CN108705071B - 一种自动控制流速的合金液浇注方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动控制流速的合金液浇注方法。该方法利用带有计算机的中央控制台设定合金液浇注速度，采用称重传感器实时测量熔炼炉及其内部合金液的总重量，并反馈到中央控制台，中央控制台根据预设浇注速度和合金液实际浇注速度的比较，自动控制熔炼炉的倾翻角度和速度，以保持实际浇注速度与预设速度的一致。熔炼炉下方合金液接纳容器的正下方还安装有称重传感器，实时记录合金液浇注速度。本发明可实现合金液熔炼环节恒流速浇注和自动控制流速的浇注，可显著提升铸造等相关行业的生产效率和产品质量。

Description

一种自动控制流速的合金液浇注方法

技术领域

本发明属于铸造设备的技术领域，尤其涉及一种自动控制流速的合金液浇注方法。

背景技术

非晶、纳米晶合金带材具有高饱和磁感应强度、低损耗、低矫顽力、低激磁电流和良好的温度稳定性等优异性能，且制备工艺简单、成本低廉，广泛应用于电力电子、仪器设备等领域。随着科学技术的发展，各类电力电子器件对非晶、纳米晶合金带材的质量稳定性和厚度、宽度等尺寸规格的一致性也提出更高的要求。

非晶、纳米晶合金带材一般的生产工艺为：(1)按化学成分配比进行配料；(2)采用感应熔炼炉将配比好的原材料进行熔化，冶炼母合金；(3)将熔炼好的母合金液浇注到制带机的喷嘴包内，在压力下经喷嘴包上的喷嘴喷射到快速旋转的冷却辊表面，制备成厚度在40μm以下的带材。在上述第(3)工序环节，当前大部分制带装备都是将熔炼炉中的合金液连续、缓慢地浇注到较小的喷嘴包中，依靠喷嘴包中合金液自重所产生的压力将合金液喷出，制备成带材。带材的质量由母合金浇注这一工序起决定性作用，它直接决定带材的质量和关键性能指标，因为合金液的浇注流量必须与其喷出流量保持一致，才能实现喷嘴包中合金液面的稳定，即保持喷带压力的恒定。但由于目前合金液浇注过程基本上是人工完成，尚未实现自动化精确控制，对操作者依赖性较强，且不能保证制带全程浇注速度的一致性，因此制带全程喷嘴包内合金液的重量变化幅度较大，造成喷带压力的变化幅度大，直接影响带材质量的稳定性。

另外，在钢铁、铝合金、镁合金等金属材料的铸造生产中，由于合金液向铸模中浇注的过程缺乏精准有效的流量控制技术，造成了大量的原材料和能源浪费，增加了铸件成型后的二次加工，从而提高了生产成本、降低了生产效率。

发明内容

本发明所要解决的问题是：针对上述现有合金液浇注方法及装置的不足，提出一种自动控制流速的合金液浇注方法，通过中央控制台中计算机的实时、自动控制，实现合金液浇注过程中浇注速度可控，减少人工操作带来的不利影响，提高生产效率和产品质量。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：一种自动控制流速的合金液浇注方法，其特征在于，带有计算机的中央控制台设定合金液浇注的工艺参数，包括合金液总重量、浇注时间、浇注速度；熔炼炉所有支撑柱上均安装有称重传感器，称重传感器实时测量熔炼炉及其内部合金液的总重量，并反馈到中央控制台；所述中央控制台实时采集支撑柱上称重传感器测得的重量值，自动进行加和并计算出单位时间内熔炼炉内合金液的重量变化，得出实际浇注速度；中央控制台根据合金液实际浇注速度和预设浇注速度之间的差异，自动调控熔炼炉的倾翻角度和速度，以保持实际浇注速度与预设速度的一致；所述预设浇注速度可为一个或多个：

其中：m为预设的浇注速度，单位：kg/s；n代表整个浇注过程分成n段，n≥1；m₁-m_n为预设的各段浇注速度值，单位：kg/s；t为时间，单位：s；

t₁-t_n为各段浇注结束时的时间点，单位：s。

本申请的自动控制的合金液浇注方法，使用带有计算机的中央控制台设定合金液浇注速度，并且熔炼炉所有支撑柱上均安装有称重传感器，称重传感器实时测量熔炼炉及其内部合金液的总重量，并反馈到中央控制台，中央控制台根据合金液实际浇注速度和预设浇注速度之间的差异，自动调控熔炼炉的倾翻角度和速度，从而保证实际浇注速度与预设速度的一致。

作为本申请的创新点，即如何确定单位时间内浇注液的流出来的量是恒定的，为此，本申请设计了一个计算单位时间内合金液流速方程：

其中：m为预设的浇注速度，单位：kg/s；n代表整个浇注过程分成n段，n≥1；m₁-m_n为预设的各段浇注速度值，单位：kg/s；t为时间，单位：s；

t₁-t_n为各段浇注结束时的时间点，单位：s。

将上述方程准确的输入中央控制台的计算机系统中，使得合金液在浇注的任一时刻的流速，可通过中央控制台的计算机控制液压站使感应炉倾斜角度变化，最终保证合金液流速不变。

进一步，根据上述方案，所述自动控制流速的合金液浇注方法，其特征在于，所述熔炼炉由2个前置的固定支撑柱和2个后置的带有液压缸的支撑柱所支撑，熔炼炉与4个支撑柱之间通过轴连接。

进一步，根据上述方案，所述自动控制流速的合金液浇注方法，其特征在于，所述液压缸与液压站连接，可通过液压站调控液压缸中液压油的体积，来调控2个后置支撑柱的长度，实现熔炼炉整体绕前置固定支撑柱上的轴旋转，以实现合金液浇注。

进一步，根据上述方案，所述自动控制流速的合金液浇注方法，其特征在于，所述称重传感器为电容式称重传感器和轴销式称重传感器中的一种或两种。

进一步，根据上述方案，所述自动控制流速的合金液浇注方法，其特征在于，所述中央控制台与液压站电连接，通过实时调控液压站输出的液压油的方向、流量和压力，来调控熔炼炉倾翻的角度和速度，实现实际浇注合金液的重量与预设重量相一致。

进一步，根据上述方案，所述自动控制流速的合金液浇注方法，其特征在于，所述熔炼炉下方设有合金液接纳容器，所述合金液接纳容器的正下方安装有称重传感器，所述称重传感器实时记录合金液接纳容器及其内部合金液重量，并反馈到中央控制台。

本申请的自动控制流速的合金液浇注方法，是由中央控制台根据合金液实际浇注速度和预设浇注速度之间的差异，自动调控熔炼炉的倾翻角度和速度，以保持实际浇注速度与预设速度的一致，本发明利用中央控制台实现合金液浇注过程自动控制和调整，大大降低了生产过程中人为因素的影响，提高了生产效率和产品的质量。

附图说明

图1为根据本发明所设计的实施例1的装置图。

图2为根据本发明所设计的实施例2的装置图。

附图标示：1为中央控制台；2为液压站；3为熔炼炉；4为后置带液压缸的支撑柱；5为倾翻架；6为轴销式称重传感器；7为前置固定支撑柱；8为合金液接纳容器；9为电容式称重传感器；10为液压油导管。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

图1为本发明的实施例1的示意图。该浇注装置由中央控制台1、液压站2、熔炼炉3、后置带液压缸的支撑柱4、倾翻架5、轴销式称重传感器6、前置固定支撑柱7、合金液接纳容器8、电容式称重传感器9、液压油导管10组成，各组件之间的相对位置关系如图1所示。为简洁明了，另一侧的传感器、倾翻架、前置固定支撑柱和后置带液压缸的支撑柱等组件在图中并未绘制。

熔炼炉3由2个前置的固定支撑柱7和2个后置的带有液压缸的支撑柱4所支撑并连接，两个支撑柱与倾翻架5相连接固定，且所有的轴均为轴销式称重传感器6。支撑柱上轴销式称重传感器6测得的重量值实时反馈到中央控制台1，中央控制台1将4组实时数据自动进行加和并计算出单位时间内熔炼炉内合金液的重量变化，得出实际浇注速度。

液压站2与液压油导管10、后置带液压缸的支撑柱4和中央控制台1相连接，在系统运行时，中央控制台1实时调控液压站2输出的液压油的方向、流量和压力，来调控2个后置带液压缸的支撑柱4的高度，实现熔炼炉3整体绕前置固定支撑柱7上的轴旋转，实现合金液浇注。

合金液接纳容器8设置在熔炼炉3的下方，且合金液接纳容器8的正下方安装4个电容式称重传感器9，实时记录合金液接纳容器8及其内部合金液重量，并反馈到中央控制台1，以确保轴销式称重传感器6测量数据准确性。

如图1中所示，图中实线箭头表示从中央控制台1输出的控制信号，虚线箭头表示从各称重传感器输入到中央控制台1的测量数据信号。

本浇注装置的具体工作步骤如下：

a)启动中央控制台1中的计算机，设定合金液总重量、浇注时间、浇注速度等合金液浇注的工艺参数。

b)通过中央控制台1启动液压站2，输出液压油，进入液压缸内的液压油向上顶起后置带液压缸的支撑柱4，使熔炼炉3整体绕前置固定支撑柱7上的轴旋转，进行合金液浇注，浇注过程中支撑柱上的称重传感器实时测量熔炼炉3及其内部合金液的重量并反馈给中央控制台1，中央控制台1将重量数据自动加和并计算出实际浇注速度。

c)在合金液浇注过程中，当实际浇注速度偏离预设浇注速度时，中央控制台1将自动调整液压站2输出的液压油方向、流量和压力，进而调整后置带液压缸的支撑柱4的上升高度和速度，调控熔炼炉3的倾翻角度和速度，以保持实际浇注速度与预设浇注速度的一致。

整个浇注过程中，合金液流入熔炼炉3下方的接纳容器8中，合金液接纳容器8底部的电容式称重传感器9实时测量合金液接纳容器8及其内部合金液重量，并反馈给中央控制台1。中央控制台1可实时显示合金液接纳容器中8合金液的重量变化、浇注速度等信息，为调控熔炼炉3倾翻提供参考数据。

实施例2：

图2为本发明实施例2的示意图。该浇注装置由中央控制台1、液压站2、熔炼炉3、后置带液压缸的支撑柱4、倾翻架5、轴销式称重传感器6、前置固定支撑柱7、合金液接纳容器8、电容式称重传感器9、液压油导管10组成，各组件之间的相对位置关系如图1所示。为简洁明了，另一侧的传感器、倾翻架、前置固定支撑柱和后置带液压缸的支撑柱等组件在图中并未绘制。

熔炼炉3由2个前置的固定支撑柱7和2个后置带液压缸的支撑柱4所支撑并连接，前置的固定支撑柱7上的轴为轴销式称重传感器6，后置带液压缸的支撑柱4的轴均为普通的支撑轴，且液压缸内部均安装有电容式称重传感器9，支撑柱上轴销式称重传感器6和液压缸内部的电容式称重传感器9测得的重量值实时反馈到中央控制台1，中央控制台自动进行加和计算出单位时间内熔炼炉内合金液的重量变化，得出实际浇注速度。

液压站2与液压油导管10、后置带液压缸的支撑柱4和中央控制台1相连接，在系统运行时，中央控制台1实时调控液压站2输出的液压油的方向、流量和压力，来调控2个后置支撑柱4的长度，实现熔炼炉3整体绕前置固定支撑柱7上的轴旋转，实现合金液浇注。

合金液接纳容器8放置在熔炼炉3的下方，且合金液接纳容器8的正下方安装4个电容式称重传感器，实时记录合金液接纳容器8及其内部合金液重量，并反馈到中央控制台1，以确保轴销式称重传感器6和电容式称重传感器9测量数据的准确性。

如图2中所示，图中实线箭头表示从中央控制台1输出的各控制信号，虚线箭头表示从各称重传感器输入到中央控制台1的测量数据信号。

本浇注装置的具体工作步骤如下：

a)启动中央控制台1中的计算机，设定合金液总重量、浇注时间、浇注速度等合金液浇注的工艺参数。

b)通过中央控制台1启动液压站2，输出液压油，进入液压缸内的液压油向上顶起后置带液压缸的支撑柱4，使熔炼炉3整体绕前置固定支撑柱7上的轴旋转，进行合金液浇注，浇注过程中支撑柱上的称重传感器实时测量熔炼炉3及其内部合金液的重量并反馈给中央控制台1，中央控制台1将重量数据自动加和并计算出实际浇注速度。

c)在合金液浇注过程中，当实际浇注速度偏离预设浇注速度时，中央控制台1将自动调整液压站2输出的液压油方向、流量和压力，进而调整后置带有液压缸的支撑柱4的上升高度和速度，调控熔炼炉3的倾翻角度和速度，以保持实际浇注速度与预设浇注速度的一致。

整个浇注过程中，合金液流入熔炼炉3下方的合金液接纳容器8中，合金液接纳容器8底部的电容式称重传感器9实时测量合金液接纳容器8及其内部合金液重量，并反馈给中央控制台1。中央控制台1可实时显示合金液接纳容器中8合金液的重量变化、浇注速度等信息，为调控熔炼炉3倾翻提供参考数据。

上述实施例对本发明技术方案进行了系统详细的说明，应理解的是上述实施例仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明原则范围内所做的任何修改、补充或等同替换等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种自动控制流速的合金液浇注方法，其特征在于，带有计算机的中央控制台设定合金液浇注的工艺参数，包括合金液总重量、浇注时间、浇注速度；熔炼炉由2个前置的固定支撑柱和2个后置的带有液压缸的支撑柱所支撑，熔炼炉与4个支撑柱之间通过轴连接；熔炼炉所有支撑柱上均安装有称重传感器，称重传感器实时测量熔炼炉及其内部合金液的总重量，并反馈到中央控制台；所述中央控制台实时采集支撑柱上称重传感器测得的重量值，自动进行加和并计算出单位时间内熔炼炉内合金液的重量变化，得出实际浇注速度；中央控制台根据合金液实际浇注速度和预设浇注速度之间的差异，自动调控熔炼炉的倾翻角度和速度，以保持实际浇注速度与预设速度的一致；所述熔炼炉下方设有合金液接纳容器，所述合金液接纳容器的正下方安装有称重传感器，所述称重传感器实时记录合金液接纳容器及其内部合金液重量，并反馈到中央控制台；所述预设浇注速度可为一个或多个：

其中，m为预设的浇注速度，单位：kg/s；

n代表整个浇注过程分成n段，n≥1；

m₁-m_n为预设的各段浇注速度值，单位：kg/s；

t为时间，单位：s；

t₁-t_n为各段浇注结束时的时间点，单位：s。

2.根据权利要求1所述自动控制流速的合金液浇注方法，其特征在于，所述液压缸与液压站连接，可通过液压站调控液压缸中液压油的体积，来调控2个后置支撑柱的长度，实现熔炼炉整体绕前置固定支撑柱上的轴旋转，以实现合金液浇注。

3.根据权利要求1所述自动控制流速的合金液浇注方法，其特征在于，所述称重传感器为轴销式称重传感器和电容式称重传感器中的一种或两种。

4.根据权利要求2所述自动控制流速的合金液浇注方法，其特征在于，所述中央控制台与液压站电连接，通过实时调控液压站输出的液压油的方向、流量和压力，来调控熔炼炉倾翻的角度和速度，实现实际浇注合金液的重量与预设重量相一致。

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