CN114981603A - 传感器控制的流槽流动 - Google Patents

Abstract

根据第一实施例，提供一种熔融金属输送系统。该系统包括能够以每单位时间不同的量将熔融金属从熔池提升到流槽的装置。该系统包括传感器，如激光器，用于监测流槽中的熔融金属流动。该流槽进一步包括可移除的插件，从而便于对流槽的横截面积进行可逆的修改。

Description

传感器控制的流槽流动

相关申请的交叉引用

本申请请求2019年10月17日递交的美国临时申请No.62/916,502的权益，其公开内容在此通过引用并入本文。

背景技术

本示例性实施例涉及熔融金属泵送系统。用来泵送熔融金属的泵在金属制品生产中用于熔炉。泵的常见功能是在熔炉中循环熔融金属或将熔融金属输送到远程位置。目前的描述集中在用于将金属从一个位置输送到另一个位置的熔融金属泵。发现与将熔融金属从熔炉池升高到流槽系统的系统特别相关。

目前，许多金属压铸设施采用包含大部分熔融金属的主炉床。实心金属棒可在主炉床中被定期地熔化。输送泵可位于主炉床附近的井口中。输送泵将熔融金属从井口中抽出，并将其输送到管道(在许多情况下是流槽)中，然后从那里输送到形成金属制品的钢包、模具或压铸机中。

本公开涉及泵，该泵用于将熔融金属从熔炉输送到压铸机、铸锭模具、钢包等。例如，本公开可以采用如US10415884、US10072891、US9909808、US9982945以及US10352620中描述的泵送系统类型，上述公开内容在此通过引用并入本文。

通常地，流槽用于经由泵送系统将熔炉中的熔融物输送到铸造位置。流槽本质上是反射炉外部的沟槽、通道或导管。流槽可用于将熔融金属从熔炉传送并通入钢包和/或模具中。流槽可以是任何尺寸或形状。例如，它可能是一英尺长或长达100英尺。流槽通常是轻微倾斜的，例如，它可能向下或向上倾斜。在使用中，典型的流槽包括深度大约为1-10英寸的熔融铝。

当利用输送泵供给流槽时，根据何时需要更多熔融金属来关闭/打开并加速泵。这可以自动地完成。如果自动完成，当流槽中的熔融金属低于一定的期望量时，泵可以打开和/或加速。在某些情况下，将为此目的采用激光。

然而，已经确定当流槽内熔融金属处于较低水平(例如小于2英寸)时，激光读数的准确性会出现问题。由于常见的流槽通常可以互换使用，以填充大型模具件(如坯料)和小型铸件(如铸锭)，流槽可以互换使用，以输送大量或少量熔融金属。构造运送大量金属的流槽在运送少量熔融金属时固有地具有较低水平的熔融金属。这导致用于自动泵控制的激光读数不准确。本公开旨在解决该问题。

发明内容

本公开的各种细节在下文中总结以提供基本理解。本概要不是对本公开的全面概述，不是意图在于确定本公开的某些要素，也不是为了描述本公开的范围。相反地，本概要的主要目的是在下文给出更详细的描述之前，以简化的形式呈现本公开的一些概念。

根据第一实施例，提供了一种熔融金属输送系统。该系统包括能够以每单位时间不同的量将熔融金属从熔池提升到流槽的装置。该系统包括传感器(诸如激光器)，该传感器布置成监测流槽中的熔融金属水平。该流槽进一步包括可移除的插件，从而便于对流槽的横截面积进行可逆的修改。

根据第二实施例，提供了一种用于将熔融金属递送到下游位置的熔融金属熔炉。该熔炉包括构造为容纳和加热熔融金属的供应的加热腔以及与该加热腔流体连通的可变速的泵。该泵包括连接到加热腔的泵入口和连接到流槽的泵出口。流槽包括用于调整流槽的横截面积的可移除的插件。熔融金属水平传感器与流槽相关联地定位，并与泵相连，用于提供泵速度控制信号。水平传感器构造为监测流槽中熔融金属的水平，并通过泵速度控制信号控制泵的速度，来维持流槽中熔融金属的预设水平。

根据另一实施例，提供了一种将熔融金属从熔炉运送到至少两个不同容器的工艺。该工艺提供了加热腔，该加热腔构造为容纳和加热熔融金属的供应。该方法提供了可变速的泵，该泵具有与加热腔流体连通的泵入口和与流槽流体连通的泵出口。流槽包括用于调整流槽横截面积的可移除的插件。熔融金属水平传感器与流槽相关联地定位，并与泵或泵的控制器相连，用于提供泵速度控制信号。水平传感器构造为监测插件上游流槽中熔融金属的水平(如果存在的话)，其中要么按照次序(i)熔融金属通过流槽运送至不存在插件的较大容器，要么按照次序(ii)将熔融金属通过流槽运送至存在插件的较小容器。

附图说明

以下是附图的简要说明，其目的在于示出而非限制本文公开的示例性实施例。

图1A-图1B示出了现有技术的三种模具系统，该系统采用传感器来确定模具中的熔融金属高度；

图2示出了符合本公开的示例性泵送系统；以及

图3示意性地示出了通过传感器布置控制供给流槽中的金属高度。

具体实施方式

通过参照附图，可以获得本文所公开的部件、工艺和设备的更完整的理解。这些附图仅仅是基于方便性和易于演示本公开的示意图，因此并不意图于指示设备或其部件的相对大小和尺寸，和/或限定或限制示例性实施例的范围。

为了清楚起见，尽管在以下描述中使用了特定术语，但这些术语仅意图在于指示用于附图说明选择的实施例的特定结构，而并不意图用来限定或限制本公开的范围。在附图和下面的描述中，应当理解，类似的数字指代指的是具有类似功能的部件。

除非上下文另有明确规定，单数形式“一个”、“一种”包括复数指代物。

在本文所使用的术语“大约”、“一般”和“大体上”意图在于包含结构和数字的修改，这些修改不会显著影响被该术语修改的元件或数字的用途。

如说明书和权利要求书中所使用的术语“包括”可以包括“由……组成”和“基本上由……组成”的实施例。术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“可以”、“容纳”以及如本文所使用的其变体，意图在于成为开放式过渡短语、术语或单词，要求存在指定的成分/步骤且允许存在其他成分/步骤。然而，这种描述也应当被理解为描述由所列举的成分/步骤组成的或基本上由所列举的成分/步骤组成的组分或工艺，其允许只存在指定的成分/步骤以及可能产生的任何杂质，而不包括其他的成分/步骤。

图1A和图1B示出了一种现有技术系统，该系统采用传感器来确定模具中的熔融金属高度。在此描述图1A和图1B的系统是因为所描述的许多特征是本公开发明的通用特征。

继续参照图1A和图1B，示出了三种模具系统(模具102、103和104)。传感器100(通常是基于激光三角测量的传感器)附接到每个模具102、103、104，并被定位以测量模具中熔融金属表面105的高度。流槽101经由下喷口107、108和109将熔融金属递送至每个模具。控制器115从传感器100读取数据，并使用销式制动器/止动器116控制金属进入模具102、103和104中的流动。

在本实施例中，采用传感器监测流槽中的熔融金属的量，并结合控制器调整泵每分钟的转速，以停止、增加或降低递送至流槽的熔融金属的量。更具体地，本公开可以利用传感器和控制器来调整相关联的泵送系统的每分钟的转速。重要的操作参数是流槽中金属的测量高度，该测量高度与浇注速率有关。

激光型电光传感器对于监测熔融金属的高度是有效的。一个传感器或可替换地多个传感器可用于此目的。然而，如上所述，由于湍流和反射，当流槽中的熔融金属水平较低时，传感可能会很困难。相应地，在低金属流动条件下，从流槽递送的熔融金属的量可能更难控制。

此外，已经发现使用熔融金属激光传感的系统遇到的困境是，熔融金属不足会导致金属深度和/或流速计算不准确。已经发现供给流槽中金属高度的控制可以改善系统性能。这种高度控制可以通过为流槽组件提供可移除的插件来实现，尤其在预计流槽中的熔融金属水平较低时(诸如在充填小体积模具时)使用。可移除的插件功能在于是缩小流槽的横截面，导致传感器所指向的区域上游中的熔融金属深度的增加。

现在参照图2，示出了示例性的泵送系统200。在该实施例中，溢流输送泵202将熔融金属供给至流槽204。提供可移除的插件206以减小流槽流动通道208的横截面积。在选定的实施例中，该插件将至少减少10％、25％或33％的流槽流动路径的横截面积。激光器210对准区域212，在该区域中，熔融金属深度经由插件206的存在而增加。可以使用跨越不同区域的两个或更多个传感器。

插件206经由可移除的支架214固定至流槽。在某些实施例中，设想使用快速释放连接件(诸如销、卡具或过盈配合)将支架固定至流槽或插件或者固定至流槽和插件两者。在浇铸操作期间，相对大量的熔融金属流动经过流槽，例如在坯料浇铸期间(大于100磅)，就可以移除插件206。作为进一步的示例，在熔炉排空操作期间——至少基本上全部体积的熔融金属被排空到铁锭(sow)中，可以移除插件。当相对较低水平的熔融金属穿过流槽时，诸如在小铸锭浇铸期间(小于50磅)，插件206就可以插入流槽中。作为进一步的示例，在采用插件处，可以使用相对较低的流动来形成只有几磅的小铸锭。

传感器210可以包括信息连接链接216，该链接适合于向控制器220提供熔融金属深度和/或流动速度信息，控制器220进而可以控制马达218，以驱动泵202的泵送构件。更具体地，控制器可以根据执行的相关浇铸操作的要求，确定马达应当以多快(每分钟的转速)操作，以增加或降低穿过流槽的熔融金属的体积。以这种方法可以大大提高浇铸效率和熔融金属质量。

在图3中，仿形激光传感器304被放置在供给流槽301的上方，用来确定流槽中多个横向位置处的熔融金属310相对于流槽顶表面320(或流槽上的其他合适点)的高度。参照表面(在这种情况下表面320)可以在其位置的一个点上测量，或者使用多个光点或沿着连续的光线在多个位置上测量。根据本公开，至少有一个位置位于可移除的插件的上游。

已经参照优选的实施例描述了示例性实施例。显然，阅读和理解前述的详细描述后，将会对其他实施例进行修改和改变。示例性实施例意图在于解释为包括所有的修改和改变只要这些修改和改变在权利要求或其等效物的范围内。

为了帮助专利局和本申请及由此产生的任何专利的任何读者解读本申请所附的权利要求，申请人并不意图使用所附权利要求或权利要求元素中的任一者来援引美国专利法(35U.S.C)，除非在特定权利要求中明确使用词语“用于……的手段”或“用于……的步骤”。

Claims (20)

1.一种熔融金属输送系统，包括能够以每单位时间不同的量将熔融金属从熔池提升到流槽的装置，所述系统包括激光器，所述激光器布置成监测所述流槽中的熔融金属水平，其中所述流槽进一步包括可移除的插件，从而便于对流槽的横截面积进行可逆的修改。

2.根据权利要求1所述的系统，其中装置包括溢流输送泵。

3.根据权利要求1所述的系统，其中装置包括流槽输送泵。

4.根据权利要求1所述的系统，其中装置包括提升泵。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述流槽与钢包流体连通。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述流槽与压铸机流体连通。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述流槽与模具流体连通。

8.根据权利要求1所述的系统，其中插件包括支架，支架具有固定至流槽的第一端以及固定至本体的第二端，本体布置在由流槽限定的流动路径中。

9.根据权利要求8所述的系统，其中第一端或第二端中的至少一个包括快速释放连接件。

10.根据权利要求8所述的系统，其中本体由耐火材料组成。

11.根据权利要求8所述的系统，其中本体包括基本上圆形的表面。

12.一种用于将熔融金属递送至下游工艺的熔融金属熔炉，包括：

加热腔，其构造为容纳和加热熔融金属的供应；

可变速的泵，其具有与加热腔流体连通的泵入口以及与流槽流体连通的泵出口，所述流槽包括用于调整流槽的横截面积的可移除的插件；

熔融金属水平传感器，其与流槽相关联地定位并且连接至泵或泵的控制器，用于提供泵速度控制信号，水平传感器构造为监测当存在插件时在插件上游的流槽中的熔融金属的水平。

13.根据权利要求12所述的熔炉，其中插件通过支架连接到流槽。

14.根据权利要求13所述的熔炉，其中支架包括插件或流槽中的至少一个的快速释放连接件。

15.根据权利要求12所述的熔炉，其中插件包括基本上是圆形的表面。

16.根据权利要求12所述的熔炉，其中传感器包括激光器。

17.根据权利要求12所述的熔炉，其中插件由耐火材料组成。

18.根据权利要求12所述的熔炉，其中插件阻挡流槽的流动路径的至少10％。

19.一种将熔融金属从熔炉运送到至少两个不同容器的工艺，包括：

提供加热腔，加热腔构造为容纳和加热熔融金属的供应；

提供可变速的泵，泵具有与加热腔流体连通的泵入口以及与流槽流体连通的泵出口，所述流槽包括用于调整流槽横截面积的可移除的插件；

将熔融金属水平传感器与流槽相关联地定位并将其连接至泵或泵的控制器，用于提供泵速控制信号，水平传感器构造为监测当存在插件时在插件上游的流槽中的熔融金属的水平，

其中要么按照次序(i)将熔融金属通过流槽运送至不存在插件的较大容器，要么按照次序(ii)将熔融金属通过流槽运送至存在插件的较小容器。

20.根据权利要求16所述的工艺，其中容器为模具、钢包或坩埚。

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