Способ управления электронно-лучевым переплавом и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК C22B9/22 

Изобретение относится к области металлургии, а в частности для электронно-лучевой выплавки металлических слитков однородной структуры.

Цель изобретения - повышение качества выплавляемого слитка и безопасности процесса переплава в вакуумной камере.

На чертеже показана схема электроннолучевой установки для выплавки слитков.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - рабочая зона установки перед выплавкой (а), во время выплавки листка (б); на фиг. 3-6 -.функциональные схемы блоков обработки видеосигналов, формирования сигналов, сравнения сигналов и управления запоминающими устройствами соответственно; на фиг. 7- предпочтительный вариант блок-схемы устройства; на фиг. 8-рабочая зона при горизонтальной подаче оплавляемого слитка.

В вакуумной камере 1, имеющей электронные излучатели 2 и З размещен водоох- лаждаемый кристаллизатор 4, оплавляемый слиток-заготовка 5 на механизме б его подачи. Водоохлаждаемый кристаллизатор 4 имеет механизм 7 вытяжки выплавляемого слитка 8, а вакуумная камера 1 содержит иллюминатор 9 блока 10 наблюдения, уста

00 Ov

СЛ Ы

овленного вне вакуумной камеры. Выход лока наблюдения соединен с входом блока 11 обработки видеосигнала, который имеет нформационный 1.2 и адресный 13 выходы. дресной 13 выход блока 11 соединен с входом блока 14 адресных сигналов операивного запоминающего устройства 15 ОЗУ), информационный выход которого связан с выходом 12 блока 11, второй адресный вход сШхррн1йации б/1ока 15 ОЗУ соеинен с выходами блока; 16 управления. Второй адресный выход блока 16 управления сЬедйнен с адресным входом постоян- нрго зайомийающего Устройства п (ПЗУ). И ормациойныё выходы ОЗУ 15 и ПЗУ 17 и Шход синхронизации блока 16 управления соединены с соответствующими входами блока сравнения Т8, выход которого связан Ј в : блока 16 управления; которого и синхронизирующйй вхо д-выход через блок 19 формирования управляющих Воздействий

соединены с входами приводов 20 и 21 Иё- хйНйЗмов6 и 7 подачи сплавляемого слитка б и вытяжки вьгплавляе мого слитка 8 соотBjeri:t eHH b.; -i;s i - v . - : Способ элШтр он нр-лучев№о перила йа

осусцёСтвЛяётбя следующим образом. ; flocrte ;(бт)кй вакуумной камеры 1 с

пс-мощью вакуумной системы, tie прказанной на фиг. 1/в ю ак1тея йзлучатели 2 и . генерирующие электронов 23 и 24,

которое направленыг заготовку 5л4, ёкрй- сталл |затйр 4, в котором установлена §35

jpaeka слитка 8; т.е. слиток, длина которого

срсдШ|яет;5-lO% of длины выпЛЦляемогЬ . Г1од Действием пучков электронов 24 и 25 о плавляется слйтЬй: 5, перемещаемыйfмеханизмом 6 прйвбда 20/-Ч

;;:«Ј /Жидкий мет /1 |:загт6/1Йяёт криСУйдаизаторгГнай.затравкой ит«епловрй по-;

воздействует на слиток 5 С Ьсрбстэует его :Плавленмю поэтому рас- стояние между урйвн м металлической взнн;ы 25 ;и слитком 5 дбЛжнЬ контролйро- ;ё;этьлся./Контролируется расстояние f$ of верхней кромки кристаллизатора 4 до yfiiof ня )л11чес;к6й ванны 25. СтабилИза йй расстбянйя(2$ безопасность и й с лючаёт ка й в-ыплёрки металла из крй- сталЛиз атб ра, так и наплывы металла на ctieViK Hi kotSfJbJи нарушает однородность ст| тур:1а :в п.л1 й й;Ая(е м(Ь|Гр слит1са 8.

Влой: наблюдения 10 ч ерез иллюминатор 9 в теЛёЪном угле 26 обзора следит за

рабочей зРйойпИйвкй, представленной на

..фиг..- .. : .b- V .;/v .- .. ; л. -.. Наэкранеблока 10 операторнаблюдает кристаллизатор 4, в ;кбтором выделяют переднюю2;9 и заднюю 30 кромки кристалли

затора. относительно которых расположена кромка 31 затравки выплавляемого слитка 8. До переплава оператор может установить необходимые расстояния 27 и 28 по изображению, как показано на фиг. 2,а.

Изображение, представленное на фиг. 2,а, заносится в ПЗУ 17 как модель процесса. Для записи используется специальная аппаратура (на фиг, 1 не показана). Счит.ы. вание изображения из ПЗУ осуществляется

с помощью подачи адресных сигналов от блока 16 управлениям .

При переплаве изображение рабочей, зоны изменяется, как это показано на

фиг.2,6. Оператор не видит заднюю кромку 30 кристаллизатора, а также сам кристаллизатор 4. Блок 10 позволяет выделить пере- днюю 2:9 Кромку кристаллизатора на фоне

. ванны 25 и кромку 31 ванны на фоне задней

стенки кристаллизатора 4. Для получения

информациир расстояниях 27 и 28 необхо- ;димо врсстановй гь прложение невидимой

кромки 30 (фиг 2, б) и сравнить эти расстоя- нйя с моделью фиг.2,а. V-;M,;;; ; л ; ., : ; ; ..

.И з о б раже н ие металл и чес ко и ва нн ы, о г- IJaHtiMeH H oe;1 эллипсом, состоящим из передней верхней кромки 29 кристаллизатора и

видимой кромки 31 ванны 25, записывают в ; ОЗУ 15, при этом адресация матрицы памяТи осуществляется от блока 14, Блок 14 преобразует синхранизирующие сигналы от .- блока 10 в адресные сигналы и при получении импульса синхронизации от блока 16 в ОЗУ записывается информация о эллипсе (фиг.2,6). ; с-- ;;- -:.-j-v . ; - Прслё записи информации в. ОЗУ 15 производится измерение соответствующих расстояний 27 и 28. Для определения положения невидимой задней верхней кромки

30 кристаллизатора синхроннр воспроизводят информацию из ОЗУ и ПЗУ, при этом .изменяют адресацию ПЗУ так, что воспроизводят изображения от перемещаемой по высоте рабочей зоне. При совмещении перёдней кромки 29 кристаллизатора в текущем изображении (фиг, 2,6) с передней кромкой кристаллизатора на модели фикси- руется положение йристаллизатора в телесном угле 26 обзора блока 10, относительно

кртороГР осуществляют контррль. Адреса зоны, при которой произошло совпадение изображений от ПЗУ и ОЗУ, фиксируются в блоке 19 формирования управляющего сиг . нала. После фиксации изображения рабочей

зоны (модели) относительно верхней кромки кристаллизатора производят измерения положения уровня металлической ванны. Для этого изменяют адресацию ОЗУ или ПЗУ таким образом, чтобы совместить кромку 31 жидкого металла ванны 25 на фоне

стенки кристаллизатора с задней восстановленной линией 30 кромки кристаллизатора, а по изменению адреса определяют положение жидкой металлической ванны относительно кромки кристаллизатора и ис- пользуют эти данные для формирования сигналов вытяжки слитка 8 кристаллизатора

4.. - .-.. .;.-. -,

По аналогии с помощью адресации ПЗУ осуществляют перемещение модели или те- кущего изображения зоны плавления слитка до их совмещения, а по изменению адреса определяют расстояние от металлической ванны до слитка заготовки или заготовки до середины кристаллизатора при ее горизонтальной подаче (фиг. 8).

Для выполнения указанных функций блок 11 обработки видеосигнала содержит формирователь 32 синхроимпульсов, компаратор 33 с каскадом 34 АРУ.-.автОматйче- ской обработки связи. Входы блоков 32-34 связаны с выходом блока 10. При обработке видеосигнала получают на выходе 12 сигнал яркости изображения и на выходе 13 сигнал синхронизации. Блок 14 формирования ад- ресных сигналов содержит синхронизатор 35 и счетчик адреса 36, установленный вход которого соединен с выходом формирователя 32. На выходе формирователя 14 подключен выход счетчика 36.

Схема совпадения 18 содержит схему И 37, счетчик 38 и триггер 39. Входы схемы И связаны с выходом ОЗУ и ПЗУ, а ее выход соединен с входом счетчика 38, установочные входы, которого связаны с пультом уп- равления 19, а выход через триггер 39 - с входом синхронизации блока управления, причем установочный вхбд триггера 39 связан с выходом блока 16 управления. Перед циклом измерения счетчик 38 и триггер ,39 устанавливаются в ноль, а счетчик 38 зано сится число совпадений импульсов от ПЗУ и ОЗУ для принятия решения б совмещений модели и текущего изображения. На входы схемы И 37 поступают релейный сигнал от ПЗУ и ОЗУ. При совпадении сигналов от ПЗУ и ОЗУ на выходе схемы формируется импульс, который поступает на вычитающий вход счетчика 38. При переходе счетчика 38 через ноль формируется выходной импульс, который через триггер 39 управляет блоком 16 управления.

Блок 16 содержит по крайней мере два генератора 40 и 44. Генератор 44 соединен с выходом триггера 43, а генератор 40 - с выходом генератора 44. Блок 16 еще имеет два счетчика 41 и 45 и сумматор 42, Входы счетчиков 41 и 45 связаны соответственно с выходами и входами соответствующих генераторов 40 и 44, причем выходы счетчиков

являются непосредственными первым и вторым выходами блока 16 и через сумматор 42 третьим выходом блока 16. Выход генератора 40 через счетчик 41 связан с адресным входом ОЗУ, а генератор 44 через счетчик 45 - с входом блока 19 формирования управляющего воздействия, а выходы счетчиков 41 и 45 через сумматор связаны с адресным входом;ПЗУ.

При воспроизведении информации с ПЗУ и ОЗУ их адресация отличается на величину количества импульсов, поступивших в счетчик: 45 от генератора 44, поэтому код счётчика 45 используется для формирования управляющегоi сигнала. Адресные поля сравнения сигналов Ът ПЗУ и ОЗУ задает блок 19 за счёт предустановки счетчиков 41

и45... ;; :;:: ::;;:::;J:;;.:.,;:;,;;,.: V;;.,::;;,;. .::,

Наиболее перспективный вариант устройства, реализующего способ управления, дополнительно содержит, как показано на фиг. управляющую ЭВМ 46, мультиплексор 47, регистры 48-54, пульт управления 55. Выходы мйкроЭВМ через регистр 48 связаны с регистрами управления 49-54 и непосредствен но с входами их синхронизации. Адрэсн ый3 од ОЗУ через мультиплексор 47, вход синхронизации которого связан с выходом мйкроЭВМ 4б,связан с выходами блока 14 и регистра 49.

Выходы регистров 51-53 соединены с адресными входами ПЗУ,., включающего матрицы 56-58. Выходы ПЗУ и ОЗУ через схему сравнения 18 связаны с входом прерывания микроЗВМ. Регистры 53 и 54 входят в блок 19 формирования управляющих воздействий и соединены с приводами 20 и 21 механизмов подачи оплавляемого С{1Йтка-загйтоёкй и 6п- лавляемого слитка 8,л .

Пульт управления 55 соединен с входом МйкроЭВМ 46 и задает программу работы установки для выплавки слитков, в соответствии с котброй изменяются адресное сигналы на выходах регистров 49-52 и формируются управляющие воздействия на выходах регистров 53 и 54.

Управляющие сигналы приводов, положение сл итков- 5 и 8, скорости выплавки слитка и другие технологические параметры могут фиксироваться и изображаться на экране пул ьта 55.

Формула изобретения

1. Способ управления электронно-лучевым переплавом, включающий облучение переплавляемого слитка и жидкого металла в кристаллизаторе электронными пучками, контроль уровня металлов в кристаллизаторе относительно верхней кромки кристаллизатора телевизионной системой, изменение положения слитка в кристаллизаторе, отличающ и и с. я тем, что, с целью повышения качества выплавляемого слитка и безопасности процесса переплава, фиксируют видимую на фоне жидкого металла часть верхней кромки кристаллизатора, до которой восстанавливают изображение невидимой/ части его верхней кромки., относительнокоторой контролируют уровень жидкого металла.

-2. Способ по nil, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что ВЁОДЯТ перед переплавом в качестве модели изображение верхней кромки

: к ристал л;йз/ат6ра, а при переплаве слитка путём п ерёмёщён ия в вед е иного и зрбраже- нйя сн изу вверх совмещают его с текущим изображением видимой на фоне жидкого металла кромки кристаллизатора и фиксируют, положен йе изображения невидимой части верхней кромки кристаллизатора. ; 3, С-пособ по п. 2, от л и. ч а ю щи и с я тем; что путём перемещения введенного

; изображения сверху вниз со.вмёща ют его с текущим лз бра Хениём кромк л зеркала ме- Т5ллйче к(эй ваннЬ и фиксируют, текущий уровень мёт л/личеёкой ванны.

( 4 ..P-nflC.o6i:ndi п 3, 6 т л и чающийся те,оШзДят;в качестве модели изображение з йыгУлабл ё

c/wfkaпутем гте ёмёщёнйя введенного изо- бражёния совмещают текущим из Жён-йёМ; зон и гтлавлёния и фйШйр у1дт текущее рарс оянйё между зоной плавле- ййя;и зеркалом металлическойi вайны.;; :

: 5,Спрср6 по nj,4, о т л и ч И ю щ и и с я тем, tdi : фй ксйр: у ют Те ку Щёё расстоя н иё

.й.;дпа.;в ёни я ;и; в ёр тика ;л.ь нЪй Й сью р1йсталлизатйра. у / --

:б. УЬтрриствЬ управления электронно-лучевым переплавом, содержащее вакууИную камеру, снабжён ную: электронно-лучевыми пуйкймтй, ШдЙбохлаждаемУМ кристаллйз9то ом: Ш п ембга (птка , соединенного с мехаййзмом его вытяжкйГмёханйзмЬй п рД- ачи оп/гавляёмЫх слитков-заготовок, соеди- некШё п6слёдЬвате71ьно блоки

телевизионного наблюдения и обработки видеосигнала, блок формирования управляющего воздействия, выходы которого соединены с входами управления приводами

5 вытяжки выплавляемого и переплавляемого слитков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены блбки бператйвного и постоянного запоминающих устройств, блок управления, блок адресных сигналов, блок сравнения,

0 входы которого соединены с выходами от- носителцного и постоянного запоминающих устройств, а выход-с входами блока управления, выходы которого соединены с адресными входами дператйвного и .постоянного

5 запоминающих устройств, причём инфор-. мационный и второй адресный входыопера- тивнрго запоМйнающегЬ уетройства соединены непосредственно и через блок адресных сигналов с выходами блока обра0 ботки видёбсйгналрв, входы .блока форми-; р ованйя управляющих воздействий соединены ;с выходами блока управления, выход которого также соединен с входом синхронизации блока сравнения.

-;;;;;:v-ж Ъ . ;: . - ;: :;

7. Устройство по п. 6, о т л и ч а ю щ е е- .с я тем, что блок у пр|в/1еййя выпо:лнён в:

- виде управляющей микроЭВМ с пультом управления мультиплексорами и регистрами

0 параметров, причем первый вход му)1ьти- . пле |СОр а с6ёдй не к. С .выходом блока обработки .видеосигнала, вторые входы мультиплексора, а входы узлов постоянной памяти блока постоянного запомйна5 ющего устройства, приводов1 подачи оплавляемого слитка через регистры соединены с выходами шин.данных и синхронизации управляющей микроЭВМ. выход мультиплексора подсоединен к адресному

0 вхбду оперативного запоминающего устройства, выход которого совместно с выхо- дом Постоянного запоминающего устройства подсоединен через блок сравнения к входу прерывания управляющий мик5 роэвм. .. v-/; ..;,-; ...;.;:,::.;-:: ...

Фиг.2.

Фиг 5.

Изобретение относится к области металлургии. Способ управления электроннолучевым переплавом металлических слитков заключается в том, что электронным пучком нагревают и плавят слиток-заготовку, сплавляемый металл собирают в водоох- лаждаемрм кристаллизаторе и создают, воздействуя электронным пучком, жидкую металлическую ванну, уровень которой относительно верхней кромки кристаллизатора контролируют с помощью телевизионной системы и формируют сигналы управления, при этом фиксируют видимую на фоне жидкой металлической ванны часть верхней кромки кристаллизатора, по которой восстанавливают изображение невидимой части его верхней кромки, относительно которой контролируют уровень жидкой металлической ванны и формируют управляющие сигналы. Особенностью способа является также то, что перед переплавом фиксируют изображения моделей: верхней кромки кристаллизатора, зоны расплава слитка, которые используют для распознавания кромки кристаллизатора, измерений уровня металлической ванны и выноса переплавляемого слитка-заготовки, 2 с.п. и б з.п. ф-лы, 8 ил. w В

Ш08)

Фиг 6