Устройство для непрерывного горизонтального литья Советский патент 1983 года по МПК B22D11/16 

1

Изобретение относится к питейному производству, а более конкретно к оборудованию для непрерывного горизонталь ного литья металла.

Известно устройство для непрерывного литья, содержащее регулятор давления газовой среды в герметичном металл1 приз нике. Регулятор давления соединен с измерителей количества расплава в кристаллизаторе или в раздаточной емкоо-,о ти и позволяет стабилизировать давление жидкой фазы металла в затвердевающей заготовке ClDНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство з для непрерывного горизонтального литья, содержащее герметичный металлоприемник, крирталлизатор, камеру вторичного охлаждения, тянущую клеть, режущий механизм, датчик длины слитка и регулятор 20 давления газа вмегаллгаприемнике 2.

Недостатком известного устройства является то, что после каждого цикла разливки процесс приходится прерывать

на вр(я, необходимое для запрлнешш металлоприемнюеа расппавсм и перестро{ ки регулятора давления. Это снижает про изводительность процесса и надёжнсють работы установки, так как задержка металла в кристаллизаторе может привести к его затвердеванию в металлоприемнике.

Цель изобретения - повыщение производительности процесса непрерывного литья и надежности работы оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем разливочный ковщ с приводом, блок управления приводом, герметичный метаплоприемник, кристаллизатор, камеру вторичного охлаждения, тянущую клеть, р&жущий механизм, измеритель и регулятор давления газа в раздаточной камере м&таллоприемника, дополнительно содержится элемент сравнения, задатчик предельных уровней расплава в металлоприемнике, блок логики и измеритель уровня расплд- ва, причем вход регулятора давления со&1динен с выходом элемента сравнения, одив 39 .вход которого соединен с задатчиком пр дельных уровней расплава в металлопр емнике, а другой - с ввмерителем уровн расшшва, выход измерителя давления ao ключен к первому входу блока логики, второй вход которого соединен с э.адатч ком предельных уровней, а третий - с выходом измерителя уровня, выход блока логики соединен с блоком управления пр водом поворота ковша. Поставленная цель достигается также тем, что измеритель уровня расплава содержит два фотодиода, два релейных усилителя, инвертор, сумматор, усилител мощности и серводвигатель с потенциометром, причем первый фотодиод соединен с входсмй первого релейного усилителя, выход которого соединен с входом сумматора, другой вход которого соед№йен с выходсм инвертора, вход инвертора соединен с выходом второго релейного усилителя, а его вход соединен с |Другим фотодиодом, выход сумматора соединен с ъкоаам усилителя мощности, выход которого соединен с серводвигата лам, на валу которого закреплены механически колесо и ползунок потенциометра. На фиг. 1 приведена конструкция пред лагаемого устройства; на фиг. 2 - схема измерителя уровня расплава в приемной камере; на фиг. 3 - график цикличности работы измерителя- уровня; на фиг. 4 электрическая схема блока логики; на фиг. 5 - диаграмма работы усилителей. Металлоприемник 1 с индукционным подогревом состоит из приемной камеры 2и герметичной раздаТочной камеры 3, разделенных перегородкой 4 с отверстием 5. Кристаллизатор 6, камера 7 вто ричного охлаждения, тянущая клеть 8 и режущий механизм 9 образуют систему формирования заготовки 10 и разделения ее на слитки заданной длины. В пневмопроводе, соединяющем полость камеры 3 с пневмоемкостью 11, установлен регу ля тор 12 давления газа. Над приемной камерой 2 расположен разливочный ковш 13, размещенный в поворотной кассете 14 с приводом и блоком 15 управления. Вход регулятора давления 12 соединен с выходом элемента 16 сравнения. Плюсовой вход элемента 16 сравнения соединен с задатчиком 17 предельных уровней расплава враздаточной камере 3металлоприемника, а минусовый - с измерителем 18 уровня расплава в приемной камере 2. Кроме того, выход измерителя 18 уровня подключен к плюсо754вому входу блока 19 потки, минусовый вход которого соединен с датчиком 20 давления газа в камере 3. Управляющий вход 21 блока 19 логики подключен к задатчику 17 уровней, а его выход к блоку 15 управления приводом кассеты. Чувствительный элемент измерителя, состоящий КЗ двух фотодиодов 22 11 23 и оптической системы 24, размещен в корпусе 25. Корпус установлен на кронштейне 26, выполненном в виде зубчатого поворотного сектора, соединенного с колесом 27. Колесо закреплено на валу серводвигателя 28, а вал кинематически связан с ползунксм 29 потенциометра 30. Выход фотодиода 22 через релейный усилитель 32 подключен к входу 33 сумматора 34, а выход фотодиода 23 через релейный усилитель 31 и инвертор 35 подключен к входу 36 сумматора 34. Выход сумматора 34 соединен с входом усилителя 37 мощности, к выходу которого подключен серводвигатель 28. Измеритель уровня.работает следующим образом. Если чувствительньгй элемент направЬен так, что его оптическая ось проходит kepea границу между зеркалом расплава b камере 2 и футеровкой металлоприемИжа 1, световой поток от расплава порадает на фотодиод 22, а от футеровки на фотодиод 23. Порог срабатывания релейных усилителей выбран таким, что в этом случае на выходе усилителя 32 действует положительный сигнал ( В, а на выходе усилителя 31 сигнала нет ( ), вследствие чего на выходе инвертора 35 действует отрицательный сигнал Uac--lB. В сумматоре 34 входные сигналы и 32 и От апгебракческк складываются, напряжение входе yctfrлителя 37 мощности равно нулю и серводвигатель 28 заторможен.Этому положению чувствительного элем-нта соответствует интервал t-i на фиг. 3. Если уровень расплава снижается, на оба фотодиода действует световой поток от футеровки. В этом случае сигнал U 32 становится равным нулю, а на входе 36 сумматора сохраняется отрицательное напряжение УЗ 5 -1 В. Поэтому на входе усилителя 37 мощности действует отрицательный сигнал (интервал -fcn на фиг. 3) И серводвигатель 28 поворачтнвает чувствительный элемент вниз до тех пор, пока световой поток от расплава не попадет на фотодиод 22. В этом случае на входе 33 сумматора 34 снова

появляется положительный сигнал Un В, а на его выходе напряжение иочезает (). Серводвигатель 28 оотанавливается, и новое положение чу&ствительного элемента соответствует изменившемуся уровню расплава.

Если уровень металла подшплается, оба фотодиода воспринимают световой поток от расплава. В этом случае на входе 33 сумматора 34 положительный сипдал ( В сохраняется. На выходе усилителя 31 также появляется положительный сигнал В, вследствие чего напряжение на выходе инвертора 35 исчезает ()- Поэтому на входе уси лителя 37 мощности действует положительный сигнал . 1) В (интервал «а фиг. 3), и серводвигатель 28 поворачивает чувствительный элемент вверх. Как только световой поток от расплава попадает лишь на фт од иод 22, на выходе 36 сумматора 34 снова появляется отрицательный сигнал , управгляющее напряжение Uj исчезает и сер/водвигатель 28 устанавливается.

Следовательно, чувствительный элемент автоматически поворачивается в вертикаЛ ной плоскости таким образом, что его оптическая ось в уставодившемся состоянии всегда пересекается с границей футеровка-зеркало расплава. Ввиду того, что с углом наклона корпуса 25 одназначно связано положение ползунка 20 потенциометра 30, выходное напряжение и измерителя вдегда пропорционально уровню расплава в приемной камере металл оприем ника.

На фиг. 4 представлена полная электрическая схема блока 19 логики. Блок содержит два релейных элемента, выполненных на операционных усилителях 38 и 39, и поляризованное реле 40. Обмотка 31 поляризованного реле через диод ДЗ и дифференш1рующую цепь (R6, С1) подключена к выходу операционного усилителя 38, а обмотка 32 через диод Д6 и дифференцирующую цепь (R11, С2) - к выходу усилителя 39. Обратные связи усилителей обраэовагшг диодами (Д1,Д2, Д4,Д5) и потенциометрами (R4,R5,R9, RIO), вследствие чего усилители имеют релейные характеристики, причем усилитель 38 выполнен с инвертированием, а усилитель 39 - с повторением полярности входного сигнала.

Вход усилителя 38 через резистор R1 подключен к задатчйку 17 (вход 21), через резистор R2 - к выходу датчика

2О давления, а через резистор R3 - к выходу датчика 18 уровня расплава.

Вход усилителя 39 через резистор R7 подключен к источнику постоянного напряжения +U(.ji(, а через резистор R8- к выходу датчика 2О давления.

Подвижный контакт 41 поляризованного реле 4О соединен с выходной цепью блока 19 логики, а неподвижные контакты 42 и 43 подключены соответственно к источникам напряжения положительной и отрицательной полярности.

Блок 19 логики работает следуюпгом образом.

После заполнения металл оприем ника 1 расплавом до номинального уровня 2 1м на плюсовом входе блока, соединенном с выходом измерителя уровня, сигнал (JA +10 В. Поскольку икзбыточного давления воздуха в камере 3 нет, на минусовом входе, подключенном к датчику 2О давления, напряжения нет (). На управляющем входе 21 блока логики действует сигнал U., задающий допустимый нижний уровень Z2 расплава в камере 3. В указанном примере принято Z2 О,Зм и U2 -К 22--Зв. Таким образом, при заполненном металлоприилнике на входе усилителя 38 действует сигнал

U2+U3+U4 -3-Ю +

Этому положению на характеристике усилителя 38 соответствует точка А. Поскольку и 1ходное напряжение U ус лителя 38 постоянно и через дифференцирующую цепь С1Р6 не проходит, обмотка Э1 роле 4О обесточена.

На одном из входов усилителя 39 действует положительное напряжение U ,1 В. Виду того, что на втором входе сигнала нет (Uj О) и результирующий сигнал на входе

на входе усилителя 39 действует постоянное положительное напряжение U (точка В) и о&лотка 32 реле 40 также обесто(ена. Поэтому подвижный контакт 41 находится в нейтральном положении, цепи реле 40 разомкнуты и на выходе блока логики сигнала .нет (115 -О).

По мере вытягивания слитка из криоталлизатора уровень расплава в приемной камере 2 автоматически поддерживается на заданной высоте Z , а давление газа в камере 3 и Uj датчика давления возрастают прямо пропорционально разности уровней д2. Поэтому рабочи

точки на харвктеристиках усилигепей смещаются влево.

Когда сигнал Uj достигает величины Ucf, выходное напряжение усилителя Зё скачкообразно изменяет полярность и на резисторе R11 появляется импульс отрицательной полярности. Однако диод Дб этот ймпульс в обмотку 32 не пропуокает.

Когда же сигнал U датчика давления превышает величины .-UJi рабочая точка на характеристике усилителя 38 скачкообразно переходит на участок положительной полярности и на выходе дифференцирующей цепи C1R6 появляется положительный импульс. Этот импульс через диод ДЗ проходит в цбмотку 31 поляризованного реле 4О, контакт 41 за« мыкается с контактом 42 и на выходе блока логики появляется импульс 44 по- ложительной полярности. С приходом этог импУльсд в блок 1.5 начинается подача расплава из ковша 13 в приемную камеру 2.

В этом случае импульс 44 пойвляется в момент времени, когда сигнал датчика давления становится равным ((() -7 В. При этом давление в камере Р из/Кз О,49 атм, перепад уровней Д2 ,7 м и нсижний уровень

Z2 0,3M.

Если задать , получаем УЗ -6В, Р 0,42 атм, ,6м, Z2 О,4м.

Таким образом, напряжением 2 задаю нижний уровень 22 металла в камере 3. Поэтому вход 21 блока логики назван управляющим. Минусовый вход блока логики - это вход для отрицательного сигнала и2 датчика давления газа, а шлосовой - для положительного сигнала U датчика уровня 18. Введение сигнала U позволяет автоматически стабилизировать уровень 22 допустимого снижения зеркала расплава в камере 3 независимо от того, на какой высоте поддерживают расплав в приемной камере 2.

Так, если задать 0 9В, то расплав b приемной камере поддерживается на уровне Z-(0,9M, чему соответствует сигнал датчика уровня U4 +9 В. В этом случае при сигнале U2 -3 В, получаем , Р О,42 атм, Д2 О,6м, 22 0,3м, а при сигнале У2 -4 В имеем , ,35 атм, Z О,5м ,4м.

По мере заполнения металлоприемника расплавом давление газа в камере 3 автоматически снижается и сигнал U Датчика давления уменьшается. Началу процесса доливки соответствует точка С на характеристике усилителя 38 и точка Д на характеристике усилителя 39. При доливке эти точки смещаются вправо.

В момент времени, когда сигнал УЗ проходит уровень -(), выходное напряжение U усилителя 38 скачкообразно изменяет полярность и на резисторе R6 появляется отрицательный импульс, проходу которого в обмотку 31 препятствует диод ДЗ. В тот момент, когда сигнал Uj уменьшается до величины УСМ скачкообразно изменяется полярность выходного напряжения U усилителя 39. Положительный импульс через диод Д6 Яроходит в обмотку 32 реле 4О. Подвижной контакт 41 замыкается с контактом 43, на выходе блока логики появляется импульс 45 отрицательной Полярности, и подача расплава в металлоприемник прекращается. Напряжение ис,(лвведено для повышения надежности срабатывания пороговой схемы (усилитель 39) в области нулевых значений сигнала УЗТаким образом, устройство дает возможность во время .наполнения металлоприемника и смены заливочного ковша не только продолжать процесс вытягивания заготовки, но и автоматически пордерживать заданное давление жидкой фазы металла в кристаллизаторе. Это существенно повышает производительность литейного агрегата (до 10%) и надея5;ность ег работы.

Экономический эффект, ожидаемый за счет повышения производительности процесса, составит 15-2О тыс. руб. в год на одну установку непрерывного литья чугуна.

Формула изобретения

1. Устройство для непрерывного горизонтального литья, содержащее разливочный ковш, поворотную кассету с приводом, блок управления приводом, двухкамерный металлоприемник, кристаллизатор, камеру вторичного охлаждения, тянущую клеть, режущий механизм, измеритель и регулятор давления газа, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности процесса и надежнооти работы установки, оно дополнительно содержит элемент сравнения, задатчик предельных уровней расплава в металлоприемнике, блок, логики и измеритель уровня расплава, причем вход регулятора давления соединен с выходом элемента сравнений, один вход которого соединен с задатчиком предельных уровней распл ва в металлоприемнике, а другой - с измерителем уровня расплава, измерителя давления подключен к пегшому Bxcwy блока логики, второй вход которого соединен с задатчиком предельных уровней, а третий - с вь1ходом измерителя уровня, выход блока логики соединен с блоком управления приводом поворота KOBiua. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что измеритель ypoi ня расплава содержит два фотодиода, два релейных усилителя, инвертор, суммйтор, усилитель мощности и серводвигатель с потенциометром, причем первый фотодиод 9 5 соединен с входом первого релейного усилителя, выход которого соедивев с входом сумматора, другой вход которого соединен с выходом инвертора, вход вертора соединен с выходом второго релейного усилителя, а его вход соединен с другим фотодиодом, выход сумматора соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с серводвигателем, на валу которого закреплены механически колесо и ползунок потенциометра. Источники информации, принятые во внимание при гкспертвзе 1.Авторское свидетельство СССР № 323187, кл. В 22D 11/14, 1971 2.Патент ФРГ N 1184906, кл. 31 С 21, В 22D 11/10, 1972.

22

tZ Z2

h- 1 I г i 6 -

/«J R313 ,, irM L.J1.. u

(Ы

U}

Фиг. Cf ЛЗ I W I 4 I I JLL i i j ynpaff e f/t/Jf /tjfft/ffffffff/y I g; I fff//r ajffi/ffffi .I ffe.fy