Магнитодинамическая раздаточная установка Советский патент 1983 года по МПК H05B6/18 

(54) МАШИТОДИНАМИЧЕСКАЯ РАЗДАТОЧНАЯ УСТАНОВКА

1

Изобретение относится к литейному производству и может быть применено при раздаче цветных и черных сплавов.

Известны раздаточные установки с индукционно-канальным подогревом, в которых для заливки и дозирования металла применяется наклон печи, подача избыточного давления на зеркало металла и воздействие электромагнитных сил.

Раздаточная установка с индукционным нагревом поворотного типа состоит из емкости, в нижней части которой расположена индукционная единица, содержащая индуктор и каиалы. Заливка форм осуществляется путем наклона печи относительно горизонтальной оси, расположенной у сливного желоба IIJ.

Такие установки обладают существенным недостатком, заключающимся в том, что к приводу наклона печи предъявляются очень высокие требования. Он должен обеспечить плавность хода и в то же время быть быстродействующим, обладать высокой чувствительностью. Если учесть, что вес металлоконструкции подобных печей обычно в несколько раз

превышает вес жидкого металла, становится очевидной сложность такого привода и системы управления им. Обладая большой массой, эти печи имеют зиачительную инерционность, которая не позволяет осуществить высокую точность заливки и дозирования.

Известны также установки пнёвматическог го типа, в которых заливка форм осуществляется через сифон путем создания в емкости над зеркалом металла избыточного давления.

10 Эти установки отличают ся сравнительной простотой,- малыми энергетическими затратами 2.

К недостаткам таких установок следует отнести невысокую точность дозирования и инерционность, связанную со значительным вре15менем набора и сброса давления газа в емкость над зеркалом металла.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является магнктодииамическая раздаточная установка, содержащая герметичную плавильную емкость с индукторами и электроматитом выдачи расплава, регулятор температуры расплава, связанный с блоком управления индукторами, блок управле39ния электромагнитом, снабженный блоком ре., управляющий вход которого связан с первым входом управляющего устройства, второй вход которого соединен с датчиком уровня металла на срезе металловода, третий вход - с регулируемым по высоте датчиком напора, а его четыре выхода - с управляющими входами четырех клапанов подачи и сброса давления газа большогр и малого расхода 3. К недостаткам известной установки следует отнести болыное потребление электроэнергии при выдаче расплава и зависимость температуры расплава от продолжительности и интенсивности разлива. Это связано с тем, что необходимым условием для выдачи расплава является наличие тока через расплав в канапе индуктора, что вызывает дополнительный нагрев расплава, а при интенсивной разливке - перегрев. Целью изобретения является снижение потребляемой мощности, повыщение точности термостатирования расплава и точности дозирования. Цель достигается тем, что магнитодинамическая раздаточная установка, содержащая герметичную плавильную емкость с индукторами и электромагнитом вьщачи расплава, ре гулятор температуры расплава, связанный с блоком управления индукторами, блок управ ления электромагнитом, снабженный блоком реверса, управляющий вход которого связан с первым входом управляющего устройства, второй вход которого соединен с датчиком уровня металла на срезе металловода, третий вход - с регулируемым пб высоте датчиком напора, а его четыре выхода - с управляюадами входами четырех клапанов подачи и сброса давления газа большого и малого рас хода, снабжена блоком снижения мощности, генератором тактовых импульсов, двумя замы кающилш и одним размыкающим ключами, выход генератора тактовых импульсов через первый замыкающий ключ, связанный управляющим входом с пятым выходом управляю щего устройства, подключен к первому входу блока снижения мощности, второй вход которого соединен с управляющим входом бло ка реверса, третий вход - с четвертым входом управляющего устройства, первый выход с пятым входом управляющего устройства, а второй выход - с управляющим входом б ка управления электромагнитом и через разм кающий ключ - с управляющим входом бл ка управления индуктором, указанная связь которого с регулятором температуры осуществлена через второй замыкающий ключ, при чем управляющие входы размыкающего и второго замыкающего ключей подключены к первому выходу блока снижения мощности. Кроме того, управляющее устройство содержит щесть элементов И и по два элемента ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ первые входы первого и второго элементов И соединены с входом первого элемента НЕ, подключенного выходом к первым входам третьего и четвертого элементов И, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого элемента ИЛИ и входом второго элемента НЕ, связанного выходом с вторым входом второго элемента И, второй вход третьего элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и первым входом пятого элемента И, второй вход четвертого элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ-НЕ, первому входу щестого элемента И и первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ,второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И и первым входом первого элемента ИЛИ, а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу шестого элемента И и второму входу первого элемента ИЛИ, а третьим входом - к выходу первого элемента ИЛИ-НЕ, причем первым входом управляющего устройства спуукят первый вход первого элемента ИЛИ-НЕ, вторым входом второй вход пятого элемента И, третьим входом - второй вход шестого элемента И, четвертым входом - второй вход первого элемента ИЛИ-НЕ, пятым входом - вход первого элемента НЕ, первыми четырьмя выходами - выходы первых четырех элементов И, а пятым выходом - выход второго элемента ИЛИ. Причем блок снижения мощности содержит делитель частоты с переменным коэффициентом деления, счетчик, два формирователя импульсов, элемент И и элемент ИЛИ, выход которого через первый формирователь импульсов соединен со сбрасывающим входом счетчика, разрядные выходы которого подключены к информационным входам делителя частоты, вход которого соединен с выходами второго формирователя, синхронизируемого сетью, и с первым входом элемента И, связанного вторым входом с выходом делителя частоты, .„ причем первым входом блока служит счетный вход счетчика, вторым и третьим входами - входы элемента ИЛИ, первым выходом - выход переполнения счет1шка, а вторым выходом выход элемента И. На фиг. 1 дана структурная схема установки; на фиг. 2 - структурная схема управляющего устройства; на фиг. 3 - схема блока снижения мощности. 5 Магнитодинамическая раздаточная установка содержит емкость 1, загерметизированную дш подачи избыточного давления газа на зеркало металла, индукторы 2 нагрева, электромагнит 3, блок 4 управления индукторами, блок 5 управления электромагаитом, блок 6 реверса подачи расплава, клапаны 7 и 8 подачи и сброса избыточного давления газа большого расхода, клапаны 9 и 10 подачи и сброса избыточного давления газа малого расхода. Установка имеет датчики 11 и 12 уровня металла на срезе металловода и напора, вход Заливка 13, вхвд Отсечка 14. управляющее устройство 15, имекнцее пять входов 16- 20 и пять выходов 21-25, первый вход 16 соединен с управляющим входом блока реверса 6 и входом Отсечка 14, второй вход 17 - с датчиком 11 уровня, третий вход 18 - с датчиком 12 напора, четвертый вход 19 - с входом Заливка 13. Первые четыре выхода 21-24 связаны с клапанами 7-10. Датчик 26 температуры металла соединен с регулятором 27 температуры. Блок 28 снижения мощности имеет три входа 29-31 и два, выхода 32 и 33. Генератор 34 тактовых импульсов через первый замыкающий ключ 35 соединен с перв| 1м вхо дом 29 блока 28 снижения мощности. Регулятор 27 температуры через второй замыкающий ключ 36 связан с блоком 4 управления индукторами, вход которого через размыкающий ключ 37 связан с вторым выходом 33 блока 28 снижения мощности. Управляющие входы ключей 36 и 37 соеда иены с первым выходом 32 блока 28 и пятым входом 20 устройства 15, пятый выход 20 которого подключен к управляющему вхо ду первого ключа 35. Управляющее устройство 15 содержит шесть элементов И 38-43, два элемента НЕ 44-45, два элемента ИЛИ-НЕ 46-47 и два элемента ИЛИ 48-49. Блок 28 снижения мощности содержит два формирователя 50-51, счетчик 52 делитель 53 частоты с переменным коэффициентом деления, элемент И 54 и элемент ИЛИ 55. Магнитодинамическая раздаточная установка работает следующим образом. Режим термостатирования металла обеспечивает поддержание заданной температуры с регулированием по отклонению от заданного значения. От датчика 26 температуры регулятор 27 через замыкаюицга ключ 36 и блок 4 управления индукторами изменяет мощность индукторов 2 в зависимости от сигнала рассогласования. При этом электромагнит 3 отключен. При подаче сигнала на вход Залив ка 13 через вход 31 регулятор 28 снижения 2 мощности переводится в режим полной мощности. При этом снимается сигнал с выхода 32 нулевой мощности а на выходе 33 появляется сигнал полной мощности. При этом снимаются сигналы управления с ключей 36 и 37, переключая блок 4 управления индукторами на параллельную работу с блоком 5 управления электромагнитом. Включенные одновременно на полную мощность индукторы 2 и электромагнит 3 обеспечивают появление электромагнитных смп, поднимающих уровень расплава в центральном канале. Одновременно на выходе 21 устройства 15 появляется сигнал, включающий через клапан 7 подачу избыточного давления газа в тигель печи. Так как скорость нарастания электромагнитного давления значительно больше скорости нарастания избыточного давления газа на зеркало расплава, то скорость заливки (напор) в начальный момент обеспечивается в основном за счет электромагнитных сил. При срабатывании датчика 12 напора, на выходе 25 устройства 15 появляется сигнал, включающий ключ 35. При этом тактовые импульсы генератора 34 поступают на вход 29 блока 28, изменяя сигнал на выходе 33 в сторону снижения мощности до исчезновения сигнала с датчика 12. По мере нарастания избыточного давления газа, по указанной связи от датчика 12 происходит дальнейшее снижение мощнцсти до полного отключения индуктора 2 и электромагнита. 3. При этом на выходе 32 блока 28 появляется сигнал нулевой мощности, который через устройство 15 снимает сигнал с выхода 21, отключая клапан 7 и через выход 24 включает клапан 10 малого сброса. Кроме того, сигнал нулевой мощности переключает ключи 36 и 37, подключая блок 4 управления индукторами к регулятору 27 температуры. Клапан 10 снижает давление в тигле до срабатывания датчика 12 напора. При этом на выходе 24 сигнал исчезает, а появляется сигнал на выходе 23. Клапан 10 отключается и включается клапан 9 малой подачи избыточного давления, чем обеспечивается кблебание уровня металла в зоне срабатывания датчика 12 напора. При подаче сигнала на вход Отсечка 14 происходит включение блока 6 реверса электромагнита, а через вход 30 блок 28 переводится в режим полной мощности, включая индукторы 2 и электромагнит 3 на полную мощность. Однако в связи с тем, что включен блок 6 реверса, напразление электромагнитных сил в центральном канале изменяется на обратное. Одновременно устройство 15 отключает клапаны 9 и 10 и через выход 32 включает клапан 8 сброса давления газа большого расхода. Так как скорость нарасгания электромагнитного давления, заливающего металл из центрального канала в тигель печи, значительно больше скорости сброса избыточного давления газа, происходит резкая отсечка металла до уровня срабатывания датчика 11 на срезе металловода. При срабатывании последнето устройства 15 через выход 25 включается ключ 35, через который тактовые импульсы с. генератора 34 поступают на вход 29 снижения мощности блока 28, изменяя сигнал на выходе 33 в сторону снижения мощности до появления сигаала с датчика 11. По мере сброса избыточного давления по указанной связи, происходит дальнейшее снижение мощности вплоть до полного отключения индуктора 2 и электромагнита 3. При этом на выходе 32 блока 28 появляется сигнал нулевой мощности, отключающий через выход 22 клапан 8 и через выход 23 включающий клапан 9 малой подачи газа. Пульсирующая работа клапанов 9 и 10 обеспечивает поддержание уровня расплава под действием избыточного давления газа на уровне срабатывания датчика 11 уровня расплава на срезе металловода. Устройство 15 работает следующим образом.. При появлении сигнала на входе 19 и отсутствии сигнала на входе 20, что соответствует включению режима Заливка ; на входах элемента 41 появляются сигналы 1. На выходе элемента 41 также появляется сигнал 1, поступающий на выход 21 блока. При появлении сигнала на входе 18 на выходе элемента 43 появляется сигнал 1, который через элемент 49 подается на выход 25. При появлении сигнала 1 на входе 20 через элемент 44 происходит запирание элементов 41 и 40, исключая появление сигнала на выходах 21 и 22 блока. Сигнал на входе 20 подготавливает к работе элементы 39 и 38 в зависимости от сигнала на выходе элемента 48, который, в свою очередь, зависит от сигналов на входах 17 и 18, подающихся через элементы 43 и 42 к входам элемен та 48. Элемент 46 исключает появление сигн ла на выходе 23 при отсутствии сигналов на входах 19 и 16. Блок 28 работает следующим образом. Ем кость счетчика 52 определяет диапазон сниже ния мощности. При появлении сигнала на одном из входов 30 либо 31 элемент 55 включает формирователь, который. сбрасывает счетчик 52. При этом на выходе 32 блока сигнал исчезает. На выходе разрядов счетчик 52 формируется код, подаваемый на информ ционные входы делителя 53 частоты. При этом делитель 53 пропускает импульсы с формирователя 50 без деления и на выходе 33 блока появляются сигналы с частотой сети. При появлении импульсов на входе 29 на выходе разрядов счетчика 52 появляется код числа, пропорциональный количеству поступивших импульсов. При этом делитель 53 делит частоту в соответствии с поступившим кодом на информационные входы. На выходе 33 формируется импульсы с частотой, определяемой коэффициентом деления. При переполнении счетчика 52 на выходе 32 блока появляется сигнал, . а на выходе 33 блока импульсы не появляются, что соответствует нулевой мощности. Предлагаемая магнитодинамическая раздаточная установка позволяет, используя преимущества магнитодинамической подачи расплава, значительно уменьщить электропотребление при заливке, так как использование электроэнергии для подачи расплава происходит только в переходных режимах. Учитывая, что переходные режимы составляют значительную часть цикла, создаются благоприятные условия для |термостатирования расплава. Так, например, при цикле залива 20 с и паузе между заливками 10 с потребление электроэнергии при заливке снижается в 10 раз. Формула изобретения 1. Магнитодинамическая раздаточная установка, содержащая герметичную плавильную емкость с индукторами и электромагнитом выдачи расплава, регулятор температуры расплава, связанный с блоком управления индукторами, блок управления электромагнитом, снабженный блоком реверса, управляющий вход которого связан с первым входом управляющего устройства, второй вход которого соединен с датчиком уровня металла на срезе металловода, третий вход - с регулируемым по высоте датчиком напора, а его четыре выхода - с управляющими входами четырех клапанов подачи и сброса давления газа большого и малого расхода, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности дозирования металла и термостатирования, она снабжена блоком снижения мощности, генератором тактовых импульсов, двумя замыкающими и одним размыкающим ключами, выход генератора тактовых импульсов через первый замыкающий ключ, связанный управляющим входом с пятым выходом управляющего устройства, подключен к первому входу блока снижения мощности, второй вход которого соединен с управляющим входом блока реверса, третий вход - с четвертым входом управляющего устройства, первый - с пятым входом управляй) щего устройства, а второй выхид с управляющим входом блока управления злектромагаитом и через размыкающий ключ - с управляющим входом блока управления индук тором, указанная связь которого с регулятором температуры осуществлена через второй замыкающий ключ, причем управляющие входы размыкающего и второго замыкающего ключей подключены к первому выходу бло ка снижения мощности. 2. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что управляющее устройство содержит щесть элементов И и по два элемен та ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ, первые входы первого и второго элементов И соединены с входом первого элемента НЕ, подключенного выходом к первым входам третьего и четвертого элементов И, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого элемента ИЛИ и входом второго элемента НЕ, свя занного выходом с вторым входом второго элемента И, второй вход, третьего элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и первым входом пятого элемента И, вто рой вход четвертого элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ-НЕ, первому входу шестого элемента И и первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с вь1ходом пятого элемента И и первым входом первого элемента ИЛИ, а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ, подключенного вторым к выходу шестого элемента И и второму входу первого элемента ИЛИ, а третьим входом - к выходу первого элемента ИЛИ-НЕ, причем первым входом управляющего устрой2ства служит первый вход первого элемента ИЛИ-НЕ, вторым входом -- вторбй вХод пятого элемента И, третьим входом - второй вход шестого элемента И, четвертым входом второй вход первого элемента ИЛИ НЕi пятым входом - вход первого элемента НЕ, первыми четырьмя выходами - выходы первых четырех элементов И, а пятым выходом выход второго элемента ИЛИ. 3. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что блок снижения мощности содержит делнтель частоты с переменным коэффициентом деления, счетчик, два формирователя импульсов, элемент И и элемент ИЛИ, выход которого через первый формирователь импульсов соединен со сбрасывающим входом счетчика, разрядные выходь1 которого подключены к информационным входам делителя частоты, вход которого соединен с выходом второго формирователя, синхронизируемого сетью, и с первым входом элемента И, связанного вторым входом с выходом делителя частоты, причем первым входом блока служит счетный вход счетчика, вторым и третьим входами - входы элемента ИЛИ, первым выходом - выход переполнения счетчика, а вторым выходом - выход элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Литейное машиностроение. НИИМАШ, 1973, N 4, с. 7. 2. Литейное машиностроение, НИИМАШ, 1973, N 5, с. 4. 3.Литейное производство, 1)7С), № II, с. 13.

Фиг2

Фиг