CN114535556A - 一种冷却壁浇注装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于浇筑技术领域，具体是一种冷却壁浇注装置及其工作方法，包括底盘，所述底盘的一侧设有控制器，所述底盘的顶部对称设有两个支架，两个所述支架之间通过转轴转动连接有托盘，所述托盘的内部设有大浇包，所述底盘的顶部设有驱动装置，所述驱动装置的输出端与托盘的底部转动连接；所述底盘的两侧均通过电动伸缩杆设有斜梁，两个所述斜梁之间转动连接有横梁；该装置不仅可以满足冷却壁浇注过程中对浇注速度的不同要求，同时还能根据漏斗的高度自适应调节驱动电机的反转速度，进而改变沿大浇包向小浇包倒入的多余的熔融钢液的补偿量，适应性强，调节能力强，同时满足冷却壁的实际生产浇注需求，提高生产效果，保证生产效率。

Description

一种冷却壁浇注装置及其工作方法

技术领域

本发明属于浇筑技术领域，具体是一种冷却壁浇注装置及其工作方法。

背景技术

高炉冷却壁是高炉内衬的重要水冷件，安装在高炉的炉身、炉腰、炉腹、炉缸等部位，不但承受高温，还承受炉料的磨损、熔渣的侵蚀和煤气流的冲刷，必须具备良好的热强度、耐热冲击、抗急冷急热性等综合性能。冷却壁能有效地防止炉壳受热和烧红，高炉内衬砖被烧蚀后主要靠渣皮保护冷却壁本身，并维持高炉的安全生产；浇注工艺指的是将炼好的钢水浇注成钢锭的方法及技术。浇注方法按钢水进入钢锭模的方位可分为上注和下注，表面质量要求严格的不锈钢、硅钢、薄板等钢种采用下注，内部质量要求较高的重轨、炮管等钢种多采用上注；小钢锭只能下注，大钢锭则适于上注。

中国发明专利2014101696551提出了一种浇注装置，包括台车、设于台车上的纵向移动车、设于纵向移动车上的横向移动车、设于横向移动车上的倾倒装置及设于倾倒装置上的铁水包，所述横向移动车与倾倒装置之间还设有升降支架，所述升降支架包括前后相对设置的两个X型的支脚，每一支脚是由两个条形杆交叉设置并使其中部枢接连接而成，所述升降支架的底端设有滑动部件，所述横向移动车上设有与滑动部件相配合的滑轨，所述升降支架内还设有升降油缸，通过所述升降油缸的驱动可使所述升降支架的滑动部件沿滑轨滑动而使升降支架上下升降；该浇筑装置无法调节浇注速率，无法结合冷却壁所需的慢快慢的浇注要求进行浇注，因此会造成浇注后的冷却壁无法满足所需的生产需求。

同时在进行铸钢冷却壁的浇注过程中，由于钢材属于热膨胀材料，因此高温熔融的钢液在到达铸模后会由于热胀冷缩原理其体积进行收缩，结合冷却壁的实际浇注生产要求，体积变化会造成其产物强度下降，更有甚者会造成其破裂，降低生产效果。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种冷却壁浇注装置及其工作方法，进而根据冷却壁的浇注需要改变浇注过程，自适应调节浇注速度以及浇注的补偿量，提高浇注质量，保证浇注效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种冷却壁浇注装置，包括底盘，所述底盘的一侧设有控制器，所述底盘的顶部对称设有两个支架，两个所述支架之间通过转轴转动连接有托盘，所述托盘的内部设有大浇包，所述底盘的顶部设有驱动装置，所述驱动装置的输出端与托盘的底部转动连接；

所述底盘的两侧均通过电动伸缩杆设有斜梁，两个所述斜梁之间转动连接有横梁，一侧所述斜梁远离横梁的一侧设有步进电机，所述步进电机的输出端穿过斜梁与横梁固定连接；所述横梁的顶部设有三脚架，所述三脚架的顶部转动连接有转动杆，所述转动杆的一侧设有小浇包，所述转动杆的另一侧设有气泵，所述气泵的输出端设有配重块，所述配重块的另一端设有挡光杆，所述横梁的顶部设有光电检测仪，所述光电检测仪与挡光杆相匹配；

所述三脚架远离大浇包的一侧设有第一横杆，所述第一横杆的一侧转动连接有第二横杆，所述第二横杆的另一端设有铅坠，所述铅坠的内部设有漏孔，所述漏孔的内部通过调节装置设有漏斗；

所述调节装置包括多组液压杆，所述液压杆的底部与铅坠的顶部固定连接，所述液压杆的输出端与漏斗的外表面顶部固定连接，所述漏斗的外表面顶部设有位移传感器用以检测其与铅坠顶部的位移值，所述漏斗的底部均匀阵列开设有多组滑槽，所述漏孔内壁均匀阵列设有多组耐高温杆，所述耐高温杆与滑槽相匹配，所述漏斗内部滑动连接有耐高温挡块，所述耐高温杆的另一端与耐高温挡块固定连接，所述耐高温挡块的顶部设有温度传感器；

当对冷却壁进行第二阶段浇注时，所述控制器控制气泵启动带动配重块向远离小浇包端移动，所述大浇包内的熔融钢液倒入小浇包的总量增大，所述控制器控制液压杆带动漏斗沿漏孔向下移动，所述位移传感器检测到的位移值减小，所述控制器增大驱动装置反转的速度，沿所述大浇包倒入小浇包的熔融钢液补偿量减小；

一种冷却壁浇注装置的工作方法，包括以下步骤：

S1、所述大浇包内部装有熔融钢液，当对冷却壁进行第一阶段的浇注时，所述控制器控制驱动电机启动带动丝杠转动，所述丝杠转动带动螺母套向远离横梁端移动，所述螺母套移动借助曲柄和连杆协同配合带动大浇包绕转轴转动，所述大浇包内的熔融钢液倒至小浇包内部；

S2、所述控制器控制液压杆启动并带动漏斗沿漏孔向下移动，所述漏斗底部相对耐高温挡块向下移动，所述位移传感器检测到的位移值减小，所述漏斗底部的开口相对增大；

S3、当所述小浇包内的熔融钢液体积增大时，所述转动杆绕三脚架转动，所述配重块带动挡光杆上升，当所述挡光杆到达光电检测仪内部时，所述光电检测仪检测到的数值为零，所述小浇包内的熔融钢液的体积已经到达预设值，所述控制器控制驱动电机反向启动；

S4、当所述位移传感器检测到的位移值减小时，所述控制器控制驱动电机的反转速度增大，所述大浇包向小浇包内倒入熔融钢液补偿量减小；

S5、所述控制器控制步进电机启动，所述步进电机带动横梁转动，所述横梁转动带动小浇包转动，在所述铅坠的重力作用下第二横杆绕第一横杆转动，所述漏斗始终处于竖直状态；

S6、将所述小浇包内的熔融钢液倒入漏斗内，并沿漏斗倒入模具内进行浇注，待所述小浇包内的熔融钢液浇注完成后，所述小浇包内的熔融钢液补偿量用于对熔融钢液由于热胀冷缩原理的体积减小量进行补偿；

S7、当对冷却壁进行第二阶段的浇注时，所述气泵启动带动配重块向远离小浇包端移动，将所述大浇包内的熔融钢液倒至小浇包内，且所述小浇包内熔融钢液的总量预设值增大，所述控制器控制液压杆启动带动漏斗沿漏孔进一步下降，所述位移传感器检测到的位移值进一步减小；

S8、当所述挡光杆位于光电检测仪内部且光电检测仪检测到的数值为零时，所述驱动电机反转带动大浇包反转，根据所述位移传感器检测到位移值减小，所述控制器控制驱动电机的反转速度增大，沿所述大浇包倒出的熔融钢液补偿量减小,重复上述浇注过程，完成冷却壁第二阶段浇注过程；

S9、当对冷却壁进行第三阶段的浇注时，所述控制器控制液压杆带动漏斗沿漏孔向上移动，所述位移传感器检测到的位移值增大，所述控制器控制驱动电机反转速度减小，且所述控制器控制气泵反向启动带动配重块向靠近小浇包端移动，重复上述浇注过程，最终完成冷却壁的整套浇注过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本申请通过设置大浇包、小浇包、漏斗、横梁、转动杆、配重块和光电检测仪等部件的相互配合，将大浇包内的熔融钢液借助驱动装置倒入小浇包内，当光电检测仪检测到的数值为零时，驱动装置带动大浇包反转停止倒入，同时步进电机启动带动横梁转动，横梁转动将小浇包内的熔融钢液倒入漏斗内，在铅坠的作用下漏斗始终处于竖直状态，漏斗内的熔融钢液倒入模具内完成浇注工序，该装置对浇注过程进行阶段性分量调控，避免一次性浇注过于的熔融钢液，具有极好的缓冲保护效果，同时通过漏斗位置上的稳定性，避免在浇筑过程中由于位置的变化造成其浇注的不稳定，进而对产品质量造成损坏，适应性更高，可调节性能更好。

2.本申请通过漏斗、漏孔、液压杆、该高温挡块、气泵和驱动电机等部件的相互配合，当对冷却壁进行第二阶段浇注时，气泵启动带动配重块远离小浇包，则小浇包的承载总量预设值增大，同时控制器控制液压杆带动漏斗向下移动，漏斗底部相对开口增大，位移传感器检测到的位移值减小，驱动电机的反转速度增大，大浇包倒入小浇包内的熔融钢液补偿量减小，进而完成浇注过程，该装置不仅可以满足冷却壁浇注过程中对浇注速度的不同要求，同时还能根据漏斗的高度自适应调节驱动电机的反转速度，进而改变沿大浇包向小浇包倒入的多余的熔融钢液的补偿量，适应性强，调节能力强，同时满足冷却壁的实际生产浇注需求，提高生产效果，保证生产效率。

3.本申请通过对冷却壁浇注装置的具体工作方法的限定，提高浇注效率，保证浇注效果，同时可以根据实际情况改变浇注操作，适应性更强，可调节性更强。

附图说明

图1为本发明中整体结构示意图；

图2为本发明中整体正视示意图；

图3为本发明中整体右视示意图

图4为图1中A处放大示意图；

图5为本发明托盘底部结构示意图；

图6为图1中B处放大示意图；

图7为第二实施例中漏斗移动前的正视剖视示意图；

图8为第二实施例中漏斗移动后的正视剖视示意图。

附图标记：1、底盘；2、移动轮；3、斜梁；4、支架；5、加强筋；6、转轴；7、托盘；8、大浇包；9、滑块；10、驱动电机；11、丝杠；12、螺母套；13、连杆；14、固定块；15、横梁；16、步进电机；17、三脚架；18、转动杆；19、小浇包；20、配重块；21、光电检测仪；22、挡光杆；23、第一横杆；24、第二横杆；25、铅坠；26、漏斗；27、漏孔；28、液压杆；29、滑槽；30、耐高温杆；31、耐高温挡块；32、气泵；33、曲柄。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

如图1-6所示，一种冷却壁浇注装置，包括底盘1，底盘1的一侧设有控制器，控制器电性控制各电气元件，底盘1的顶部对称设有两个支架4，两个支架4之间通过转轴6转动连接有托盘7，托盘7的内部设有大浇包8，大浇包8内部装载有熔融的钢液，用于进行后续的浇注工作，底盘1的顶部设有驱动装置，驱动装置的输出端与托盘7的底部转动连接，进而通过驱动装置可以带动托盘7绕着转轴6发生转动，托盘7转动带动内部的大浇包8转动从而将内部的熔融钢液倒出进行浇注工作。

其中，驱动装置包括驱动电机10，驱动电机10底部与底盘1的顶部固定连接，驱动电机10的输出端设有丝杠11，底盘1的顶部对称设有两组滑块9，滑块9的顶部滑动连接有螺母套12，螺母套12与丝杠11外表面螺纹连接，螺母套12的顶部转动连接有曲柄33，曲柄33的另一端转动连接有连杆13，托盘7的对称设有两组固定块14，固定块14的内部与连杆13的外表面转动连接，因此当驱动电机10启动后会带动丝杠11转动，丝杠11转动会带动螺母套12在滑块9上滑动，螺母套12滑动时会带动顶部的曲柄33绕着螺母套12发生转动，曲柄33转动时会通过连杆13以及固定块14带动托盘7绕着转轴6发生转动，进而实现托盘7带动大浇包8倾斜并将其内部的熔融钢液倒出的过程，进一步完善其浇注过程。

底盘1的两侧均通过电动伸缩杆设有斜梁3，两个斜梁3之间转动连接有横梁15，一侧斜梁3远离横梁15的一侧设有步进电机16，步进电机16的输出端穿过斜梁3与横梁15固定连接；步进电机16启动带动横梁15转动，进而进行后续的浇注工作，其中斜梁3作为支撑组件，不仅为步进电机16进行支撑限位，同时还能为横梁15的转动提供所需的空间两侧支撑，起到了至关重要的作用，同时可通过对斜梁3与底盘1之间角度的调节，进一步改变浇注的角度位置，提供其适应性，保证其浇注的合理运行。

横梁15的顶部设有三脚架17，三脚架17的顶部转动连接有转动杆18，转动杆18可作为翘板，而三脚架17即为翘点，进而保证后续的浇注工序的稳定性和可操作性，转动杆18的一侧设有小浇包19，转动杆18的另一侧设有气泵32，气泵32的输出端设有配重块20，配重块20与小浇包19位于三脚架17两侧，当小浇包19内未存在熔融钢液时，配重块20的重量大于小浇包19端，因此转动杆18会向配重块20端向下倾斜，而当大浇包8向小浇包19内进行浇注后，小浇包19内存有熔融钢液，则小浇包19重量增大，小浇包19向下并带动转动杆18绕三脚架17转动，配重块20向上移动，配重块20的另一端设有挡光杆22，横梁15的顶部设有光电检测仪21，光电检测仪21与挡光杆22相匹配，因此当配重块20上升至合适高度后，挡光杆22位于光电检测仪21之间，光电检测仪21发射的光信号被挡光杆22阻挡，则控制器控制驱动电机10反转，驱动电机10带动其顶部的托盘7反向移动，大浇包8随之反向移动回收其熔融钢液，使其不再向下流出。

三脚架17远离大浇包8的一侧设有第一横杆23，第一横杆23的一侧转动连接有第二横杆24，第二横杆24可绕着第一横杆23转动，第二横杆24的另一端设有铅坠25，铅坠25的内部设有漏孔27，漏孔27的内部通过调节装置设有漏斗26，因此在铅坠25的重力作用下，漏斗26时刻处于竖直状态，则漏斗26内的熔融钢液就可以不断向下流至模具内进行浇注。

其中，小浇包19进料口与大浇包8的出料口相匹配，漏斗26的进料口与小浇包19的出料口相匹配，因此大浇包8内的熔融钢液在大浇包8转动时流至小浇包19内，而小浇包19内的熔融钢液在随横梁15转动时会流至漏斗26内，而漏斗26在底部铅坠25的重力作用下时刻处于竖直状态，则内部的熔融钢液可以直接沿其底部的漏口排出进行浇注，通过大浇包8、小浇包19和漏斗26的共同配合，不仅可以对需要浇注的熔融钢液流动进行阶段性地缓冲保护，避免其直接一次性大量流至模具内对其造成损坏，并且可以更加精细化的对浇注速度和浇注过程进行精细化合理化的调控，保证浇注工作的稳定高效地进行。

底盘1的两侧分别均匀阵列设有多组移动轮2，支架4远离大浇包8的一侧设有加强筋5，移动轮2保证底盘1移动的可操作性，加强筋5保证支架4的稳定性。

第一横杆23的内部设有通孔，第二横杆24远离铅坠25的端部设有长杆，长杆与通孔相匹配，进而可以实现第二横杆24绕着第一横杆23转动，长杆远离铅坠25的一端端部设有平衡块，同时借助平衡块的作用，避免其端部在铅坠25和漏斗26以及漏斗26内的熔融钢液的重力作用使得其第二横杆24发生倾斜，进而无法使其保持垂直状态。

使用时，将熔融钢液倒至大浇包8内，尤其的，可以在大浇包8外表面设置加温保温装置，使其对内部的熔融钢液时刻处于所需的温度值，进而保证浇注的便捷性能和可调节性能，避免每次需要重新熔融钢材制作所需的熔融钢液，之后驱动电机10启动带动丝杠11转动，丝杠11转动带动螺母套12移动，螺母套12移动通过连杆13和曲柄33的配合作用带动托盘7绕转轴6转动，进而托盘7可以带动大浇包8转动，大浇包8发生倾斜将内部的熔融钢液倒至小浇包19内部。

小浇包19在初始状态下，由于配重块20的重力作用其会带动转动杆18绕三脚架17发生转动，而当大浇包8内的熔融钢液不断倒向小浇包19内时，小浇包19以及内部的熔融钢液的重力不断增大，小浇包19带动转动杆18绕三脚架17不断反转，小浇包19向下移动的同时配重块20不断向上移动，配重块20向上移动时会带动挡光杆22向上移动，当配重块20移动至合适高度时，挡光杆22位于光电检测仪21内部，则光电检测仪21检测到的光度数值为零，此时控制器控制驱动电机10反转，驱动电机10反转时带动托盘7反转，托盘7反转带动大浇包8反转，大浇包8反转时会停止向小浇包19内倒入熔融钢液，进而完成一个阶段的倒料工作。

当模具到达合适位置，即漏斗26底部时，步进电机16启动带动横梁15绕着斜梁3转动，横梁15转动时会通过三脚架17带动顶部的小浇包19转动，小浇包19转动时会其内部的熔融钢液倒入至漏斗26内部，而由于漏斗26底部具有铅坠25，且第二横杆24可绕第一横杆23转动，因此铅坠25在自身重力的作用下带动内部的漏斗26处于竖直状态，进而小浇包19内的熔融钢液可以倒入至漏斗26内，并沿漏斗26落至模具内进行浇注工作，当浇注完成后，只需步进电机16反向启动带动横梁15恢复原位，并继续控制将大浇包8内的熔融钢液倒至小浇包19内，再沿小浇包19倒至漏斗26内，进而对后续模具进行浇注。

尤其的，当步进电机16带动横梁15转动时，横梁15转动带动小浇包19转动并将其内部的熔融钢液倒至漏斗26内部，但由于横梁15转动，因此第一横杆23随之发生转动，则第一横杆23在水平方向上的投影随之缩短，此刻即使漏斗26在铅坠25的作用下处于竖直状态，但是由于第一横杆23在水平方向上的投影缩短，则第二横杆24会带动铅坠25以及漏斗26在水平方向上发生移动，尤其是沿横梁15垂直方向向大浇包8端移动，因此漏斗26的底部漏口与模具的开口端会发生相对移动，进而不能实现对准，为了解决以上问题，此时需要斜梁3与底盘1拼接处的电动伸缩杆启动，由图可知斜梁3处于倾斜向上的角度，因此斜梁3在电动伸缩杆的带动下会向上移动，斜杆3会带动整个横梁15在水平面上的投影沿远离大浇包8端移动，进而保证其处于原定位置，进而保证漏斗26的底部漏口与模具的开口端同心。

该装置对浇注过程进行阶段性分量调控，避免一次性浇注过于的熔融钢液，具有极好的缓冲保护效果，同时通过漏斗26位置上的稳定性，避免在浇筑过程中由于位置的变化造成其浇注的不稳定，进而对产品质量造成损坏，适应性更高，可调节性能更好。

第二实施例

如图7和图8所示，在实际使用时要结合冷却壁的具体加工制作流程进行浇注，而冷却壁在浇注时需要保证其浇注速度为慢快慢，具体的，在浇注至冷却管道底部时浇注速度应该较慢，而浇注冷却管道之间时应保证浇注速度变快，当浇注没过冷却管道后应该保证浇注速度变慢，进而可以保证冷却壁的强度，避免冷却壁中的冷却管道在浇注过程中与熔融钢液发生粘连并破碎的问题，同时由于钢材属于热膨胀材料，因此其在加热变为熔融态进行浇注时，会在浇注完成后由于其热胀冷缩原理体积发生急剧的缩小，而进一步结合冷却壁的加工过程，由于其浇注速度的变化，则熔融钢液的冷却体积收缩速度不同，为了避免其热膨胀收缩造成冷却壁体积变化甚至发生破裂，需要根据对其浇注的速度的变化自适应调节其浇注的体积，做到最佳的体积补偿，为了解决以上问题，结合实际加工过程，该冷却壁浇注装置还包括：调节装置包括多组液压杆28，液压杆28的底部与铅坠25的顶部固定连接，液压杆28的输出端与漏斗26的外表面顶部固定连接，因此液压杆28可以带动漏斗26在漏孔27内移动，漏斗26的外表面顶部设有位移传感器用以检测其与铅坠25顶部的位移值，漏斗26的底部均匀阵列开设有多组滑槽29，漏孔27内壁均匀阵列设有多组耐高温杆30，耐高温杆30与滑槽29相匹配，耐高温杆30的另一端设有耐高温挡块31，因此当漏斗26在漏孔27内移动时，耐高温杆30相对漏斗26在滑槽29内发生移动，则耐高温杆30端部的耐高温挡块31与漏斗26发生相对移动。

大浇包8和小浇包19靠近漏斗26端均设有浇口，漏斗26和漏孔27均为倒圆台型结构，则借助漏斗26的倒圆台型结构，因此漏斗26相对的开口大小对应发生变化，熔融钢液的浇注速率同步发生变化，进而满足所需的浇注要求，耐高温挡块31的顶部设有温度传感器，通过温度传感器可以检测沿漏斗26排出的熔融钢液的温度值，进而满足浇注时对熔融钢液的温度要求。

耐高温档块31的直径大于漏斗26底部的开口直径，漏孔27的底部直径大于耐高温挡块31的直径，漏孔27的侧壁与漏斗26的外壁相互平行，对一系列直径的限定，进而满足漏斗26在漏孔27内移动的过程要求，保证漏斗26移动的稳定性和可操作性。

滑槽29靠近耐高温挡块31一侧对称设有两组耐高温弹性挡片，耐高温杆30两侧与耐高温弹性挡片相接触，耐高温弹性挡片主要起到对滑槽29的阻挡作用，避免漏斗26内部的熔融钢液沿滑槽29流出进而造成其对融液流速以及流量的改变。

使用时，由第一实施例可知，通过控制驱动电机10带动托盘7转动进而带动大浇包8转动使其内部的熔融钢液沿大浇包8导致小浇包19内部，当小浇包19内部的熔融钢液体积增大并带动配重块20向上移动最终带动挡光杆22到达光电检测仪21内部时，光电检测仪21的检测数值为零，控制器控制驱动电机10反向转动并带动大浇包8反转停止向小浇包19内倒入熔融钢液，之后步进电机16带动横梁15转动进而带动小浇包19转动，小浇包19内的熔融钢液倒至漏斗26内并沿漏斗26落至模具内部。

起始阶段，液压杆28带动漏斗26处于初始位置，此时耐高温挡块31将漏斗26底部开口挡住，且气泵32处于初始位置，而当对冷却壁进行浇注时，起始浇注需要浇注速度慢，则此时，只需要控制液压杆28启动带动端部的漏斗26向下移动，则漏斗26会在漏孔27内上下移，而漏斗26相对耐高温挡块31向下移动，耐高温挡块31对于漏斗26的底部重合程度减小，漏斗26底部的实际开口大小增大，此时控制驱动电机10带动大浇包8倾斜将其内部的熔融钢液倒至小浇包19内部，而当光电检测仪21的数值为零时，说明小浇包19内的熔融钢液量满足冷却壁中冷却管道底部的浇注量，控制器会控制驱动电机10反转并控制大浇包8反转停止向小浇包19内倒入熔融钢液。

但由于液压杆28带动漏斗26向上移动，漏斗26底部的实际开口大小减小，漏斗26内部的熔融钢液流出的速度降低，熔融钢液到达模具中与外界空气接触的时间增大，则熔融钢液由于热胀冷缩原理体积减小量增大，此时为了对该体积减小量进行补偿，需要在小浇包19内倒入量适当增大一定量。

此时由于驱动电机10带动托盘7以及顶部的大浇包8反转停止向小浇包19倒入熔融钢液时，大浇包8流出的熔融钢液并不会立即停止，而是会有一定的延时性，即当光电检测仪21检测到的数值为零，即小浇包19内的熔融钢液量满足冷却壁第一阶段浇注时，大浇包8反转回收过程中仍有部分熔融钢液会落至小浇包19内部，进而可以借助该部分的量对具备热膨胀系数的钢材的体积缩小量进行补偿，以此实现充分的浇注量。

具体的，当光电检测仪21检测到的数值为零时，控制器会控制驱动电机10反转，此时由于液压杆28端部带动漏斗26下降，位移传感器检测到的位置值减小，因此驱动电机10的反转速度对应增大，则大浇包8的反转速度增大，而在满足规定浇注量的基础上，在大浇包8反转时其沿大浇包8倒至小浇包19内的熔融钢液量减小，进而当步进电机16带动小浇包19转动将其内部的熔融钢液倒至漏斗26，并沿漏斗26逐渐倒至模具内部时，漏斗26底部的流动速度由于漏斗26的底部漏口受到耐高温挡块31的阻挡增大，则沿漏斗26流出的熔融钢液的流速增大，进而满足冷却壁第一阶段较慢的浇注速度的要求，同理，由于小浇包19内部的熔融钢液的存量要大于第一阶段体积量，因此在浇筑过程中，较慢的浇注速度对应的熔融钢液的体积收缩量被填充，且多出的熔融钢液的总量由位移传感器检测到的位移值所决定，进而满足所需的实际要求，保证其浇注的充实性和稳定性。

同时，当完成第一阶段的浇注后，步进电机16带动横梁15反向移动恢复原位，同时驱动电机10正转带动大浇包8继续转动进行第二阶段的浇注，此时液压杆28输出端带动漏斗26沿漏孔27向下移动，位移传感器检测到的位移值进一步减小，则漏斗26底部的开口相对变大，漏斗26的浇注速度增大，同时当第二阶段需要浇注的熔融钢液量增大时，气泵32启动带动配重块20向远离小浇包19端移动，根据力矩原理，在配重块20重力以及小浇包19的力臂一定的情况下，当挡光杆22到达光电检测仪21内部使得光电检测仪21检测到的数值为零时，小浇包19内部的熔融钢液的重量要同步增大，进而保证冷却壁浇注的第二阶段满足所需的浇注量，当光电检测仪21的检测数值为零时，驱动电机10反向启动并带动托盘7和大浇包8反向转动，同时由于位移传感器检测到的位移值进一步减小，因此驱动电机10的转动速度增大，此时大浇包8复位的速度增大，沿大浇包8倒至小浇包19内的多余的熔融钢液量减小，而当步进电机16转动带动小浇包19转动并将其内部的熔融钢液倒至漏斗26内部后，沿漏斗26落至模具内部，而由于漏斗26底部的开口大小相对增大，则沿漏斗26底部落至模具的熔融钢液的流速增大，则熔融钢液由于热胀冷缩原理其体积缩小量减小，则由于大浇包8反转倒出的多余的熔融钢液量同步减小，进而可以对其进行匹配，满足第二阶段冷却壁浇注时的浇注速度和浇注量。

当进行第三阶段浇注时，与上述过程相同，只需要通过控制器控制液压杆28带动漏斗26在漏孔27内的高度升高，位移传感器检测到的位移值增大，进而控制浇注速度减小，并且同步控制驱动电机10的反转速度减小，满足不同浇注速度下所需的熔融钢液的浇注量的补偿，保证浇注质量，提高浇注效率。

完成所有浇注过程后，只需要控制器控制驱动电机10和步进电机16恢复原位，液压杆28带动漏斗26上升至最高位，则漏斗26处于关闭状态，同步的气泵32带动配重块20恢复原位，小浇包19与配重块20力矩平衡，整个装置恢复原状。

该装置不仅可以满足冷却壁浇注过程中对浇注速度的不同要求，同时还能根据漏斗26的高度自适应调节驱动电机10的反转速度，进而改变沿大浇包8向小浇包19倒入的多余的熔融钢液的补偿量，适应性强，调节能力强，同时满足冷却壁的实际生产浇注需求，提高生产效果，保证生产效率。

第三实施例

一种冷却壁浇注装置的工作方法，该方法涉及采用冷却壁浇注装置浇筑冷却壁，包括以下步骤：

S1、大浇包8内部装有熔融钢液，当对冷却壁进行第一阶段的浇注时，控制器控制驱动电机10启动带动丝杠11转动，丝杠11转动带动螺母套12向远离横梁15端移动，螺母套12移动借助曲柄33和连杆13协同配合带动大浇包8绕转轴6转动，大浇包8内的熔融钢液倒至小浇包19内部；

S2、控制器控制液压杆28启动并带动漏斗26沿漏孔27向下移动，漏斗26底部相对耐高温挡块31向下移动，位移传感器检测到的位移值减小，漏斗26底部的开口相对增大；

S3、当小浇包19内的熔融钢液体积增大时，转动杆18绕三脚架17转动，配重块20带动挡光杆22上升，当挡光杆22到达光电检测仪21内部时，光电检测仪21检测到的数值为零，小浇包19内的熔融钢液的体积已经到达预设值，控制器控制驱动电机10反向启动；

S4、当位移传感器检测到的位移值减小时，控制器控制驱动电机10的反转速度增大，大浇包8向小浇包19内倒入熔融钢液补偿量减小；

S5、控制器控制步进电机16启动，步进电机16带动横梁15转动，横梁15转动带动小浇包19转动，在铅坠25的重力作用下第二横杆24绕第一横杆23转动，漏斗26始终处于竖直状态；

S6、将小浇包19内的熔融钢液倒入漏斗26内，并沿漏斗26倒入模具内进行浇注，待小浇包19内的熔融钢液浇注完成后，小浇包19内的熔融钢液补偿量用于对熔融钢液由于热胀冷缩原理的体积减小量进行补偿；

S7、当对冷却壁进行第二阶段的浇注时，气泵32启动带动配重块20向远离小浇包19端移动，将大浇包8内的熔融钢液倒至小浇包19内，且小浇包19内熔融钢液的总量预设值增大，控制器控制液压杆28启动带动漏斗26沿漏孔27进一步下降，位移传感器检测到的位移值进一步减小；

S8、当挡光杆22位于光电检测仪21内部且光电检测仪21检测到的数值为零时，驱动电机10反转带动大浇包8反转，根据位移传感器检测到位移值减小，控制器控制驱动电机10的反转速度增大，沿大浇包8倒出的熔融钢液补偿量减小,重复上述浇注过程，完成冷却壁第二阶段浇注过程；

S9、当对冷却壁进行第三阶段的浇注时，控制器控制液压杆28带动漏斗26沿漏孔27向上移动，位移传感器检测到的位移值增大，控制器控制驱动电机10反转速度减小，且控制器控制气泵32反向启动带动配重块20向靠近小浇包19端移动，重复上述浇注过程，最终完成冷却壁的整套浇注过程。

过对冷却壁浇注装置的具体工作方法的限定，提高浇注效率，保证浇注效果，同时可以根据实际情况改变浇注操作，适应性更强，可调节性更强。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种冷却壁浇注装置，包括底盘，所述底盘的一侧设有控制器，其特征在于，所述底盘的顶部对称设有两个支架，两个所述支架之间通过转轴转动连接有托盘，所述托盘的内部设有大浇包，所述底盘的顶部设有驱动装置，所述驱动装置的输出端与托盘的底部转动连接；

所述底盘的两侧均通过电动伸缩杆设有斜梁，两个所述斜梁之间转动连接有横梁，一侧所述斜梁远离横梁的一侧设有步进电机，所述步进电机的输出端穿过斜梁与横梁固定连接；所述横梁的顶部设有三脚架，所述三脚架的顶部转动连接有转动杆，所述转动杆的一侧设有小浇包，所述转动杆的另一侧设有气泵，所述气泵的输出端设有配重块，所述配重块的另一端设有挡光杆，所述横梁的顶部设有光电检测仪，所述光电检测仪与挡光杆相匹配；

所述三脚架远离大浇包的一侧设有第一横杆，所述第一横杆的一侧转动连接有第二横杆，所述第二横杆的另一端设有铅坠，所述铅坠的内部设有漏孔，所述漏孔的内部通过调节装置设有漏斗；

所述调节装置包括多组液压杆，所述液压杆的底部与铅坠的顶部固定连接，所述液压杆的输出端与漏斗的外表面顶部固定连接，所述漏斗的外表面顶部设有位移传感器用以检测其与铅坠顶部的位移值，所述漏斗的底部均匀阵列开设有多组滑槽，所述漏孔内壁均匀阵列设有多组耐高温杆，所述耐高温杆与滑槽相匹配，所述漏斗内部滑动连接有耐高温挡块，所述耐高温杆的另一端与耐高温挡块固定连接，所述耐高温挡块的顶部设有温度传感器；

当对冷却壁进行第二阶段浇注时，所述控制器控制气泵启动带动配重块向远离小浇包端移动，所述大浇包内的熔融钢液倒入小浇包的总量增大，所述控制器控制液压杆带动漏斗沿漏孔向下移动，所述位移传感器检测到的位移值减小，所述控制器增大驱动装置反转的速度，沿所述大浇包倒入小浇包的熔融钢液补偿量减小。

2.根据权利要求1所述的一种冷却壁浇注装置，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机，所述驱动电机底部与底盘的顶部固定连接，所述驱动电机的输出端设有丝杠，所述底盘的顶部对称设有两组滑块，所述滑块的顶部滑动连接有螺母套，所述螺母套与丝杠外表面螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种冷却壁浇注装置，其特征在于，所述螺母套的顶部转动连接有曲柄，所述曲柄的另一端转动连接有连杆，所述托盘的对称设有两组固定块，所述固定块的内部与连杆的外表面转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种冷却壁浇注装置，其特征在于，所述小浇包进料口与大浇包的出料口相匹配，所述漏斗的进料口与小浇包的出料口相匹配。

5.根据权利要求1所述的一种冷却壁浇注装置，其特征在于，所述控制器电性控制各电气元件，所述底盘的两侧分别均匀阵列设有多组移动轮，所述支架远离大浇包的一侧设有加强筋。

6.根据权利要求1所述的一种冷却壁浇注装置，其特征在于，所述耐高温档块的直径大于所述漏斗底部的开口直径，所述漏孔的底部直径大于耐高温挡块的直径，所述漏孔的侧壁与漏斗的外壁相互平行。

7.根据权利要求1所述的一种冷却壁浇注装置，其特征在于，所述第一横杆的内部设有通孔，所述第二横杆远离铅坠的端部设有长杆，所述长杆与通孔相匹配，所述长杆远离铅坠的一端端部设有平衡块。

8.根据权利要求1所述的一种冷却壁浇注装置，其特征在于，所述滑槽靠近耐高温挡块一侧对称设有两组耐高温弹性挡片，所述耐高温杆两侧与耐高温弹性挡片相接触。

9.根据权利要求1所述的一种冷却壁浇注装置，其特征在于，所述大浇包和小浇包靠近漏斗端均设有浇口，所述漏斗和漏孔均为倒圆台型结构。

10.一种冷却壁浇注装置的工作方法，所述方法涉及采用如权利要求1-9任一所述冷却壁浇注装置浇筑冷却壁，其特征在于，包括以下步骤：

S1、所述大浇包内部装有熔融钢液，当对冷却壁进行第一阶段的浇注时，所述控制器控制驱动电机启动带动丝杠转动，所述丝杠转动带动螺母套向远离横梁端移动，所述螺母套移动借助曲柄和连杆协同配合带动大浇包绕转轴转动，所述大浇包内的熔融钢液倒至小浇包内部；

S2、所述控制器控制液压杆启动并带动漏斗沿漏孔向下移动，所述漏斗底部相对耐高温挡块向下移动，所述位移传感器检测到的位移值减小，所述漏斗底部的开口相对增大；

S3、当所述小浇包内的熔融钢液体积增大时，所述转动杆绕三脚架转动，所述配重块带动挡光杆上升，当所述挡光杆到达光电检测仪内部时，所述光电检测仪检测到的数值为零，所述小浇包内的熔融钢液的体积已经到达预设值，所述控制器控制驱动电机反向启动；

S4、当所述位移传感器检测到的位移值减小时，所述控制器控制驱动电机的反转速度增大，所述大浇包向小浇包内倒入熔融钢液补偿量减小；

S5、所述控制器控制步进电机启动，所述步进电机带动横梁转动，所述横梁转动带动小浇包转动，在所述铅坠的重力作用下第二横杆绕第一横杆转动，所述漏斗始终处于竖直状态；

S6、将所述小浇包内的熔融钢液倒入漏斗内，并沿漏斗倒入模具内进行浇注，待所述小浇包内的熔融钢液浇注完成后，所述小浇包内的熔融钢液补偿量用于对熔融钢液由于热胀冷缩原理的体积减小量进行补偿；

S7、当对冷却壁进行第二阶段的浇注时，所述气泵启动带动配重块向远离小浇包端移动，将所述大浇包内的熔融钢液倒至小浇包内，且所述小浇包内熔融钢液的总量预设值增大，所述控制器控制液压杆启动带动漏斗沿漏孔进一步下降，所述位移传感器检测到的位移值进一步减小；

S8、当所述挡光杆位于光电检测仪内部且光电检测仪检测到的数值为零时，所述驱动电机反转带动大浇包反转，根据所述位移传感器检测到位移值减小，所述控制器控制驱动电机的反转速度增大，沿所述大浇包倒出的熔融钢液补偿量减小,重复上述浇注过程，完成冷却壁第二阶段浇注过程；

S9、当对冷却壁进行第三阶段的浇注时，所述控制器控制液压杆带动漏斗沿漏孔向上移动，所述位移传感器检测到的位移值增大，所述控制器控制驱动电机反转速度减小，且所述控制器控制气泵反向启动带动配重块向靠近小浇包端移动，重复上述浇注过程，最终完成冷却壁的整套浇注过程。

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