CN218926176U - 基于激光检测的自动浇注系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于激光检测的自动浇注系统，包括：熔炼腔、铸锭腔、用于浇注发生的通道空间；其中熔炼腔内倾翻机构通过油缸顶升，实现感应炉的倾翻；通道空间沿着其包含的溜槽轨道延伸，其中的一端与熔炼腔连通，第一液面检测装置、第二液面检测装置是激光传感器；当溜槽沿着溜槽轨道移动到与熔炼腔连通的一端时，溜槽与熔炼腔流体连接；当溜槽接收来自熔炼腔内的感应炉倾倒出的熔液时，第一、第二液面检测装置被构造为实时检测溜槽上两个位点的液位，系统基于所述液位的信息对熔液的倾倒速度实施调控。本申请将大型真空感应熔炼炉浇注过程实现自动化，可以实现一键浇注功能，排除人为操作的误差与事故风险，使得闭环控制安全可靠。

Description

基于激光检测的自动浇注系统

技术领域

本申请涉及浇注设备领域，特别涉及一种基于激光检测的自动浇注系统。

背景技术

大型真空感应熔炼炉执行浇注时，通常都将熔液从熔炼腔通过流槽引到浇注腔进而浇注到模具内。目前，该过程采用人工观察浇注情况，即工作人员通过摄像头观察设备的流槽液面，手动操作倾炉阀将熔炼炉内铁水倒到流槽进行浇注。在这期间操作人员的个人技能及水平非常重要，铁水流动的持续性对产品质量会有一定影响，不同的操作人员可能浇注出的产品质量不一致。此外，整个浇注过程时间需要10-20分钟，浇注效率低；同时存在因人工操作失误(例如，倾炉过快或过慢使得流槽内的熔液溢出到真空腔体上等情况)而导致事故的风险。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于激光检测的自动浇注系统，通过激光检测流槽液位，进而控制炉体倾转，将浇注过程智能化、自动化，可实现一键浇注功能，浇注全程闭环控制安全可靠，排除因人工参与而导致的人为事故风险。

本申请公开了一种基于激光检测的自动浇注系统，包括：熔炼腔、铸锭腔、用于浇注发生的通道空间；其中

所述熔炼腔内包括感应炉、倾翻机构，倾翻机构通过油缸顶升，实现感应炉的倾翻；

通道空间沿着其包含的溜槽轨道延伸，其中的一端与熔炼腔连通，第一液面检测装置、第二液面检测装置是激光传感器；当溜槽沿着溜槽轨道移动到与熔炼腔连通的一端时，溜槽与熔炼腔流体连接；当溜槽接收来自熔炼腔内的感应炉倾倒出的熔液时，第一液面检测装置、第二液面检测装置被构造为实时检测溜槽上两个位点的液位，所述自动浇注系统基于所述液位的信息对熔液的倾倒速度实施调控。

在一个优选例中，所述两个位点分别位于挡渣板的两侧。

在一个优选例中，还包括液压阀站，所述液压阀站与熔炼腔连接，所述液压阀站包括比例阀，并且比例阀被配置为在浇注阶段控制用于顶升倾翻机构的油缸的油供给的流路开闭。

在一个优选例中，所述第一液面检测装置被构造为检测熔液通过挡渣板之后的液位，第二液面检测装置被构造为检测熔液通过挡渣板之前的液位，液面高度值分别被传输至减法器运算。

在一个优选例中，所述熔炼腔内部还包括感应炉角度检测装置。

在一个优选例中，当液面高度差值超过系统规定阈值，所述比例阀的开口度减小。

在一个优选例中，当液面高度值超过系统规定阈值时，系统将发出对操作员的报警提示。

在一个优选例中，还包括液压泵站，所述液压泵站与所述液压阀站连接，所述液压泵站包括液压泵，所述液压泵被配置为向熔炼腔的油缸送油。

在一个优选例中，所述自动浇注系统被构造为接收外界输入的浇注速度调控指令。

在一个优选例中，所述浇注速度调控指令包括以下任意一种：比例阀开口度调节指令、倾翻机构倾角调节指令。

本申请至少具有以下技术效果：

1.通过激光检测溜槽液位，进而控制炉体倾转自动浇注系统，可以将大型真空感应熔炼炉浇注过程变得智能自动化，可以实现一键浇注功能，浇注全程闭环控制安全可靠；

2.浇注过程自动化，浇注效率提升30％-50％，从而产能显著提升；

3.浇注过程中通过激光技术实时测量溜槽内的铁水液位高度，由激光测量数据控制炉体倾翻速度。炉体倾翻安装有角度传感器或旋转编码器，实时检测炉体倾翻速度及角度。倾炉液压阀采用比例阀控制，调整倾炉速度灵敏响应快捷；

4.解除人工操作，统一浇注工艺数据，提高产品质量、可靠性。

5.排除了这一工艺阶段的人为事故风险。

本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。

附图说明

图1是根据本申请的基于激光检测的自动浇注系统的示意图。

附图标记说明:

1、溜槽腔；201-第一隔离阀；202－第二隔离阀；3-铸锭腔；4-第一液面检测装置；5-第二液面检测装置；6-熔炼腔；7-感应炉角度检测装置；8-感应炉；9-模具；10-溜槽；11-液压泵站；12-液压阀站。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

下面概要说明本申请实施方式的部分创新点：

本申请涉及一种通过激光检测流槽液位，进而控制炉体倾转的自动浇注系统。如图1所示，系统包括熔炼腔6，其中各包括各种部件。熔炼腔6内包括盛有待浇注铁水的感应炉8其倾翻机构。倾翻机构可抬升感应炉并将其由竖直方向倾转0°-100°中任意一角度。在可选的实施方式中，感应炉上设置有感应炉角度检测装置7，用于检测感应炉的倾翻角度φ，该角度即为感应炉中轴线与垂线的夹角。当感应炉的倾角为30°-35°时，倾角φ每增加5°，感应炉每小时多倒出100KG的熔液。当感应炉倾角为50°-55°时，倾角φ每增加5°，感应炉每小时多倒出250KG熔液。

熔炼腔6、液压阀站12、液压泵站11顺次连接。熔炼腔6内的倾翻机构通过油缸顶升进行倾翻感应炉8。液压泵11被配置为向熔炼腔的油缸泵送油，并通过液压阀站12控制油供给的流路开闭。

在沿着感应炉倾翻的方向上设置有一水平方向延伸的通道空间，该通道空间是由壳体封闭形成的，溜槽轨道、溜槽腔1、溜槽10均位于其中；该通道空间是系统的浇注结构，被倾翻熔液离开熔炼腔后，在其中实施浇注。该通道空间的壳体可以被分段地打开，以便例如察看、更换、维修其中部件。

溜槽轨道在整个通道空间上铺设并延伸。溜槽10可以在溜槽轨道上行走。由图1可见，在溜槽轨道延伸的方向上有两个阀：第一隔离阀201和第二隔离阀202。当第一隔离阀2关闭，位于溜槽轨道端部的空间(即图1中第一隔离阀2的左侧)可以被与剩余的空间隔绝，形成溜槽腔1。溜槽腔1用于容纳溜槽10并且可以抽真空，因此溜槽腔1的长度至少等于溜槽10的单位长度。溜槽轨道延伸至熔炼腔6的出口处。第二隔离阀202设置在靠近熔炼腔的位置，当第二隔离阀202关闭，溜槽轨道端部且熔炼腔联通的空间(即图1中第二隔离阀202的右侧)可以被与剩余的空间隔绝，形成真空熔炼环境。第一、第二隔离阀的开闭与溜槽10的位置关系为：当第二隔离阀202关闭，即熔炼腔处于真空状态并执行熔炼时，溜槽10位于封闭的溜槽腔1内，此时第一隔离阀201也关闭；当熔炼结束，进入浇注阶段时，第一隔离阀201、第二隔离阀202全部打开，溜槽10在溜槽行走驱动装置(例如，电机)的驱动下滑行至靠近熔炼腔的端部。浇注方式为通过引入铁水倒进溜槽，并且从溜槽的水口下注至模具。溜槽的上方具有塞棒伺服控制装置，该装置控制塞棒周期性地上下移动，从而打开和关闭水口。

如图1所示，通道空间在靠近熔炼腔的位置，具有第一液面检测装置4、第二液面检测装置5。第一液面检测装置4、第二液面检测装置5是激光传感器。两个液面检测装置布置在溜槽行走位置的垂直上方，对从感应炉8中倒入溜槽的熔融金属液面高度进行检测。当系统进入浇注阶段，溜槽移动至与熔炼腔连接并承接来自熔炼腔的熔液时，位于第一液面检测装置4、第二液面检测装置5之间的挡渣板(见图1)将落下。挡渣板限制了熔液的流动，但不会完全隔断溜槽上的流体流动，其下落的位置可以调节，在此处的作用是过滤熔液中残存的渣块，防止其随熔液流入等待浇注的模具中。第一液面检测装置4、第二液面检测装置5的作用是实时检测熔液在挡渣板的前后的溜槽内的流体的液位，并将获取到的两个数值传送至控制器进行比较，判断两个位置是否存在不可接受的液面高度差。在一个给定的时刻，第一液面检测装置4检测到的熔液流过挡渣板后的液面高度为h1，第二液面检测装置5检测到的熔液未流过挡渣板的液面高度为h2，h1、h2被输入比较器比较，如若|h2-h1|≥δ(δ可以是一个实数值，例如，1cm)，则系统将自动感应炉角度检测装置7实时反馈信号给12液压阀站内的比例阀。同时，系统将给操作员发出报警提示。操作员也可以根据提示，自行输入调控倾倒熔液速度的指令，可选的实施方式包括：输入调整挡渣板位置的命令，使得挡渣板高度升高；或者输入减小液压阀站内比例阀开口度的指令，使得供油量减小；或者减小感应炉倾角的命令，使得倾倒速度减缓。

铸锭腔3形成在通道空间的壳体下方。铸锭腔中容纳呈圆周排列的相同的多个模具9，并且模具在模具驱动单元(例如，电机)的驱动下可围绕铸锭腔所限定的轴线回转。当执行浇注时，溜槽10的位置位于靠近熔炼腔的端部，被浇注模具位于溜槽10的水口正下方。

在可选的实施方式中，铸锭腔中还包括激光液位传感器(图中未示出)，检测被浇注至模具内的熔液液位。浇注系统内存储有模具液位预设值。在每一个模具的浇注过程中，只有当激光液位传感器检测到的液位数值信号等于模具液位预设值，系统才会控制模具驱动单元运转，传递下一模具至水口位。

本系统通过能够一边使用通过两个液面检测装置检测出的熔融金属液面高度来控制容器的倾动角度，一边向铸模浇注，因此在从浇注工序的初始填充后至断流的工序中，能够成为将液面高度保持为恒定，在浇注结束时没有熔融金属外溢、溢流或缩痕，不会产生浇不足，确保必要且充分的浇注流量，以适当的浇注时间进行浇注。

本系统还包括控制器(图中未示出)，控制系统的运转。即，控制感应炉倾转机构的开启，及其倾转角度，以及控制液压阀站和液压泵站的开启或关闭。控制器使用对倾翻角度乘以修正函数而得的值进行前馈控制，使用由两个液面检测装置检测出的熔融金属液面高度进行反馈控制。使用液面高度的标准参考数据与所检测出的实际液面高度的高度差，求出感应炉的倾转角度的修正量而进行控制。从浇注的开始至结束，将液面高度保持为恒定，并且在浇铸结束时没有熔融金属外溢、溢流或缩痕，不会产生浇不足，确保必要且充分的浇注流量，能够以适当的浇铸时间可靠地进行浇注。

为了能够更好地理解本申请的技术方案，下面结合一个具体的例子来进行说明，该例子中罗列的细节主要是为了便于理解，不作为对本申请保护范围的限制。

浇注系统的工作模式包括熔炼阶段、浇注阶段两个阶段。在熔炼阶段，第二隔离阀202关闭，使得熔炼腔与通道空间的一部分连通，共同形成封闭的真空空间。感应炉在熔炼腔6内熔炼，熔炼腔内处于真空状态。熔炼即将完成时，第一隔离阀201处于关闭位，通道空间的另一端形成一个封闭空间，即溜槽腔1。同时，将已加热的模具9放入铸锭腔3内，铸锭腔3抽真空。打开通道空间的壳体，将已加热的溜槽10放入溜槽腔1内，溜槽腔1抽真空，待溜槽腔1与铸锭腔3真空度达到设定值后打开第一隔离阀201，待连通的溜槽腔1、铸锭腔3真空度与熔炼腔6真空度达到设定值后打开第二隔离阀202，用溜槽行走驱动装置将溜槽10从溜槽腔1移动到靠近熔炼腔6的位置，等待接收来自感应炉的熔液。此时，溜槽10位于与熔炼腔流体连接的位置。

液压泵站向熔炼腔6的油缸泵送油。液压阀站12优选使用比例阀，按设定好的参数控制油缸倾翻感应炉8，将熔液倒入溜槽10内。第一液面检测装置4、第二液面检测装置5实时检测10溜槽内的液面，其中第一液面检测装置4检测到的熔液流过挡渣板后的液面高度为h1，第二液面检测装置5检测到的熔液未流过挡渣板的液面高度为h2，h1、h2的数字信号反馈给液压阀站12的比例阀。控制器中存储h1、h2的高度差参考值δ为1cm。当|h2-h1|＞1cm时，表示挡渣板之后的熔液流量小于挡渣板之前的熔液流量，熔液在挡渣板前积聚或者无法顺畅通行。此时，感应炉角度检测装置7获取到感应炉的倾角φ为45°。系统向液压阀站12的比例阀发出使得开口度减小的命令。供应油量减少使得油缸的驱动力减小，从而倾翻机构的倾翻角度减小。与此同时，系统将发出报警提示。操作员也可以选择根据报警提示，输入例如调节比例阀开口度减小的指令，进而控制感应炉倾角减小，使得倾倒速度减缓。

感应炉角度检测装置7实时检测感应炉体的角度，感应炉体在不同的角度时倒出来的铁水体积是不同的。感应炉角度检测装置7实时反馈信号给12液压阀站内的比例阀，调节比例阀开口度，顶升油缸改变倾翻角度，进而调整倾翻速度，确保感应炉8内倒出的熔液量和10溜槽浇到9模具内的熔液流量保持连续。同时，7感应炉角度检测装置可以知道感应炉体倾翻的角度来判断熔液是否倒空。通过两个液面检测装置、感应炉角度检测装置7、液压阀站12的联动并信号互通，实现在真空腔内感应炉体自动浇注。在铸锭腔内的模具全部浇筑完毕后，停机并打开铸锭腔、取出模具，模具内浇注的溶液体积相等、液面一致。

需要说明的是，在本专利的申请文件中，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的包含，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。

本说明书包括本文所描述的各种实施例的组合。对“一个实施例”或特定实施例等的单独提及不一定是指相同的实施例；然而，除非指示为是互斥的或者本领域技术人员很清楚是互斥的，否则这些实施例并不互斥。应当注意的是，除非上下文另外明确指示或者要求，否则在本说明书中以非排他性的意义使用“或者”一词。

在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，在阅读了本申请的上述公开内容之后，本领域技术人员可以对本申请作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种基于激光检测的自动浇注系统，其特征在于，包括：熔炼腔、铸锭腔、用于浇注发生的通道空间；其中

所述熔炼腔内包括感应炉、倾翻机构，倾翻机构通过油缸顶升，实现感应炉的倾翻；

通道空间沿着其包含的溜槽轨道延伸，其中的一端与熔炼腔连通，第一液面检测装置、第二液面检测装置是激光传感器；当溜槽沿着溜槽轨道移动到与熔炼腔连通的一端时，溜槽与熔炼腔流体连接；当溜槽接收来自熔炼腔内的感应炉倾倒出的熔液时，第一液面检测装置、第二液面检测装置被构造为实时检测溜槽上两个位点的液位，所述自动浇注系统基于所述液位的信息对熔液的倾倒速度实施调控。

2.如权利要求1所述的自动浇注系统，其特征在于，所述两个位点分别位于挡渣板的两侧。

3.如权利要求1所述的自动浇注系统，其特征在于，还包括液压阀站，所述液压阀站与熔炼腔连接，所述液压阀站包括比例阀，并且比例阀被配置为在浇注阶段控制用于顶升倾翻机构的油缸的油供给的流路开闭。

4.如权利要求1所述的自动浇注系统，其特征在于，所述第一液面检测装置被构造为检测熔液通过挡渣板之后的液位，第二液面检测装置被构造为检测熔液通过挡渣板之前的液位，液面高度值分别被传输至减法器运算。

5.如权利要求1所述的自动浇注系统，其特征在于，所述熔炼腔内部还包括感应炉角度检测装置。

6.如权利要求1所述的自动浇注系统，其特征在于，还包括液压泵站、液压阀站，所述液压泵站与所述液压阀站连接，所述液压泵站包括液压泵，所述液压泵被配置为向熔炼腔的油缸送油。

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