CN109530647B - 半连铸自动控流装置及控流方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半连铸自动控流装置及控流方法，涉及半连铸浇注控流装置技术领域。该装置还包括：中间包，通过与其连通的浇注管将其内的金属液流出；塞棒，设于所述浇注管的进口上方；伺服电机，带动所述塞棒移动开启和关闭所述浇注管的进口；结晶器，与所述浇注管的出口连通；液位检测元件，设于结晶器内；控制器，根据所述液位检测元件的液位信息，控制伺服电机转动，从而带动所述塞棒开启和关闭所述浇注管的进口。该方法包括：液位检测元件监测结晶器内的液位；控制器控制伺服电机转动。该发明的液位检测元件能够监测结晶器内的液位，根据不同的液位信息自动控制塞棒上升和下降，操作精确且即时性强，大大降低对人的依赖程度。

Description

半连铸自动控流装置及控流方法

技术领域

本发明涉及半连铸浇注控流装置技术领域，具体是涉及一种半连铸自动控流装置及控流方法。

背景技术

目前，国内半连铸铸锭生产中一般采用单管集中供流，即通过一根浇注管向结晶器中注入金属液。工作人员观测结晶器液面波动情况，通过人工转动控流丝杆带动塞棒上下运动，调节塞棒与浇注管之间的间隙，增加或减少金属液流量保持液面平稳。但是，这种人工控制金属液流量保持液面平稳的方式，要求生产过程人始终盯着液面变化进行相应调节，对人的操作要求比较高，可靠性差。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种半连铸自动控流装置及控流方法，该发明的液位检测元件能够监测结晶器内的液位，根据不同的液位信息自动控制塞棒上升和下降，操作精确且即时性强，大大降低对人的依赖程度。

本发明提供一种半连铸自动控流装置，包括：

中间包，通过与其连通的浇注管将其内的金属液流出；

塞棒，设于所述浇注管的进口上方；

伺服电机，带动所述塞棒移动开启和关闭所述浇注管的进口；

结晶器，与所述浇注管的出口连通；

液位检测元件，设于结晶器内，用于监测结晶器内的液位；

控制器，根据所述液位检测元件的液位信息，控制伺服电机转动，从而带动所述塞棒开启和关闭所述浇注管的进口。

在上述技术方案的基础上，所述液位检测元件的液位信息被转化为液位信号发送给控制器；

当控制器接收到低液位信号时，控制伺服电机转动，带动塞棒上升，增大所述浇注管的进口的流量；

当控制器接收到高液位信号时，控制伺服电机转动，带动塞棒下降，关闭所述浇注管的进口；

当控制器接收到异常信号时，触发报警器报警。

在上述技术方案的基础上，所述液位检测元件设有低液位和高液位，当液面不低于低液位时，低液位通；当液面高于高液位时，高液位通；

所述正常液位信号为低液位通、高液位断；

所述低液位信号为低液位断、高液位断；

所述高液位信号为低液位通、高液位通；

所述异常信号为低液位断、高液位通。

在上述技术方案的基础上，所述液位检测元件包括第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极的下端位置分别对应低液位和高液位，当金属液到达低液位时，低液位的电路断开转换为低液位信号，当金属液到达高液位时，高低液位的电路连通转换为高液位信号。

在上述技术方案的基础上，所述控流装置还包括传动装置，所述传动装置包括支座和与支座螺纹连接的丝杆，所述支座固定在所述中间包上方，所述丝杆的下端与所述塞棒连接，所述伺服电机通过与其连接的传动轴驱动所述丝杆转动。

在上述技术方案的基础上，所述塞棒的底部为球面状，所述浇注管的进口为开口逐渐增大的漏斗状结构。

本发明实施例还提供一种基于上述半连铸自动控流装置的控流方法，包括如下步骤：

液位检测元件监测结晶器内的液位；

控制器根据所述液位检测元件的液位信息，控制伺服电机转动，带动塞棒关闭和开启所述浇注管的进口。

在上述技术方案的基础上，所述液位检测元件的液位信息被转化为液位信号发送给控制器；

控制器根据所述液位检测元件的液位信息，进行如下控制：

当控制器接收到低液位信号时，控制伺服电机转动，带动塞棒上升，增大所述浇注管的进口的流量；

当控制器接收到高液位信号时，控制伺服电机转动，带动塞棒下降，关闭所述浇注管的进口；

当控制器接收到异常信号时，控制报警器报警。

在上述技术方案的基础上，液位检测元件设有低液位和高液位，当液面低于低液位时，该液位处的低液位信号连通；当液面高于高液位时，该液位处的高液位信号连通；

所述正常液位信号为低液位通、高液位断；

所述低液位信号为低液位断、高液位断；

所述高液位信号为低液位通、高液位通；

所述异常信号为低液位断、高液位通。

在上述技术方案的基础上，控制器还可以进行如下控制：

当控制器接收到低液位信号后，塞棒上升后，持续一段时间后依然接收到低液位信号，塞棒继续上升一段距离，如果依然出现低液位信号，控制报警器报警；

当控制器接收到高液位信号后，塞棒下降后，持续一段时间后依然接收到高液位信号，控制报警器报警；

当控制器接收到高液位信号后，塞棒下降，伺服电机的力矩到达预设力矩时，控制伺服电机停止转动；

当塞棒继续下降达到预设距离，伺服电机的力矩还没有达到预设力矩时，控制报警器报警。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

（1）本发明在结晶器内设置液位检测元件，可以监测结晶器内的金属液位，根据液位检测元件的液位信息，控制器控制伺服电机转动，带动塞棒开启和关闭浇注管的进口，操作精确且即时性强。本发明采用自动控流的方式，克服了人工操作的各种问题，节约了人力成本的同时降低对人的依赖，保证产品质量。

（2）本发明的检测元件采用两个电极，电极的下端位置分别对应低液位和高液位，当金属液到达低液位时，下端位于低液位处的电极的电路断开，表明低液位电路断开，当金属液到达高液位时，下端位于高液位处的电极的电路连通，表明高液位的电路连通，从而可以获取液位信息。液位信息转化为液位信号传送给控制器，控制器即可以通过不同的液位信息，控制塞棒开启和关闭浇注管。

（3）本发明还设有报警器，控制器根据不同的液位信，当出现异常液位信号或塞棒上升、下移后依然接收到异常信号或伺服电机的行程异常的情况时，控制报警器报警，防止控流装置损坏，发生安全事故。

（4）本发明的装置结构简单，实用性强，特别适用于解决小型半连铸设备由于安装空间及成本的限制很难实现自动控流的问题。

附图说明

图1是本发明实施例半连铸自动控流装置的结构示意图。

图2是本发明实施例的浇注管的结构示意图。

图3是本发明实施例半连铸自动控流方法流程图。

图4是本发明实施例的信号处理示意图。

附图标记：中间包1、塞棒2、伺服电机3、结晶器4、液位检测元件5、第一电极51、第二电极52、控制器6、支座71、丝杆72、传动轴73、浇注管8、支架9、拖座10。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

参见图1所示，本发明实施例提供一种半连铸自动控流装置，该装置包括：中间包1、塞棒2、伺服电机3、结晶器4、液位检测元件5和控制器6。

其中，中间包1通过与其连通的浇注管8将其内的金属液流出；塞棒2设于浇注管8的进口上方；伺服电机3能够带动塞棒2移动开启和关闭浇注管8的进口；结晶器4与浇注管8的出口连通；液位检测元件5设于结晶器4内，用于监测结晶器4内的液位；控制器6根据液位检测元件5的液位信息，控制伺服电机3转动，从而带动塞棒2开启和关闭浇注管8的进口。

在本实施例中，控流装置还包括传动装置，传动装置包括支座71和与支座71螺纹连接的丝杆72，支座71固定在中间包1上方，丝杆72的下端与塞棒2连接，伺服电机3通过与其连接的传动轴73驱动丝杆72转动。其中，伺服电机3安装在支架9上，支架9可根据实际需要调整水平和竖直方向的位置，传动轴73的两端分别通过万向节与伺服电机3和传动装置连接，可以适用于高度发生变化后的伺服电机3的传动。结晶器4固定在拖座10上。

实际应用中，控制器6可以采用PLC可编程逻辑控制器。

其中，通过精确金属液的流量，从而更精确的控制结晶器4内的金属液面，塞棒2的底部为球面状，浇注管8的进口为开口逐渐增大的漏斗状结构，塞棒2远离和靠近浇注管8，可以改变浇注管8进口的流量。

参见图2，提供一种浇注管8的结构，浇注管8内的通路包括漏斗状的开口和直孔，开口的直径为a为55mm，高度为b为4mm，浇注管8外壁形成的漏斗状结构的高度为c为90mm。

作为本装置的一种实施例，液位检测元件5设有低液位和高液位。进一步地，液位检测元件5包括第一电极51和第二电极52，第一电极51和第二电极52的下端位置分别对应低液位和高液位，当金属液降低至低液位以下时，低液位电极断开转换为低液位信号，当金属液到达高液位时，高低液位电极都接通转换为高液位信号。

本发明的控流装置的自动控流的过程为：初始生产阶段，人工调节液面稳定，转为自动控制模式，出现高、低液位则进行相应调整。液位检测元件5检测结晶器4内的液位，液位信息被转化为液位信号发送给控制器6。当控制器6接收到低液位信号时，控制伺服电机3转动，带动塞棒2上升，增大浇注管8的进口的流量；当控制器6接收到高液位信号时，控制伺服电机3转动，带动塞棒2下降，关闭浇注管8的进口；当控制器6接收到异常信号时，触发报警器报警。

其中，当液面不低于低液位时，低液位通；当液面高于高液位时，高液位通；正常液位信号为低液位通、高液位断；低液位信号为低液位断、高液位断；高液位信号为低液位通、高液位通；异常信号为低液位断、高液位通。

参见图3所示，本发明实施例还提供一种基于上述半连铸自动控流装置的控流方法，该方法包括如下步骤：

S1、液位检测元件5监测结晶器4内的液位。

其中，液位检测元件5设有低液位和高液位，当液位检测元件5为第一电极51和第二电极52，第一电极51和第二电极52的下端位置分别对应低液位和高液位，当金属液降低至低液位以下时，低液位电极断开转换为低液位信号，当金属液到达高液位时，高低液位电极都接通转换为高液位信号。液位检测元件5的液位信息被转化为液位信号发送给控制器6。

S2、控制器6根据液位检测元件5的液位信息，控制伺服电机3转动，带动塞棒2关闭和开启浇注管8的进口。

控制器6根据液位检测元件5的液位信息，进行如下控制：

当控制器6接收到低液位信号时，控制伺服电机3转动，带动塞棒2上升，增大浇注管8的进口的流量；

当控制器6接收到高液位信号时，控制伺服电机3转动，带动塞棒2下降，关闭浇注管8的进口；

当控制器6接收到异常信号时，控制报警器报警。

其中，当液面不低于低液位时，该液位处的信号连通；当液面高于高液位时，该液位处的信号连通。正常液位信号为低液位通、高液位断；低液位信号为低液位断、高液位断；高液位信号为低液位通、高液位通；异常信号为低液位断、高液位通。

控制器6还可以进行如下控制：

当控制器6接收到低液位信号后，塞棒2上升后，持续一段时间后依然接收到低液位信号，控制报警器报警。

当控制器6接收到高液位信号后，塞棒2下降后，持续一段时间后依然接收到高液位信号，控制报警器报警。

当控制器6接收到高液位信号后，塞棒2下降，伺服电机3的力矩到达预设力矩时，控制伺服电机3停止转动。伺服电机3内设有驱动器，预设力矩设于驱动器内，控制器获取伺服电机3的力矩信息。

当塞棒2继续下降超过预设距离，伺服电机3的力矩仍然没有达到预设力矩时，控制报警器报警。

在实际操作中，控制器设置多重报警机制，操作者及时进行人工干预，以下情况下进行报警：

1、在塞棒上升2次后持续出现低液位信号，报警；

2、高液位信号出现塞棒锁紧（扭矩反馈塞棒锁紧）后持续高液位8s，报警；

3、高液位信号出现塞棒下降7mm，扭矩反馈还未锁紧，报警；

4、出现异常信号持续5s，报警；

5、当需要伺服电机运动，但是伺服电机没有运动则报警器报警；如判断为低液位或者高液位，伺服电机应该动作但转速检测电机未转动，报警。

具体地，参见图4所示，提供一种具体可以操作实践的信号处理流程，先人工调节液面稳定，控制器收到正常液位信号，然后转为自动控制模式。

情况一：当出现低液位信号后，处理过程为：

（1）控制器塞棒上升1mm，分别根据情况转入1.1、 1.2、1.3、1.4、1.5的处理过程；

（1.1）当异常信号持续5s，报警器报警；

（1.2）处理后恢复正常液位信号；

（1.3）当伺服电机未动，报警；

（1.4）状态持续5s后，依然收到低液位信号，控制器控制塞棒上升0.5mm。若异常信号持续5s，报警器报警；处理后恢复正常液位信号；若伺服电机未动，报警；二次上升后若持续5s后，依然收到低液位信号，报警器报警，塞棒关闭浇注管。当出现高液位信号时，转入情况1.5的处理过程；

（1.5）出现高液位信号，塞棒下降关闭浇注管。若伺服电机未动，报警，若塞棒下降6mm，扭矩反馈未关闭，报警，并持续下降3mm保持。若塞棒下降6mm以内，扭矩反馈塞棒关闭浇注管，转入情况1.5.1、1.5.2、1.5.3的方式处理；

（1.5.1）关闭后高液位保持超过8s，报警；

（1.5.2）异常信号持续5s，报警器报警，保持塞棒关闭浇注管；

（1.5.3）高液位信号消失，等待2s，塞棒上升打开；

若出现高液位信号，转入情况1.5的处理过程；

若出现低液位信号，转入情况一的处理过程；

若出现高液位关闭后恢复正常液位，塞棒重新打开，开启的高度比关闭前低：若正常液位则保持，若异常信号持续5s，报警器报警，塞棒关闭浇注管；若伺服电机未动，报警。

情况二、出现高液位信号，转入情况1.5的处理过程。

情况三、异常信号持续5s，报警器报警，塞棒关闭浇注管。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种半连铸自动控流装置，其特征在于，包括：

中间包(1)，通过与其连通的浇注管(8)将其内的金属液流出；

塞棒(2)，设于所述浇注管(8)的进口上方；

伺服电机(3)，带动所述塞棒(2)移动开启和关闭所述浇注管(8)的进口；

结晶器(4)，与所述浇注管(8)的出口连通；

液位检测元件(5)，设于结晶器(4)内，用于监测结晶器(4)内的液位，所述液位检测元件(5)包括第一电极(51)和第二电极(52)，所述第一电极(51)和第二电极(52)的下端位置分别对应低液位和高液位；当金属液降低至低液位以下时，低液位电极断开转换为低液位信号，当金属液到达高液位时，高低液位电极都接通转换为高液位信号；

控制器(6)，根据所述液位检测元件(5)的液位信息，控制伺服电机(3)转动，从而带动所述塞棒(2)开启和关闭所述浇注管(8)的进口，具体包括：

当控制器(6)接收到低液位信号后，塞棒(2)上升后，持续一段时间后依然接收到低液位信号，塞棒(2)继续上升一段距离，如果依然出现低液位信号，控制报警器报警；

当控制器(6)接收到高液位信号后，塞棒(2)下降后，持续一段时间后依然接收到高液位信号，控制报警器报警；

当控制器(6)接收到高液位信号后，塞棒(2)下降，伺服电机(3)的力矩到达预设力矩时，控制伺服电机(3)停止转动；

当塞棒(2)继续下降超过预设距离，伺服电机(3)的力矩仍然没有达到预设力矩时，控制报警器报警；

若出现高液位关闭后恢复正常液位，塞棒重新打开，开启的高度比关闭前低；

所述控流装置还包括传动装置，所述传动装置包括支座(71)和与支座(71)螺纹连接的丝杆(72)，所述支座(71)固定在所述中间包(1)上方，所述丝杆(72)的下端与所述塞棒(2)连接，所述伺服电机(3)通过与其连接的传动轴(73)驱动所述丝杆(72)转动。

2.如权利要求1所述的半连铸自动控流装置，其特征在于：所述液位检测元件(5)的液位信息被转化为液位信号发送给控制器(6)；

当控制器(6)接收到低液位信号时，控制伺服电机(3)转动，带动塞棒(2)上升，增大所述浇注管(8)的进口的流量；

当控制器(6)接收到高液位信号时，控制伺服电机(3)转动，带动塞棒(2)下降，关闭所述浇注管(8)的进口；

当控制器(6)接收到异常信号时，触发报警器报警。

3.如权利要求2所述的半连铸自动控流装置，其特征在于：所述液位检测元件(5)设有低液位和高液位，当液面不低于低液位时，低液位通；当液面高于高液位时，高液位通；

所述正常液位信号为低液位通、高液位断；

所述低液位信号为低液位断、高液位断；

所述高液位信号为低液位通、高液位通；

所述异常信号为低液位断、高液位通。

4.如权利要求1所述的半连铸自动控流装置，其特征在于：所述塞棒(2)的底部为球面状，所述浇注管(8)的进口为开口逐渐增大的漏斗状结构。

5.一种基于权利要求1-4中任一项所述的半连铸自动控流装置的控流方法，其特征在于，包括如下步骤：

液位检测元件(5)监测结晶器(4)内的液位；液位检测元件(5)设有低液位和高液位，当液面不低于低液位时，该液位处的信号连通；当液面高于高液位时，该液位处的信号连通；

控制器(6)根据所述液位检测元件(5)的液位信息，控制伺服电机(3)转动，带动塞棒(2)关闭和开启所述浇注管(8)的进口；

控制器(6)还可以进行如下控制：

当控制器(6)接收到低液位信号后，塞棒(2)上升后，持续一段时间后依然接收到低液位信号，塞棒(2)继续上升一段距离，如果依然出现低液位信号，控制报警器报警；

当控制器(6)接收到高液位信号后，塞棒(2)下降后，持续一段时间后依然接收到高液位信号，控制报警器报警；

当控制器(6)接收到高液位信号后，塞棒(2)下降，伺服电机(3)的力矩到达预设力矩时，控制伺服电机(3)停止转动；

当塞棒(2)继续下降超过预设距离，伺服电机(3)的力矩仍然没有达到预设力矩时，控制报警器报警；

若出现高液位关闭后恢复正常液位，塞棒重新打开，开启的高度比关闭前低。

6.如权利要求5所述的控流方法，其特征在于：

所述液位检测元件(5)的液位信息被转化为液位信号发送给控制器(6)；

控制器(6)根据所述液位检测元件(5)的液位信息，进行如下控制：

当控制器(6)接收到异常信号时，控制报警器报警。

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