CN117564215B - 一种型砂电加热装置及加热控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铸件工艺技术领域，具体提供一种型砂电加热装置及加热控制方法，包括：加热箱，所述加热箱底部设有流化床；所述流化床连通所述气体过滤系统，所述气体过滤系统经所述流化床向加热箱充入干燥气体；所述加热箱内安装有多组加热管，所述加热管与电源之间设有电流调节器，所述电流调节器电连接控制器，所述控制器电连接温度检测装置，所述温度检测装置安装在所述加热箱内；所述加热箱连通进砂口和出砂口；所述加热箱连通排气口。保证了砂温的稳定性，解决了液料的加入量随温度波动很大的影响问题，从而保证了液料的加入量精度，进而保证了铸件质量稳定性的要求。
Description
技术领域
本发明属于铸件工艺技术领域，具体涉及一种型砂电加热装置及加热控制方法。
背景技术
电阻型装置（又称过程加热器）被用来加热流化的颗粒物质，造型用型砂的温度对液料的加入量有着很大的影响，根据铸件工艺要求液料的加入量随着温度的变化实现智能配比加入，为了保证液料的加入精度，必须控制泵的转速在有效的转速内才能满足精度要求；因此，保证型砂的温度稳定值是保证液料加入量稳定的前提，特别是铸件在造型生产线上批量生产，控制型砂的温度稳定性占有十分重要的地位。
目前的造型用型砂的加热方法大多是设置一个固定的加热值，根据实际温度判断是否启用加热，这种加热方式的温度稳定性较差。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种型砂电加热装置及加热控制方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种型砂电加热装置，包括：
加热箱，所述加热箱底部设有流化床；所述流化床连通所述气体过滤系统，所述气体过滤系统经所述流化床向加热箱充入干燥气体；所述加热箱内安装有多组加热管，所述加热管与电源之间设有电流调节器，所述电流调节器电连接控制器，所述控制器电连接温度检测装置，所述温度检测装置安装在所述加热箱内；所述加热箱连通进砂口和出砂口；所述加热箱连通排气口。
在一个可选的实施方式中，所述气体过滤系统包括依次连通的空气过滤器、减压阀、电磁阀、压力开关。
在一个可选的实施方式中，所述流化床包括钢丝网、帆布、压力表，所述帆布铺设在所述钢丝网的上面。
在一个可选的实施方式中，所述进砂口通过旁路通道连通出砂口，所述旁路通道设有阀门。
在一个可选的实施方式中，所述排气口通过排气沉降管连通所述加热箱。
在一个可选的实施方式中，所述温度检测装置包括热电偶和温控仪表。
在一个可选的实施方式中，所述控制器电连接气体过滤系统；所述加热箱连通所述进砂口的通道设有定量阀和温度传感器，所述定量阀和温度传感器均电连接控制器。
在一个可选的实施方式中，所述加热管为U型管，且加热管的接线头安装在加热箱顶部。
第二方面，本发明提供一种型砂电加热控制方法，包括：
控制器获取温度检测装置采集的实际温度；
计算所述实际温度与预先设置的标准温度的差值，并计算所述实际温度的斜率值；
根据所述差值和所述斜率值以及预先设置的控制策略生成目标电流值，并将利用电流调节器将加热管电流调至所述目标电流值。
在一个可选的实施方式中，所述方法还包括：
控制器获取定量阀采集的进砂流量；
控制器获取温度传感器采集的进砂温度；
根据所述进砂流量和进砂温度生成目标电流值。
本发明的有益效果在于，本发明提供的型砂电加热装置及加热控制方法，可以实现型砂需要加热与无需加热的处理方式，即其既可以完成型砂的加热功能，又可以实现无需加热时的旁路通道通过，从而实现了一种设备两种功能的要求，无需增加其他设施来实现工艺的要求；其次，保证了砂温的稳定性，解决了液料的加入量随温度波动很大的影响问题，从而保证了液料的加入量精度，进而保证了铸件质量稳定性的要求。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的型砂电加热装置的主视图。
图2是本发明一个实施例的型砂电加热装置的侧视图。
图3是本发明一个实施例的型砂电加热装置气体过滤系统的示意图。
图4是本发明一个实施例的型砂电加热装置的流化床的结构示意图。
图5是本发明一个实施例的型砂电加热装置的另一结构示意图。
图6是本发明一个实施例的型砂电加热装置的加热管的结构示意图。
图中：1、气体过滤系统，2、流化床，3、加热器体，4、温度控制系统，5、过滤器，6、调压阀，7、电磁阀，8、压力开关，9、加热箱，10、钢丝网，11、帆布，12、压力表，13、加热箱体，14、加热管，15、阀门，16、排气沉降管，17、接线头，18、锁紧螺母，19、U型管。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
具体的，请参考图1和图2，所述型砂电加热装置包括：
加热箱，加热箱底部设有流化床；流化床连通气体过滤系统，气体过滤系统经流化床向加热箱充入干燥气体；加热箱内安装有多组加热管，加热管与电源之间设有电流调节器，电流调节器电连接控制器，控制器电连接温度检测装置，温度检测装置安装在加热箱内；加热箱连通进砂口和出砂口；加热箱连通排气口。
其中，气体过滤系统1包括过滤器5、调压阀6、电磁阀7和压力开关8，如图3所示。干燥的压缩空气通过过滤器5完成杂质的过滤净化以保证帆布11的流化通道通畅，通过调压阀6完成设备所需的压力设定以保证流化床2内的压力恒定，电磁阀7主要是负责气路气体的开关功能，压力开关8主要是当加热箱内的压力发生变化时由安全装置压力开关8反馈给控制系统关闭加热回路，保护加热回路和元件。
流化床2包括加热箱9、钢丝网10、帆布11和压力表12，如图4所示。具体地，所述一定目数的帆布11被夹在两个钢丝网10之间，帆布11允许流化空气进入加热箱体13内，也防止砂子落入空气过滤系统内，帆布11的目数规格选择很重要，它可以保证流化状态下的砂子与加热管不断的接触运动保证砂子温度恒定，也可以防止砂子和灰尘进入加热箱内造成的压力不稳情况；钢丝网10固定在加热箱9的上部，压力表12安装在加热箱9的下部，压力表12主要显示加热箱9内的压力，加热箱9内的压力至关重要，压力过高意味着空气会尽可能快地逸出，从而造成砂子流化到无法与加热管14充分的接触而流失，压力过低意味着流化床堵塞，应及时清理帆布11或更换帆布11。
如图5所示，加热器体3包括加热箱体13、加热管14、阀门15和排气沉降管16。具体地，加热箱体13形状是方形的，这样保证需要加热的砂子量越大，在加热箱体13内停留的时间越长，停留时间越长，砂子的温度越稳定；加热管14安装在加热箱体13的内部，加热管14为U型管状19，通过锁紧螺母18安装在加热箱体13内部的法兰上，总线控制系统连接着接线头13，而后箱盖将大量加热管14盖住保证安全；阀门15安装在加热箱体13的进砂口处，这样无需加热的砂子在重力作用下，简单地绕过加热箱体13，直接流入到混砂机输送臂进料口处（即出砂口），目的是实现一机两种功能，保证造型工艺需要；排气沉降管16安装在加热箱体13的排气口处，目的是防止砂中的灰尘流入加热箱体13内和砂子堆积在排气管道内，注意排气沉降管必须是垂直的或至少设置成45°，以达到砂子沉降效果。
温度控制系统4包括热电偶、可控硅控制器、温度控制仪表。具体地，热电偶直接接触砂子，可以准确地反映砂子的温度，从而反馈给控制系统（可控硅控制器）输出相应的功率，从而达到能耗的要求；配备的高温安全系统，以便当加热零件或部件出现故障时，系统自动关闭，并向操作人员发出报警。
本发明的另一实施例提供一种型砂电加热控制方法，包括：
S1、控制器获取温度检测装置采集的实际温度。
可以设定一个采集周期，定期采集加热箱内的型砂的实际温度。将近1min内采集的温度数据缓存为一组数组。
S2、计算所述实际温度与预先设置的标准温度的差值，并计算所述实际温度的斜率值。
具体的，设置的标准温度为10℃-20℃，若实际温度低于10℃，则计算实际温度与10℃的差值，若实际温度高于20℃则计算实际温度与20℃的差值。若实际温度在10℃-20℃范围内，则输出差值为0。
对所述数组进行一元一次曲线拟合，得到斜率值。
S3、根据所述差值和所述斜率值以及预先设置的控制策略生成目标电流值，并将利用电流调节器将加热管电流调至所述目标电流值。
基于历史调节数据设置第一系数g1和第二系数g2,则目标电流值为：
I=g1×e+g2×k+h
其中，e为型砂实际温度与标准温度的差值，k为斜率值，h为固定参数。
S4、控制器获取定量阀采集的进砂流量；控制器获取温度传感器采集的进砂温度；根据所述进砂流量和进砂温度生成目标电流值。
根据进砂定量阀算单位时间的进砂质量。
计算单位时间的进砂达到标准温度所需要的热量：
Q=cm(T0-T)
其中，c为比热容，m为进砂质量，T为进砂温度，T0为标准温度。
设置热交换产生的热量损耗Q’。
则加热功率的计算方法为P=(Q+Q’)/αt，其中α为转换效率，t为单位时间。
若加热管的当前功率为P0，则目标电流值I=（P0+P）/U，U为电压值。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本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所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种型砂电加热控制方法，其特征在于，包括：
采用的型砂电加热装置包括加热箱，所述加热箱底部设有流化床；所述流化床连通气体过滤系统，所述气体过滤系统经所述流化床向加热箱充入干燥气体；所述加热箱内安装有多组加热管，所述加热管与电源之间设有电流调节器，所述电流调节器电连接控制器，所述控制器电连接温度检测装置，所述温度检测装置安装在所述加热箱内；所述加热箱连通进砂口和出砂口；所述加热箱连通排气口；所述加热箱连通所述进砂口的通道设有定量阀和温度传感器，所述定量阀和温度传感器均电连接控制器；
型砂电加热控制方法包括：
S1、控制器获取温度检测装置采集的实际温度；设定一个采集周期，定期采集加热箱内的型砂的实际温度，将近1min内采集的温度数据缓存为一组数组；
S2、计算所述实际温度与预先设置的标准温度的差值，并计算所述实际温度的斜率值；设置的标准温度为10℃-20℃；对所述数组进行一元一次曲线拟合，得到斜率值；
S3、根据所述差值和所述斜率值以及预先设置的控制策略生成目标电流值，并将利用电流调节器将加热管电流调至所述目标电流值；基于历史调节数据设置第一系数g1和第二系数g2,则目标电流值为：
I=g1×e+g2×k+h
其中，e为型砂实际温度与标准温度的差值，k为斜率值，h为固定参数；
S4、控制器获取定量阀采集的进砂流量；控制器获取温度传感器采集的进砂温度；根据所述进砂流量和进砂温度生成目标电流值；
根据定量阀计算单位时间的进砂质量，计算单位时间的进砂达到标准温度所需要的热量：
Q=cm(T0-T)
其中，c为比热容，m为进砂质量，T为进砂温度，T0为标准温度；
设置热交换产生的热量损耗Q’；
则加热功率的计算方法为P=(Q+Q’)/αt，其中α为转换效率，t为单位时间；
若加热管的当前功率为P0，则目标电流值I=（P0+P）/U，U为电压值。
2.根据权利要求1所述的型砂电加热控制方法，其特征在于，所述气体过滤系统包括依次连通的空气过滤器、减压阀、电磁阀、压力开关。
3.根据权利要求1所述的型砂电加热控制方法，其特征在于，所述进砂口通过旁路通道连通出砂口，所述旁路通道设有阀门。
4.根据权利要求1所述的型砂电加热控制方法，其特征在于，所述排气口通过排气沉降管连通所述加热箱。
5.根据权利要求1所述的型砂电加热控制方法，其特征在于，所述控制器电连接气体过滤系统。
6.根据权利要求1所述的型砂电加热控制方法，其特征在于，所述加热管为U型管，且加热管的接线头安装在加热箱顶部。
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