Система управления циклами подачи сыпучих материалов в вакууматор Советский патент 1989 года по МПК C21C7/10 

ел

ю

OD

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве стали и сплавов и направлено на совершенствование устройства вакуумной обработки расплавов.

Цель изобретения - повышение эффективности вакуумной обработки,обес речение дозирования материалов в за- Ьанной последовательности по ходу процесса вакуумирования. I На фиг.1 приведена структурная Ьхема системы управления циклами по- цачи сыпучих материалов в вакуума- тор; на фиг.2 - циклограмма открытия и закрытия клапаном шлюзового Устройства.

Система управления циклами подави сыпучих материалов в вакууматор содержит приемный бункер 1 с верх- |ним клапаном 2,клапан 3 атмосферы, камеру 4 шлюзования с нижним клапаном 5, соединенную с вакуум-камерой, |клапан 6 вакуума. При этом верхний 1клапан 2 соединен с первым гидроцилиндром 7, шток которого в крайних положениях клапана связан соответст- 1венно с конечными выключателями 8и9 I Открыто и Закрыто. Клапан 3 ат- 1мосферы соединен с вторым гидроцилиндром 10, шток которого при откры- I TOM клапане связан с конечным выклю- 1чателем 11 Открыто. Нижний клапан 5 соединен с третьим гидроцилиндром 12, шток которого в крайних положениях клапана связан соответственно конечными выключателями 13 и 14 За крыто и Открыто. Клапан 6 вакуум соединен с четвертым пщроцилиндром 15, шток которого при открытом клапане связан с конечным выключателем

16 Открыто.

Первый 7 и второй 10 гидроцилиндры связаны с источником жидкости высокого давления и сливом через первый электрогидравлический золотник 17, а третий 12 и четвертый 15 гидроцилиндры - через второй электрогидравлический золотник 18. Электромагниты 19 и 20 открытия и электромагниты 21 и 22 закрытия первого

17и второго 18 электрогидравлических золотников соединены соответственно с выходом первого 23 и второго 24 блоков управления, каждый из которых состоит из первого 25 и второго 26 усилителей, первого 27 и второго 28 триггеров, собранных на

элементах ШШ-НЕ, выходы которых соединены соответственно с входами первого 25 и второго 26 усилителей. Вы- ход первог о триггера 27 соединен также с первым входом сброса второго триггера 28, второй вход сброса которого соединен с размыкающим контактом соответствующих конечных выклю- чателей 8 и 13 Закрыто первого 7 и третьего 12 гидроцилиндров. Выход второго триггера 28 соединен с первым входом сброса первого триггера 27, второй вход сброса которого сое- 5 динен с размыкающим контактам соответствующих конечных выключателей 9 и 14 Открыто первого 7 и третьего 12 гидроцилиндров. При этом конечные выключатели 8, 9, 13 и 14 по- 0 следовательно подключены к шине логического О через размыкающий контакт кнопки 29 Стоп .

Вторые входы сброса первого 27 и второго 28 триггеров соединены непо- 5 средсТвенно с шиной логической 1 . Дополнительно введены первый 30 и второй 31 элементы И, первые и вторые входы которых соединены соот- ветственно с первым 32, вторым 33, Q третьим 34 и четвертым 35 входами системы.

Выход первого элемента И 30 соединен с входом открытия первого блока 23 управления и с первым входом закрытия второго блока 24 управления.

Выход второго элемента И 31 соединен с входом открытия второго блока 24 управления и с первым входом закрытия первого блока 23 управления, 40 второй вход закрытия которого соединен с выходом первого компаратора 36, первые разрядные входы которого соединены поразрядно с выходами первого задатчика 37 времени.

дс Второй вход закрытия второго блока 24 управления соединен с выходом второго компаратора 38, первые разрядные входы которого соединены поразрядно с выходами второго задатчика 39 времени.

Вторые разрядные входы первого ЗЬ и второго 38 компараторов соединены соответственно с выходами первого 40 и второго 41 счетчиков С-входы ко- торьк обьединены и соединены с выходом генератора 42 импульсов. R-вход первого счетчика 40 через первый элемент НЕ 43 соединен с размыкающим контактом конечного выключателя 11

35

55

Открыто второго гидроциликдра 10 и подключен к шине логического О и объединен с размыкающим контактом конечного выключателя 16 Открыто четвертого гидроцилиндра 15, соединенного одновременно с шиной логической 1 и с входом второго элемента НЕ 44, выход которого соединен с R-входом второго счетчика 41.

В качестве элемента ИЛИ-НЕ может быть использована микросхема типа К155ЛЕ2, а в качестве элемента НЕ - микросхема типа К155ЛН2. .

Первый 36 и второй 38 компаратор можно выполнить на микросхемах К155ИМЗ, -или К555КП2,К561ИП2, а первый 40 и второй 41 счетчики - на микросхемах типа К155ИЕ2,

Система управления циклами подачи сыпучих материалов в вакууматор работает следующим образом.

Перед началом вакуумирования приемный бункер 1 при закрытом верхнем клапане 2 заполняется заранее взве- шенн-ый порцией тот или иной добавки сыпучих материалов.

В момент начала погружения патрубка вакуум-камеры в ковш с металлом клапан 3 атмосферы открывается, происходит напуск воздуха в камеру 4 шлюзования и давление в ней выравнивается с атмосферным. Открывается верхний клапан 2 и сыпучие материалы из приемного бункера 1 ссыпаются в камеру 4 шлюзования. При этом нижний клапан 5 и клапан 6 вакуума закрыты. Когда начинает закрываться клапан 3 атмосферы, то начинает закрываться верхний клапан 2. После полного закрытия верхнего клапана 2, определяемого временем паузы и при ходе вакуум-камеры из верхнего положения вниз, открывается клапан 6 вакуума (фиг.2). В камере 4 шлюзования создается разрежение, равное разрежению вакуум-камеры. Открывается нижний клапан 5 и порция Добавки из камеры 4 шлюзования осыпается в вакууматор одновременно с заполнением вакуум-камеры жидкой сталью.Периодический и кратковременный характер пребывания металла в камере обулавливает необходимость присадки добавок порциями одновременно с заполнением вакуум-камеры жидкой сталью (как это предусмотрено аналогом), так как при ранней присадке камера еще пуста и сыпучие материалы добавок попадают на футеровку камеры и вызывают преждевременны1 { ее износ. Поздняя присадка приводит к.неполно- му растворению материалов и снижению эффективности вакуумной обработки.

Когда начинает закрываться клапан 6 вакуума, то происходит и закрывание нижнего клапана 5. После полного закрытия нижнего клапана 5, определяемого ходом вакуум-камеры, с нижнего положения в верхнее, приемный бункер 1 заполняется новой порцией добавки, клапан 3 открывается, дав- 5 ление в камере 4 шлюзования выравнивается с атмосферным и цикл подачи сыпучих в вакууматор повторяется. Порция добавки вводится из камеры 4 шлюзования в вакууматор при каждом 0 заполнении вакуум-камеры жидкой сталью.

Открытие и закрытие верхнего клапана 2 производится гидроцилиндром 7. Крайние положения верхнего клапана 2 5 фиксируются размыкающими контактами соответствующих конечных выключателей 8 и 9 Закрыто и Открыто.

Гидроцилиндр 10 управляет клапаном 3 атмосферы, открытое положение 0 которого фиксируется размыкающим контактом конечного выключателя 11 Открыто. Гидроцилиндр 12 управляет нижним клапаном 5, крайние положения которого фиксируются размыкающими 25 контактами конечных выключателей 13 и 14 Закрыто и Открыто.

Первый электрогидравлическш золотник 17 управляет пepвы( 7 и вторым 10 гидроцилиндрами, а второй электрогидравлический золотник 18 - третьим 12 и четвертым 15 гидроцилиндрами. Переключение первого 17 и второго 18 золотников для подачи источника жидкости высокого давления на пере- 45 мешение поршней указанных п-щроци- линдров производится электромагнитами 19-22.

С выходов первого 23 и второго 24 блоков управления через усилители 25 и 26 поступают управляющие сигналы к электромагнитам 21 и 22 закрытия соответственно. При этом один из них срабатывает, а остальные обесточиваются.

На входы усилителей 25 и 26 поступают сигналы с выходов соответственно первого 27 и второго 28 триггеров первого 23 и второго 24 блоков управления. Кнопкой 29 Стоп обес40

50

5Е

точиваются все электромагниты 19-22 и перемещения клапанов прекращаются.

Первый -триггер 27 первого блока 23 управления фиксирует наличие командного сигнала открытия. Этот сигнал поступает с выхода первого элемента И 30 на открытие клапанов 2

и 3.

Через первый усилитель 25 включается электромагнит 19 открытия. При срабатывании последнего первый электрогидравлический золотник 17 подключает источник жидкости высокого давления к первому 7 и второму 10 гидроцилиндрам, поршни которых перемещаются вверх. Верхний клапан 2 и клапан 3 атмосферы открываются. В конце открытия клапанов 2 и 3 штоки первого 7 и второго 10 гидроцилиндров размыкают контакты конечных выключателей 8, 9 и 11. На вторых входах сброса соответственно второго 28, первого 27 триггеров первого блока 23 управления появляются сигналы логикой 1, которые отключают

эти триггеры. Сигнал на выходе первого блока 23 управления исчезает и электромагнит 19 открытия обесточивается, а первый электрогидравлический золотник 17 устанавливается в нейтральном положении. При этом перемещение клапанов 2 и 3 прекращается и они находятся в положении Открыто. Причем клапан 3 атмосферы открывается раньше, а затем клапан 2 (фиг.2).

Первый 27 и второй 28 триггеры - сблокированы между собой так, что мржет.быть включен только один из них. При включении первого триггера 27 сигнал 1 с выхода его поступает на первый вход сброса второго триггера 28 ,отключая его, и наоборот. При включении второго триггера 28 сигнал логической 1 с выхода его поступает на первый вход сброса первого триггера 27 и отключает последний.

Сигнал логической 1 с выхода первого элемента И 30 также поступает на первьш вход закрытия второго блока 24 управления, блокируя открытие его. По этому сигналу элекромагнит 20 открытия обесточивает ся, а электромагнит 22 закрытия србатывает и второй электрогидравлический золотник 18 соединяет источ

52845

ник жидкости высокого давления с третьим 12 и четвертым-15 гидроцилиндрами на закрытие. При этом магистраль открытия этих гидроцилиндров соединена с баком слива, а ниж- ний клапан 5 и клапан 6 вакуума находятся в положениях Закрыто.

Сигнал логической 1 с выхода 10 второго элемента И 31 поступает на вход открытия второго блока 24 уп- равления. Первый триггер 27 второго блока 24 управления фиксирует наличие этого сигнала. Одновременно этот 15 сигнал логической 1 постуаает на первый вход закрытия первого блока 23 управления, блокируя случайное открытие его.

Через первый усилитель 25 второ- 20 го блока 24 управления включается электромагнит 20 открытия. При этом второй электрогидравлический золотник 18 подключает источник жидкости высокого давления к третьему 12 и 25 четвертому 15 гидроцилиндрам. Поршни в них перемещаются вверх и нижний клапан 5 и клапан 6 вакуума открываются. Конечные положения их определяются размыкающими контактами ко- 30 вечных выключателей 13, 14 и 16. При открытых клапанах 5 и 6 на вторых входах сброса соответственно второго 28, первого 27 триггеров второго блока 24 управления появляются сиг- 35 налы логической 1, которые отключают эти триггеры. Сигнал на выходе второго блока 24 управления исчезает и электромагнит 20 открытия обесточивается. При этом второй электро- 40 гидравлический золотник 18 устанав- ливается в нейтральном положении.Перемещения клапанов 5 и 6 прекращаются и они находятся в положении Открыто. Так как ход поршня четверто- 45 го гидроципиндра 15 меньше хода порш- ня третьего гидроцилиндра 16, то клапан 6 вакуума открывается раньше, а открытие нижнего клапана 5 происходит на некоторое запаздывание (фиг. 2).

50

55

Первый 27 и второй 28 триггеры второго блока 24 управления сблокированы между собой также как в пер вом блоке 23 управления и может быть включен только один из них. Кроме того в любом положении гидрощшиндров перемещения всех клапанов может быть прекращено нажатием кнопки 29 Стоп.

На первый вход первого элемента И 30 через первьш вход 32 системы поступает сигнал логической 1 при движении вакуум-камеры вверх, а на второй вход элемента И 30 через второй вход 33 системы - команда подачи порции из приемного бункера в камеру 4 шлюзования. Через третий вход 34 системы на первый вход второго элемента И 31 поступает сигнал логической 1 при движении вакуум-камеры вниз, а через четвертый вход 35 системы на второй вход второго элемента И 31 - команда шлюзования порции добавок из камеры 4 в вакууматор Подача сыпучих материалов в вакууматор производится в определенные циклы загрузки. Цикл загрузки одной порции добавки состоит из двух периодов: движение вакуум-камеры вниз, пауза в нижнем положении и движение вакуум-камеры вверх, пауза в верхнем положении (фиг.2).

Длительность пауз принята постоянной.

Первьй компаратор 36 формирует команду на закрытие клапана 3 атмосферы и верхнего клапана 2. Начало закрытия устанавливается первым за- датчиком 37 времени.

Команда на закрытие клапана 6 вакуума и нижнего клапана 5 формируется -вторым компаратором 38. Начало закрытия клапанов 5 и 6 устанавливается после открытия их вторым задатчи- ком 39 времени.

Величина текущего времени от полного открытия клапана 3 атмосферы и клапана 6 вакуума определяется на разрядных выходах первого 40 и второго 41 счетчиков, которые запускаются сигналами от генератора 42 импульсов.

Первый. 40 и второй 41 счетчики производят отсчет импульсов с момента размыкания контактов конечных выключателей 11 и 16 соответственно второго 10 и четвертого 15 гидроцилиндров .

При полном открытии клапана 3 атмосферы контакт конечного выключателя 11 размыкается и на выходе первого элемента НЕ 43 появляется сигнал логического О. Первый счетчик 40 готов к приему импульсов.

Аналогично описанной работает схма управления закрытием клапанов камеры 4 шлюзования. При полном открч- тии клапана 6 вакуума контакт конечного выключателя 16 размыкается и Eia выходе второго элемента НЕ 14 появ- ляется уровень логического О. С R- входа второго счетчика 41 запрет спн- мается и счётчик начинает отсчет импульсов.

0 Когда время, установленное первым задатчиком 37, и время на разрядных выходах первого счетчика сравниваются, то на выходе первого компаратора 36 появляется сигнал логической 1, 5 который поступает на второй вход закрытия первого блока 23 управления. Через второй усилитель 26 с выхода первого блока 23 управления поступает сигнал. При этом электромагнит 0 21 закрытия срабатывает, а электромагнит 19 открытия обесточивается и первый электрог идравлический золотник 17 подключает источник жидкости высокого давления к первому 7 и вто- 25 рому 10 гидроцилиндрам на закрытие клапанов 2 и 3, а магистраль открытия их - на слив.

Когда время, заданное на втором задатчике 39, и время, отсчитанное 30 вторым счетчиком, сравниваются, то на выходе второго компаратора 38 появляется сигнал логической 1.

По этому сигналу через второй усилитель 26 с выхода второго блока 24 управления срабатывает электромагнит закрытия 22, а электромагнит открытия 21 обесточивается. Второй электрогидравлический золотник 18 подключает источник жидкости высоко- 40 го давления к третьему 12 и четвертому 15 гидроцилиндрам на закрытие клапанов 5 и 6, а магистраль открытия их - на слив.

Система может быть реализована 45 как аппаратными, так и программными средства ;и.

Применение изобретения позволяет наряду с дегазацией металла в ваку-, уматоре осуш,ествлять присадку леги- 50 материалов всех компонентов одновременно, что снижает длительность цикла дозирования. Кроме того, эта система позволяет проводить коррекцию задани11 добавок в процессе 55 каждого цикла дозирования, что позволяет повысить эффективность вакуумной обработки и качество металла.

Экономическая эффективность системы связана с повышением качества

управления процессом и возрастает при автоматическом упраилении вакуумной обработки метадшов.

Формула изобретения

Система управления циклами подачи сыпучих материалов в вакууматор,содержащая приемный бункер с верхним клапаном, клапан атмосферы, камеру шлюзования с нижним клапано.-, соединенную с вакуум-камерой, клапан вакуума, причем верхний клапан соединен с первым гидроцилиндром, шток которого в крайних положениях клапана соединен соответственно с конечными выключателями Закрыто, Открыто, клапан атмосферы соединен с вторым гидроцилиндром, шток которого при открытом клапане соединен с конечным выключателем Открыто, нижний клапан соединен с третьим гидроцилиндром, шток которого в крайних положениях клапана соединен, соответственно с конечными выключателями Закрыто, Открыто, клапан вакуума соединен с четвертым гидро- цилиндром, шток которого при открытом клапане соединен с конечным выключателем Открыто, первый и второ гидроцилиндры соединены с источником .жидкости высокого давления и сливом через первьй электрогидравлический золотник, а третий и четвертый гидроцилиндры через второй злектро- гидравлический золотник, а электро- 1 агниты открытия и электромагниты закрытия первого и второго элект- . рогидравлических золотников соединены соответственно с вь5ходом первого и второго блоков управления, каждый из которых состоит из первого и второго усилителей, первого и второго триггеров, собранных на элементах ШШ-НЕ, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго усилителей, а вы- ход первого триггера соединен также с первым входом сброса второго триггера, второй вход сброса которого соединен с размыкающимся контактом соответствующих конечных выключателей Закрыто первого и третьего гидроцилиндров, выход второго триггера соединен с первым входом сброса первого триггера, второй вход сброса которого соединен с размьжающим кон

йд20

52845 10

тактом соответствующих конечных выключателей Открыто первого и третьего гидроцилиндров, при зтом кон еч- ные выключатели последовательно под- соединены к шине логического нуля через размыкаюш1ий контакт кнопки Стоп, а вторые входы сброса первого и второго триггеров соединены to непосредственно с шиной логической

единицы, отличающаяся тем, что, с целью повьш ения эффективности вакуумной обработки и обеспечения дозирования материалов в 7-5 заданной последовательности по ходу процесса вакуумной обработки, в нее введены первый и второй элементы И, первые и вторые входы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами системы, а выход первого элемента И соединен с входом открытия первого блока управления и с первым входом закрытия второго блока управления, выход вто- 25 рого элемента И соединен с входом открытия второго блока управления и с первым входом закрытия первого блока управления, второй вход закрытия которого соединен с выходом первого 30 компаратора, первые разрядные входы которого соединены поразрядно с выходами первого задатчика времени, а второй вход закрытия второго блока управления соединен с выходом второго компаратора, первые разрядные входы которого соединены поразрядно с выходами второго задатчика времени, вторые разрядные входы первого и второго компараторов соединены соответственно с выходами первого и второго счетчиков, С-входы которых объединены и соединены с выходами генератора импульсов, а R-вход первого счетчика через первый элемент НЕ соединен с размыкающим контактом конечного выключателя Открыто второго гидроцилиндра, подключен к шине логического нуля, объединен с размыкающим контактом конечного йыключа- теля Открыто второго гидроцилиндра, подключен к шине логического нуля и объединен с размыкающим контактом конечного выключателя Открыто четвертого гидроцилиндра, соединенного одновременно с шиной логической единицы и с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с R-входом второго счетчика.

35

40

45

50

55

.

Изобретение относится к автоматизации процесса вакуумирования стали при внепечной обработке и может . быть направлено на совершенствование устройств вакуумной обработки расплавов путем автоматизации процессов подачи сыпучих материалов в вакуума- тор и улучшения качества управления. Цель изобретения - повышение зффек- тивности вакуумной обработки. Это достигается дополнительным вводом двух элементов И, двух компараторов, двух суммирующих счетчиков, генератора импульсов и двух элементов НЕ. Система может быть реализована как аппаратным, так и программным путем на микропроцессорной технике. Изобретение позволяет наряду с дегазацией металла в вакууматоре осуществлять присадку легирующих материалов всех компанентов одновременно, а также проводить коррекцию заданий добавок в процессе каждого цикла дозирования. 2 ил. S (Л с:

Ход Bffffy- ум-камеры

§низ

/Тауза

Клапан 6

Yod дану- ум-камеры

бдерх

Пауза