Спосіб дискретного дозування металевих розплавів

Реферат: Винахід належить до ливарного виробництва і може бути використаний при виготовленні металевих виливків з чорних і кольорових сплавів. Спосіб дискретного дозування металевих розплавів в металоприймачі під дією електромагнітних сил, створених в індукційній печі з додатковим електромагнітом шляхом її неперервного зважування, контролю від'єднаної маси розплаву та застосування реверсування дії електромагнітних сил в режимі доливання у вихідній фазі дозування. В момент переходу до режиму доливання вимикають живлення електромагніта і здійснюють гальмування струменя розплаву, який витікає із печі, шляхом автореверсування за допомогою електромагнітної сили, утвореної в зоні ділянки каналу печі, розміщеного в проміжку електромагніта, внаслідок взаємодії індукційного струму, створеного в каналі печі її індукторами, із зовнішнім магнітним полем, генерованим електромагнітом в результаті індукційного наведення в його обмотках струму електрично зв'язаною системою: індуктори рідкометалевий замкнений виток - електромагніт. А в момент досягнення заданої дози розплаву вимикають індуктори. Спосіб дає змогу одержати підвищену точність дискретного дозування металевих розплавів з індукційної печі. UA 98801 C2 (12) UA 98801 C2 UA 98801 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до ливарного виробництва і може бути використаний при виготовленні металевих виливків з чорних і кольорових сплавів. Відомо спосіб дозування рідких металів з витратного резервуара у ливарні форми, заснований на використанні електромагнітного насоса для заливання розплаву у металоприймачі, який полягає в тому, що в момент вмикання насоса в режим заливання створюють гідростатичний тиск шляхом попереднього вмикання насоса в режим стопора на проміжок часу, який залежить від рівня розплаву в резервуарі та величини дози [а.с. 575492 СССР G01F 13/00 Способ дозирования жидких металлов /М.Ф. Гольберг, В.А. Трефняк, М.Р. Цин, заявлено 22.06.76, опубл. 05.10.77, Бюл. № 37]. Недоліком цього способу є складність його реалізації при порівняно низькій точності дозування, яка в багатьох випадках не задовольняє вимогам технології. Відомо також спосіб управління індукційними канальними печами з електромагнітною видачею розплаву при його дозуванні за допомогою електромагнітних сил, створених додатковим електромагнітом. Цей спосіб полягає в тому, що напрямок дії електромагнітних сил в каналі печі примусово реверсують після кожного або декількох циклів заливання розплаву в металоприймачі, що позитивно впливає на стан каналів печі, але практично не підвищує точність дозування [а.с. 553429 СССР F27D 11/06 Способ управления индукционными канальными печами с электромагнитной разливкой металла /М.Р. Цин, В.П. Полищук, В.А. Трефняк, М.Ф. Гольберг, заявл. 29.07.75, опубл. 05.04.77, Бюл. № 13]. Найбільш близьким (прототипом) до запропонованого винаходу щодо технічної суті і досягнутого результату є спосіб дозування з використанням інерційного періоду руху металу, який включає створення тиску на розплав, забезпечуючого видачу дози, величина котрої залежить від рівня розплаву в металопроводі у сталому режимі, причому тиск знімають в момент появи розплаву на виході металопроводу [а.с. 688281 СССР B22D 17/30, 39/00 Способ дозирования с использованием периода движения металла /М.Ф.Гольберг, В.П. Полищук, В.А. Трефняк, заявл. 28.06.77, опубл. 30.09.79, Бюл. № 36). Недоліком цього способу є низька точність дозування розплаву, особливо при наявності зовнішніх або внутрішніх дестабілізуючих факторів. В основу запропонованого винаходу поставлена задача підвищення точності дискретного дозування металевих розплавів в металоприймачі під дією електромагнітних сил, створених в індукційній печі з додатковим електромагнітом. Поставлена задача вирішена тим, що запропонований спосіб дискретного дозування металевих розплавів в металоприймачі під дією електромагнітних сил, створених в індукційній печі з додатковим електромагнітом шляхом її неперервного зважування, контролю від'єднаної маси та застосування реверсування дії електромагнітних сил в режимі доливання у вихідній фазі дозування передбачає те, що в момент переходу до режиму доливання вимикають живлення електромагніта і здійснюють гальмування струменя розплаву, який витікає з печі, шляхом автореверсування за допомогою електромагнітної сили, утвореної в зоні ділянки каналу печі, розміщеного в проміжку електромагніта, внаслідок взаємодії індукційного струму, створеного в каналі печі її індукторами, із зовнішнім магнітним полем, генерованимелектромагнітом в результаті індукційного наведення в його обмотках струму електрично зв'язаною системою: індуктори рідкометалевий замкнений виток - електромагніт, а в момент досягнення заданої дози розплаву вимикають індуктори. Крім того, режим доливання здійснюють за рахунок імпульсного струменя розплаву шляхом автореверсування електромагнітної сили, що чергується з аверсуванням до моменту досягнення заданої дози розплаву. Запропонований спосіб дозволяє підвищити точність дискретного дозування металевих розплавів в металоприймачі з індукційної канальної печі з додатковим електромагнітом завдяки гальмуванню струменя розплаву у вихідній фазі дозування шляхом автореверсування електромагнітної сили в металопроводі печі після вимикання електромагніта в момент переходу на режим доливання. Це дає змогу зменшити до мінімуму вплив дестабілізуючих факторів у вихідній фазі дозування, а отже і похибку дозування. Для пояснення запропонованого винаходу на фіг. 1 наведено структурно-функціональну схему магнітовагової установки, яка реалізує спосіб дискретного дозування металевих розплавів. Індукційна канальна піч 1 з індукторами 2, електромагнітом 3 і зливним металопроводом 4 встановлена на вантажоприймальній платформі 5, яка спирається на чотири силовимірювальні тензорезисторні датчики 6, закріплені на нерухомій основі. Електричні виходи датчиків 6 підсумовуються у клемній коробці 7, вихід котрої через підсилювач 8, підключений до мікропроцесорного приладу 9 контролю маси та управління процесом дозування, який має у своєму складі клавіатуру 10 і цифровий індикатор 11 маси. Живлення приладу 9 здійснюється 1 UA 98801 C2 5 10 15 20 25 від блока 12 живлення, підключеного до мережі змінного струму напругою 220 В. Перший вихід приладу 9 через блок 13 управління підключений до трансформатора 14 живлення індукторів 2 печі 1, а другий вихід приладу 9 через блок 15 управління підключений до трансформатора 16 електромагніта 3 печі 1. До другого входу блока 15 підключено генератор 17 імпульсів. Металевий розплав надходить у металоприймач (ливарну форму) 18 з металопроводу 4 печі 1 через жолоб 19, закріплений автономно на нерухомій основі і маючий у своєму складі нагрівальний елемент (на схемі не показаний). Процес дискретного дозування металевого розплаву з використанням запропонованого способу відбувається наступним чином. У вихідному стані індукційна канальна піч 1 заповнена металевим розплавом, температуру якого підтримують підключені до трансформатора 14 індуктори 2, електромагніт 3 відключений від трансформатора 16, ваговимірювальна схема обнулена за допомогою клавіатури 10 і на індикаторі 11 висвітлені нулі в усіх розрядах. Програму дискретного дозування задають за допомогою клавіатури 10 в приладі 9. По команді з клавіатури 10 сигнал від приладу 9 надходить у блок 15 управління, вмикається трансформатор 16 і на електромагніт 3 подається живлення. В результаті цього в каналі печі 1 виникає електромагнітна сила і розплав по металопроводу 4 через жолоб 19 надходить у металоприймач 18 із заданою витратою у сталому режимі. Одночасно на індикаторі 11 неперервно висвітлюється цифрове значення від'єднаної маси розплаву. В момент часу, коли від'єднана маса розплаву досягла 70÷80 % від заданої дози (залежно від величини витрати розплаву), від приладу 9 згідно із заданою програмою надходить сигнал до блока 15 управління і живлення електромагніта 3 вимикається. Починається вихідна фаза дозування. При цьому в каналі печі 1 виникає ефект автореверсування електромагнітної сили за рахунок взаємодії магнітного поля індукторів 2 з вимкненою обмоткою електромагніта 3, в результаті чого в каналі печі 1 створюється електромагнітна сила Fe з протилежним знаком і відбувається гальмування струменя розплаву. Це дає можливість плавно зменшувати витрату розплаву у вихідній фазі дозування аж до вимикання індукторів 2 в момент досягнення заданої дози, що сприяє зменшенню інерційного зливу розплаву у металоприймач, а отже і похибки дозування. f ( t ) (фіг. 2,6) ілюструють процес заливання дози Графік залежностей Fe f (t ) (фіг. 2,а) і розплаву у металоприймач 18, де: О1 - момент вмикання електромагніта 3; t1 - момент 30 35 40 45 50 55 досягнення силою Fe номінального значення; tв - момент вимикання електромагніта 3 і переходу до режиму гальмування струменя розплаву шляхом автореверсування сили Fe y 11 вихідній фазі дозування; t1 - момент вимикання індукторів 2; О - момент появи розплаву на виході металопроводу 4; t2 - момент досягнення витратою розплаву заданого значення ; tд моментзакінчення заливання розплаву у металоприймач 18. Крім того, запропонований спосіб дозволяє реалізувати імпульсний режим доливання розплаву у вихідній фазі дозування шляхом вмикання генератора 17 імпульсів (див. фіг. 1), який через блок 15 подає імпульси заданої амплітуди, частоти і тривалості на трансформатор 16. В результаті цього, починаючи з моменту tв (фіг. 3), електромагніт 3 отримує імпульсне живлення, тобто здійснюється режим „реверс - аверс", що дозволяє зменшити витрату розплаву до заданого значення, відсікати струмінь розплаву в момент tд і значно зменшити величину інерційного зливу розплаву, а отже і похибки дозування. В момент tі вимикають індуктори 2 і піч 1 переходить у режим „зберігання". Реалізація запропонованого способу також може бути здійснена за допомогою персонального комп'ютера по спеціальній програмі управління електромагнітом 3 та індукторами 2 індукційної печі 1 відповідно до вимог процесу заливання металевих розплавів у металоприймачі. Таким чином, запропонований спосіб, на відміну від прототипу та інших аналогів, дає змогу одержати новий технічний ефект, виражений у підвищенні точності дискретного дозування металевих розплавів за рахунок гальмування струменя розплаву у вихідній фазі дозування шляхом автореверсування електромагнітної сили в каналі індукційної печі або створення режиму „реверс-аверс" для імпульсного управління електромагнітом. Результати попередніх випробувань запропонованого способу на діючій магнітоваговій заливальній установці з мікропроцесорним управлінням показали, що час інерційного зливу скорочується більш ніж у 2 рази, а отже і похибка дозування зменшується, причому її величина залежить тільки від фактичного значення витрати розплаву у вихідній фазі дозування і практично не залежить від рівня розплаву у тиглі печі. 2 UA 98801 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 1. Спосіб дискретного дозування металевих розплавів при подачі в металоприймач під дією електромагнітних сил, створених в індукційній печі з додатковим електромагнітом шляхом її неперервного зважування, контролю від'єднаної маси розплаву та застосування реверсування дії електромагнітних сил в режимі доливання у вихідній фазі дозування, який відрізняється тим, що в момент переходу до режиму доливання вимикають живлення електромагніта і здійснюють гальмування струменя розплаву, який витікає із печі, шляхом автореверсування за допомогою електромагнітної сили, утвореної в зоні ділянки каналу печі, розміщеного в проміжку електромагніта, внаслідок взаємодії індукційного струму, створеного в каналі печі її індукторами, із зовнішнім магнітним полем, генерованим електромагнітом в результаті індукційного наведення в його обмотках струму електрично зв'язаною системою: індуктори - рідкометалевий замкнений виток - електромагніт, а в момент досягнення заданої дози розплаву вимикають індуктори. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що режим доливання здійснюють за рахунок імпульсного гальмування струменя розплаву шляхом автореверсування електромагнітної сили, що чергується з аверсуванням до моменту досягнення заданої дози розплаву. 3 UA 98801 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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