Система витягування зливка з кристалізатора

Реферат: Система витягування зливка з кристалізатора складається з електродвигуна з гвинтовою передачею для витягування зливка з кристалізатора; відеокамери, яка через оглядове вікно зі стробоскопічною системою фіксує рівень розплаву в кристалізаторі; пристрою відеозахоплення; промислового комп'ютера; пристрою зв'язку з об'єктом; контролера приводу витягування зливка. При цьому в систему додатково введений гідравлічний мембранний виконавчий механізм, який під час зливання розплаву металу з кристалізатора передає зливку через шток зворотно-поступальне коливання за заданим алгоритмом. UA 91877 U (12) UA 91877 U UA 91877 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області спеціальної електрометалургії і може бути використана для одержання високоякісних зливків титанових сплавів з якісною поверхнею. Відомий механізм витягування зливка з кристалізатора, що містить раму, гідроциліндри витяжки зі штоками, які з'єднані між собою траверсою, що охоплює шток, що несе зливок, і гідроциліндри-фіксатори, закріплені на рамі, причому, для спрощення конструкції і підвищення надійності роботи механізму, він додатково забезпечений гідроциліндрами-фіксаторами, встановленими на траверсі і пов'язаними з системою гідравлічного управління, а гідроциліндри витяжки закріплені на рамі [1]. Недоліком такого пристрою є те, що використання гідравлічного циліндра як механізму витягування зливка з кристалізатора має обмеження, яке пов'язане з довжиною зливка, оскільки довжина гідравлічного циліндра у витягнутому положенні приблизно у 2 рази більша довжини зливка. Крім цього до ущільнень гідравлічних циліндрів приймаються жорсткі вимоги, оскільки вони працюють в середовищі з підвищеними температурами. Також, такий пристрій потребує постійного активного втручання оператора в технологічний процес. Відомий пристрій для витягування зливка з кристалізатора, що містить гідроциліндр, з'єднаний з маслонапірною станцією, кінематичну гвинтову передачу із запобіжним кронштейном, порожнистим хвостовиком гвинта, гайкою та слідкуючим золотником, керованою задатчиком програми, при цьому, для підвищення надійності управління процесом витягування зливка, він укомплектований установленим на порожньому хвостовику гвинта двостороннім фрикціоном, який за допомогою підпружиненої тяги, що проходить всередині хвостовика, та важеля, з'єднаного з приводом його зворотно-поступального руху, і взаємодіє з двома конічними шестернями, встановленими вільно на хвостовику в постійному зачепленні з приводною шестірнею, а запобіжний кронштейн гайки пов'язаний з скалкою слідкуючого золотника, корпус якого закріплений на рухомій частині гідроциліндра [2]. Недоліком такого пристрою є використання гідроциліндра двосторонньої дії, який працює в важких умовах і при цьому його ущільнення швидко зношуються, що призводить до збільшення зовнішніх витоків з штокової порожнини гідроциліндра, а також великі габаритні розміри циліндра зумовлені довжиною зливка. Крім того такий спосіб не забезпечує належної якості поверхні зливка в результаті безперервно-дискретного витягування зливка з кристалізатора. Відома найближча комп'ютерна телевізійна система контролю і стабілізації рівня рідкої металевої ванни при електронно-променевій плавці (ЕПП), яка складається з електродвигуна з гвинтовою передачею для витягування зливка з кристалізатора, відеокамери, яка через оглядове вікно зі стробоскопічною системою фіксує рівень розплаву в кристалізаторі, пристрою відеозахоплення, промислового комп'ютера, пристрою зв'язку з об'єктом, контролера приводу витягування зливка. Під час роботи комп'ютерної телевізійної системи контролю і стабілізації рівня рідкої металевої ванни при ЕПП витягування зливка відбувається тільки при досягненні розплавом максимального допустимого рівня і до моменту зниження рівня розплаву в кристалізаторі до мінімального допустимого [3]. Недоліком такого способу є безперервно-дискретне витягування зливка з кристалізатора, а також різкий початок витягування зливка з кристалізатора, зумовлений використанням гвинтової передачі як механізму витягування зливка з кристалізатора. Задачею даної корисної моделі є усунення вищевказаних недоліків і розробка системи, що забезпечує формування якісної поверхні зливків титанових сплавів. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в систему витягування зливка з кристалізатора на рухому платформу гвинтової передачі додатково введено гідравлічний мембранний виконавчий механізм (ГМВМ), до якого прикріпляється шток, що безпосередньо витягує зливок з кристалізатора. На фігурі 1 представлена принципова схема системи витягування зливка з кристалізатора. Система витягування зливка з кристалізатора складається з електродвигуна 1, з'єднаного муфтою 2 з редуктором 3, який, в свою чергу, передає крутний момент гвинтовій передачі 4. На рухомій платформі 5, яка з'єднана з гвинтовою передачею, встановлений гідравлічний мембранний виконавчий механізм 6 (ГМВМ). До ГМВМ приєднаний шток 7, який витягує зливок 8 з кристалізатора 9. Метал з проміжної ємності 10 зливається в кристалізатор і обігрівається електронно-променевою гарматою 11. У плавильній камері 12 також встановлена камера контролю рівня розплаву в кристалізаторі 13, від якої подається сигнал 14 на автоматичну систему керування технологічним процесом (АСК ТП) 15. Крім того, на АСК ТП подаються сигнали від оператора 16. 3 АСК ТП подається сигнал 17 на блок керування гідравлікою 18, який передає керуючі сигнали 19 і 20 на пропорційний гідравлічний розподільник 21, через який робоча рідина з напірної лінії 25 потрапляє і зливається з ГМВМ 6. Тиск в гідравлічній системі 1 UA 91877 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 визначається за допомогою перетворювача тиску в електричний сигнал 22 і сигнал 23 передається на АСК ТП 15. Сигнал на вмикання електродвигуна 24 подається з АСК ТП 15. Алгоритм роботи системи показано на фіг. 2. Система працює наступним чином. Під час початку плавки в ГМВМ 6 тиск мінімальний, мембрана знаходиться в початковому положенні. Датчиком тиску 22 перевіряється тиск в гідравлічній системі, і якщо він менше pnom - АСК ТП 15 подає сигнал 17 на блок керування гідравлікою 18, а блок в свою чергу подає сигнали 19 і 20 u19  0, u20  0 на пропорційний гідравлічний розподільник 21. Робоча рідина починає заповнювати камеру ГМВМ 6, мембрана деформується і через деякий час в камері встановлюється тиск pnom , що відповідає необхідній деформації мембрани. Одночасно подається напруга Ue  U (сигнал 24) на вмикання електродвигуна 1. Електродвигун приведе в рух редуктор 3 з гвинтовою передачею 4 і рухома платформа 5 почне рухатися зі зливком 8 вниз. Сигнал про рівень розплаву в кристалізаторі 14 ввесь час подається від камери контролю рівня розплаву в кристалізаторі 13 на АСК ТП. При досягненні максимального рівня розплаву в кристалізаторі h  hmax напруга на електродвигун перестає подаватись Ue  0 . Після цього подається напруга на електромагніт пропорційного гідравлічного розподільника , робоча рідина починає зливатись з камери ГМВМ, шток 7 зі зливком 8 u19  0, u20  u0  переміщуються вниз. При досягненні мінімального допустимого рівня розплаву металу в кристалізаторі h  hmin , сигнал 14 надходить з камери контролю рівня розплаву в кристалізаторі на АСК ТП. На блок керування гідравлікою 18 подається сигнал 17 з АСК ТП, а на пропорційний розподільник 21 подаються сигнали 19 і 20 на підйом зливка u19  u0, u20  0 . Робоча рідина починає надходити до камери ГМВМ 6. Під дією рідини мембрана прогинається і переміщує вверх шток 7 зі зливком 8 до рівня h  hmax , після чого цикл коливання повторюється доки pmin  p  pnom . Зниження тиску нижче pmin означатиме, що мембрана повернулась в початковий стан, після чого весь процес повторюється знову. Необхідною умовою роботи системи витягування зливка з кристалізатора є те, що хід мембрани ГМВМ повинен бути більшим амплітуди коливань A  hmax  hmin . Запропонована система витягування зливка з кристалізатора забезпечує кращу якість отримуваних зливків, завдяки зменшенню сил тертя між зливком і кристалізатором і зменшення можливості руйнування тонкої поверхні зливка під час руху при кристалізації за рахунок постійного зворотно-поступального руху зливка в кристалізаторі; забезпечує плавність початку руху при переміщенні зливка в кристалізаторі; зменшує частоту вмикань електродвигун гвинтової передачі, тим самим підвищуючи ресурс його довговічності, а також зменшує габарити технічного устаткування для витягування зливка з кристалізатора. Джерела інформації: 1. А.с. 836126 СССР, МКл С21С 5/56, F27D 3/00. Механизм вытягивания слитка с кристаллизатора / Кормич А.Т., Дворник В.Г., Бермант В.Р.; - 2821425/22-02; заявл. 24.09.1979.; опубл. 07.06.1981, Бюл. № 21, 1981. 2. А. с. №583175СССР, МПК 5 С21С 5/56. Устройство для вытягивания слитка из кристаллизатора / Сапко А.И., Жук А.Я., Расюк В.И.; Заявитель: Запорожский индустриальный институт. - № 2155263; заявл. 15.07.1975; опубл. 05.12.1977. 3. Соловьев В.Г. Контроль и стабилизация уровня жидкого металла в кристаллизаторе при электронно-лучевой плавке / В.Г. Соловьев, Ю.Н Ланкин. // Современная электрометаллургия. 2009. - № 1. - С. 22-21. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Система витягування зливка з кристалізатора, що складається з електродвигуна з гвинтовою передачею для витягування зливка з кристалізатора; відеокамери, яка через оглядове вікно зі стробоскопічною системою фіксує рівень розплаву в кристалізаторі; пристрою відеозахоплення; промислового комп'ютера; пристрою зв'язку з об'єктом; контролера приводу витягування зливка, яка відрізняється тим, що для підвищення якості поверхні зливків в систему додатково введений гідравлічний мембранний виконавчий механізм, який під час зливання розплаву металу з кристалізатора передає зливку через шток зворотно-поступальне коливання за заданим алгоритмом. 2 UA 91877 U 3 UA 91877 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4