SU1217609A1 - Способ контрол уровн металлической ванны при электрошлаковом процессе - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к сварочному производству и может быть использовано при электрошлаковой сварке .

Известен способ контрол  уровн  металлической ванны, основанньй на использовании индукционного датчика уровн  жидкого металла.

Принцип работы таких датчиков основан на искажении магнитного пол  датчика вихревыми токами, наводимыми в электропроводной немагнитной среде т.е. в металлической ванне, уровень которой необходимо контролировать. Изготовление таких датчиков трудоемко , а в ванньк малого объема встроить такой датчик в формующее приспособление практически невозможно. Кроме того, сварочный ток создает электромагнитное поле, искажающее магнитное поле датчика.

Известен также способ контрол  уровн  металлической ванны при электропшаковой сварке и устройство дл  его осзпцествлени . Способ заключаетс  в том, что от щупа, который погружен в шлак,.подают контрольный сигнал на контролирующий орган. При этом щуп питают от вторичной обмотки сварочного трансформатора через дpotceль. Щуп вмонтиройан в ползун. При подъеме металлической ванны ползун периодически перемещаетс .со скбростью большей, чем скорость сварки. Происходит это следующим образом.

В качестве контрольного сигнала вз то напр жение, возникающее на участке цепи: щуп - шлакова  ванна - металлическа  ванна, при питании щупа от источника питани  через дроссель. Напр жение щупа U| подаетс на вход контролирующего органа. При замыкании щупа на металлическую ванну напр жение на нем падает до нул  В этот момент контролирующий орган автоматически увеличивает скорость подъема аппарата с ползуном. При отрыве щупа от металлической ванны на нем по вл етс  напр жение и скорость движени  аппарата снижаетс . Устройство работает в ключевом режиме .

Однако щуп не должен зашлаковыватьс  и смачиватьс  расплавленным металлом, чтобы не образовались металлические перемычки между концом щупа и ванной. Дл  предотвращени 

оплавлени  и смачивани  металлом щуп охлаждают водой. В этом случае (как показала практика) щуп нередко зашлаковываетс . Согласно схеме

замещени  сопротивлени  жидкого шлака (и,, ) и шлакового гарниссажа ( наход тс  в цепи протекани  тока щупа. В случае зашлаковки щупа сопротивлени  жидкого шлака и шлакового

гарниссажа резко отличаютс , так как удельное сопротивление шлака на основе фтористого кальци  измен етс  в пределах от 0,1 ом-см при 2000°С до 1000 ом.см при 500°С.

Согласно схеме замещени  падение напр жени  (U), снимаемое дл  контрол  с участка щуп-металл, определ етс  по формуле

и -

(

(1)

+1

где и.ц - напр жение на участке

электрод-металл; WL - индуктивное сопротивление

. дроссел ;

RM - сопротивление металла. В этом случае устойчива  работа возможна в том случае, когда отсут- ствует шлаковый гарниссаж (t r 0), так как при замыкании щупа на металле напр жение контрол  (U,) равно нулю.

В случае образовани  шлакового гарниссажа (hp5:1000 ом см ) формула (1) принимает вид

и

э-м

(2)

Как видно из формулы (2) при образовании шлакового гарниссажа напр жение контрол  отличаетс  от нул . Из формулы и схемы замещени  (фиг. 4) также следует, что ошибка контрольного сигнала в основном зависит от сопротивлени  гарниссажа и величиной вводимой погрешности измерени  (fiU) ыражаетс  формулой

50

Ли 1.Гг

СЗ)

Но так как , ди„гик и полезный сигнал выпадает. Отсюда следует, что при зашлаковке щупа устройство не срабатывает.

Установлено, что при применении вольфрамового неохлаждаемого щупа

шлаковый гарннсаж не образуетс , но в этом слечае наблюдаетс  срабатывание устройства на большом удалении щупа от металла (на шлаке) чем затрудн етс  точньш контроль уровн  металлической ванны. В этом случае, когда устройство служит сигнализатором окончани  заполнени  сварочного зазора, такой недостаток приводит к недовару (к браку) Если щуп не срабатывает (при зашлаковке ) , происходит перевар, требую- ший дополнительную трудоемкость на механическую обработку и дополнительный присадочный металл.

Цель.изобретени  - повышение надежности контрол  уровн  металлической ванны при электрошлаковом процессе .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в качестве контрольного сигнала используют изменение потенциала , возникающего на участке щуп-металл от протекани  через шлак сварочного тока. В устройстве дл  осуществлени  способа, содержаш,ем контактный щуп и электрически св занный с ним контролирующий орган, перед контролирующим органом установлены эмиттерный повторитель и усилитель посто нного тока.

На фиг. 1 показана принципиальна  схема осуществлени  предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема замещени ; на фиг. 3 - технологический вариант использовани  предлагаемого способа в установке дл  сварки кольцевых заготовок; на фиг. 4 - узел I на фиг.. 3.

При осуществлении контрол  уровн металлической ванны при электрошлаковом процессе используетс  изолированный от ползуна контактирующий щуп 1 (фиг. О, электрически св занный с ним контрольный орган 2, перед которым установлены эмиттерны повторитель 3 и усилитель 4 посто нного , тока. При протекании тока в цепи электрод 5 - щлакова  ванна 6 металлическа  ванна 7, на щупе возникает потенциал (фиг. 2), который по мере приближени  металлической ванны убывает.

В предлагаемом способе источнико сигнала  вл етс  величина падени  напр жени  на сопротивлени х шпака на участке щуп-металл (ЛЯщ ) и

1217609 -

металла (R ° протекани  ного тока Icfc (фиг. 2).

Величина сварочного тока л етс  по формуле 5

,- ze,M ,

где Uuc - напр жение источника пита- 10ни ;

Z g - полное сопротивление внешней цепи;

шл - сопротивление шлака на . участке электрод-металл. 15 Величина контрольного сигнала (Уц) определ етс  по формуле

.(R л ДЧш)

(5)

В предлагаемом способе контрол  уровн  металлической ванны сопротивление щлакового гарниссажа (г)  вл етс  дополнительным сопротивлением в цепи измерени  контрольного

сигнала, а не в цепи щупа, как в прототипе. Таким образом, сопротивление щлакового гарниссажа не вли ет на величину контрольного сигнала (UK) и в формулу (5) не входит.

Сопротивление шлакового гарниссажа может повли ть на погрешность измерени  L/ . Поэтому, чтобы свести погрешность измерени  к допустимой величине, в цепь измерени  включено

дополнительное сопротивление (R вх немного превышающее сопротивление щлакового гарниссажа (1). В этом случае (фиг. 2)

40

UK--iKf r iK. (6)

Тогда, при Rbx t r. п - «.г

iкRftx к погрешность мала и ею можно пренебречь. Отсутствие

с шлакового гарниссажа не окажет вли ни  на контрольный сигнал. () , В предлагаемом устройстве в качестве сопротивлени  Rg установлены эмиттерный повторитель 3 и усилитель 4,J . Предлагаемый способ реализован в установке дл  электрошлаковой сварки комбинированными плав щимс  и неплав щимс  электродами стыко в кольцевых заготовок (фиг. 3 и 4). Устройство работает следующим образом.

При электрошлаковой сварке стыка заготовки 8 поднимаютс  вверх металлическа  ванна 7 и шлакова  ванна 6. В конце шва щуп 1 погружаетс  в шла- ковую ванну 6, При- этом на щупе возникает потенциал не менее 2В, который по мере приближени  металлической ванны плавно падает до 0. Например, при рассто нии от щупа до металлической ванны L 1 мм (фиг. А) величина контрольного напр жени  (Ук), ю составит 200 МБ. На потенциал этой величины отстраиваетс -контролирующий орган 2. В этом случае предотдраща- етс  смачивание неохлажденного, например , вольфрамового, щупа расплавлен- 5 ным металлом.

При достижении металлической ванной 7 верхних кромок заготовки 8 (фиг 3 и 4) по сигналу со щупа 1 срабатьшает контролирующий орган 2, 20

включа  автоматическую систему выведени  усадочной раковины. При этом отключаетс  подача присадочного металла и осуществл етс  подогрев металлической ванны неплав щимс  электродом в заданном режиме.

Устройство испытано в лабораторных и производственных услови х и показало высокую надежность. Использование устройства только в установках дл  электрошлаковой сварки позволит значительно автоматизировать процесс. Изобретение может быть использовано дл  автоматизации перемещени  ползунов при электрошлаковой сварке длинных швов, а также дл  автоматизации перемещени  кристаллизаторов при электрошлаковом переплаве.

Л А

Claims (1)

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ВАННЫ ПРИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОМ ПРОЦЕССЕ, при котором на контролирующий орган подают контрольный сигнал от щупа, погруженного в шлаковую ванну, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля в качестве контрольного сигнала используют изменение потенциала, возникающего на участке щуп-металл от протекания через шлаки сварного тока.