Способ управления машиной непрерывного литья заготовок дорнового типа и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК B22D11/16 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к непрерывному литью металлов и сплавов и может быть использовано для управления машинами непрерывного литья.

Целью изобретения является повышение качества заготовки за счет увеличения стабильности технологического процесса при производстве полых заготовок.

На чертеже представлена схема усройства управления машиной непрерывного литья заготовок дорнового типа.

Устройство содержит металлопод- водящий узел 1, кристаллизатор 2 с дорном 3 и формируемую ими заготовку 4, механизм 5 вытягивания, выполненный например, в виде тянущих валков,датчик 6 усилия окова дорна, размещенный на внутренней стороне рабочей стенки дорна. В качестве измерителя усилия окова дорна может быть использован, например, мост сопротивления (в одно из плеч которого введены тензодатчики сопротивления или механотрон), подключенный выходом к входу первого блока 7 согласования. Последний при обработке сигналов в аналоговом виде должен выполнять лишь функцию усиления и может быть реализован на операционном усилителе типа 140УД11. При обработке сигналов в цифровом виде первый блок 7 согласования должен быть снабжен также аналого-цифровым преобразователем, выполненным, например, на микросхеме К572ПВ1. Выход первого блока 7 рассогласования подключен к первому входу первого блока 8 сравнения. Последний при обработке сигналов в аналоговом виде может быть реализован на микросхеме К554САЗ, а при обработке сигналов в цифровом виде - на микросхеме мах. типа К561ИП2 и его вто

0

5

0

5

рой вход подключен к выходу задат- чика 9 усилия окова, входящего в блок 10 задатчиков. Последний может быть выполнен либо в виде источников напряжения задания, либо в виде задатчиков цифрового кода, например на микросхемах типа К155ИВ1, либо в виде микроЭВМ. Выход первого блока 8 сравнения подключен к первому «ходу регулятора 11 частоты вращения двигателя и к первому входу триггера 12. В качестве последнего может быть использован триггер RS- типа, к второму входу которого подключен выход второго блока 13 сравнения, к второму входу которого подключен задатчик 14 шага перемещения заготовки,а к первому входу - выход второго блока 15 согласования, первый вход которого подключен к измерителю 16 перемещения заготовки (при использовании импульсного измерителя перемещения заготовки, представляющего собой механически связанный с тянущими валками диск с отверстиями и ситоэлектронную пару, в качестве второго блока согласования может быть использован счетчик, выполненный, например, на микросхемах типа 155ИЕ2, его выходной код соответствует перемещению заготовки), а второй вход - к выхо- 5 ду триггера 12 и первому входу блока 17 режима работы (блок режима работы может быть выполнен, например, на микросхемах типа К155ЛИ1, представляющих собой четыре логических элемента 2 И, путем объединения в общую точку первых входов необходимого количества элементов, и подачей на этот вход сигнала с выхода триггера 12), к второму входу которого подключен выход системы 18 управления, вход последней через регулятор 11 частоты вращения подключен к эадатчику 19 частоты вращения двигателя. Выход блока 17 режима рабо0

0

5

ты подключен к управляющему входу преобразователя 20, выход которого подключен к входу электродвигателя 2 который приводит в движение тянущие валки механизма 5 вытягивания. На общем валу с двигателем 21 размещен измеритель 22 частоты вращения, например тахогенератор, выход которог через третий блок 23 согласования подключен к второму входу регулятора 11 частоты вращения двигателя (система автоматического регулирования частоты вращения двигателя, включающая задатчик и регулятор частоты вращения, систему управления, преобразователь и контур обратной связи в виде измерителя частоты вращения и третьего блока согласования, может быть построена по известным принципам).

Устройство работает следующим образом.

Жидкий металл из металлопроводя- щего узла 1 поступает в кристаллизатор 2 и затвердевает, превращаясь в заготовку 4, которая периодически извлекается из кристаллизатора 2 механизмом 5 вытягивания. В исходном состоянии на выходе триггера 12 напряжение соответствует уровню Лог. О и, поступая на первый вход блока 17 режима работы, запрещает прохождение импульсов управления от системы 18 управления к преобразователю 20, двигатель 21 находится в состоянии покоя. По мере кристаллизации заготовки 4 происходит ее усадка, в результате чего увеличивается усилие окова дорна 3, которое контролируется датчиком 6 усилия окова дорна. Чем больше усилие, тем выше значение выходного сигнала Ur блока 7 согласования. Сравнение сигнала U7 соответствующего усилию окова дорна, с сигналом U9, заданным задатчиком 9 усилия окова дорна, происходит в блоке 8 сравнения. Функциональная связь выходного напряжения U блока 8 сравнения с выходным сигналом имеет вид:

. О, если Ur U,, U8 1/ Лог. 1, если UT Ъ U9.

При выполнении условия U 7 г U } блок 8 сравнения срабатывает и на его выходе устанавливается напряжение, соответствующее уровню Лог. 1 По фронту напряжения Ug, поступаю

10

15

20

576229

щего на первый вход триггера 12, последний переходит во второе устойчивое состояние, при котором напряжение на его выходе соответствует уровню Лог. 1м. Присутствие этого сигнала на первом входе блока 17 режима работы разрешает прохождение импульсов управления от системы 18 управления к преобразователю 20, который преобразует электроэнергию внешнего источника (не показан) таким образом, что скорость движения заготовки 4 оказывается пропорциональной сигналу U(j , действующему на выходе задатчика 19. Поступление сигнала от блока 8 сравнению в регулятор 11 позволяет сформировать переходный процесс в двигателе 21 по заданному закону, что уменьшает динамические нагрузки и способствует повышению качества заготовки. Обратная связь, выполненная в виде измерителя 22 частоты вращения и блока 23 согласования, обеспечивает стабилизации частоты вращения двигателя после завершения переходного процесса, формируемого регулятором 11. По мере извлечения заготовки 4 из кристаллизатора 2 сигнал на выходе датчика шага перемещения заготовки, состоящего из измерите - ля 16 перемещения заготовки и блока 15 согласования, увеличивается. Его сравнение с сигналом U(4 задан- 35 ным задатчиком 14 шага перемещения заготовки, происходит в блоке 13 сравнения. Функциональная связь вы- ходного напряжения блока 13 сравнения с входными сигналами имеет вид:

25

30

40

.. -Р

5

Лог. О, если U 5 UH ;

Di4.

и,,

U,3 Лог. 1, если При выполнении условия U ц 5

0

5

т.е. при вытягивании заготовки на заданную величину шага, блок 13 сравнения срабатывает и на его выходе устанавливается напряжение, соответствующее уровню Лог. 1. По фронту напряжения Uf3 , поступающего на второй вход триггера 12, последний переходит в исходное состояние, при котором напряжение на его выходе соответствует уровню Лог. О. Поступление этого сигнала на вход блока 17 режима работы запрещает прохождение импульсов от системы 18 управления на вход преобразователя 20, двигатель 21 останавливается и вытягивание

заготовки 4 прекращается. Одновременное поступление сигнала U12 , соответствующего уровню Лог. О, на вход блока 15 согласования стирает информацию о величине шага перемещения заготовки и подготавливает его к очередному измерению. После остановки вытягивания начинается кристаллизация очередного участка заготовки, и да- лее циклы повторяются.

Использование изобретения позволяет повысить качество заготовки за счет увеличения стабильности тех- нологического процесса при производстве полых заготовок, так как исключается обрыв заготовки ввиду недостаточной толщины корки незакристаллизовавшегося металла и чрезмер- ный оков дорна, вызывающий остановку процесса литья или обрыв дорна. Действительно, пока корка не достигает заданной толщины,1 т.е. величина усилия окова меньше заданной, то отсутствует сигнал на включение механизма вытягивания. При достижении заданного уровня корки включается механизм вытягивания, что исключает возможность нарастания толщины кор- ки больше заданного уровня.

Формула изобретения

1. Способ управления машиной не- прерывного литья заготовок дорново- го типа, включающий измерение величины шага и скорости вытягивания заготовки, сравнение их с заданными значениями и вырабатывание управляю- щего воздействия на привод механизма вытягивания, отличаю ший- с я тем, что, с целью повышения качества заготовки за счет увеличения стабильности технологического про- цесса, дополнительно измеряют усилие окова дорна, сравнивают его с заданным по технологии значением и в момент их равенства начинают вытягивать заготовку, причем при увели- чении скорости изменения усилия окова дорна увеличивают скорость разливки, а при уменьшении скорости изменения усилия окова дорна уменьшают скорость разливки.

2. Устройство управления машиной непрерывного литья заготовок дорно- вого типа, содержащее металлоподво- дящий узел с дорновым кристаллизатором, механизм вытягивания, соединен ный с электродвигателем, блок режима работы, задатчик, регулятор и систему управления частотой вращения двигателя, датчик усилия и блок сравнения, отличающее с я тем, что, с целью повышения качества заготовок за счет увеличен стабильности технологического процеса, оно снабжено тремя блоками согласования, задатчиком усилия, задатчиком шага перемещения заготовки, вторым блоком сравнения, измерителем перемещения заготовки, соединенным с механизмом вытягивани триггером, измерителем частоты вращения и преобразователем, причем выход датчика усилия соединен с входом первого блока согласования, выход которого соединен с входом первого блока сравнения, другой вход которого соединен с задатчиком усилия, а выход - с входом регулятора частоты вращения двигателя и входом триггера, выход задатчика шага заготовки соединен с входом второго блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом второго блока согласования, первый вход которого соединен с выходом измерителя перемещения заготовки, выход второго блока сравнения соединен с вторым входом триггера, выход которого соединен с вторым входом второго блока согласования и первым входом блока режима работы, задатчик частоты вращения двигателя соединен с вторым входом регулятора частоты вращения двигателя, выход которого соединен с входом системы управления, выход которой соединен с вторым входом блока режима работы, выход которого соединен с преобразователем, выход которого соединен с электродвигателем выход измерителя частоты вращения двигателя соединен с входом третье - го блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом регулятора частоты вращения двигателя.

Изобретение может быть использовано при производстве полых заготовок на дорновых машинах вертикального типа. Целью изобретения является повышение качества заготовки за счет увеличения стабильности технологического процесса. Способ заключается в задании величины шага и скорости вытягивания, измерении усилия окова дорна, сравнении его с заданным по технологии значением и если эта величина больше заданного, скорость разливки увеличивают, а если меньше заданного, скорость уменьшают. Устройство для осуществления способа содержит механизм 5 вытягивания, блок 8 сравнения, блок 17 режима работы, преобразователь 20 с системой управления и электродвигателем, датчик 6 усилия окова дорна, измерительный элемент которого размещен на внутренней стороне рабочей стенки дорна, задатчик 9 усилия окова дорна, триггер 12, измеритель 16 перемещения заготовки, задатчик 14 шага перемещения заготовки, блок 13 сравнения, задатчик 19 частоты вращения двигателя и регулятор 11 частоты вращения двигателя. Управление скоростью вытягивания осуществляется в зависимости от усилия окова дорна. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.