Установка для сушки и подогрева литейных ковшей

 

О П И С А Н И Е < 1975200

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.05.81 (21) 3293202/22-02. с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл з

В 22 D 41/00

Государствеииый комитет

Опубликовано 23.11.82. Бюллетень №43 (53) УДК 621.746..329 (088.8) по делан изобретений и открытий

Дата опубликования описания 28.! I 82 (72) Авторы изобретения

А. А. Е вти ш енков и В. П. Счесл а вский

Государственный проектный институт строительного машиностроения (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ И ПОДОГРЕВА

ЛИТЕЙНЫХ КОВШЕЙ

Изобретение относится к литейному производству.

Известно устройство для сушки и подогрева литейных ковшей,.содержащие горелку, вводимую внутрь ковша (1).

Известно также устройство для сушки и подогрева литейных ковшей, содержащее колонку с консольно поворотным рычагом и горелками, перемещаемыми в вертикальной плоскости (2).

Недостаток данных устройств заключается в том, что они не обеспечивают оптимальный режим нагревания ковша, что приводит к образованию микротрещин на

1(тутеровке в процессе сушки, а значит, к преждевременному износу ее.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее электронагреватель, выполненный по форме внутренней футеровки ковша, и устройство подключения электронагревателя к питающей сети (3).

Однако известное устройство не обеспечивает оптимальный режим процесса сушки и подогрева литейных ковшей и поддержаwe его в режиме готовности к заливке, а также требует повышенного расхода электроэнергии.

Цель изобретения — оптимизация процесса сушки и подогрева литейных ковшей н поддержание их в режиме готовности к заливке, а также экономия электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что установка для сушки и подогрева литейных ковшей, содержащая электрон агреватель, выполненный по форме внутренней футеров. ки ковша, устройство для подключения электронагревателя к питающей сети, оснащена

10 системой управления, выполненной в виде датчика температуры, соединенного через усилитель термосигнала с входом первого порогового устройства и первым входом сравнивающего устройства, выход первого порогового устройства соединен с сигнализаis тором и первым входом устройства автоматического выключения, выход сравнивающего устройства соединен с сигнальным входом широтно-импульсного модулятора и входами второго и третьего пороговых устройств, выход широтно-импульсного модулятора через согласующее устройство соединен с входом управления регулятора, входы питания которого через устройство для подключения электронагревателя к питающей сети соединены с входом устройства блокировки уст975200

На фиг. 1 приведена принципиальная схема установки для сушки и подогрева литейных ковшей; на фиг. 2 — график разогрева футеровки ковша (где А — кривая нарастания температуры по времени при сухой футеровке ковша;  — кривая нарастания температуры по времени при сырой футеровке ковша; С вЂ” кривая поддержания ковша 4 в режиме рабочей готовности; t — время включения; t> — время определения состояния футеровки; t> — время завершения суш. ки футеровки; t3 — время достижения заданной температуры при сухой ф ; t4— время достижения заданной температуры» при сырой футеровке ковша); на фиг. 3— график расхода энергии прн разогреве сухой футеровки ковша с фиксированной скоростью; на фиг. 4 — график расхода энергии при сушке сырой футеровки ковша (где

Л -- кривая расхода энергии при сырой футеровки ковша. когда выброс с резким повы1пением мощности обусловлен испарением;

1 - урон< нь срабатывания третьего порогоройства автоматического выключения, выполненного в виде конечного выключателя, механически связанного с ковшом при его установке для сушки, выход которого связан с входом устройства автоматического выключения, выход которого соединен с входом блокировки генератора импульсов фиксированной частоты и входом формирователя им пульса, а выход генератора импульсов фиксированной частоты соединен с импульсным входом широтно-импульсного модулятора и первым входом первого логического элемента И, вторым входом связанного с выходом триггера, а выходом связанного с первым входом второго логического элемента И, вторым входом связанного с выходом старшего триггера счетчика, выход второго логического элемента И соединен со счетным входом счетчика, вход установки на «О» счетчика связан с выходом формирователя импульса и первым входом элемента ИЛИ, пер-. вый вход элемента ИЛИ связан с выходом формирователя импульса, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом второго порогового устройства, выход третьего порогового устройства соединен с входом установки триггера в состоянии «1», выход элемента ИЛИ соединен с входом установки триггера в состоянии «О», выходы триггеров старших разрядов счетчика соединены с входами дешифратора, выходы которого по порядку дешифрации соединены с соответствующими входами управления коммутатора, а сигнальные входы коммутатора соединен@ с выходами соответствующих уставок наборного поля уставок температур, выход коммутатора через осреднитель соединен с вторым входом сравнивающего устройства, вход питания наборного поля уставок температур соединен с выходом стабильного источника питания наборного поля уставок температур. во о устройства, F — уровень срабатывания второго порогового устройства).

Электронагреватель 1 связан тепловым потоком с литейным ковшом 2 и системой управления. Электронагреватель 1 выполнен по форме внутренней футеровки ковша. Система управления выполнена в виде датчика

3 температуры, связанного через усилитель 4 термосигнала с входом первого порогового устройства 5 и первым входом сравниваю>о щего устройства 6. Выход первого порогового устройства 5 связан с сигналиэатором 7 и первым входом устройства 8 автоматического выключения. Выход сравнивающего устроиства 6 связан с сигнальным входом широт но-импульсного модулятора 9 и входами вто рого 10 и третьего ll пороговых устройств.

Выход широтно-импульсного модулятора 9 через согласующее устройство 12 связан с входом управления регулятора 13, входы питания которого через устройство 14 для о подключения электронагревателя к питающей сети соединены с устройством 15 блокировки устройства автоматического выключения, выполненного в виде концевого выключателя, механически связанного с ковшом 2 при его установке для сушки и своим выхо25 дом связанного с входом устройства 8 автоматического выключения, выход которого соединен с входом блокировки генератора 16 импульсов фиксированной частоты и входом формирователя )7 импульса, а выход гене ратора 16 импульсов фиксированной частоты соединен с импульсным входом ц иротно-импульсного модулятора 9 и первым входом первого логического элемента И 18.

Второй вход первого элемента И 18 связан с выходом. триггера 19, а выход связан с

35 первым входом второго логического элемента И 20, второй вход которого связан с выходом старшего триггера счетчика 21, а выход второго элемента И 20 соединен со счетным входом счетчика 21. Вход установки на

«О» счетчика 21 связан с выходом формироО вателя Ц импульса и первым входом элемента ИЛИ 22, второй вход которого связан с-выходом второго порогового устройства О. Выход третьего порогового устройства 11 связан с входом установки триггера !9 в сос тояние «1», выход элемента ИЛИ 22 связан с входом установки триггера в состояние «О».

Выходы триггеров старших разрядов счетчика 21 связаны с входами дешифратора 23.

Выходы дешифратора 23 по порядку дешифрации 1,2,3...,п связаны с соответствующими

О входами управления коммутатора 24. Си-нальные входы коммутатора 24 связаны с выходами соответствующих уста вок температур t>,tq,...,1„наборного поля 25 уставок температур. Выход коммутатора 24 через осреднитель 26 связан с вторым входо4 сравнивающего устройства 6, вход питания наборного поля 25 уставок температур соединен с выходом стабильного источника 27 питания наборного поля уставок температур.

975200

« становка работает следующим образом.

Электропитание на устачовку подается через устройство 14 для подключения нагре-. вателя к питающей сети. Этим же напряжением через одну из его фаз запитывается вся схема через предусмотренный в ней стабильный источник 27 питания наборного поля уставок температур.

При совмещении нагревателя 1 с ковшом 2 последний в крайнем положении воздействует на концевой выключатель устройства 15 блокировки устройства автоматического выключения, которое изменением состояния его контакт*в блокирует вход устройства 8 автоматического выключения и воздействует на формирователь 17 импульса. Для подготовки схемы к работе импульс формирователя 17 поступает на счетчик 21 и устанавливает последний в состояние «О», . а при помощи элемента ИЛИ 22 устанавливает триггер 19 в исходное состояние «О».

Управляемое устройство 8 автоматического выкл(очения после срабатывания концевого выключателя устройства 15 на генератор 16 импульсов фиксированной частоты подает разрешающий сигнал. Импульсы с генератора 16, при условии установки в состояние

«О» триггера 19, через первый элемент И 18 подаются на вход второго элемента И 20 при условии, что по крайней мере старший триггер счетчика 21 установлен в состояние «О». Это условие автоматически выполняется в результате подачи с формирователя 17 импульса сигнала для сброса в состояние «О» счетчика 21. С выхода второго элемента И 20 импульсы поступают на вход счетчика 21.

По мере поступления импульсы накапливаются счетчиком 21, изменяя состояние его триггеров. Младшие триггеры обеспечивают коэффициент пересчета числа импульсов для получения определенной скорости нарастания температуры футеровки ковша.2. Старшие триггеры счетчика 21 используются для развертки заданной функции нарастания температуры футеровки ковша по времени. Сосгояние старшцх триггеров счетчика 21 при помощи дещифратора 23 представляют последовательныи во времени рядом импульсов, поступающих по порядку, начиная с первого, на входы коммутатора 24 для набора температуры. Температура задается рядом потенциалов, набранных в соответствии с видом функции температуры ковша по времени, например соответствующей определенной скорости ее нарастания, при помощи элементов установки наборного поля 25 уставок температур. Набранный коммутатором

24 потенциал интегрируется осреднителем 26, например в виде RC-цепи и подается на один из входов сравнивающего устройства 6. На

его второй вход подается значение сигнала реальной температуры футеровки ковша от датчика 3 через усилитель 4 термосигнала.

Прн этом на выходе схемы сравнения усиливается определенное напряжение, которое при помощи широтно-импульсного модулятора 9 преобразует импульсную последовательность, вырабатываемую генератором 16

5 импульсов фиксированнои частоты, в импульсы с шириной, т. е. длительностью, пропорциональной этому сигналу. Согласующее устройство 12 усиливает импульсы по мощности и воздействует на регулятор 13 который выполнен в виде матрицы дросселей магнитного насыщения, обеспечивающей линейное управление неограниченной дчя да нного применения мощности. Наиболее выгодным для получения высокого КПД является ключевой режим регулятора 13 (не рассеивается мощность на гасителях). Та. кой режим обеспечивается импульсами с частотой генератора 16 импульсов фиксиро. ванной частоты и с вариацией включенного нагревателя l в пределах периода их следо

Вания.

Мощность, выдела иная на нагревателе

v> t

-ь — 1<- T где Р -эквивалентная мощность;

R — эквивалентное эле ктр<ьсопроти вле25 ние нагрузки.

Ь . -ЪйтающеЕ напряжение;

Т -период следования импульсов;

1и -длительность импУльсов.

При глубокой отрицательной обратной связи схемы регулярования между напряже30 нием на выходе сравнивающег<1 устроиства и мо<цностью, выделенной на на гре вателе, существует пропорциональная зависимость, так как мощность нагрева пропорциональна длительности импульса, а длительность

З5 импульса пропорциональна напряжению на входе широтно-импульсного модулятора и выходе сравнивающего устройства.

При сухой футеровке ковша 2 разогрев протекает монотонно (фиг. 2, кривая А и фиг. 3) до тех пор, пока не срабатывает первое пороговое устройство 5. После этого включается сигнализатор 7, питаемый с выхода первого порогового устройства 5. Этот же сигнал подается на второй вход устройства 8 автоматического выключения и блокирует его работу, пока температура не опус45 тится ниже порога срабатывания первого порогового устройства 5 и не у<.тан<>вится режим поддержания рабочей готовности ковша. Прохождение импульсов на вход счетчика 21 в этом режиме прекращается в ре50 зультате блокировки входа счетчика 21 вторым элементом И 20 при поступлении сигнала старшего триггера счетчика 21 на его второй вход.

Прн сыром ковше сначала происходит нагрев с определенной скоростью. Затем третье пороговое устройство 11 фиксирует превышение номинального значения мощности (для заданной скорости нарастания температуры) вследствие доп< лнительно

975200

Формула изобретения разогреваемой массы и особенно вследствие процесса испарения легких фракций (фиг. 2, кривая В и фиг. 4). Сигнал выхода третьего порогового устройства 11 при его срабатывании переводит в состояние «!» триггер 19.

Этот сигнал с выхода триггера 19 используется для запрета - прохождения импульсов элементами И 18 и 20 на счетчик 21. При этом прекращается дальнейший счет числа импульсов счетчиком 21 и выдерживается фиксированная температура, т. е. осуществляется режим сушки ковша, который завершается фиксацией приведения мощности к номинальной величине (фиг. 4) при помощи второго порогового устройства 10, си гн ал выхода которого используется для восстановления триггера 19. Он подается через вто- ts рой вход элемента ИЛИ 22. После восстановления состояния «О» триггера 19 импульсы с генератора !6 импульсов фиксированной частоты снова поступают на счетчик 2! и при помощи дешифратора 23 коммутатор 24 продолжает выдавать по точкам значения последовательности заданных температур на борным полем 25 уста вок те мператур.

Стабильный источник 2? питания наборного поля уставок температур служит для питания узлов схемы. Это питание осуществляется от одной из фаз питающей установки 1ети. Автоматическое полное выключение электронагревателя обеспечивается при помощи концевого выключателя устройства 15 по мере транспортировки ковша для заливки его металлом. Отключение устройства 14 для подключения электронагревателя к питающей сети используется при ремонтных работах на установке, а также при длительной остановке в процессе эксплуатации. Уп.равляемое устройство 15 блокировки автоматического выключения используется в режиме автоматического управления.

Устройство исключает перегрев футеровки и обеспечивает возможность вести разогрев ковша с анализом «сухой — сырой> (фиг. 2, кривая С), а в случае «сырой» приостановить разогрев при превышении номинальной мощности разогрева, вызванной испарением летучих фракций. В результате 45 выдержки ковша с фиксированной температурой выпаривание фракций протекает с малой затратой энергии, что предохраняет еще сырую футеровку ковша от перегрева и появления микротрещин. Когда мощность нагрева достигает номинального значения, по окон- 50 чании выпаривания автоматически продолжается разогрев по той же функции, как при разогреве сухого ковша. В зависимости от числа возгоняемых фракций устанавливается число выдержек. По завершении разогре-. ва устройство переходит в режим поддержа- 55 ния ковша в состоянии рабочей готовности (фиг. 2, кривая С), Регулятор с согласовагелем работают в релейном (ключевом) pe- жиме с управлением мощности коэффициентом временного заполнения ключевых схем

P !! Э вЂ” " где P -мощность подогрева; — приведенная сила тока, потребляемого нагревателем;

Т и И имеют указанные значения.

При таком регулировании не расходуется мощность на различных гасителях схемы регулирования, т. е. обеспечивается оптимизация процесса сушки, подогрева и поддержания ковша в состоянии рабочей готовности.

Изобретение обеспечивает технико-экономический эффект, который заключается в том, что процесс сушки и подогрева литейных ковшей ведут в автоматическом режиме, исключающем перегрев и образование микротрещин вследствие перегревов и интенсивных испарений при сыром ковше, а также обеспечивает равномерный разогрев и поддерживание футеровки ковша в режиме готовности. Данный режим работы обеспечивает экономию электроэнергии.

Кроме того, при различных вариантах выполнения нагревателя и его положения относительно нагреваемой емкости оно может быть использовано в различных сушильных устройствах, а также для плавки со стабили-— зацией конечной температуры и поддержания ее в расплавленном металле или любом другом устройстве, Зкономический эффект в одной установке для сушки ковшей составляет 20 тыс. руб: в год.

Установка для сушки и подогрева литейных ковшей, содержащая электрона греватель, выполненный по форме внутренней футеровки ковша, устройство для подключения электронагревателя к питающей сети, отличающаяся тем, что, с целью оптимизации процесса сушки и подогрева литейных ковшей, поддержания его в состоянии рабочей готовности и экономии электроэнергии, она оснащена системой управления, выполненной в виде датчика температуры, соединенного через усилитель термосигнала с входом первого порогового устройства и первым входом сравнивающего устройства, выход первого порогового устройства соединен с сигнализатором и первым входом устройства автоматического выключения, выход сравнивающего устройства соединен с сигнальным входом широтно-импульсного модулятора и входами второго и третьего пороговых устройств, выход широтно-импульсного модулятора через согласующее устройство соединен с выходом управления регулятора, входы питания которого через устройство для подключения электронагревателя к питающей сети соедийены с входом устройства блокировки уст975200 ройства автоматического выключения, выполненного в виде конечного выключателя, механически связанного с ковшом при его установке для сушки, выход которого связан с входом устройства автоматическогб выключения, выход которого соединен с входом бло5 кировки генератора импульсов фиксированной частоты и входом формирователя импульса, а выход генератора импульсов..фиксированнои частоты соединен с импульсным входом широтно-импульсного модулятора и первым входом первого логического элемен-. та И, вторым входом связанного с выходом триггера, а выходом — с первым входом второго логического элемента И, вторым вхо- дом связанного с выходом старшего триггера счетчика,;выход второго логического элемента И соединен со счетным входом счетчика, вход установки на «О» счетчика связан с выходом формирователя импульса и первым входом элемента ИЛИ, первый вход элемента ИЛИ связан с выходом формировате " о ля импульса, второй вход элемента ИЛИ сое динен с выходом второго порогового устройства, выход третьего порогового устройства соединен с входом установки триггера в состояние «1», выход элемента ИЛИ соединен с входом установки триггера в состояние

«О», выходы триггеров старших разрядов счетчика соединены с входами дешифратора, выходы которого,по порядку дешифрации соединены с соответствующими входами управления коммутатора, а сигнальные входы коммутатора соедИнены с выходами соответствующих уставок наборного поля уставок температур, выход коммутатора через осреднитель соединен с вторым входом сравнивающего устройства, вход питания наборного поля уставок температур соединен с выходом стабильного источника питания наборного поля уставок температур.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 376168, кл. В 22 D 41/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 6!9290, кл. В 22 D 41/00, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР № 476084, кл. В 22 D 41/00, 1976.

1 час)

Составитель Ю. Рыбьев

Редактор Г. Беэвершенко Техред И. Верес Корректор H. Король

Заказ 8406/13 Тирйж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Ii3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4