Устройство для заливки расплава в формы

(56) Авторское свиде382465, кл. В 22 РПатент Японии Мкл. В 22 Р 17/30, 1915ем литья АН УССР и сследовательский прой институт токов вы. М. Котл. И. Бели ии,ко,в,тельство СССР39/00, 1973.54-42665,9. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЛИВКИ РАСПЛАВА В ФОРМЫ, содержащее вертикально подвижную штангу и тягу, поворотный ковш, опоры вращения которого закреплены на штанге и тяге, электродвигатель, программный кулачок, кинематически соединенный с кулачком сектор, ролик, установленный на секторе, водило, имеющее зубчатое зацепление с сектором, коленчатый рычаг с двумя плечами, установленный с возможностью свободного вращения на валу водила и шарнирно соединенный с тягой поворота ковша, и датчик уровня расплава в форме, отличающееся тем, что, с целью сокращения потерь жидкого металла и повышения надежности работы, в устройство введены сильфон, трехходовой электромагнитный клапан с обмоткой два дросселя,стабилизатор давления, триггер, два диода, две дифференцирующие цепи, конечный выключатель с контактами, источник постоянного напряжения, привод штанги, цилиндрический кулачок, профилированный паз, полая втулка, конический ролик, палец, причем сильфон шарнирно установлен на плече водила и плече коленчатого рычага, выход трех ходового электромагнитного клапана соединен с полостью сильфона, нормально открытый вход трехходового клапана через первый дроссель соединен с атмосферой, а нормально закрытый вход через второй дроссель - с выходом стабилизатора давления, выход триггера подсоединен к обмотке трехходового электромагнитного клапана, счетный вход через первый диод и первую дифференцируюгцую цепь соединен с релей- Ж ным выходом датчика уровня расплава в форме, а через второй диод, вторую ЦГф дифференцирующую цепь и контакты конец- уффав ного выключателя подсоединен к источнику ф постоянного напряжения, на валу привода штанги выполнен цилиндрический кулачок с профилированным по винтовой линии пазом и установлена обхватывающая цилиндрический кулачок и подпружиненная по оси с обеих сторон скользящая полая втулка, на Ю внутренней поверхности которой закреплен Ь) конический ролик, выполненный с возможностью взаимодействия с пазом цилиндри- а ческого кулачка, а на наружной поверхности втулки закреплен палец, установлен- ОО ный в параллельном валу продольном на- вМ правляющем пазу и выполненный с возможностью взаимодействия с конечным выключате 1 емИзобретение относится к металлургии, а именно к литейному производству, к обо. рудованию для разливки металла из поворотного ковша.Цель изобретения - сокращение потерь жидкого металла и повышение надежности работы заливочного устройства.На фиг. 1 представлена конструкция заливочного устройства; на фиг. 2 - узел формирования управляющего сигнала приводу для начального поворота ковша на 10 - 15 в сторону слива металла; на фиг. 3 - схема датчика уровня расплава в форме,Ковш 1, погружаемый в тигель 2 с расцлавом 3, закреплен в опорах 4 вращения на штанге 5, нижняя часть которой выполнена в виде вилки 6. Аналогичным образом ковш с помощью шарнирных опор 7 соединен с тягой 8. Верхняя часть штанги 5 имеет зубчатое зацепление с шестерней 9, закрепленной на валу редуктора 10, входной вал 11 которого соединен с электродвигателем 12. На штанге 5 закреплены электродвигатель 13 поворота ковша, редуктор 14, программный кулачок 15, который с помощью перекатывающегося по его профилю ролика 16 соединен с сектором 17, вал которого установлен в опорах 18 вращения. Ниже на штанге 5 в опорах 19 вращения установлено водило, выполненное в виде кривошипа 20, образующего плечо водила и жестко закрепленного на шестерне 21, имеющей зубчатое зацепление с сектором 17. На валу водила установлен, с возможностью свободного вращения, коленчатый рычаг, тянущее плечо 22 которого шарнирно связано с тягой 8.На шестерне 21 имеются фиксаторы 23 и 24, ограничивающие угол поворота коленчатого рычага относительно шестерни.На плече 20 водила и приводном плече 25 коленчатого рычага в шарнирных опорах установлен сильфон 26, полость которого соединена с выходом 27 трехходового электромагнитного клапана 28. Нормально открытый вход 29 клапана через дроссель 30 содинен с атмосферой, а нормально закрытый вход 31 через дроссель 32 и стабилизатор 33 давления соединен с пневмосетью 34.Обмотка 35 клапана 28 подключена к выходу 36 триггера 37. Счетный вход 38 триггера через диод 39 и дифференцирующую цепь, образованную резистором 40 и конденсатором 41, соединен с релейным выходом 42 датчика 43 уровня расплава в форме 44. Кроме того, счетный вход 38 триггера через диод 45, вторую дифференцируюшую цепь (резистор 46 и конденсатор 47) и нормально закрытые контакты 48 конечного выключателя 49 соединен с ис. точником постоянного напряжения.На входном валу 11 (фиг. 2) редуктора 10 выполнен цилиндрический кулачок 50 с профилированным по винтовой линии па 5 1 С 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зом 5 и установлена скользящая по валу и охватывающая кулачок 50 полая втулка 52. Между последней и упорами 53 и 54 на валу установлены пружины 55 и 56. На внутренней поверхности втулки 52 закреплен конический ролик 57, взаимодействующий с пазом 5 кулачка 50,На наружной поверхности втулки 52 закреплен палец 58, установленный в параллельном валу продольном цазе 59, выполненном в неподвижной направляющей 60. На пальце 58 закреплен металлический флажок 61 с возможностью перемещения в рабочем зазоре конечного выключателя 49.Чувствительным элементом датчика 43 уровня (фиг. 3) является электрод 62, опущенный в полость литейной формы 44 на требуемый уровень. Исполнительным элементом датчика является реле 63, обмотка которого одним концом соединена с электродом 62 и через нормально открытые контакты 64 этого реле с заземленной шиной. Друтим концом обмотка реле 63 подключена к плюсовой шине источника постоянного напряжения через контакты 65 коммутирующего элемента, расположенного в блоке управления устройством (не показан). Выход 42 датчика уровня соединен с плюсовой шиной через нормально открытые контакты 66 реле 63 и через разрядный резистор 67 - с заземленной ш и ной. Такой же резистор 68 подключен к конденсатору 47. Для заполнения ковша при погружении в расплав в его задней стенке выполнено отверстие 69.Заливочное устройство работает следующим образом.В исходном состоянии (в промежутках времени между циклами разливок) пустой ковш 1 находится над тиглем 2 и обогревается тепловым излучением зеркала расплава 3. Электродвигатели 12 и 13, реле 63 и обмотка 35 клапана 28 обесто. чены, на выходе 36 триггера 37 действует низкое напряжение (логически й нуль) . Выход 27 клапана 28 соединен с атмосферой, и в полости сильфона 26 избыточного давления воздуха нет. Год действием момента, создаваемого силой тяжести ковша 1, коленчатый рычаг повернут в положение, при котором его плечо 25 упирается в фиксатор 23. Сильфон 26 находится в сжатом состоянии, и угол наклона ковша соответствует требуемой дозе жидкого металла. Контакты 65 в пепи датчика 43 уровня расплава разомкнуты.В исходном состоянии штанга 5 остановлена в верхней позиции. При этом конический ролик 57 находится справа от цилиндрического кулачка 50 и силой сжатия пружины 56, воздействующей ца торцовую поверхность втулки 52, прижат к правому буртику кулачка 50. Флажок 61 введен в рабочий зазор конечного выключатечя 49, и его контакты 48 замкнуты.25684 12ьРабочий цикл начинают подачей команды на опускание ковша 1 в тигель 2, При этом включается электродвигатель 12, его вал 1 начинает вращаться в направлении, указанном стрелкой А (фиг. 2) В пределах первого оборота вала ролик 57 входит в паз 51 цилиндрического кулачка 50 и, перемещаясь к нему переводит влево скользящую пе валу втулку 52, выводит флажок 61 из рабочего зазора конечного выключателя 49, Вращению втулки 52 с валом 11 препятствует палец 58, скользящий в прорези неподвижной направляющей 60. Контакты 48 размыкаются, и конденсатор 47, заряженный при замыкании их, разряжается через резистор 68, При этом на резисторе 46 формируется отрицательный импульс, прохождению которого на вход 38 триггера 37 препятствует диод 45.При выходе ролика 57 из паза 51 втулка смещена влево, пружина 55 - сжата и ее усилие обеспечивает прижим ролика 57 к левому буртику кулачка 50. При дальнейшем вращении вала 11 в том же направлении ролик 57 катится по левому буртику кулачка 50, и положение втулки 52 на валу 11 остается неизменным.Как только ковш 1 погрузится в расплав на глубину, обозначенную линией В (фиг. 1), достаточную для его заполнения и исключающую погружение в жидкий металл шарнирных опор 7, электродвигатель 12 останавливается. После заполнения ковша расплавом через отверстие 69, выполненное на расстоянии 30 - 40 мм ниже линии В, и подачи команды на подъем ковша электродвигатель 12 начинает вращаться в направлении, указанном стрелкой Б (фиг. 2). В пределах первого оборота вала 11 ролик 57 входит в паз 51 и, перекатываясь по нему, переводит втулку 52, скользящий в прорези 59 палец 58 и флажок 61 в правое положение (фиг. 2). Длина кулачка 50 и шаг винтового паза 51 подобраны таким образом, что при переходе втулки 52 по валу 11 из одного крайнего положения в другое величина вертикального перемещения штанги 5 с ковшом 1 на 20 - 30 мм больше расстояния между линией В погружения ковша 1 в расплав и его заливочным отверстием 69.Поэтому при подъеме ковша с расплавом, когда отверстие 69 поднимается на 20 - 30 мм над уровнем расплава в печи, замкнутся контакты 48 конечного выключателя 49. На дифференцирующей цепи 46 - 47 появляется положительный импульс и через диод 45 поступает на счетный вход 38 триггера 37. Последний переходит в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе 36 появляется высокое напряжение (логическая единица) и клапан 28 переключается. Г 1 ри этом полость сильфона 26 через дроссель 32 соединяется с выходом стабилизатора 33 давления воздуха. Из 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4быточным давлением сильфон 26 растягивается и поворачивает коленчатый рычаг относительно водила 20 против часовой стрелки до упора тянугцего плеча 22 в фиксатор 24 на шестерне 21. Одновременно ковш 1 поворачивается в опорах 4 на угол, достаточный для снижения уровня расплава в ковше относительно отверстия 69 на 15 - 20 мм, и при транспортировке ковша к формам расплескивания металла не происходит.После установки ковша с расплавом на позиции заливки (фиг. 1, показана пунктиром) включают электродвигатель 13 и программный кулачок 15, сектор 7 начинает поворачиваться по часовой стрелке. Г 1 осредством зубчатого зацепления вращение передается шестерне 21 и через плечо 20 водила, сильфон 26, растянутый сжатым воздухом, и плечо 25 - коленчатому рычагу, тянущее плечо 22 которого с помогцью тяги 8 поворачивает ковш 1 в сторону слива расплава в форму 44. Режим заполнения формы задают профилем кулачка 15 и скоростью его вращения. Кроме того, при подаче команды на заливку замыкаются контакты 65 в блоке управления.Как только зеркало расплава в полости формы достигает уровня, контролируемого электродом 62 (фиг. 3), срабатывает реле 63 и своими контактами 64 включается на самоблокировку. Его контакты 66 подключают выход 42 датчика 43 к плюсовой шине. На дифференцирующей цепи 40 - 41 появляется положительный импульс, который через диод 39 проходит на счетный вход 38 триггера 37 и изменяет его состояние. При этом напряжение на выходе 36 снова снижается до величины логического нуля, обмотка 35 теряет питание и клапан 28 переключается в исходное состояние. Полость сильфона 26 соединяется с атмосферой, избыточное давление в его полости исчезает, ковш 1 под действием своего веса поворачивается по часовой стрелке до упора плеча 25 коленчатого рычага в фиксатор 23, и слив расплава в форму прекращается. При необходимости дополнительного усилия поджима плеча 25 к фиксатору 23 в механизм может быть введена пружина. При срабатывании реле 63 подается сигнал на реверс электродвигателя 13, который возвращает кулачок 15 и ковш 1 в исходное положение, а также поступает сигнал на размыкание контактов 65. Они разрывают цепь питания реле 63, контакты 66 которого отключают выход 42 датчика уровня от плюсовой шины. Отрицательный импульс, который при этом формируется на резисторе 40 за счет разряда конденсатора 41 через резистор 67, на вход 38 триггера 37 не проходит из-за диода 39.Затем ковш подводят к изложнице, сливают в нее оставшийся в ковше расплав и переводят заливочное устройство висходнос положение до следующего цикла заливки.Время срабатывания привода поворота ковша в конце заливки формы в устройстве определяется параметрами процесса истечения воздуха из сильфона 26 и зависит от начального давления в его полости, проходного сечения дросселя 30 и момента, создаваемого силой тяжести ковц 1 а на тянущем плече 22 коленчатого рычага. В реальных условиях это время в несколько раз меньше запаздывания возникающего при управлении только электроприводом поворота ковша.Таким образом, сильфон 26, введенный в механизм поворота ковша в качестве доголнитсльного элемента привода, существенно улучшает динамические свойства зялигпчного устройства. С помощью дросселя 30 задаот время ускоренного поворота ковиг В конце зсливки ф 1 рхы, я дросселем 32. - скр 1 сть начального поворота ковша в сториу с.ивя после отбора металла из печи.Введение триггера 37 и включение в цепь его счетного входа диодов, дифферепцируоцих элементов, управляюцих контактов датчика 43 уровня расплава в форме и контактов конечного выключателя, установЛЕННОГО В МЕХЯНИЗМЕ ПОДЪЕМЯ КОВШЯ, ПОЗВО- ляет автоматически согласовать во времени и осуцц ствить одним исполнительным органом (сильфоном) начальный поворот заполненного металлом ковша при подъеме его из печи и форсированный реверс ковша на конечном этапе заполнения формы.Цилиндрический кулачок с винтообразным пазом ня вал привода вертикального перемещения ковша, скользящая по валу и 10 взаймодействующая с кулачком подпружиненная втулка, связанная с управляющим элементом конечного выключателя, введенного в цепь счетного входа триггера, позво 1 яют автоматически формировать управляющий сгня, приводу поворота в тот момент времени, когда заливочное отверстие ковпа, поднимающегося из печи, оказывается на 20-.30 мм выше зеркала расплава независимо от уровня жидкого металла в пе-и.20 Таким образом, уменыная перелив металла в форму и, следовательно, снижая связанный с переполнением формы брак отливок, введенные новые конструктивные элементы и связи сокращают потери жидкого металл 1 и повышает надежность работы 25 заливочного устройства.Составитель Г. Демин Редактор Н. Бобкова Техред И. Верес Корректор Л. Патай Заказ 1922/1 О Тираж 757 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4