen of zijn ingevoerd.

De inrichting kan ook voor werkwijzen worden gebruikt, waarbij 20 verlang^ wordt om de hoeveelheid of doorgang van massief magnetisch geleidend materiaal na te gaan of de snelheid waarmee het proces voortschrijdt, en om de overblijfselen van het proces in het afval-materiaal te onderzoeken. Zelfs geringe concentraties en kleine metaaldeeltjes (poedermetaal) kunnen worden gemeten, daar in het 25 door het gerichte, constante, magnetische veld bepaalde volume door de inrichting de magnetisch geleidende deeltjes als een gemiddelde van de somwaarden kunnen worden ontdekt, waarbij de meetfout in dit geval klein is met betrekking tot de verdeling van deze deeltjes.

Door de detectors wordt de verandering in het stationaire, constante, 30 magnetische veld gedetecteerd, die in dit volume optreedt, en door de electronische schakelingen van de inrichting in een grootheid omgezet, waardoorjde meetwaarde wordt vertolkt, waarbij deze grootheid op een zodanige schaal kan worden afgelezen, dat hierop het gemeten metaal in volumeprocenten is uitgedrukt. Van de grootheid, welke de meet-35 waarde vertolkt, kan evenzo voor het regelen van een proces worden

Q

18006365 * s% 3 gebruik gemaakt.

Een voorbeeld hiervan is een inrichting voor het bereiden van nikkel, waarin nikkel weer wordt teruggewonnen door het uitlogen van een uit een convertor afkomstige nikkelsmelt. Het loog-residu (het 2 afval) van het proces kan nikkel in drie verschillende vormen bevatten, namelijk nikkel opgelost in de oplossing, als een sulfide, en als kleine metaaldeeltjes van ehkele microns. Het op betrouwbare wijze meten van het metaal bevattende gedeelte door middel van de tot nog toe toegepaste methoden is zeer moeilijk, neemt veel tijd in beslag 10 en is onnauwkeurig, daar elke nikkelcomponent nikkel bevat of uit nikkel bestaat.

Bij gebruikmaking van de inrichting volgens de uitvinding is het mogelijk om direct te bepalen of nikkel in het loogresidu voorkomt.

De goot - of riemtransporteur wordt hierbij door een buis vervangen, 15 die uit niet magnetisch materiaal is vervaardigd. Het loogresidu stroomt naar binnen in de pijp en door de detector die voor de meting worden gebruikt, worden alleen de metalen nikkeldeeltjes in het gemeten volume aangegeven. De grootheid, welke de meetwaarde vertolkt, kan in een concentratiepercentage worden omgezet en ook in een signaal, waar-20 door het loogproces wordt bestuurd.

De inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat op twee tegenover elkaar gelegen binnenwanden van de kast staaf magneten zijn bevestigd, die in een zodanige stand naar binnen zijn gericht, dat aan de ene zijde van de kast de Noordpolen (N) van de staafmag-25 neten naar binnen naar de materiaalstroom zijn gericht en de Zuidpolen (Z) zodanig aan de kast zijn bevestigd dat deze de magnetische flux geleiden en doordat aan de tegenover gelegen zijde van de kast de polariteit van de staaf magneten is omgekeerd; alsmede doordat op de twee andere wanden van de kast detectors zijn aan gebracht voor het 30 detecteren van het magnetische veld; en doordat met deze detectors op een op zichzelf bekende wijze electronische schakelelementén zijn verbonden teneinde de door detectors gedetecteerde magnetische veld-veranderingen in een waarneembare vorm om'te zetten. De verdere bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn in de 35 volgconclusies gedefinieerd.

De uitvinding zal thans asui de hand van de figuren nader

rt Λ Λ Ó 7 Ct R

4 worden toegelicht .

Fig. 1 geeft op schetsmatige wijze een perspectivisch aanzicht van de stalen kast weer, waardoor het frame voor de inrichting volgens de uitvinding wordt gevormd; fig. 2 geeft op schetsmatige wijze een doorsnede van de inrichting 5 volgens de uitvinding weer; fig. 3 geeft een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding weer; en fig. 4 geeft in de vorm^van een blokschema de electronische schakeling van de inrichting volgens de uitvinding weer.

In figuur 1 is een stalen kast 1 af geheeld, waardoor niet magnetisch te onderzoeken afvalmetaal wordt gevoerd. De kast is aan z'n einden open, en in de binnenkant ervan zijn aan elke zijde op de wijze zoals in fig. 1 is afgebeeld, in een verticale stand in het midden in de lengterichting U-balken 2 vastgelast.

15 in figuur 2 is een trog 3 afgebeeld, die uit magnetisch niet ge leidend materiaal is vervaardigd. De trog mist via steunbalken 4 op de vloer van de kast 1, en het te onderzoeken materiaal wordt door deze trog gevoerd. Bet magnetische veld wordt door middel van staaf-magneten 5 opgewekt, die op de beide zijkanten van de kast zijn be-20 vestigd; waarbij de stand en de polariteit van deze magneten in fig. 2 is afgebeeld. Een groep* staafmagneten 5 is door middel van een doov-vormige magneethouder aan de U-balk 2 vastgemaakt, waarbij deze doos uit niet-magnetisch materiaal is vervaardigd, alsmede aan de binnenzijde van de U-balk is geplaatst en een basisbalk 6 bevat, die bij-25 voorbeeld uit staal is vervaardigd, en verder magnetisch afschermende delen 7, die zich terzijde van de staafmagneten bevinden. De Urbalk dient om de richting van het magnetische veld te bepalen, en binnen de kast wordt een zich kris 'kras^/Vt^i«faïr, constant, magnetisch veld gevormd, waarvan de sterkte door permanente magneten of door 30 magneten wordt bepaald, die door een electrische stroom worden geregeld. In fig. 2 zijn de Noordpolen (N) van de staafmagneten aan de linkerzijde naar de trog 3 gericht, terwijl bij de staafmagneten aan de rechterzijde de Zuidpolen (Z) naar de trog 3 zijn gericht. Het magnetische circuit wordt via de kast 1 gesloten.

35 Wanneer niet magnetisch afvalmateriaal, dat metalen delen bevat, 8 0 06 36 5 * 5 die magnetische krachtlijnen kunnen geleiden, door de trog wordt gevoerd, wordt hierdoor in overeenstemming met de positie en de afmetingen van deze delen een magnetische veldverandering bewerkstelligd. Deze verandering wordt door middel van detectors van het type gemeten, 5 waarbij van harmonische! (magnetische versterkers) wordt gebruik gemaakt. De voor het meten gebruikte detectors 8 en 9, die door middel van een afsdhermend deel 10 waardoor de uitstralende magnetische flux wordt tegengehouden, zoals in figl 2 is afgebeeld, aan de kast zijn gevestigd, zijn in een zodanige stand boven en onder de trog 3 10 parallel aan het magnetische veld in de binnenste ruimte van de stalenkast geplaatst, en wel op gelijke afstanden vanaf het middelpunt van het gesloten magnetische circuit, dat het magnetische veld aan elke zijde van dit middelpunt kan worden gemeten, Bet richteffect en de vorm van het deel, waardoor de magnetische krachtlijnen worden 15 geleid , worden door middel van het zich kris'kras uitstrekkende magnetische veld geelimineerd.

Het magnetische veld wordt in de richting van de voor het meten gebruikte detector omgekeerd evenredig aan de derde macht van de afstand zwakker. De magnetische veldverandering van een deel, dat een 20 verstoring in het magnetische veld veroorzaakt, wordt door de detector gemeten, waarbij het effect hiervan evenzo omgekeerd evenredig aan de derde macht van de afstand wordt verzwakt, dit wil zeggen van de omstandigheid afhangt hoever het deel dat de verstoring veroorzaakt zich vanaf de detector bevindt en hoe sterk het magnetische 25 veld is, dat volgens de stand van het betreffende deel verloopt.

Indien bijvoorbeeld een bolvormig deel in het magnetisch veld wordt gedetecteerd, waardoor een verstoring wordt veroorzaakt, kan de verandering worden uitgedrukt door de formule:

k . B . V

30 ΔΒ --=-

1J

waarin ΔΒ * de magnetische veldverandering (in tesla) k = susceptibiliteit (magnetische geleidbaarheid)

Br - het magnetische veld volgens de stand van het deel waar-35 door de verstoring wordt veroorzaakt 8 0 06 36 5 3 6 V = het volume (cm } van het deel waardoor de verstoring wordt veroorzaakt en 1 * de afstand (cm) van het deel waardoor de verstoring wordt veroorzaakt tot aan de detector.

5 De gevoeligheid van de detector van het type, waarbij van harmo- -9 nisdwhwordt gebruik gemaakt, bedraagt momenteel +_ 10 tesla.

In figuur 3 is een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding af geheeld. Bij deze uitvoeringsvorm bevindt het te onderzoeken materiaal zich in de vorm van deeltjes en wordt door middel 10 van een riemtransporteur door de kast 1 gevoerd. De elactronische schakeling van de inrichting is met de detectors gekoppeld, waarbij door deze electronische schakeling in overeenstemming met bepaalde gekozen drejqpelwaarden,ben alarm wordt gegeven.

De electronische schakeling van de in fig. 2 of 3 af geheelde in-15 richting kan bijvoorbeeld volgens het in fig. 4 weergegeven blokschema zijn uitgevoerd. De detectors zijn als magnetische versterkers werkzaam waardoor de magnetische veldveranderlng in de vorm van een elec-tische grootheid wordt uitgedrukt. De magnetische veldveranderlng tengevolge van de door de detectors ingenomen plaats in de kast, waar-20 door de detectors worden beïnvloed , wordt door middel van een elec-trische compensatieschakeling opgeheven, en wel door middel van de compensatieketens 1 en 2. Deze compensatie wordt ten uitvoer gebracht wanneer de trog of de riemtransporteur nog leeg is. De meetinrichting bevindt zich op dit moment in de nul-stand en blijft hierop staan 25 ondanks de omstandigheid dat de inrichting met niet magnetisch afval-metaal werkt. In het af geheelde blokschema bestaan de indicators uit de voltmeters 1 en 2, die zodanig kunnen worden gekoppeld dat hierdoor een alarm wordt af gegeven wanneer een voorafbepaalde drempelwaarde wordt overschreden. Bet in de afval gedetecteerde verstorings-30 punt wordt bijvoorbeeld hetzij automatisch of door de toepassing van een met de hand bestuurd markeerorgaan met een kleurmiddel gemarkeerd. Daarna wordt het metaalafval, waardoor de verstoring is veroorzaakt door middel van een methode verwijderd, die hiervoor het 80 06 36 5 > 7 meest doelmatig is.

De inri dating volgens de uitvinding kan voor een continue controle van afvalmetaal worden gebruikt, dat in smeltinstallatiesnaar de smeltovens wordt gevoerd, zodat op deze wijze wordt voorkomen dat 5 afvalmetaal waardoor magnetische krachtlijnen kunnen worden geleid en dat een nadelig effect op het gesmolten metaal heeft, in het smeltproces terecht komt. Op deze wijze kan een geen nut hebbend'smel-ten en weer uitgieten worden voorkomen en kunnen betreffende reinigingsprocessen voor smeltovens worden weggelaten.

10 Bij een als voorbeeld dienend geval werd van een inrichting volgens de uitvinding, die door middel van proefmetingen was geijkt, voor het detecteren van nikkel in een loogresidu gebruik gemaakt, dat een totaal nikkel-peroentage van 23, 3% Ni bezat en een percentage van niet opgelost nikkel in de vorm van metaal van 3, 3%. Hier-15 bij bleek, dat het mogelijk was om deze hoeveelheid niet opgelost nikkel door middel van de inrichting volgens de uitvinding te detecteren.

8 0 0 6 36 5

Claims (7)

1. Inrichting voor het detecteren van magnetisch geleidende metalen in een zich voortbewegende stroon^nateriaal, waarbij deze inrichting een metalen kast omvat, die aan de einden ervan open is en een nagenoeg rechthoekige doorsnede bezit, terwijl het materiaal door 5 deze kast wordt gevoerd, met het kenmerk, dat op twee tegenover elkaar gelegen binnenwanden van de kast staafmagneten (5) zijn bevestigd, die in een zodanige stand naar binnen zijn gericht, dat aan de ene zijde van de kast de Noordpolen (N) van de staafmagneten naar binnen naar de materiaalstroom zijn gericht, en de Zuidpolen (Z) zodanig 10 aan de kast zijn bevestigd dat deze de magnetische flux geleide*, en dat aan de tegenover gelegen zijde van de kast de polariteit van de staafmagneten is omgekeerd; alsmede dat op de twee andere wanden van de kast detectors (8, 9) zijn aangebracht voor het detecteren van het magnetische veld; en dat met deze detectors pp een op zichzelf 15 bekende wijze electronische schakelelementen zijn verbonden teneinde de door detectors gedetecteerde magnetische veld-veranderingen in een waarneembare vorm om te zetten.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat zich binnenin de metalen kast (1) een trog (3) of iets dergelijks bevindt, die uit 20 niet magnetisch materiaal is vervaardigd, waardoor de stroo&kateriaal wordt gevoerd, waarbij de staafmagneten (5) zich buien de zijkanten van de trog bevinden en de detectors (8, 9) boven resp. onder de trog zijn aangebracht.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat op de 25 zijkanten van de kast (1) twee U-balken (2) zijn aangebracht, waarvan de zijdelingse flenzen naar binnenjsteken en de staafmagneten (5) omgeven, die op de lijf delen van de U-balk zijn bevestigd.

4. Inrichting vqlgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de einden van de staafmagneten (5) door middel van een staleqbalk (6) aan een 30 betreffende U-balk (2) zijn bevestigd, waarbij deze stalenbalk (6) gezamelijk voor een groep staafmagneten dienst doet.

5. Inrichting volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan de beide zijdenyan de kast (1} magnetische afscherm-organen (7) aan de zijkanten van de groepen staafmagneten zijn aanga- 80 06 36 5 bracht.

6. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de detectors (8, 9) door middel van magnetische afschermingsorganen (10) aan de kast (1) zijn vastgemaakt.

7. Inrichting in hoofdzaak zoals beschreven in de beschrijving en/of weergegeven in de figuren.. 8006365 Verbetering van errata in de beschrijving behorende bij de octrooiaan vrage No. 8Ο.Ο6365 Ned. voorgesteld door aanvrager dd. 12januari 1981 i i i m< i i **. y.4 1 j uja;-;:9-si I__- Blz.6 regel 9 ' achter "materiaal" toe te voegen "(11)", Blz.8 regel 10: achter "kast" toe te voegen "(1)"; en Blz.8 regel 3^·: achter "staafmagneten" toe te voegen "(5)". O Ιό 0 6 36 5