CN107116189A - 一种镁合金铸轧供液系统及其合金液液位控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镁合金铸轧供液系统及其合金液液位控制方法，属于镁合金铸轧装置技术领域，解决镁合金铸轧过程中供液精确控制和保护气回收利用的技术问题，解决方案为：本装置为密闭系统，镁合金熔炼系统通过转液管一与镁合金液保温系统连通，镁合金液保温系统通过转液管二与铸轧机前箱连通，铸轧机前箱通过铸嘴与铸轧机连通；其中镁合金液保温系统和铸轧机前箱的箱盖分别设有液位计和压力计，液位计和压力计信号输出端分别与PLC控制器电气连接，PLC控制器的控制信号输出端与气压系统的信号输入端电气连接。本发明运用气压控制原理，通过控制保护气体压力实时控制液面高度，提高了液面控制的稳定性和控制精度，保护气体可进行回收重复利用。

Description

一种镁合金铸轧供液系统及其合金液液位控制方法

技术领域

本发明属于镁合金铸轧装置技术领域，特别涉及一种镁合金铸轧供液系统及其合金液液位控制方法。

背景技术

随着科技水平的进步，镁合金铸轧技术在理论和实践上均获得较大的突破，镁合金铸轧技术已经实现规模化的推广，通过铸轧生产线直接将冶炼后的镁合金液铸轧成形，缩减了工艺过程，降低了能源消耗。但是，一方面，现有技术中镁合金板材铸轧工业系统中均是通过流量泵控制合金液面，流量泵的启动与停止时存在延时动作和流量控制精度低的缺陷，流量泵控制装置的定量输送的控制难以掌握，无法实现精确控制，造成产品质量不高；另一方面，由于镁元素化学性质活泼，目前在镁合金冶炼过程中常用的镁合金保护气体为SF₆，而SF₆气体是污染气体，SF₆的安全和环保问题是镁合金产业面临的一个重要课题，所以，装置的密封以及保护气回收处理非常重要。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，解决镁合金铸轧过程中供液精确控制和保护气回收利用的技术问题，本发明运用气压控制的原理提供了一种镁合金铸轧供液系统及其合金液液位控制方法，在提高液面控制的稳定性和控制精度的同时，保护气体可进行回收重复利用。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种镁合金铸轧供液系统，它包括铸轧机、镁合金液保温系统、铸轧机前箱、气压系统、PLC控制器和用于熔炼镁合金的镁合金熔炼系统，其中：

所述镁合金液保温系统、铸轧机前箱、气压系统和用于熔炼镁合金的镁合金熔炼系统构成密闭系统，镁合金熔炼系统的出液口通过转液管一与镁合金液保温系统的进液口连通，镁合金液保温系统的出液口通过转液管二与铸轧机前箱的进液口连通，铸轧机前箱的出液口通过铸嘴与铸轧机连通；所述转液管一的两端分别延伸至镁合金熔炼系统和镁合金液保温系统的底部，转液管一上设置有流量泵；

所述镁合金液保温系统底面的位置高于镁合金熔炼系统底面的位置，密闭的镁合金液保温系统的箱盖分别设置有液位计一、泄压阀和压力计一，镁合金液保温系统的箱盖上还设置有保护气进气口一与保护气排气口一；

所述铸轧机前箱底面的位置高于镁合金液保温系统底面的位置，所述转液管二贯穿铸轧机前箱侧壁的下部与铸轧机前箱连通，所述铸嘴亦贯穿铸轧机前箱侧壁的下部与铸轧机前箱连通；铸轧机前箱的箱盖分别设置有液位计二、压力计二、保护气体进气口二、保护气体排气口二与纤塞装置，纤塞装置中的纤塞设置于铸轧机前箱与铸嘴的连接口处；

所述气压系统包括保护气回收装置、气源、气体存储装置、气体加压装置和气体成分及含量检测装置，气体成分及含量检测装置设置于气体存储装置上，气源中填充有保护气，气源与气体存储装置的进气口连通，气体存储装置的出气口通过管道分别与气体加压装置的进气口和保护气体进气口二连通，气体加压装置的出气口通过保护气进气管道一与保护气进气口一连通；所述保护气排气口一通过保护气排气管道一与保护气回收装置的进气口连通，保护气回收装置的出气口与气体存储装置的进气口连通，在保护气回收装置和气体存储装置之间设置有单向进气阀一；所述保护气排气管道一上还设置有气体干燥净化装置，保护气体排气口二与气体干燥净化装置连通；

所述液位计一、压力计一与液位计二、压力计二的信号输出端分别与PLC控制器电气连接，PLC控制器的控制信号输出端分别与气压系统和流量泵的信号输入端电气连接；所述转液管一上位于流量泵与镁合金液保温系统之间设置有开关阀一；

所述保护气进气管道一上设置有开关阀二，所述保护气排气管道一上设置有开关阀三；所述保护气进气管道二上设置有单向进气阀二，所述保护气排气管道二上设置有单向排气阀；所述转液管二上设置有开关阀四。

进一步地，所述镁合金液保温系统的底面与铸轧机前箱的底面分别沿镁合金液的流动方向倾斜向上设置。

进一步地，所述保护气的成分为SF₆和N₂的混合气体。

进一步地，所述镁合金液保温系统的内层材质为耐热的不锈钢，外层材质为耐压的结构钢。

一种镁合金铸轧供液系统的合金液液位控制方法，其特征在于按下述步骤依次进行：

a、向镁合金熔炼系统、镁合金液保温系统、铸轧机前箱的密闭系统内通入保护气体；

b、关闭开关阀一，向镁合金熔炼系统中按需要冶炼的合金成分及其重量配比添加原料，经充分的冶炼后获得镁合金液；

c、打开开关阀一、开关阀三，开关阀二、开关阀四处于关闭状态，PLC控制器控制流量泵启动，使镁合金液从镁合金熔炼系统泵送至镁合金液保温系统中，同时镁合金液保温系统中的与压入的镁合金液等体积的保护气通过保护气排气口一经气体干燥净化装置回收至保护气回收装置中；压力计一与液位计一分别实时将镁合金液保温系统内的压力值和液面高度传输至PLC控制器；当镁合金液保温系统的液面高度到达液位计一预先设定的上限值时，PLC控制器控制流量泵停止工作；

d、关闭开关阀一、开关阀三，打开开关阀二和开关阀四，纤塞装置关闭，在镁合金液保温系统中通入经气体加压装置加压的保护气体，将镁合金保温系统中的镁合金液通过转液管二压入铸轧机前箱中，同时铸轧机前箱中的与压入的镁合金液等体积的保护气通过保护气排气口二经气体干燥净化装置回收至保护气回收装置中；当铸轧机前箱中液面高度到达预设的上限值时，开启纤塞装置，继续向镁合金液保温系统中通入加压保护气体，铸轧机前箱中镁液通过铸嘴进入铸轧机，铸轧机开始镁合金铸轧工序；铸轧机工作过程中，压力计二与液位计二分别实时将铸轧机前箱的压力值和液面高度传输至PLC控制器，PLC控制器控制加压气体的压强和加压速度，由此使铸轧机前箱中镁合金液液面保持平稳；

e、当镁合金液保温系统中液面高度到达液位计一预设的下限值后，开关阀一持续处于关闭状态，关闭纤塞装置，同时关闭开关阀二，打开开关阀三与开关阀四，开关阀三打开以后，镁合金液保温系统中的高压保护气体经气体干燥净化装置回收至保护气回收装置中，同时铸轧机前箱中镁液回流至镁合金液保温系统中，气体存储装置通过保护气进气口二向铸轧机前箱中通入保护气；通过气体成分及含量检测装置检测气体存储装置中SF₆和N₂的比例，从气源中分别补充SF₆和N₂气体使其比例达到保护气成分配比的要求后储存于气体存储装置中，留待下一工作循环中使用；

f、最后，铸轧机作业完成，重复步骤b~e，进行下一次工作循环。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明提供的一种镁合金铸轧供液系统及其合金液液位控制方法，其中压力计、液位计与PLC控制器相连接，将检测结果反馈给PLC控制器，进而控制保护气体供给系统，通过控制镁合金液保温系统内气体压力使镁合金液从镁合金液保温系统流到铸轧机前箱中，进而进入到铸轧机实现铸轧。整个过程运用气压控制的原理，利用保护气体压力实时控制液面高度，提高了液面控制的稳定性和控制精度，保护气体可进行回收重复利用，具有绿色环保的特点。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图中，1、铸轧机；2、铸嘴；3、铸轧机前箱；4、液位二；5、压力计二；6、转液管二；7、镁合金液保温系统；8、液位计一；9、泄压阀；10、压力计一；11、镁合金熔炼系统；12、转液管一；13、开关阀一；14、气体干燥净化装置；15、开关阀三；16、保护气回收装置；17、气源；18、气体存储装置；19、气体加压装置；20、开关阀二；21、开关阀四；22、纤塞装置；23、流量泵，24、气体成分及含量检测装置。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细说明：本实施例是以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下面的实施例。

如图1所示的一种镁合金铸轧供液系统，它包括铸轧机1、镁合金液保温系统7、铸轧机前箱3、气压系统、PLC控制器和用于熔炼镁合金的镁合金熔炼系统11，其中：

所述镁合金液保温系统7、铸轧机前箱3、气压系统和用于熔炼镁合金的镁合金熔炼系统11构成密闭系统，镁合金熔炼系统11的出液口通过转液管一12与镁合金液保温系统7的进液口连通，镁合金液保温系统7的出液口通过转液管二6与铸轧机前箱3的进液口连通，铸轧机前箱3的出液口通过铸嘴2与铸轧机1连通；所述转液管一12的两端分别延伸至镁合金熔炼系统11和镁合金液保温系统7的底部，转液管一12上设置有流量泵23；

所述镁合金液保温系统7底面的位置高于镁合金熔炼系统11底面的位置，密闭的镁合金液保温系统7的箱盖分别设置有液位计一8、泄压阀9和压力计一10，当镁合金液保温系统内气体超过一定压强时，泄压阀9泄压，防止发生爆炸；镁合金液保温系统7的箱盖上还设置有保护气进气口一与保护气排气口一；

所述铸轧机前箱3底面的位置高于镁合金液保温系统7底面的位置，所述转液管二6贯穿铸轧机前箱3侧壁的下部与铸轧机前箱3连通，所述铸嘴2亦贯穿铸轧机前箱3侧壁的下部与铸轧机前箱3连通；铸轧机前箱3的箱盖分别设置有液位计二4、压力计二5、保护气体进气口二、保护气体排气口二与纤塞装置22，纤塞装置22中的纤塞设置于铸轧机前箱3与铸嘴2的连接口处；

所述气压系统包括保护气回收装置16、气源17、气体存储装置18、气体加压装置19和气体成分及含量检测装置24，气体成分及含量检测装置24设置于气体存储装置18上，气源17中填充有保护气，气源17与气体存储装置18的进气口连通，气体存储装置18的出气口通过管道分别与气体加压装置19的进气口和保护气体进气口二连通，气体加压装置19的出气口通过保护气进气管道一与保护气进气口一连通；所述保护气排气口一通过保护气排气管道一与保护气回收装置16的进气口连通，保护气回收装置16的出气口与气体存储装置18的进气口连通，在保护气回收装置16和气体存储装置18之间设置有单向进气阀一；所述保护气排气管道一上还设置有气体干燥净化装置14，保护气体排气口二与气体干燥净化装置14连通，所述气体干燥净化装置14用于除去回收的保护气体中的杂质，便于保护气体的回收利用；

所述液位计一8、压力计一10与液位计二4、压力计二5的信号输出端分别与PLC控制器电气连接，PLC控制器的控制信号输出端分别与气压系统和流量泵23的信号输入端电气连接；所述转液管一12上位于流量泵23与镁合金液保温系统7之间设置有开关阀一13；

所述保护气进气管道一上设置有开关阀二20，所述保护气排气管道一上设置有开关阀三15，所述保护气进气管道二上设置有单向进气阀二，所述保护气排气管道二上设置有单向排气阀；所述转液管二6上设置有开关阀四21。

进一步地，所述镁合金液保温系统7的底面与铸轧机前箱3的底面分别沿镁合金液的流动方向倾斜向上设置。

进一步地，所述保护气的成分为SF₆和N₂的混合气体。

进一步地，由于控制液面过程中需要高压气体，镁合金液保温系统7不仅需耐热还需耐高压，所以镁合金液保温系统7的材料需采用新型复合材料，即所述镁合金液保温系统7的内层材质为耐热的不锈钢，外层材质为耐压的结构钢。

一种镁合金铸轧供液系统的合金液液位控制方法，其特征在于按下述步骤依次进行：

a、向镁合金熔炼系统11、镁合金液保温系统7、铸轧机前箱3的密闭系统内通入保护气体；

b、关闭开关阀一13，向镁合金熔炼系统11中按需要冶炼的合金成分及其重量配比添加原料，经充分的冶炼后获得镁合金液；

c、打开开关阀一13、开关阀三15，开关阀二20、开关阀四21处于关闭状态，PLC控制器控制流量泵23启动，使镁合金液从镁合金熔炼系统11泵送至镁合金液保温系统7中，同时镁合金液保温系统7中的与压入的镁合金液等体积的保护气通过保护气排气口一经气体干燥净化装置14回收至保护气回收装置16中；压力计一10与液位计一8分别实时将镁合金液保温系统7内的压力值和液面高度传输至PLC控制器；当镁合金液保温系统7的液面高度到达液位计一8预先设定的上限值时，PLC控制器控制流量泵23停止工作；

d、关闭开关阀一13、开关阀三15，打开开关阀二20和开关阀四21，纤塞装置22关闭，在镁合金液保温系统7中通入经气体加压装置19加压的保护气体，将镁合金保温系统7中的镁合金液通过转液管二6压入铸轧机前箱3中，同时铸轧机前箱3中的与压入的镁合金液等体积的保护气通过保护气排气口二经气体干燥净化装置14回收至保护气回收装置16中；当铸轧机前箱3中液面高度到达预设的上限值时，开启纤塞装置22，继续向镁合金液保温系统7中通入加压保护气体，铸轧机前箱3中镁液通过铸嘴2进入铸轧机1，铸轧机1开始镁合金铸轧工序；铸轧机1工作过程中，压力计二5与液位计二4分别实时将铸轧机前箱3的压力值和液面高度传输至PLC控制器，PLC控制器控制加压气体的压强和加压速度，由此使铸轧机前箱3中镁合金液液面保持平稳；

e、当镁合金液保温系统7中液面高度到达液位计一8预设的下限值后，开关阀一13持续处于关闭状态，关闭纤塞装置22，同时关闭开关阀二20，打开开关阀三15与开关阀四21，开关阀三15打开以后，镁合金液保温系统7中的高压保护气体经气体干燥净化装置14回收至保护气回收装置16中，同时铸轧机前箱3中镁液回流至镁合金液保温系统7中，气体存储装置18通过保护气进气口二向铸轧机前箱3中通入保护气；通过气体成分及含量检测装置24检测气体存储装置18中SF₆和N₂的比例，从气源17中分别补充SF₆和N₂气体使其比例达到保护气成分配比的要求后储存于气体存储装置18中，留待下一工作循环中使用；

f、最后，铸轧机1作业完成，重复步骤b~e，进行下一次工作循环。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种镁合金铸轧供液系统，它包括铸轧机（1）、镁合金液保温系统（7）、铸轧机前箱（3）、气压系统、PLC控制器和用于熔炼镁合金的镁合金熔炼系统（11），其特征在于：

所述镁合金液保温系统（7）、铸轧机前箱（3）、气压系统和用于熔炼镁合金的镁合金熔炼系统（11）构成密闭系统，镁合金熔炼系统（11）的出液口通过转液管一（12）与镁合金液保温系统（7）的进液口连通，镁合金液保温系统（7）的出液口通过转液管二（6）与铸轧机前箱（3）的进液口连通，铸轧机前箱（3）的出液口通过铸嘴（2）与铸轧机（1）连通；所述转液管一（12）的两端分别延伸至镁合金熔炼系统（11）和镁合金液保温系统（7）的底部，转液管一（12）上设置有流量泵（23）；

所述镁合金液保温系统（7）底面的位置高于镁合金熔炼系统（11）底面的位置，密闭的镁合金液保温系统（7）的箱盖分别设置有液位计一（8）、泄压阀（9）和压力计一（10），镁合金液保温系统（7）的箱盖上还设置有保护气进气口一与保护气排气口一；

所述铸轧机前箱（3）底面的位置高于镁合金液保温系统（7）底面的位置，所述转液管二（6）贯穿铸轧机前箱（3）侧壁的下部与铸轧机前箱（3）连通，所述铸嘴（2）亦贯穿铸轧机前箱（3）侧壁的下部与铸轧机前箱（3）连通；铸轧机前箱（3）的箱盖分别设置有液位计二（4）、压力计二（5）、保护气体进气口二、保护气体排气口二与纤塞装置（22），纤塞装置（22）中的纤塞设置于铸轧机前箱（3）与铸嘴（2）的连接口处；

所述气压系统包括保护气回收装置（16）、气源（17）、气体存储装置（18）、气体加压装置（19）和气体成分及含量检测装置（24），气体成分及含量检测装置（24）设置于气体存储装置（18）上，气源（17）中填充有保护气，气源（17）与气体存储装置（18）的进气口连通，气体存储装置（18）的出气口通过管道分别与气体加压装置（19）的进气口和保护气体进气口二连通，气体加压装置（19）的出气口通过保护气进气管道一与保护气进气口一连通；所述保护气排气口一通过保护气排气管道一与保护气回收装置（16）的进气口连通，保护气回收装置（16）的出气口与气体存储装置（18）的进气口连通，在保护气回收装置（16）和气体存储装置（18）之间设置有单向进气阀一；所述保护气排气管道一上还设置有气体干燥净化装置（14），保护气体排气口二与气体干燥净化装置（14）连通；

所述液位计一（8）、压力计一（10）与液位计二（4）、压力计二（5）的信号输出端分别与PLC控制器电气连接，PLC控制器的控制信号输出端分别与气压系统和流量泵（23）的信号输入端电气连接；所述转液管一（12）上位于流量泵（23）与镁合金液保温系统（7）之间设置有开关阀一（13）；

所述保护气进气管道一上设置有开关阀二（20），所述保护气排气管道一上设置有开关阀三（15）；所述保护气进气管道二上设置有单向进气阀二，所述保护气排气管道二上设置有单向排气阀；所述转液管二（6）上设置有开关阀四（21）。

2.根据权利要求1所述的一种镁合金铸轧供液系统，其特征在于：所述镁合金液保温系统（7）的底面与铸轧机前箱（3）的底面分别沿镁合金液的流动方向倾斜向上设置。

3.根据权利要求1所述的一种镁合金铸轧供液系统，其特征在于：所述保护气的成分为SF₆和N₂的混合气体。

4.根据权利要求1所述的一种镁合金铸轧供液系统，其特征在于：所述镁合金液保温系统（7）的内层材质为耐热的不锈钢，外层材质为耐压的结构钢。

5.如权利要求1所述的一种镁合金铸轧供液系统的合金液液位控制方法，其特征在于按下述步骤依次进行：

a、向镁合金熔炼系统（11）、镁合金液保温系统（7）、铸轧机前箱（3）的密闭系统内通入保护气体；

b、关闭开关阀一（13），向镁合金熔炼系统（11）中按需要冶炼的合金成分及其重量配比添加原料，经充分的冶炼后获得镁合金液；

c、打开开关阀一（13）、开关阀三（15），开关阀二（20）、开关阀四（21）处于关闭状态，PLC控制器控制流量泵（23）启动，使镁合金液从镁合金熔炼系统（11）泵送至镁合金液保温系统（7）中，同时镁合金液保温系统（7）中的与压入的镁合金液等体积的保护气通过保护气排气口一经气体干燥净化装置（14）回收至保护气回收装置（16）中；压力计一（10）与液位计一（8）分别实时将镁合金液保温系统（7）内的压力值和液面高度传输至PLC控制器；当镁合金液保温系统（7）的液面高度到达液位计一（8）预先设定的上限值时，PLC控制器控制流量泵（23）停止工作；

d、关闭开关阀一（13）、开关阀三（15），打开开关阀二（20）和开关阀四（21），纤塞装置（22）关闭，在镁合金液保温系统（7）中通入经气体加压装置（19）加压的保护气体，将镁合金保温系统（7）中的镁合金液通过转液管二（6）压入铸轧机前箱（3）中，同时铸轧机前箱（3）中的与压入的镁合金液等体积的保护气通过保护气排气口二经气体干燥净化装置（14）回收至保护气回收装置（16）中；当铸轧机前箱（3）中液面高度到达预设的上限值时，开启纤塞装置（22），继续向镁合金液保温系统（7）中通入加压保护气体，铸轧机前箱（3）中镁液通过铸嘴（2）进入铸轧机（1），铸轧机（1）开始镁合金铸轧工序；铸轧机（1）工作过程中，压力计二（5）与液位计二（4）分别实时将铸轧机前箱（3）的压力值和液面高度传输至PLC控制器，PLC控制器控制加压气体的压强和加压速度，由此使铸轧机前箱（3）中镁合金液液面保持平稳；

e、当镁合金液保温系统（7）中液面高度到达液位计一（8）预设的下限值后，开关阀一（13）持续处于关闭状态，关闭纤塞装置（22），同时关闭开关阀二（20），打开开关阀三（15）与开关阀四（21），开关阀三（15）打开以后，镁合金液保温系统（7）中的高压保护气体经气体干燥净化装置（14）回收至保护气回收装置（16）中，同时铸轧机前箱（3）中镁液回流至镁合金液保温系统（7）中，气体存储装置（18）通过保护气进气口二向铸轧机前箱（3）中通入保护气；通过气体成分及含量检测装置（24）检测气体存储装置（18）中SF₆和N₂的比例，从气源（17）中分别补充SF₆和N₂气体使其比例达到保护气成分配比的要求后储存于气体存储装置（18）中，留待下一工作循环中使用；

f、最后，铸轧机（1）作业完成，重复步骤b~e，进行下一次工作循环。