Способ управления электронно-лучевым переплавом и устройство для его осуществления

/22 1)5 С 2 СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНДОМСТВО СССРСПАТЕНТ СССР(ГО )ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А ТОРС КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ В 2(71) Институт электросварки им. Е.О.Патона и Производственно-технический кооператив "Камет" при Институте электросварки им Е.О.Патона(56) Мищенко В.П., Бурьянов В.П. и др. Датчики и преобразователи основных параметров процесса электронно-лучевого испарения//Датчики и измерительные преобразователи для контроля и регулирования сварочных процессов. Киев; ИЭС им.Е.О.Патона, 1985. С. 16-21.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫМ ПЕРЕПЛАВОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области металлургии. Способ управления электроннолучевым переплавом металлических Изобретение относится к области металлургии, а в частности для электронйо-лучевой выплавки металлических слитков однородной структуры.Цель изобретения - повышение качества выплавляемого слитка и безопасности процесса переплава в вакуумной камере.На чертеже показана схема электроннолучевой установки для выплавки слитков,На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - рабочая зона установки перед выплавкой (а), во время выплавки листка (б); на фиг. 3-6 - .функциональные схемы блоков обработки видеосигналов, формирослитков заключается в том, что электронным пучком нагревают и плавят слиток-заготовку, сплавляемый металл собирают в водоохлаждаемом кристаллизаторе и создают, воздействуя электронным пучком, жидкую металлическую ванну, уровень которой относительно верхней кромки кристаллизатора контролируют с помощью телевизионной системы и формируют сигналы управления, при этом фиксируют видимую на фоне жидкой металлической ванны часть верхней кромки кристаллизатора, по которой восстанавливают изображение невидимой части его верхней кромки, относительно которой контролируют уровень жидкой металлической ванны и формируют управляющие сигналы. Особенностью способа является также то, что перед перейлавом фиксируют З изображения моделей: верхней кромки кристаллизатора, зоны расплава слитка, которые используют для распознавания кромки кристаллизатора, измерений уровня метал-а лической ванны и выноса переплавляемого: слитка-заготовки, 2 с.п. и 6 з,п. ф-лы, 8 ил.аевЪ вания сигналов, сраВнения .сигналов и уйравления запомийающими устройствами соответственно на фиг. 7 - предпочтительный вариант блок-схемы устройства; на фиг.8 - рабочая зона при горизонтальной подаче оплавляемого слитка.В вакуумной камере 1, имеющей электронные излучатели 2 и 3 размещен водоохлаждаемый кристаллизатор 4, оплавляемый слиток-заготовка 5 на механизме 6 его подачи. Водоохлаждаемый кристаллизатор 4 имеет механизм 7 вытяжки выплавляемого слитка 8, а вакуумная камера 1 содержит иллюминатор 9 блбка 10 наблюдения, уста1786157 3новленного вне вакуумной камеры. Выход затора, относительно которых расположенаблока наблюдения соединен с входом блока кромка 31 затравки выплавляемого слитка11 обработки видеосигнала, который имеет 8, До переплава оператор может установитьинформационный 12 и адресный 13 выходы, необходимые расстояния 27 и 28 по изобраАдресный 13 выход блока 11 соединен с 5 жению, какпоказано на фиг,2,а.входом блока 14 адресных сигналов опера- Изображение, представленное на фиг,тивного запоминающего устройства 15 . 2,а, заносится в ПЗУ 17 как модель процес(ОЗУ), информационный выход которого са. Для записи используется специальнаясвязан с вйходом 12.блока 11, второй адрес- аппаратура (на фиг, 1 не показана), Считыный вход синхронйэации блока 15 ОЗУ сое вание изображения из ПЗУ осуществляетсядинен с выходами блока 16 управления. . с помощью подачи адресных сигналов отВторой адресный выход блока 16 управле- блока 16 управления,ния соединен С адресным входом постоян- При переплаве изображение рабочейного запоминающего устройства 17 (ПЗУ) зоны изменяется, как э о показано наИнформационнйе выходы ОЗУ 15.и.ПЗУ 17 15 фиг,2,6. Оператор не видитзаднююкромкуи выходсинхронизации блока 16 управле кристаллизатора, а также сам кристалли-,нйя соедийены с соответствующими входа- затор 4. Блок 10 позволяет выделить переми блока сравненйя 18, выход которого днюю 29 кромку кристаллизатора на фонесвязан С" входом сийхройизации блока 16 . ванны 25 и кромку 31 ванны на фоне заднейуправления" ,выходы которого и синхрони стенки кристаллизатора.4. Для полученйязирующий вход-выходчерез блок 19 форми- информации о расстояниях 27 и 28 необхорованйя "управляющих воздействий "димо восстановить положейие невидимойсоедййены с-входами приводов 20 и 21 ме- . кромки 30 (фиг, 2,б) и сравнить эти расстояханйзмов 6 и 7 подачи сплавляемого слиткания с моделью фиг,2,а,6 и вытяжки выплавляемого слйтка 8 соотИзображениеметаллической ванны, ог.ветственно; :,;, - ":. .:"раниченное эллипсом, состоящим из пере-.Способ электронно-лучевогопереплава,: дней верхней кромки 29 кристаллизатора иосуществляется следующим образом, ," видимой кромки 31 ванны 25, записывают вПосле откачки вакуумной камеры 1 с -ОЗУ 15, при этом адресация матрицы памяпомощью вакуумйой системы; Не показан- .30 ти осуществляется от блока 14, Блок 14 преной нафиг, 1, включаются излучатели 2 и 3;: образует синхронизирующие сигналы отгенерирующие пучки:электронов 23 и 24 блока 10 в адресные сигналы и при получе: которыенаправлейй назаготовку 5,ив кри-нии импульса синхронизации от блока 16 всталлизатор 4, в котором установлена за-. ОЗУ записывается информация о эллипсетравка слитка 8; т,е. слиток, Длина которого 35 (фиг. 2,б)..составляет 5-10 от длины выплавляемогоПосле запйси информации в. ОЗУ 15слитка. Под действием пучков электронов производится измерение соответствующих24 и 25 оплавляется слиток 5, йеремещае- расстояний 27 и 28, Для определения поломый механизмом 6 привода 20 .-жения невидимой задней верхней кромкиЖидкий металл заполняет объем кри 30 крйсталлизатора синхронно воспроизвосталлизаторанад затравкой и тепловой по- дят информацию из ОЗУ и ПЗУ, при этомток ванны воздействует на слиток 5 .изменяют адресацию ПЗУ так, что воспроСпособствует его.плавлению, поэтому рас- изводят изображенйя от перемещаемой по"стоянйе 27 между уровнем металлической высоте рабочей зоне. При совмещении певаннц 25 и слитком 5 должйо контролиро редней кромки 29 кристаллизатора в текуваться, Контролируется также расстояние щем изображении (фиг. 2,б) с передней28 от верхней кромки кристаллйзатора 4 до " кромкойкристаллизатора на модели фиксиуровня металлической ванны 25 Стабилиза- . руется положение кристаллизатора в телес"ция расстояния 28 повышает безопасность ном угле 26 обзора блока 10, относительнои Исключает"как выплески металла из кри которого осуществляют контроль. Адресасталлиэатора, так и йаплывы металла на зоны, при которой произошло совпадениестенки; который йарушает однородность изображений от ПЗУ и ОЗУ, фиксируются вструктуры выплавляемого слитка 8. блоке 19 формирования управляющего сигБлок наблюденйя 10 через иллюмина- нала.Послефиксацииизображениярабочейтор 9 в телесйом угле 26 обзора следит за 55 зоны (модели) относительно верхней кром, рабочей-зоной йлавки, представленной на ки кристаллизатюра производят измерения. фиг 2,: положениЯ УРовнЯ металлической ванны.На экране блока 10 оператор наблюдает Для этого изменяют адресацию ОЗУ иликристаллиэатор 4, в котором выделяютпе- ПЗУтакимобразом,чтобысовместитькромреднюю 29 и заднюю 30 кромки кристалли- ку 31 жидкого металла ванны 25 на фонестенки кристаллизатора с задней восста- являются непосредственными первым иноьленной линией 30 кромки кристаллиэа- вторым выходами блока 16 и через сумматора, а по изменению адреса определяют тор 42 третьим выходом блока 16. Выходположение жидкой металлической ванны генератора 40 через счетчик 41 связан сотносительно кромки кристаллизатора и ис адресным входом ОЗУ, а генератор 44 черезпользуют эти данные для формирования счетчик 45 - с входомблока 19 формировасигналов вытяжки слитка 8 кристаллизатора ния управляющего воздействия, а выходы4, счетчиков 41 и 45 через сумматор связаны сПо аналогии с помощью адресации ПЗУ . адресным входом ПЗУ.осуществляют перемещение модели или те При воспроизведении информациискущего изображения зоны плавления слит- ПЗУ и ОЗУ их адресация отличается на века до их совмещения, а по изменению личинуколичестваимпульсов,поступившихадреса определяют расстояние от металли- в счетчик 45 от генератора 44, поэтому кодческой ванны до слитка заготовки или заго- счетчика 45 используется для формироватовки до середины кристаллизатора при ее. 15 ния управляющегосигнала, Адресные полягоризонтальнойподаче(фиг. 8). сравненйя сйгналов отПЗУ и ОЗУ задаетДля выполнения указанных функций блок 19 за счет предустановки счетчиков 41блок 11 обработки видеосигнала содержит и 45.формирователь 32 синхроимпульсов, ком- . Наиболее перспективный "вариант уст-паратор 33 с каскадом 34 АРУ - автоматйче ройства, реализующегоспособ управления,ской обработки связи. Входы блоков 32-34,.". дополнительносодержит, как йоказано насвязаны с выходом блока 10. Прй обработке фиг, 7; управлявщую ЭВМ 46, мулътиплек-видеосигнала получают на выходе 12 сигнал сор 47, регистры 48-54, пульт управления 55,яркости изображения и на выходе 13 сигналВыходь микроЭВМ через регистр 48 связасинхронизации, Блок 14 формирования ад ны с регистрамй управления 49-54 и непосресных сигналов содержит синхронизатор редственйо свходами их синхронизации.35 и счетчик адреса 36; установленный вход Адресный вход ОЗУ через мультиплексоркоторогосоединен с выходом формировате, вход синхроййзации которого связан сля 32. На выходе формирователя 14 подклю- выходом мйкроЭВМ 46, связан с выходамичен выход счетчика 36.: . 30 блока 14 и регистра 49.Схема совпадения 18 содержит схему И Выходы регистров 51-53 соединены с ад-37, счетчик 38 и триггер 39. Входы Схемы И ресными входами ПЗУвключающего матрйсвязаны с выходом ОЗУ и ПЗУ, а ее выход цы 56-58; Выходы ПЗУ.и ОЗУ через схемусоединен с входом счетчика 38, установоч- сравненйя 18 связаны с входом прерйванияные входы. которого связаны с пультом уп микроЭВМ, Регистры 53 и 54 входятв блок 19.равления. 19, а выход через триггер 39 - с . формирования управляющих воздействий и,входом синхронизации блока управления, соедйнены с приводами 20 и 21 механизмовпричем установочный вход триггера 39 свя-подачи оплавляемого слитка-заготовки и опзан с выходом блока 16 управления. Перед лавляемогослитка 8,циклом измерения счетчик 38 и триггер 39 40 Пульт управления 55 соединен с входомустанавливаются в "ноль", а счетчик 38 зано-микроЭВМ 46 и задает программу работысится число совпадений импульсов от ПЗУ и устайовки для Выплавкислитков, в соответОЗУ для принятия решенйя о совмещении ствии с которой изменяются адресйые сиг-моделии текущего изображения. На входы налы на выходах ретистров 49-52 исхемы И 37 поступают релейный сигнал от 45 формируются уйравляющие воздействия наПЗУ и ОЗУ. При совпадении сигналов отвыходах регистров 53 и 54,ПЗУ и ОЗУ на выходе схемы формируетсяУправляющие сигналы приводов, полоимпульс, который поступает на вычитаю- жение слитков 5 и 8, скорости выплавкищий вход счетчика 38. При переходе счетчи- слитка и другие техйологические параметрыка 38 через ноль формируется выходной 50 могут фиксироваться и изображаться на экимпульс, который черезтриггер 39 управля- ране пульта 55,етблоком 16 управления. : . формула изобретенияБлок 16 содержит по крайней мере два1. Способ управления электронно-лучегенератора 40 и 44. Генератор 44 соединен вым переплавом, включающий облучение пес выходом триггера 43, а генератор 40 - с 55 реплавляемого слитка и жидкого металла ввыходом генератора 44. Блок 16 еще имеет кристаллизаторе электронными пучками,два счетчика 41 и 45 и сумматор 42. Входы контроль уровня металлов в кристаллизаторесчетчиков 41 и 45 связаны соответственно с относительно верхней кромки кристаллиэатовыходами и входами соответствующих гене- ра телевизионной системой, изменение полораторов 40 и 44, причем выходы счетчиков жения слитка в кристаллизаторе, о т л и ч а ю1786157 щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выплавляемого слитка и безопасности процесса переплава, фиксируют видимую на фоне жидкогометалла часть верхйей кромки кристаллизатора, по кото рой восстанавливают иэображение невидимой;. части его верхней кромки относительно которой контролируют уровень жидкого металла."2, Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я 10 телевизионного наблюдения и обработки видеосигйала, блок формирования управляющего воздействия, вь 1 ходы которого соединены с входами управления приводами вытяжки выплавляемого и переплавляемого слитков, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены блоки оперативного и постоянного запоминающих устройств, блок управления, блок адресных сигналов, блок сравнения, входы которого соединены с выходами оттем, что вводят перед переплавом в качест- носительного и постоянного запоминающих ве модели иэображенйе верхйей кромки устройств,а выход - свходамиблокауправ"кристаллизатора, а при переплаве слитка . ления, выходы которого соединены с адрес- путем"перемещения введенного изображе- ными входами оперативногои постоянного нйя снизу вверх совмещают его с текущим 15 запоминающих устройств, причем инфор 1изображением видимой на фоне жидкого мационный и второй адресный входыопера- - -металла кромки кристаллизаторз и фикси- тивного запоминающего устройстваруют положение изображения невидимой соединены непосредственйо и через блок части верхней кромки кристаллизатора - адресных сигналов Свыходами блокаобра 3, Способ по и, 2, о т л и,ч а ю щ и й с я 20 ботки видеосигналов, входы блока формитем, что путем перемещения введенногорования управляющих воздействий изображениясверху вниз совмещают его с соединены с выходами блока управления, текущим изображенйемкромки зеркала ме- выход которого также соединен с входом таллической ванны и фиксируют текущий синхронизации блока сравнения. уровень-металлической ванны;25 4. Способ. по и, 3, о т л ич а ю щ и й с я7; Устройство по и, 6, о т л и ч а ю щ е етем,чтовводятвкачествемоделйизображе- . с я тем, что блок управления выполнен в ниезоны плавленйя слитка,а при переплаве вйдеуправляющей микроЭВМ с пультом упслитка путем перемещения введенйого изо-равления муЛьтиплексорами и регистрами бражениясовмещан)тегостекущимизобра параметров, причем первый вход мультиженйем зоны плавления и фйкСйруют плексора соединен с выходом блока обратекущее расстоянйемежду зоной плавле- ботки видеосигнала, вторые входыййяизеркалом металлической ванны.мультиплексора, а также входы узлов посто 5. Способ по и. 4, о т л и ч а ю щ и й с я янной памяти блока постоянного"запоминатем, что фиксйруют текуЩее расстояние 35 Й)щего устройства, приводов подачи междКъоной плавления и" вертикальной оплавляемого слитка через регистры соедиоСью кристаллизатора. . ".: : " нены с выходами шинданныхи синхрониза 6, Устройствбуправлеййяэлектронно-лу-ции управляющей микроЭВм, выходчевым переплавом, содержащее вакуумнуюмультиплексора подсоединен к адресномукамеру,снабженную электронно-лучевыми 40 входу оперативного запоминающего устпушками, водоохлаждаемым. крйсталлйэато-" ройства, выход которого совместно с выхоромвыплавляемого слитка; соединенного с дом постоянного запоминающего механизмомего вытяжки, механизмом под- устройства подсоединен через блок сравне ачи оплавляемых слитков-заготовок, соеди-ния к входу прерыванйя управляющий микненные йоследовательно блоки 45 роЭЙМ.1786157 Редак ош Г роиэводственно-издательский комбинат"Патент",г,ужгород,ул, Гагарина,10 каэ 231 ВНИИПИ Гос Составитель Ю.ПастущенкоТехред М,Моргентал Корректор М Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5