Устройство для непрерывного горизонтального литья

 

«i!996075

ОП ИСАНИЕ изовеетиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сею з Севетскик

Социалистических ресттубиик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву

1 (22) Заявлено 11.03.81 (21) 3257808/22-02

I (51)М. Кл.

В 229 11/16 с присоединением заявки №

Гевувратэекай кемктвт

СССР ее делам взебретеккй и еткрмткй (23) Приоритет

Опублмковано 15.02.83. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 17.02.83 (5З) УДК621.746. .27 (088.8) А.И. Личак, Е.Г.Чугунный, В.С. Шумихин, М. В.ЖельМис---и В.И. Лоэенко ., ".:,:;..;:)1 t ф

Р

М/

Институт проблем литья АН Украинской CCP БЖ, дд, >-:. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО

ЛИТЬЯ!

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

Известно устройство для непрерывного

5 литья, содержащее регулятор давления газовой среды в герметичном металлоприемнике. Регулятор давления соединен с измерителем количества расплава в кристаллизаторе или в раздаточной емко< ->0 ти и позволяет стабилизировать давление: жидкой фазы металла в затвердевающей заготовке (1).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство15 для непрерывного горизонтального литья, содержащее герметичный металлоприем ник, кристаллизатор, камеру вторичного охлаждения, тянущую клеть, режущий механизм, датчик длины слитка и регулятор 20 давления газа в металлоприемнике 1 2 J.

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

2 на время, необходимое для заполнения металлоприемника расплавом и перестрой ки регулятора давления. Это снижает про- изводительность процесса и надежность работы установки, так как задержка ме талла в кристаллизаторе может привести к его затвердеванию в металлоприемнике.

Цель изобретения - повышение произ» водительности процесса непрерывного литья и надежности работы оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем разливочный ковш с приводом, блок управления приводом, герметичный металлоприемник, кристаллнзатор, камеру вторичного охлаждения, тянущую клеть, режущий механизм, измеритель н регулятор давления газа в раздаточной камере металлоприемника, дополнительно содержится элемент сравнения, задатиик предельных уровней расплава в металлоприемнике, блок логики и измеритель уровня распла! ва, причем вход регулятора давления соединен с выходом элемента сравнения, один вому входу блока 19 логики, 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 выходк блоку 15 управления приводом кассеты.

Чувствительный элемент измерителя, состоящий из двух фотодиодов 22 и 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 кинематичеоки связан с ползунком 29 потенциометра 30.»

Выход фотодиода 22 через релейный усилитель 32 подключен к входу 33 сумматора 34, а выход фотодиода 23 через репейный 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 чувствительный элемент направйен так, что его оптическая ось проходит

Мерез границу между зеркалом расплава

Ь камере 2 и футеровкой металлоприем 8 1, световой поток от расплава попадает на фотодиод 22, а от футеровкина фотодиод 23. Порог срабатывания релейных усилителей выбран таким„что в этом случае на выходе усилителя 32 дейует положительный cmrma 032 +1 В, а на выходе усилителя 31 сигнала нет ( (U> =О), вследствие чего на выходе инвертора 35 действует отрицательный сигнал 0 =-1 В. В сумматоре 34 входные сигналы U 3g и 03 алгебраически складываются, напряжение 0 4на входе усилнтеля 37 мощности равно нулю и сервожению чувствительного элем нта соответствует интервал t на фиг. 3.

Если уровень расплава снижается, на оба фотодиода действует световой поток от футеровки. В этом случае сигнал 0 32 становится равным нулю, а на входе 36 сумматора сохраняется отрицательное напряжение Ug =-1 В. Поэтому на входе усилителя 37 мощности действует отрицательный сигнал 03, =-1 B (интервал 6> на фиг. 3) и серводвигатель 28 поворатех пор, пока световой поток от расплава не попадет на фотодиод 22. В этом слу3 996075 4 ,вход которого соединен с задатчиком пре дельных уровней расплава в металлоприемнике, а другой — с измерителем уровня расплава, выход измерителя давления нод-ключен к первому входу блока логики, второй вход которого соединен с задатчиком предельных уровней, а третий — с выходом измерителя уровня, выход блока логики соединен с блоком управления приводом поворота ковша. 16

Поставленная цель достигается также тем, что измеритель уровня расплава содержит два фотодиода, два релейных усилителя, инвертор, сумматор, усилитель мощности и серводвигатель с потенцио- д метром, причем первый фотодиод соединен с входом первого релейного усилителя, выход которого соединен с входом сумматора, другой вход которого соединен с выходом инвертора, вход инверто- 26. ра соединен с выходом второго релейного усилителя, а его вход соединен с другим фотоднодом, выход сумматора соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с серводвигате-. д .лем, на валу которого закреплены механически колесо и ползунок потенциометра.

На фиг. 1 приведена конструкция предлагаемого устройства; на фиг, 2 - схема З6 измерителя уровня расплава в приемной камере; на фиг. 3 — график цикличности работы измерителя уровня; на фиг. 4электрическая схема блока логики; на фиг. 5 — диаграмма работы усилителей.

Металлоприемник 1 с индукционным подогревом состоит из приемной камеры

2 и герметичной раздаточной камеры 3, разделенных перегородкой 4 с отверстием 5. Кристаллизатор 6, камера 7 вто

46 ричного охлаждения, тянущая клеть 8 и режущий механизм 9 образуют систему формирования заготовки 10 и разделения ее на слитки заданной длины. В пневмо- двигатель 28 заторможен.-. Этому полопроводе, соединяющем полость камеры 3 с пневмоемкостью 11, установлен регу4$ лятор 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 s раздаточной камере

3 металлоприемника, а минусовый — с измерителем 18 уровня расплава в приемной камере 2. Кроме того, выход измерителя 18 уровня подключен х плюсо- чае на входе 33 сумматора 34 снова

5 —:ЬМд75 4 появляется положительный сигнал О =

+1 В, а на его вьгходе напряжение ичезает (03 0). Серводвигатель 28 оотанавливается, и новое положение чувствительного элемента соответствует из- % менившемуся уровню расплава.

Если уровень металла -поднимается, оба фот6диода воспринимают световой поток от расплава. -В этом случае на вхс де 33 сумматора 34 положительный сиг- >О нал 0 =+1 В сохраняется. На выходе усилителя 31 также появляется положительный сигнал U3< =+1 В, вследствие чего напряжение нгг выходе инвертора 35 исчезает (U35=0). Поэтому на входе уси- лителя 37 мощности действует положительный cHFBBJI 0 3q =+1 В (интервал на фиг. 3), и серводвигатель 28 поворачивает чувствительный элемент вверх.

Как только световой поток от расплава 2б попадает лишь на фэтодиод 22, на вьгходе 36 сумматора 34 снова появляется отрицательный сигнал U35=-1 В, управляющее напряжение 03 исчезает и серводвигатель 28 устанавливается.

Следовательно, чувствительный элемент автоматически поворачивается в вертикальной плоскости таким образом, что его оптическая ось в установившемся состоянии всегда пересекается с гра- 30 ницей футеровка-зеркало расплава. Ввиду того, что с углом наклона корпуса 25 одназначно связано положение ползунка

29 потенциометра 30, выходное напряжение U< измерителя всегда пропорциональ-- з но уровню расплава в приемной камере металлоприем 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 дифференцирующую цепь (RG, Сl} псдключена к выходу операционного уси» лителя 38, а обмотка 32 через диод Д6 и дифференцирующую цепь (Rll, С2)к выходу усилителя 39. Обратные связи усилителей образованы диодами (Дl, Д2, Д4, Д5) и потенциометрами (R4, R5, В9, R10), вследствие чего усилители имеют репейные характеристики, причем усилитель 38 выполнен с инвертированием, а

ycsrrmemü 39 — с повторением полярнос

%5 ти входного сигнала.

Вход усилителя 38 через резистор Rl подключен и задатчику 17 (вход 21), через резистор Я2 - к выходу датчика

20 давления, а через резистор ЯЗ - к выходу датчика 18 уровня расплава.

Вход усилителя 39 через резистор

07 подключен к источнику постоянного напряжения +Ur.<, а через резистор R8 к выходу датчика 20 давления.

Подвижный контакт 41 поляризованного реле 40 соединен с выходной цепью блока 19 логики, а неподвижные контактьг 42 и 43 подключены соответственно к источникам напряжения положительной и отрицательной полярности.

Блок 19 логики работает -следующим образом.

После заполнения металлоприемника

1 расплавом до номинального уровня

2. =lм на плюсовом входе блока, ñîåдиненном с выходом измерителя уровня, сигнал U4 =+10 В. Поскольку избыточного давления воздуха в камере 3 нет, на минусовом входе, подключенном к датчику 20 давления, напряжения нет (ОЗ=О). На управляющем входе 21 блока логики действует сигнал U, задающий допустимый нижний уровень Z2 расплава в камере 3. В указанном примере принято 2д =0,3м a U> =-К. У =-Зв.

Таким образом, при заполненном металлоприемнике на входе усилителя 38 действует сигнал

U;> = + )3+ 4 -3+0+10-+7В

Этому положению на характеристике усилителя 38 соответствует точка А.

Поскольку выходное напряжение 0 уси( лителя 38 постоянно и через дифференцирующую цепь С1Р6 не проходит, обмотка Эl реле 40 обесточена.

На одном из входов усилителя 39 дей-. ствует положительное напряжение 0с„

+0,1 В. Виду того, что на втором входе сигнала нет (03 O) и результирующий сигнал на входе (с„г + 3=+0.1 B на входе усилителя 39 действует постоянное положительное напряжение U (точ

И ка В) и обмотка 32 реле 40 также обестоиена. Поэтому подвижный контакт 41 находится в .нейтральном положении, цепи реле 40 разомкнуты и на выходе блока логики сигнала .нет (05 =О).

По мере вытягивания слитка из крис таллизатора уровень расплава в приемной камере 2 автоматически поддержива ется на заданной высоте 2, а давление газа в камере 3 и сигнал U> датчика давления возрастают прямо пропорционально разности уровней bZ- Поэтому рабочие

996075 8 чика давления уменьшается. Началу процесса доливки соответствует точка С на характеристике усилителя 38 и точка Д на характеристике усилителя 39. При доливке эти точки смещаются BIIpBBo.

В момент времени, когда сигнал U3 проходит уровень - (U - U ), выходное напряжение 0 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 U уменьшается до величины и скачкообразно изменяется полярность выходного иапряжения U усилителя 39.

Положительный импульс через диод Д6 проходит в обмотку 32 реле 40. Подвижм ной контакт 41 замыкается с контактом

43, на выходе блока логики появляется

20 импульс 45 отрицательной полярности, и го подача расплава в металлоприемник прекращается. Напряжение О введено для повышения надежности срабатывания пороговой схемы (усилитель 39) в областк я 25 нулевых значений сигнала и .

Таким образом, устройство дает возможность во время .наполнения металлоприемника и смены заливочного ковша не только продолжать процесс вытягивания щ заготовки, но и автоматически поддерживать заданное давление жидкой фазы металла в кристаллизаторе. Это существенно повышает производительность литейного агрегата (до 10 ) и надежность его т работы.

Экономический эффект, ожидаемый за счет повышения производительности процесса, составит 15-20 тыс. руб. в год на одну установку непрерывного литья чугуна.

I точки на характеристиках усилителей смещаются влево.

Когда сигнал U достигает величины

U, выходное напряжение усилителя ЗЬ скачкообразно изменяет полярность и на резисторе R11 появляется импульс отрицательной полярности. Однако диод Д6 этот импульс в обмотку 32 не пропуокает.

Когда же сигнал U> датчика давления превышает величины U > -(U<- U), pa6oчая 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 обмотку 31 поляризованного реле 40, контакт 41 за мыкается с контактом 42 и на выходе блока логики появляется импульс 44 положительной полярности. С приходом это импульса в блок 15 начинается подача расплава из ковша 13 в приемную камеру 2э

В этом случае импульс 44 появляетс в момент времени, когда сигнал датчика давления становится равным U =-(U+-O ) -7В. При этом давление в камере

Р=О /К 0,49 атм, перепад уровней

Ь Z = Р/у=0,7 м и нижний уровень

2 2 2, - 2=0,3 м.

Если задать О -4 В, получаем 0

=-6В, Р=0,42 атм, д Z 0,6м, Z =

0,4 м.

Таким образом, напряжением 0дзадаю нижний уровень ? металла в камере 3.

Поэтому вход 21 блока логики назван управляющим. Минусовый вход блока логики - это вход для отрицательного сигнала U датчика давления газа, а плюсовой - для положительного сигнала Ц+ датчика уровня 18. Введение сигнала U позволяет автоматически стабилизировать уровень 72 допустимого снижения зеркала расплава в камере 3 независимо от того, на какой высоте поддерживают расплав в приемной камере 2.

Так, если задать U4 — — 9В, то расплав

Ь приемной камере поддерживается на уровне 2 0,9м, чему соответствует сигнал датчика уровня 04 =+9 В. В этом случае при сигнале U2 -3 В, получаем

V3 -6В, Р 0,42 атм,а, =0,6м, 2 =

Е„-а2=0,3м, а при сигнале Ug= -4 В имеем U =-5 В, P=O,35 атм, dZ =0,5м, 7q""0,4 м.

lfo мере заполнения металлоприемника расплавом давление газа в камере 3 автоматически снижается и сигнал Ug датФормула 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 надежности работы установки, оно дополнительно содержит элемент сравнения, задатчик предельных уровней расплава в металлоприемнике, блок, логики и измеритель уровня расплава, причем вход регулятора

10

9 9960 давления соединен с выходом алемента сравнений, один вход которого соединен с задатчнком предельных уровней расплава в металлоприемнике, а другой — с измерителем уровня расплава, выход измерителя давления подключен к первому входу блока логики, второй вход которого соединен с задатчиком предельных уровней, а третий - с выходом измерителя уровня, выход. блока логики соединен с блоком управления приводом поворота ковша.

2. Устройство по п. l, о т л и ч аю щ е е с я тем, что измеритель уровня расплава содержит два фотодиода; два 1$ релейных усилителя, инвертор, сумматор, усилитель мощности и серводвигатель с потенциометром, причем первый фотодиод соединен с входом первого релейного усилителя, выход которого соединен с входом сумматора, другой вход которого соединен с выходом инвертора, вход ин 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, принять е во внимание при експертюе

1. Авторское свидетельство СССР

Мя 323187, кл. В 22Э 11/14, 1971

2. Патент ФРГ Лч 1184906, кл. 31 С 21, В 22 D 11/10, 1972.

-996075

Фиг 5

Составитель Г. Демин

Редактор А. Химчук Техред Е.Харитончик Корректор М. Демчик

Заказ 793/19 . Тираж 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r.-Ужгород, ул. Проектная, 4