Установка для сушки и подогрева литейных ковшей

О П И С А Н И Е1975200ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5) М. Кл з В 22 0 41/00 Государствеиимй комитет Опубликовано 23,11.82. Бюллетень 43по делан изобретений и открытийДата опубликования описания 28. 1.82(72) Авторы изобретения А. А. Евтишенков и В. П. Счеславский Государственный проектный институт строительного машиностроения(54) УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ И ПОДОГРЕВА ЛИТЕЛНЫХ КОВШ ЕЯ 1Изобретение относится к литейному производству.Известно устройство для сушки и .подогрева литейных ковшей, содержащие горелку, вводимую внутрь ковша 1.Известно также устройство для сушкии подогрева литейных ковшей, содержащееколонку с консольно поворотным рычагоми 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 на1 утеровке в процессе сушки, а значит, кпреждевременному износу ее.Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее электронагреватель, выполненный по форме внутренней футеровки ковша, и устройство подключенияэлектронагревателя к питающей сети 3,Однако известное устройство не обеспечивает оптимальный режим процесса сушки и подогрева литейных ковшей и поддержание его в режиме готовности к заливке, атакже требует повышенного расхода электроэнергии. 2Цель 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 5 установка для сушки и подогрева литейныхковшей, содержащая электрон агреватель, выполненный по форме внутренней футеров ки ковша, устройство для подключения электронагревателя к питающей сети, оснащена 10системой 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 сигнализаь 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 уст 975200На фиг. 1 приведена принципиальнаясхема установки для сушки и подогрева литейных ковшей; на фиг. 2 - график разогре ва футеровки ковша (где А - кривая нарастания температуры по времени при сухой футеровке ковша; В - кривая нарастания температуры по времени при сырой футеровке ковша; С - кривая поддержания ковша 4 в режиме рабочей готовности; 1 ф - время включения; 1 - время определения состояния футеровки; 1 - время завершения суш ки футеровки; 1 э - время достижения задан.ной температуры при сухой футеровке; 14. - 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 Дкривая расхода энергии при сырой футеровки ковша, когда выброс с резким повыц 1 ением мощности обусловлен испарением;уровень 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 ло. гического 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 соединенй 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, Р - уровень срабатывания второго порогового устройства).Электронагреватель 1 связан тепловымпотоком 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 )1 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 выхо дом связанного с входом устройства 8 автоматического выключения, выход которого соединен с входом блокировки генератора 16 импульсов фиксированной частоты и входом формирователя 17 импульса, а выход гене, ратора 16 импульсов фиксированной частоты соединен с импульсным входом циротно-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 З 5 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 формиро- О вателя Ц импульса и первым входом эле.мента 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 связанс 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. Сигнальные входы коммутатора 24 связаны с выходами соответствующих уставок температур 11 р1 наборного поля 25 уста.вок температур. Выход коммутатора 24 через осреднитель 26 связан с вторым входо 4 сравнивающего устройства 6, вход питания наборного поля 25 уставок температур соединен с выходом стабильного источника 27 питания наборного поля уставок температур..становка работает следующим образом.Электропитание на установку подается че. рез устройство 14 лля подключения нагревателя к питающей сети, Этим же напряже. нием 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 контактв блокирует вход устройства 8 автоматического выключения ивоздействует на формирователь 17 импульса. Для подготовки схемы к работе импульс формирователя 17 поступает на счетчик 21 и устанавливает последний в состояние 0, а при помощи элемента ИЛИ 22 устанавливает триггер 19 в исходное состояние 0, Управляемое устройство 8 автоматического выкл(очения после срабатывания концевого выключателя устройства 15 на генератор 6 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 0. Это условие автоматически выполняется в результате подачи с формирователя 17 импульса сигнала лля сброса в состояние О счетчика 21. С выхола второго элемента И 20 импульсы поступают на вход счетчика 21. По мере поступления импульсы накапливаются счетчиком 21, изменяя состояние его триггеров. Млалшие триггеры обеспечивают коэффициент пересчета числа импульсов лля получения опрелеленной скорости нарастания температуры футеровки ковша.2. Старшие триггеры счетчика 2 используются для развертки заданной функции нарастания температуры футеровки ковша по времени, Состояние старшцх триггеров счетчика 2 припомощи децифратора 23 представляют последовательныи во времени рядом импуль. сов, 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 эле. ментов установки наборного поля 25 уста. вок температур. Набранный коммутатором 24 потенциал интегрируется осрелнителем 26, например в виде КС-цепи и подается на один из входов сравниваюгцего устройства 6. На его второй вход подается значение сигнала реальной температуры футеровки ковша от датчика 3 через усилитель 4 термосигнала. Прн этом на выхоле схемы сравнения усиливается опрелеленное напряжение, которое при помощи широтно-импульсного модулятора 9 преобразует импу.чьсную последовательность, вырабатываемую генератором 16 5нимпульсов фиксированнои частоты, в импульсы с шириной, т. е. длительностью, пропорциональной этому сигналу. Согласующее устройство 12 усиливает импульсы по могцности 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 счастотой генератора 16 импульсов фиксиро. ванной частоты и с вариацией включенногонагревателя 1 в пределах периода их слело Вания. Мощность, выдела иная на нагревателеР ь,- й Тгде Р -эквивалентная мощность;й - эквивалентное эле ктрьсопроти вле 25 ние нагрузки;Ь -ЪйтающеЕ напряжение;Т -период следования импульсов;и -длительность импУльсов. 1При глубокой отрицательной обратнойсвязи схемы регулярования между напряже 30нием на выходе сравнивающег 1 устроиствачи мощностью, выделенной на нагревателе,существует пропорциональная зависимость,так как мощность нагрева пропорциональна длительности импульса, а длительностьЗимпульса пропорциональна напряжению навходе широтно-импульсного модулятора ивыходе сравнивающего устройства.При сухой футеровке ковша 2 разогревпротекает монотонно (фиг. 2, кривая А ифиг. 3) до тех пор, пока не срабатывает пер 40 вое пороговое устройство 5. После этоговключается сигиализатор 7, питаемый с выхода первого порогового устройства 5. Этотже сигнал подается на второй вход устройства 8 автоматического выключения и блокирует его работу, пока температура не опус 4тится ниже порога срабатывания первого по.рогового устройства 5 и не утаявится ре.жим поддержания рабочей готовности ковша. Прохождение импульсов навход счетчика 21 в этом режиме прекращается в реу зультате блокировки входа счетчика 21 вто.рым элементом И 20 при поступлении сигнала старшего триггера счетчика 21 на еговторой вход.Прн сыром ковше сначала происходитнагрев с определенной скоростью. Затемтретье пороговое устройство 11 фиксируетпревышение номинального значения мощности (для заданной скорости нарастаниятемпературы) вследствие дополнительно20 25 30 35 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 егосрабатывании переводит в состояние 1 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, сигнал выхода которого используется для восстанов. ления триггера 19. Он подается через вто рой вход элемента ИЛИ 22, После восстановления состояния О триггера 19 импульсы с генератора б 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 27 питания наборного поля уставок температур служит для питания узлов схемы. Это питание осуществляется от одной из фаз питающей установки 1 ети. 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 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 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. 5 ф ния ковша в состоянии рабочей готовности (фиг, 2, кривая С), Регулятор с согласовагелем работают в релейном (ключевом) режиме с управлением мощности коэффициентом временного заполнения ключевых схемР 33 - ц,где Р, -мощность подогрева;- приведенная сила тока, потребляемого нагревателем;Т и И имеют указанные значения.При таком регулировании не расходуется мощность на различных гасителях схемырегулирования, т. е, обеспечивается оптимизация процесса сушки, подогрева и поддержания ковша в состоянии рабочей готовности.Изобретение обеспечивает технико-экономический эффект, который заключается втом, 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 такжеобеспечивает равномерный разогрев и поддерживание футеровки ковша в режиме готовности. Данный режим работы обеспечивает экономию электроэнергии.Кроме того, при различных вариантахвыполнения нагревателя и его положения относительно нагреваемой емкости оно можетбыть использовано в различных сушильныхустройствах, а также для плавки со стабили- -зацией конечной температуры и поддержания ее в расплавленном металле или любомдругом устройстве,Зкономический эффект в одной установкедля 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 выхо. дом управления регулятора, входы питания которого через устройство для подключения электронагревателя к питаюгцей сети соединены с входом устройства блокировки уст.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 бло 5 кировки генератора импульсов фиксированной частоты и входом формирователя им. пульса, 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССР376168, кл. В 22 О 41(00, 197.2. Авторское свидетельство СССР69290, кл. В 22 0 4100, 1974.3. Авторское свидетельство СССР476084, кл. В 22 0 41/00, 1976.Уороль Редактор Г. БеэвершенкоЗаказ 8406 ДЗВНИИПИ Гопо делам3035, Москвафилиал Г 1 ПП кПа итель Ю. Рыбьев. Верес Корректор Н,2 Подписноеого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 45жгород, ул. Проектная, 4 СоставТехред ИТираж 85дарственнизобретеЖ - 35.нтэ,г, У