CN102228965A - 真空甩带炉自动浇注系统 - Google Patents

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CN102228965A CN 201110167737 CN201110167737A CN102228965A CN 102228965 A CN102228965 A CN 102228965A CN 201110167737 CN201110167737 CN 201110167737 CN 201110167737 A CN201110167737 A CN 201110167737A CN 102228965 A CN102228965 A CN 102228965A
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王成君
程建平
张金凤
解永强
王宏杰
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CETC 2 Research Institute
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Abstract

本发明公开了一种真空甩带炉自动浇注系统，解决了现有设备浇注出的钢带薄厚不匀称和容易发生生产事故的问题。包括底板（7）、支柱（6）、坩埚（1）、定滑轮（4）、伺服电机和可编程控制器，支柱（6）固定设置在底板（7）上，在支柱（6）的顶端固定设置有转动轴（2），坩埚（1）的底面一端与转动轴（2）铰接在一起，在与坩埚（1）的底面铰接端成对角线的坩埚（1）的顶端处连接有钢丝绳（3），钢丝绳（3）通过定滑轮（4）与驱动轮（5）连接，驱动轮（5）与伺服电机的输出轴机械连接在一起，在可编程控制器中设置有使坩埚（1）在相等的时间内可连续倒出等量的钢液的程序。本发明实现了真空熔炼炉浇注钢液的计算机自动化控制。

Description

真空甩带炉自动浇注系统
技术领域
 本发明涉及一种自动浇注系统，特别涉及一种将原材料放入真空甩带炉中，通过感应线圈对炉料感应加热，炉料熔化后，完成自动浇注和甩带等一系列工作的装置。
背景技术
软磁材料真空熔炼后，需要将软磁材料钢液浇注成带状材料。目前，这道工艺是通过手工操作来完成的，在工作过程中，操作人员依赖于肉眼观察钢液颜色，手工控制浇注快慢，来保证浇注出的钢带薄厚匀称。这样做的问题有：由于手工浇注，钢液流速忽大忽小，不利于控制流速，使浇注出的钢带薄厚不匀。还由于手工浇注时，如果浇注过快，会使钢液从浇注口溢出，流到设备底面，熔透炉体内壁造成漏水，发生事故。另外，由于熔化了的钢液耀眼，长时间观察钢液颜色，引起操作工人视力下降。
发明内容
本发明提供了一种真空甩带炉自动浇注系统解决了现有设备浇注出的钢带薄厚不匀称和容易发生事故的问题。
本发明是通过以下方案解决以上问题的：
真空甩带炉自动浇注系统，包括底板、支柱、坩埚、定滑轮、伺服电机和可编程控制器，支柱固定设置在底板上，在支柱的顶端固定设置有转动轴，坩埚的底面一端与转动轴铰接在一起，在与坩埚的底面铰接端成对角线的坩埚的顶端处连接有钢丝绳，钢丝绳通过定滑轮与驱动轮连接，驱动轮与伺服电机的输出轴机械连接在一起，伺服电机与可编程控制器电连接，在坩埚内装有软磁材料钢液。
所述的伺服电机的输出轴通过传动比为i的减速箱后与驱动轮连接在一起，在可编程控制器中设置有程序，该程序控制伺服电机的转速使坩埚在相等的时间内可连续倒出等量的软磁材料钢液。
所述的可编程控制器中设置的程序由空行程程序和软磁材料钢液浇注过程控制程序组成，空行程程序控制坩埚围绕转动轴转动时从开始到即将有软磁材料钢液流出过程，软磁材料钢液浇注过程控制程序控制坩埚从有软磁材料钢液流出到坩埚中的软磁材料钢液倒完的整个浇注过程。
本发明实现了真空甩带炉浇注钢液的计算机自动控制，提高了设备的安全性能，实现了设备智能化。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施例
真空甩带炉自动浇注系统，包括底板7、支柱6、坩埚1、定滑轮4、伺服电机和可编程控制器，支柱6固定设置在底板7上，在支柱6的顶端固定设置有转动轴2，坩埚1的底面一端与转动轴2铰接在一起，在与坩埚1的底面铰接端成对角线的坩埚1的顶端处连接有钢丝绳3，钢丝绳3通过定滑轮4与驱动轮5连接，驱动轮5与伺服电机的输出轴机械连接在一起，伺服电机与可编程控制器电连接，在坩埚1内装有软磁材料钢液。
所述的伺服电机的输出轴通过传动比为i的减速箱后与驱动轮5连接在一起，在可编程控制器中设置有程序，该程序控制伺服电机的转速使坩埚1在相等的时间内可连续倒出等量的软磁材料钢液。
所述的可编程控制器中设置的程序由空行程程序和软磁材料钢液浇注过程控制程序组成，空行程程序控制坩埚1围绕转动轴2转动时从开始到即将有软磁材料钢液流出过程，软磁材料钢液浇注过程控制程序控制坩埚1从有软磁材料钢液流出到坩埚1中的软磁材料钢液倒完的整个浇注过程。
先通过对浇注过程建立数学模型，进行浇注过程计算，建立微分方程。当坩埚1浇注出质量m1钢液，计算出坩埚1围绕转动轴2旋转的角度θ，再把坩埚1旋转角度θ换算为钢丝绳3线长度变化量Δl，通过变速箱传动比i，计算出的伺服电机转过的圈数为r1，算出伺服电机转速n。再用PLC控制电机转速曲线，从而实现计算机控制，自动浇注过程。
模型建立：
浇注机构包括坩埚1通过转动轴2安装在支柱6上，支柱6通过螺钉与底板7固定在一起。钢丝绳3与坩埚1顶部一端连接，钢丝绳3通过定滑轮4改变方向后，固定在驱动轮5上。通过驱动轮5的旋转从而收紧钢丝绳3带动坩埚绕转动轴2旋转，完成钢液倾注过程。其中驱动轮5通过一个传动比为i的减速箱与伺服电机用联轴器连接在一起。浇注分为两个阶段，一个是空行程，没有钢液流出；另一个是钢液浇注过程。在这两个阶段中间有一个临界位置。
通过计算浇注的临界位置，也就是坩埚1在旋转但其中的钢液在这个过程中还没有流出来，编制控制程序，然后进行浇注过程计算。
浇注过程计算：
如果是要将钢水浇注在真空甩带炉上，先计算出被浇注的受体的棍子旋转一周所用时间t和所带走的钢液重量m1。将钢液重量m1转换成坩埚内的体积V，经过数学计算，或三维模型作图均可计算出坩埚旋转的角度θ1，再经过数学计算或作图法计算出钢丝绳3的长度变化量Δl1，Δl1/t就是驱动轮5的线速度，驱动轮5驱动位置处的圆的周长为C。当钢丝绳长度变化量Δl1，所需要的伺服电机转过的圈数为r1，r1=Δl1/C*i，伺服电机的转速n1= r1/t。用同样的方法计算出每次浇注出体积为V钢液所需要的伺服电机转过的圈数rn，伺服电机的转速nn，直到所有钢液浇注完成。将这些数值用图表做出，对数据进行比较，画出数据分布曲线，将斜率相近数据进行处理，分出X段曲线走完整个浇注过程。
通过PLC控制实现等流量浇注过程：
将整个浇注过程的曲线分为X段，其中ΔlX为第X段的钢丝绳长度，rX为第X段的伺服电机需要旋转的圈数，pX为第X段的PLC需要发出的脉冲数，tX为走完第X段曲线需要的时间；
将伺服电机运行模式设置为端子输入位置模式；PLC每发10个脉冲伺服电机转动一圈；通过钢丝绳总长度L(L=Δl1+Δl2+…+ΔX)计算出伺服电机需要旋转的总圈数R(R=r1+r2+…+rX)，再计算出PLC需要发出的总脉冲数P(P=p1+p2+…+pX)及总时间T(T=t1+t2+…+tX)； 
在PLC内部通过指令语言【DPLSY D20 D100 Y0】不断给伺服驱动器发送脉冲，直至脉冲全部发送完，其中D20为走完每段曲线PLC需要发送的脉冲数，D100为走完整个曲线需要发送的总脉冲数，Y0为PLC脉冲输出点；在整个控制过程中，通过时钟设置依次不停地变换D20中的数据，来实时改变伺服电机的转速，达到匀速控制钢液流速的目的；在浇注过程中，可以紧急停止，待继续开启后，速度不会发生变化，会按照设定的速度继续，直至浇注完成；浇注完成后，伺服电机停止运行，直至伺服电机回复到原点后，才能进行下一次的浇注；

Claims (3)

1.一种真空甩带炉自动浇注系统，包括底板（7）、支柱（6）、坩埚（1）、定滑轮（4）、伺服电机和可编程控制器，其特征在于，支柱（6）固定设置在底板（7）上，在支柱（6）的顶端固定设置有转动轴（2），坩埚（1）的底面一端与转动轴（2）铰接在一起，在与坩埚（1）的底面铰接端成对角线的坩埚（1）的顶端处连接有钢丝绳（3），钢丝绳（3）通过定滑轮（4）与驱动轮（5）连接，驱动轮（5）与伺服电机的输出轴机械连接在一起，伺服电机与可编程控制器电连接，在坩埚（1）内装有软磁材料钢液。
2.根据权利要求1所述的一种真空甩带炉自动浇注系统，其特征在于，所述的伺服电机的输出轴通过减速箱后与驱动轮（5）连接在一起，在可编程控制器中设置有程序，该程序控制伺服电机的转速使坩埚（1）在相等的时间内可连续倒出等量的软磁材料钢液。
3.根据权利要求2所述的一种真空甩带炉自动浇注系统，其特征在于，所述的可编程控制器中设置的程序由空行程程序和软磁材料钢液浇注过程控制程序组成，空行程程序控制坩埚（1）围绕转动轴（2）转动时从开始到即将有软磁材料钢液流出的过程，软磁材料钢液浇注过程控制程序控制坩埚（1）从有软磁材料钢液流出到坩埚（1）中的软磁材料钢液倒完的整个浇注过程。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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