Устройство для автоматического регулирования заполнения литейной формы

,свидетельст2 Э 39/00,видетельство2 0 37/00, 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРцц ццццц ццццццццц цццц цю ПИСАНИЕ ИЗ(72) Жерар Андре ЛаваншийРоссье (Швейцария)(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ, содержащее разливочныйковш, установленный на траверсе, привод поворота ковша 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 оптическийдатчик, направленный на расплавленныйметалл, находящийся в ковше, третийоптический датчик, направленный наструю 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,Ф 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.Изобретение относится к литейномупроизводству,Известно устройство, в которомкаждая форма содержит воронку с расширением в виде слива на входе, Этотслив заполняется до краев, когда форма полна и присутствие жидкого металла в сливе устанавливается электро. оптическим датчиком, чувствительнымк излучению металла. Датчик посылает сигнал, который преобразуется вкоманду прекращения разливки 1 3.Однако операции заполнения литейной формы зависят от неопределенныхи непредвиденных причин различного 5свойства. В устройствах с ручным управлением этот процесс контролируетсялитейщиком. С одной стороны можетвозникнуть необходимость быстрогопрекращения разливки металла в случае неполадок для предотвращения порчи металла или несчастных случаев,Мс другой стороны необходимо такжеконтролировать расход струн металла,чтобы Форма заполнялась равномерно 25и чтобы в детали не было усадочныхраковин, пор или других внутреннихдефектов.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является З 0устройство, содержащее разливочныйковш, установленный на траверсе,привод поворота ковша с двигателем,соединенный с траверсой тросом, оптический датчик, направленный нарасплавленный. металл, который постоянно контролирует заполнением формпосредством щупа, вставленного влитейную воронку. Расход расплавленного металла регулируется таким образом, чтобы уровень жидкого металлав воронке оставался постоянным до полного заполнения 2. Однако опыт показал, что установка механическогощупа, а также его техническое содержание вызывают в некоторых случаяхтрудностиЦелью изобретения является повышение производительности,Указанная цель достигается тем,что устройство для автоматическогорегулирования заполнения литейнойформы, содержащее разливочный ковш,установленный на траверсе, приводповорота 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 входублока сравнения, задатчик уровня соединен с другим входом блока сравнения, выход преобразователя, соединенного с третьим оптическим датчиком,и выход блока сравнения соединеныс 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 оптическимдатчиком 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. в .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 определенноеположение над путем, по которому 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 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 1 О 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 30 включения в работу регулирующего и слее дящего 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 40 металла в воронке 11Датчики 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 достигает высоты Ь, то излучение в напк Фравлении 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 Ь. 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 1, 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 определяетконкретный уровень или конкретнуюширину струи.Оба последних решения обеспечи,вают лишь относительно грубуюоценку определяемых параметров,Основная часть регулирующей схемы 9 имеет две петли обратной связи,последовательно размещенных одна вдругой (фиг, 4).Первая петля состоит из датчика Г, 1 Осхемы 12 регулирования, уровня и указателя 13 уровнятогда как втораяпетля, содержит датчик В и схему 14регулирования расхода. Эта схема находится под воздейстивем корректирующего сигнала, который посылает схема 12, причем его сигнал усиливаетсяв усилителе 15, который приводит в. действие двигатель 5, регулирующийположение ковша 1,20Перед поступлением на регулирующие схемы 12 и 14 сигналы, посыщаемше датчиками В и Г, корректируютсяв компенсирующих схемах 16 и 17 посредством информации, поступающей со 25схемы 18 управления, на которую влияет датчик А. Сигналы, передаваемыена схемы 12 и 14, подвергаются такимобразом соответствующей коррекциив зависимости от температуры жидкогометалла.Датчик А, все поле зрения которого постоянно занято частью свободнойповерхности жидкого металла, .посылает сигнал, интенсивность которогозависит от температуры, причем ин 35формация может храниться в запоминающем устройстве, если это необходимос учетом формы заливочного отверстияи нарушений, которь 1 м оно мое подвергнуться.Датчик Б обеспечивает регулиру-ющей схеме 9 положение ковша 1, когда начинается разливка. В действительности, когда форма 10 подаетсяпод ковш 1 или наоборот, контакт устанавливается автоматически, в результате чего включается двигатель 5,подающий команду опрокидывания ковша 1, Эта команда прерывается в тотмомент, когда датчик Б обнаруживаетприсутствие жидкого металла в конценосика слива для того, чтобы с этого момента двигатель 5 включилсяв регулирующую схему, реагирующуюнепосредственно на приказы, поступающие от схемы 14.Датчик 8 посылает информацию положения ворота 6, т,е. ковша 1. Эта информация сравнивается с той, которая хранится в запоминающем устройстве, соответствующей окончанию предыдущей 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 ивключением аварийного сигнала,Описанный пример регулирующей схемы имеет конструкцию, обеспечивающуюэффективность и максимальную стабильность работы, Первая петля обратнойсвязи реагирует на размер части свободной поверхности жидкого металла,зафиксированный датчиком Г в воронкелитейной формы, Сигнал, который посылает этот датчик, есть функция размера этой поверхности и, вследствие это"го, его уровня. Он сравнивается сконтрольным сигналом, который определяет контрольный уровень этой поверхности и результат этого сравненияявляется контрольным сигналом длярасхода, который передается на вторуюпетлю обратной связи, Схема 14 управления сравнивает контрольный сигналрасхода с сигналом, поступающим отдатчика В, либо с действительным расходом струи разливки. В результатесравнения между действительным расхо"дом и контрольным значением расходаподается команда, посыпаемая усилителем 15, которая приводит в действиедвигатель 5. Таким образом, получаютустройство, которое очень быстрореагирует и обеспечивает устойчивостьрегулированияКроме того, когда уровень в воронке резко превышает определенное значение контрольного уровня, вследствиеполного 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 во10971ронке литейной формы является основным требованием, но где неравномерность разливки не создает опасности, достаточно применять только один датчик Г, а датчик В мозет не применять ся совсем.С другой стороны, регулирующая ехема моает применяться не только для мгновенного значения сигналов, посылаемых датчиками, но такае для 0 величины их изменения и их суююы,86 8хранящейся 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 моает быть такыре изготовлено, когда применяют разливочный ковщ со стопором. В этом случае двигатель 5 управляет просто пропорциональным открытием стопора.1097186 8.3 Составитель Г. Демикона Техред Т.Дубинчак актор Г оРРектоР О, Бил 3852/43 Тирам 775 ВНИИПИ Государственного комитетпо делам иэобретений и открыт 13035, Москва, 1-35, Раушская на