Устройство для автоматического регулирования заполнения литейной формы

 

УСТРОЙСТРО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ, содержащее разливочный . ковш, установленный на траверсе, прИвод поворота ковша с двигателем, соединенный с траверсой тросом, оптический датчик, направленный на расплавленный металл, отличающее-с я тем, что, с целью повышения производительности , устройство дополнительно содержит второй оптический датчик, направленный на расплавленный металл, находящийся в ковпе, третий оптический датчик, направленный на струю металла, вытекающую из ковша,, четвертый оптический датчик, на травленный в воронку формы, датчик положения ковша, преобразователи по числу датчиков, задатчик уровня, блок сравнения-, регулятор уровня, усилитель и прерыватель, причем каждый датчик соединен с преобразователем, первый выход преобразователя, соединенного с четвертым оптическим датчиком , подсоединен к одному входу блока сравнения, задатчик уровня соединен с другим входом блока сравнения , выход преобразователя, соединенного с третьим оптическим датчиком, и выход блока сравнения соединены с двумя входами регулятора уровня, вы8 ход регулятора уровня соединен с входом усилителя, выход которого соединен с. входом прерывателя, к которому подсоединены выходы преобразователей , соединенных с вторым оптическим датчиком и q датчиком положения, выход прерывателя соединен с приводным устройством, выход преобразователя , соединенного с первым оптичес;о ким датчиком, соединен с преобразователем , соединенным с четверт№1 опти- . ческим датчик 1/1ричем второй выход этог ША преобразователя соединен с преобразо90 9) вателем, связанным с третьим оптическим дат 1иком.

186 А ае а». 3ц» В 22 D 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТ,Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Л и Ю (21) 2455465/22-02 (22) 25. 02. 77 (31) 3540/76. (32) 22.03.76 (33) Швейцария (46) 07.06.84. Бюл. 11 21 (72) Жерар Андре Лаванший и Марк-Генри

Россье (Швейцария) (7.1) Машиненфабрик унд Айзенгиссерай

Эд. Мецгер АГ. (Швейцария) (53) 621.74(088.8) (56) 1. Авторское .свидетельство СССР

В 206818, кл. В 22 D 39/00, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

В 159000; кл. В 22 0 37/00, 1963. (54)(57) УСтРОЙСТРО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ, содержащее разливочный ковш, установленный на траверсе, привод поворота xosma с двигателем, соединенный с траверсой тросом, оптический датчик, направленный на расплавленный металл, о т л и ч а ю щ е е-с я тем, что, с целью повышения производительности, устройство дополнительно содержит второй оптический датчик, направленный на расплавленный металл, находящийся в ковше, третий оптический датчик, направленный на струю металла, вытекающую из ковша, четвертый оптический датчик, направленный в воронку формы, датчик положения ковша, преобразователи по числу датчиков, задатчик уровня, блок сравнения; регулятор уровня, усилитель и прерыватель, причем каждый датчик соединен с преобразователем, первый выход преобразователя, соединенного с четвертым оптическим датчиком, подсоединен к одному входу блока сравнения, эадатчик уровня соединен с другим входом блока сравнения, выход преобразователя, соединенного с третьим оптическим датчиком, и выход блока сравнения соединены с двумя входами регулятора уровня, выход регулятора уровня соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом прерывателя, к которому подсоединены выходы преобразователей, соединенных с вторым оптическим датчиком и с, датчиком положения, O выход прерывателя соединен с приводным устройством, выход преобразователя, соединенного с первым оптическим датчиком, соединен с преобразователем,соединенным с четвертым опти-, ческим датчикомрричем второй выход зтог преобразователя соединен с преобразователем, связанным с третьим оптическим датчиком. 1097186

Изобретение относится к литейному производству, Известно устройство, в котором каждая форма содержит воронку с расширением в виде слива на входе. Этот слив заполняется до краев, когда форма полна и присутствие жидкого металла в сливе устанавливается электро. оптическим датчиком, чувствительным к излучению металла. Датчик посыла- 10 ет сигнал, который преобразуется в команду прекращения разливки (1 .

Однако операции заполнения литейной формы зависят от неопределенных и непредвиденных причин различного !5 свойства. В устройствах с ручным управлением этот процесс контролируется литейщиком. С одной стороны может возникнуть необходимость быстрого прекращения разливки металла в слу- 20 чае неполадок для предотвращения порчи металла или несчастных случаев, М с другой стороны необходимо также контролировать расход струн металла, чтобы форма заполнялась равномерно 25 и чтобы в детали не было усадочных раковин, пор или других внутренних дефектов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является З0 устройство, содержащее разливочный ковш, установленный на траверсе, привод поворота ковша с двигателем, соединенный с траверсой тросом, оптический датчик, направленный на расплавленный. металл, который постоянно контролирует заполнением форм посредством щупа, вставленного в литейную воронку. Расход расплавленного металла регулируется таким об- 40 разом, чтобы уровень жидкого металла в воронке оставался постоянным до полного заполнения 2. Однако опыт показал, что установка механического щупа, а также его техническое содер- 45 жание вызывают в некоторых случаях трудности..

Целью изобретения является повышение производительности.

Указанная цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования заполнения литейной формы, содержащее разливочный ковш, установленный на траверсе, привод поворота ковша с двигателем, соединенный с траверсой тросом, оптический датчик, направленный на расплавленный металл, дополнительно содержит второи оптический датчик, направленный на расплавленный металл, дополнительно содержит второй оптический датчик, направленный на расплавленный металл, находящийся в ковше, третий оптический датчик, направленный на струю металла, вытекающую из ковша, четвертый оптический дат-, чик, направленный в воронку формы, датчик положения ковша, преобразователи по числу датчиков, задатчик уровня, блок сравнения, регулятор уровня, уСилитель и прерыватель, причем каждый датчик соединен с преобразователем, первый выход преобразователя, соединенного с четвертым оптическим датчиком, подсоединен к одному входу блока сравнения, задатчик уровня соединен с другим входом блока сравнения, выход преобразователя, соединенного с третьим оптическим датчиком, и выход блока сравнения соединены с двумя входами регулятора уровня, выход регулятора уровня соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом прерывателя, к которому подсоединены выходы преобразователей, соединенных с вторым оптическим датчиком и с датчиком положения, выход прерывателя соединен с приводным устройством, выход преобраз"вателя, соединенного с первым оптическим датчиком, соединен с преобразователем, соединенным с четвертым оптическим датчиком, причем второй выход этого преобразователя соединен с преобразователем, связанным с третьим оптичес.— ким датчиком.

На фиг. 1 представлено схематично разливочное устройство, снабженное регулирующим устройством, общий вид; на фиг. 2 и 3 †..схематичные виды двух вариантов исполнения воронки литейной формы в разрезе; на фиг. 4 — блоксхема регулирующего устройства.

Основйыми элементами разливочного устройства являются (фиг. 1) разливочный ковш 1, снабженный сливом 2 и установленный на подвижном приспособлении 3, которое может поворачиваться вокруг оси 4. Положение ковша 1 определяется двигателем 5, который приводит в действие ворот 6, на который наматывается трос 7, на котором подвешено подвижное приспособление 3.

Датчик 8 угла также управляется двигателем 5 и подает на схему 9 информацию о положении разливочного ковша.

Когда ковш 1 заполнен жидким металлом, он подается в определенное

1097186 положение над путем, по KQTopoMY передвигаются литейные формы. Последние передвигаются по рельсам или расположены на карусели и подаются в положение Разливки последовательно одни за другими. Форма 10 имеет отверстие 11 воронки (фиг. 1).

Чтобы обеспечить ход операции разливки установка содержит устройство управления, состоящее из регулиру- 10 ющей схемы 9 и датчика 8 угла, а также ряда оптических датчиков А, Б, В и Г. Эти оптические датчики расположены в определенных местах вокруг формы 10 и разливочного ковша 1 на 15 расстоянии от контролируемых позиций, которое равно примерно 0,5-2,0 м.

Каждый датчик наблюдает за конкретной позицией установки.

Датчик А ориентирован на свободную 20 поверхность жидкого металла„ содержащегося в разливочном ковше около слива. Он выполняет роль контрольного и корректирующего элемента, срабатывающего, в частности, в зависимости 25 от температуры металла.

Датчик Б ориентирован на кончик слива 2, он предназначен для наблюдения за присутствием жидкого металла в этом месте с целью автоматического 3б включения в работу регулирующего и следящего устройства в начале разливки.

Датчик В ориентирован на струю жидкого металла, которая вытекает .из ковша 1 в воронку 11. его роль — измерять ширину струи и, следовательно, ее расход.

Что касается датчика Г, то его роль — давать информацию о высоте, наблюдая за свободной поверхностью 4в металла в воронке 11 °

Датчики В и Г играют основную роль в ходе операции разливки. Для того, чтобы эта операция протекала нормально, необходимо поддерживать поверхность жидкого металла в воронке 11 на уровне приблизительно постоянном.

Для того, чтобы достичь этого, датчик Г может быть расположен так,. как это показано на фиг. 2 и 3.

На фиг. 2 показана литейная форма с воронкой для заливки с цилиндрическим входом и датчик, ориентированный наклонно к этой воронке. Когда свободный уровень расплавленного металла относительно низок (фиг . 2) излучение в направлении датчика Г появляется только с части поверхности а, так как остальная поверхность закрыта верхним краем воронки 11.

Если уровень жидкого металла дости.— гает высоты Ь, то излучение в напФ равлении датчика Г поступает со всей поверхности Ь, поэтому собираемый световой и/или инфракрасный пучок будет значительно шире. Таким образом, датчик может посылать электрический сигнал, который соответствует размеру части поверхности, которая видна и, следовательно, уровню свободной поверхности металла.

На фиг. 3 показано, как датчик Г может быть расположен в случае воронки 11, вход которой имеет коническую форму. Когда свободная поверхность металла достигает уровня а, размер этой поверхности имеет величину а если свободная поверхность достигает уровня Ь, то размер ее равен величине b>. Каким бы ни был уровень, вся свободная поверхность находится в поле зрения датчика Г.

Направление наблюдения в этом случае может быть вертикальным.

Датчик В может измерять расход струй разливки (фиг. 2 и 3),. Окружность С, показанная пунктирной линией, схематично изображает поле зрения датчика В. Это поле зрения охватывает определенную длину струи и собираемое излучение будет зависеть от ширины струи, а следовательно, от ее расхода. В действительности для того, чтобы направить датчик В на цилиндрическую часть льющейся струи, поле наблюдения датчика ограничивают массой прямоугольной формы.

Описанные датчики подают сигнал аналогового типа. В случае фоточувствительного сопротивления ток, проходящий в проводниках кабеля, представляет софою измерение протяженности поверхности металла, находящейся в поле зрения датчика. Но могут быть также предусмотрены датчики, снабженные оптической системой с большим увеличением, а также с установкой на экране матрицы элементов, обеспечивающей цифровое измерение излучающей поверхности или определение положения свободной поверхности расплавленного металла у стенки воронки схемами логического анализа комбинационного типа или типа последовательной развертки изображения.

Тот же эффект может быть получен при размещении группы отдельных датчиков, каждый из которых определяет

1097186 конкретный уровень или конкретную ширину струи.

Оба последних решения обеспечи,вают лишь относительно грубую оценку определяемых параметров.

Основная часть регулирующей схемы 9 имеет две петли обратной связи, последовательно размещенных одна в другой (фиг. 4).

Первая петля состоит из датчика Г, 10 схемы 12 регулирования, уровня и указателя 13 уровня, .тогда как вторая петля .содержит датчик В и схему 14 регулирования расхода. Эта схема находится под воздейстивем корректирующего сигнала, который посылает схема 12, причем его сигнал усиливается в усилителе 15, который приводит в . действие двигатель 5, регулирующий положение ковша 1. ° 20

Перед поступлением на регулирующие схемы 12 и 14 сигналы, посылаемые датчиками В и Г, корректируются в компенсирующих схемах 16 и 17 посредством информации,.поступающей со 25 схемы 18 управления, на которую влияет датчик А. Сигналы, передаваемые на схемы 12 и 14, подвергаются таким образом соответствующей коррекции в зависимости от температуры жидкого металла.

Датчик А, все поле зрения которого постоянно занято частью свободной поверхности жидкого металла, .посылает сигнал, интенсивность которого зависит от температуры, причем ин35 формация может храниться в запоминающем устройстве, если это необходимо с учетом формы заливочного отверстия и нарушений, которым оно может под- 40 вергнуться.

Датчик Б обеспечивает регулиру- ющей схеме 9 положение ковша 1, когда начинается разливка. В действительности, когда форма 10 подается под ковш 1 или наоборот, контакт устанавливается автоматически, в результате чего включается двигатель 5, подающий команду опрокидывания ковша 1. Эта команда прерывается в тот момент, когда датчик Б обнаруживает присутствие жидкого металла в конце носика слива для того, чтобы с этого момента двигатель 5 включился в регулирующую схему, реагирующую непосредственно на приказы, поступающие от схемы 14.

Датчик 8 посылает информацию положения ворота 6, т,е. ковша 1. Эта информация сравнивается с той, кото рая хранится в запоминающем устройстве, соответствующей окончанию пре

L дыдущей разливки. С учетом сигнала, посылаемого датчиком В, можно обнаружить случайные аномалии, как например, опасное скопление шлака, закрывающее носик, в случае которого операция разливки должна быть остановлена без промедления отведением литейного ковша в нерабочее положение и включением аварийного сигнала.

Описанный пример регулирующей схемы имеет конструкцию, обеспечивающую эффективность и максимальную стабильность работы, Первая петля обратной связи реагирует на размер части свободной поверхности жидкого металла, зафиксированный датчиком Г в воронке литейной формы. Сигнал, который посылает этот датчик, есть функция размера этой поверхности и, вследствие этого, его уровня. Он сравнивается с контрольным сигналом, который определяет контрольный уровень этой поверхности и результат этого сравнения является контрольным сигналом для расхода, который передается на вторую петлю обратной связи. Схема 14 управления сравнивает контрольный сигнал расхода с сигналом, поступающим от датчика В, либо с действительным расходом струи разливки. В результате сравнения между действительным расходом и контрольным значением расхода подается команда, посыпаемая усилителем 15, которая приводит в действие двигатель 5. Таким образом, получают устройство, которое очень быстро реагирует и обеспечивает устойчивость регулирования..

Кроме того, когда уровень в воронке резко превышает определенное значение контрольного уровня, вследствие полного заполнения формы, для быстрого отвода ковша в его нерабочее положение может применяться также сигнал датчика Г.

В зависимости от конкретных случаев применения могут быть использованы другие регулирующие схемы. Так, например, достаточно определить интенсивность струи разливки и обеспечить управление двигателя, который регулирует положением ковша в зависимости от этой только информации, между тем, как в других случаях, где поддержание постоянного уровня в во(0971 ронке литейной формы является основным требованием, но где неравномерность разливки не создает опасности, достаточно применять только один датчик Г, а датчик В мозет не применять- 5 ся совсем.

С другой стороны, регулирующая ехема моает применяться не только для мгновенного значения сигналов, посылаемых датчиками, но такие для величины их изменения и их суммы, 86 8 хранящейся в запоминающем устройстве, для регулирования типа ПИД (пропорциональный интегральный дифференциальный). Такой принцип работы облегчается при применейии датчиков с величиной на выходе аналогового типа.

Предлагаемое устройство может быть такие изготовлено, когда применяют разливочный ковш со стопором. В этом случае двигатель 5 управляет просто пропорциональным открытием стопора.

1097186

Составитель Г. Демин

Редактор Г. Волкова Техред Т.Дубинчак Корректор О,.Билак

Заказ 3852/43 Тирж 775 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Унгород, ул. Проектная, 4