專利名稱：一種熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于熱型連鑄技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)補(bǔ)液及液位控制裝置，尤其是指在熱型連鑄過(guò)程中用于金屬液溫度的穩(wěn)定和液位恒定控制的裝置。
背景技術(shù)：
熱型連鑄技術(shù)是一項(xiàng)將定向凝固技術(shù)與連續(xù)鑄造技術(shù)相結(jié)合的金屬線坯制造技術(shù)，其特點(diǎn)是可以連續(xù)鑄造表面呈鏡面狀態(tài)，且內(nèi)部無(wú)縮孔、縮松、氣孔、夾雜等鑄造缺陷的單晶或柱狀組織的金屬線坯，屬于一種近終形狀坯線生產(chǎn)技術(shù)。熱型連鑄技術(shù)的關(guān)鍵就在于，準(zhǔn)確控制工藝條件，使鑄錠在離開(kāi)熱結(jié)晶器一小段距離內(nèi)，表層液膜能夠穩(wěn)定地維持鑄坯錠的形狀，然后實(shí)現(xiàn)定向凝固形成表面呈鏡面狀態(tài)的線坯。這就要求對(duì)熱結(jié)晶器出口處液體金屬的壓力和液固界面的位置實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格控制。準(zhǔn)確地控制熱結(jié)晶器出口處液體金屬的壓力，并穩(wěn)定液固界面的位置才能持續(xù)地維持熱鑄型外一小段液柱保持鑄坯錠形狀，最終形成表面呈鏡面狀態(tài)鑄坯。熱結(jié)晶器出口處液體金屬的壓力和液固界面位置的任何波動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致表面呈鏡面狀態(tài)的單晶或柱狀晶鑄坯形成的失敗?，F(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利ZL200720076706. 1所公開(kāi)的熱型連鑄工藝中的金屬液位控制裝置，可以有效地解決現(xiàn)有熱型連鑄技術(shù)中補(bǔ)液時(shí)的液位控制，實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程中的液位閉環(huán)控制。當(dāng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)鑄錠，拉出一定數(shù)量的線坯后，需要補(bǔ)充液體金屬時(shí)，該裝置利用補(bǔ)液截流閥出口處所專門設(shè)置的補(bǔ)液電極的通斷信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)活塞控制方式的切換，完成不同階段的液位的恒定控制。但利用該裝置進(jìn)行液位恒定控制的方法存在有誤動(dòng)作的問(wèn)題。由于補(bǔ)液電極通斷是靠補(bǔ)液通道的金屬液的短接和斷開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)的；因此在補(bǔ)液時(shí)，補(bǔ)液電極由金屬液接通； 補(bǔ)液結(jié)束，液體金屬流空，補(bǔ)液電極隨即斷開(kāi)。該專利在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用表明，利用這組通斷信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)活塞控制方式的切換，會(huì)出現(xiàn)一些誤動(dòng)作，包括當(dāng)補(bǔ)液截流閥開(kāi)啟不當(dāng)時(shí)， 金屬液流與補(bǔ)液通道截面大小不匹配，就會(huì)發(fā)生補(bǔ)液電極與金屬液接觸不穩(wěn)定，似接非接， 從而致使活塞控制方式的切換出現(xiàn)誤動(dòng)作，活塞的升降出現(xiàn)混亂，液位失控，最終導(dǎo)致拉晶的中斷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置，利用工作上限電極替代補(bǔ)液電極來(lái)實(shí)現(xiàn)活塞控制方式的切換，完成不同階段的液位恒定控制；不僅解決了現(xiàn)有技術(shù)中的控制裝置在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)存在誤動(dòng)作的問(wèn)題，并且能減少所補(bǔ)充的金屬液的溫度對(duì)熱型連鑄過(guò)程的干擾。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置，用于在熱型連鑄過(guò)程中控制連鑄坩堝內(nèi)的金屬液的液位恒定；該控制裝置包含設(shè)置在連鑄坩堝上部的液位控制活塞組件和液位測(cè)量組件，分別與所述的液位控制活塞組件和液位測(cè)量組件通過(guò)電路連接的液位控制系統(tǒng)。[0007]其中，所述的液位測(cè)量組件設(shè)置在連鑄坩堝的第一部分的上部，包含依次由低到高設(shè)置在不同液位高度點(diǎn)處的基準(zhǔn)液位電極，工作液位下限電極和工作液位上限電極，并對(duì)應(yīng)形成基準(zhǔn)液位電接點(diǎn)，工作液位下限電接點(diǎn)和工作液位上限電接點(diǎn)；所述的基準(zhǔn)液位電極，工作液位下限電極和工作液位上限電極分別與液位控制系統(tǒng)通過(guò)電路連接。所述的液位控制活塞組件包含液位控制活塞，該液位控制活塞設(shè)置在連鑄坩堝的第一部分的上部。所述的液位控制活塞組件還包含與所述的液位控制活塞連接的活塞驅(qū)動(dòng)裝置；該活塞驅(qū)動(dòng)裝置與所述的液位控制系統(tǒng)通過(guò)電路連接。所述的液位測(cè)量組件還包含一與液位控制系統(tǒng)通過(guò)電路連接的超高液位電極，并對(duì)應(yīng)形成超高液位電接點(diǎn)；該超高液位電極所設(shè)置的液位高度點(diǎn)高于基準(zhǔn)液位電極，工作液位下限電極和工作液位上限電極設(shè)置的液位高度點(diǎn)。所述的液位控制系統(tǒng)采用PLC液位控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型還包含與連鑄坩堝連接的補(bǔ)液組件；該補(bǔ)液組件包含依次連接的補(bǔ)液池和補(bǔ)液通道，該補(bǔ)液通道與所述的連鑄坩堝連接。所述的補(bǔ)液組件還包含一設(shè)置在補(bǔ)液通道上的補(bǔ)液截流閥。本實(shí)用新型所提供的熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置是一個(gè)可靠、且不需人為介入的全自動(dòng)液面恒定控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型由于沒(méi)有在補(bǔ)液通道處設(shè)置補(bǔ)液電極，不僅不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，也使得補(bǔ)液截流閥的開(kāi)啟大小不會(huì)影響到補(bǔ)液信號(hào)的發(fā)出，因此可以根據(jù)從熔化爐澆注過(guò)來(lái)的補(bǔ)充金屬液溫度情況(與熱型連鑄要求的金屬液溫度的差異)，來(lái)調(diào)節(jié)補(bǔ)液截流閥的開(kāi)啟大小，使補(bǔ)充的金屬液在補(bǔ)液池中留有足夠的時(shí)間，致使金屬液溫度接近連鑄溫度，再流入連鑄坩堝，進(jìn)一步達(dá)到了減少補(bǔ)充的金屬液溫度對(duì)熱型連鑄過(guò)程的干擾的效果，實(shí)現(xiàn)恒溫恒壓下無(wú)限長(zhǎng)定向凝固線坯的穩(wěn)定生產(chǎn)。

圖1為本實(shí)用新型中熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型中液位測(cè)量組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合圖1和圖2，詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例。如圖1所示，為本實(shí)用新型的熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該控制裝置用于在熱型連鑄過(guò)程中的不同階段均可自動(dòng)對(duì)連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液進(jìn)行液位恒定控制；該控制裝置包含與連鑄坩堝2連接的補(bǔ)液組件，設(shè)置在連鑄坩堝2的上部的液位控制活塞組件和液位測(cè)量組件3，分別與所述的液位控制活塞組件和液位測(cè)量組件3連接的液位控制系統(tǒng)。其中，所述的液位控制活塞組件包含液位控制活塞1，以及與該液位控制活塞1連接的活塞驅(qū)動(dòng)裝置(圖中未示)。所述的液位控制活塞1設(shè)置在連鑄坩堝2的左半部分的上部。所述的液位測(cè)量組件3設(shè)置在連鑄坩堝2的右半部分的上部。如圖2所示，該液位測(cè)量組件3包含依次由低到高設(shè)置在不同液位高度點(diǎn)處的基準(zhǔn)液位電極31，工作液位下限電極32，工作液位上限電極33和超高液位電極34，并對(duì)應(yīng)形成基準(zhǔn)液位電接點(diǎn)，工作液位下限電接點(diǎn)，工作液位上限電接點(diǎn)和超高液位電接點(diǎn)。所述的基準(zhǔn)液位電極31，工作液位下限電極32，工作液位上限電極33和超高液位電極34分別與液位控制系統(tǒng)通過(guò)電路連接，每個(gè)電極未與連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液接觸時(shí)，該電極的電接點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)；而當(dāng)所述的每個(gè)電極與連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液接觸時(shí)，該電極的電接點(diǎn)即被接通；并向液位控制系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)的電極導(dǎo)通與否的信號(hào)。所述的液位控制系統(tǒng)(圖中未示)還與活塞驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)電路連接，其根據(jù)接收到的電極導(dǎo)通與否的信號(hào)，判斷連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液位高度，并根據(jù)當(dāng)前正在進(jìn)行的熱型連鑄過(guò)程中的具體階段，通過(guò)控制活塞驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)液位控制活塞1上升或下降，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)閉環(huán)控制連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液位恒定。本實(shí)施例中，所述的液位控制系統(tǒng)采用PLC液位控制系統(tǒng)。所述的補(bǔ)液組件包含依次連接的補(bǔ)液池8和補(bǔ)液通道7，該補(bǔ)液通道7與所述的連鑄坩堝2連接，所述的補(bǔ)液池8中的金屬液通過(guò)補(bǔ)液通道7不斷流入連鑄坩堝2，補(bǔ)充連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液含量。所述的補(bǔ)液組件還包含一設(shè)置在補(bǔ)液通道7上的補(bǔ)液截流閥6，通過(guò)調(diào)節(jié)該補(bǔ)液截流閥6可控制由補(bǔ)液池8流入連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液流量。以下詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型所述的熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置的工作原理，即如何利用液位測(cè)量組件3來(lái)控制活塞實(shí)現(xiàn)恒定液位的實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。所述的基準(zhǔn)電極31在工作狀態(tài)下始終位于連鑄坩堝2內(nèi)的銅液等金屬液的液面 4以下，因此基準(zhǔn)液位電接點(diǎn)始終接通并作為基極。所述的工作液位下限電極32，工作液位上限電極33和超高液位電極34所處的液位高度點(diǎn)是預(yù)先根據(jù)熱型連鑄工藝分別設(shè)定的， 依次表示為工作液位下限、工作液位上限和超高液位高度。當(dāng)連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液面4升降時(shí)，分別會(huì)與工作液位下限電極32，工作液位上限電極33和超高液位電極34接觸，進(jìn)一步將分別使得工作液位下限電接點(diǎn)，工作液位上限電接點(diǎn)和超高液位電接點(diǎn)被接通，就會(huì)分別與作為基極的基準(zhǔn)液位電接點(diǎn)形成電接點(diǎn)式回路，并且向液位控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，從而液位控制系統(tǒng)判斷出當(dāng)前的液位高度是處于工作液位下限，或者處于工作液位上限，或者處于超高液位高度，進(jìn)而再相應(yīng)控制液位控制活塞1上升或下降，最終實(shí)時(shí)閉環(huán)控制連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液位恒定。其中，所述的超高液位電極34用于設(shè)置最后一道防線，具有警示作用，當(dāng)液位到達(dá)該高度點(diǎn)時(shí)，需盡快下降金屬液位或檢驗(yàn)控制裝置是否發(fā)生故障，避免金屬液溢出發(fā)生事故。具體的，在熱型連鑄過(guò)程中的補(bǔ)液階段時(shí)，補(bǔ)液池8中的金屬液通過(guò)補(bǔ)液通道7不斷流入連鑄坩堝2，補(bǔ)充連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液含量。由當(dāng)工作液位上限電極33及工作液位下限電極32的電接點(diǎn)都被接通，分別向液位控制系統(tǒng)發(fā)出導(dǎo)通信號(hào)，該液位控制系統(tǒng)判斷出當(dāng)前金屬液的液面4已經(jīng)處于工作液位上限了，因此其控制液位控制活塞1上升，使得連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液位下降，直至工作液位上限電極33的電接點(diǎn)斷開(kāi)，此時(shí)工作液位下限電極32的電接點(diǎn)仍然接通，則液位控制系統(tǒng)根據(jù)所接收到的信號(hào)判斷出當(dāng)前連鑄坩堝2內(nèi)的液位處于工作液位上限和工作液位下限之間的正常狀態(tài)，因此該液位控制系統(tǒng)控制液位控制活塞1停止。[0029]繼續(xù)對(duì)連鑄坩堝2內(nèi)補(bǔ)液，再次使得工作液位上限電極33的電接點(diǎn)被接通，液位控制系統(tǒng)接收到相應(yīng)的電極信號(hào)后，重新控制液位控制活塞1上升，使得連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液位下降，直至工作液位上限電極33的電接點(diǎn)再次斷開(kāi)，但此時(shí)工作液位下限電極 32的電接點(diǎn)仍然接通，液位控制系統(tǒng)再次令液位控制活塞1停止。按照上述的原理和步驟不斷循環(huán)反復(fù)，從而在熱型連鑄過(guò)程中的補(bǔ)液階段時(shí)，實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)閉環(huán)控制，使連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液面4始終保持在工作液位上限的高度。當(dāng)熱型連鑄過(guò)程中的補(bǔ)液階段完成后，隨著單晶金屬線坯從與連鑄坩堝2連接設(shè)置的熱鑄器5中不斷引出，連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液位不斷下降，直至工作液位上限電極 33及工作液位下限電極32的電接點(diǎn)都斷開(kāi)，分別向液位控制系統(tǒng)發(fā)出斷開(kāi)信號(hào)，該液位控制系統(tǒng)判斷出當(dāng)前金屬液的液面4已經(jīng)處于工作液位下限了，因此其控制液位控制活塞1 下降，使得連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液位上升，直至工作液位下限電極32的電接點(diǎn)接通，此時(shí)工作液位上限電極33的電接點(diǎn)仍然斷開(kāi)，則液位控制系統(tǒng)根據(jù)所接收到的信號(hào)判斷出當(dāng)前連鑄坩堝2內(nèi)的液位處于工作液位上限和工作液位下限之間的正常狀態(tài)，因此該液位控制系統(tǒng)控制液位控制活塞1停止。繼續(xù)不斷引出單晶金屬線坯，連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液位又開(kāi)始下降，再次使得工作液位下限電極32的電接點(diǎn)被斷開(kāi)，液位控制系統(tǒng)接收到相應(yīng)的電極信號(hào)后，重新控制液位控制活塞1下降，使得連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液位上升，直至工作液位下限電極32 的電接點(diǎn)再次接通，但此時(shí)工作液位上限電極33的電接點(diǎn)仍然斷開(kāi)，液位控制系統(tǒng)再次令液位控制活塞1停止。按照上述的原理和步驟不斷循環(huán)反復(fù)，從而在熱型連鑄過(guò)程中的拉單晶階段時(shí) (不補(bǔ)液)，實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)閉環(huán)控制，使連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液面4始終保持在工作液位下限的高度。綜上所述，在整個(gè)熱型連鑄過(guò)程中，連鑄坩堝內(nèi)的金屬液始終保持在工作液位的上下限之間，有效解決現(xiàn)有技術(shù)中熱型連鑄線坯生產(chǎn)中對(duì)連鑄坩堝的液位恒定控制的連續(xù)性問(wèn)題，并且不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，因此，本實(shí)用新型所提供的熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置是一個(gè)相當(dāng)可靠、且不需人為介入的全自動(dòng)液面恒定控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型由于沒(méi)有在補(bǔ)液通道處設(shè)置補(bǔ)液電極，不僅不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，也使得補(bǔ)液截流閥的開(kāi)啟大小不會(huì)影響到補(bǔ)液信號(hào)的發(fā)出，因此可以根據(jù)從熔化爐澆注過(guò)來(lái)的補(bǔ)充金屬液溫度情況(與熱型連鑄要求的金屬液溫度的差異)，來(lái)調(diào)節(jié)補(bǔ)液截流閥的開(kāi)啟大小，使補(bǔ)充的金屬液在補(bǔ)液池中留有足夠的時(shí)間，致使金屬液溫度接近連鑄溫度，再流入連鑄坩堝，進(jìn)一步達(dá)到了減少補(bǔ)充的金屬液溫度對(duì)熱型連鑄過(guò)程的干擾的效果，實(shí)現(xiàn)恒溫恒壓下無(wú)限長(zhǎng)定向凝固線坯的穩(wěn)定生產(chǎn)。盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求1.一種熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置，用于在熱型連鑄過(guò)程中控制連鑄坩堝(2)內(nèi)的金屬液的液位恒定；其特征在于，該控制裝置包含設(shè)置在連鑄坩堝(2)上部的液位控制活塞組件和液位測(cè)量組件(3)， 分別與所述的液位控制活塞組件和液位測(cè)量組件(3)通過(guò)電路連接的液位控制系統(tǒng)；所述的液位測(cè)量組件(3)設(shè)置在連鑄坩堝(2)的第一部分的上部，包含依次由低到高設(shè)置在不同液位高度點(diǎn)處的基準(zhǔn)液位電極(31)，工作液位下限電極(32)和工作液位上限電極(33)，并對(duì)應(yīng)形成基準(zhǔn)液位電接點(diǎn)，工作液位下限電接點(diǎn)和工作液位上限電接點(diǎn)；所述的基準(zhǔn)液位電極(31)，工作液位下限電極(32)和工作液位上限電極(33)分別與液位控制系統(tǒng)通過(guò)電路連接。
2.如權(quán)利要求1所述的熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置，其特征在于，所述的液位控制活塞組件包含液位控制活塞(1 )，該液位控制活塞(1)設(shè)置在連鑄坩堝(2)的第一部分的上部。
3.如權(quán)利要求2所述的熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置，其特征在于，所述的液位控制活塞組件還包含與所述的液位控制活塞(1)連接的活塞驅(qū)動(dòng)裝置；該活塞驅(qū)動(dòng)裝置與所述的液位控制系統(tǒng)通過(guò)電路連接。
4.如權(quán)利要求1所述的熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置，其特征在于，所述的液位測(cè)量組件(3)還包含一與液位控制系統(tǒng)通過(guò)電路連接的超高液位電極(34)，并對(duì)應(yīng)形成超高液位電接點(diǎn)；該超高液位電極(34)所設(shè)置的液位高度點(diǎn)高于基準(zhǔn)液位電極(31)，工作液位下限電極(32)和工作液位上限電極(33)設(shè)置的液位高度點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置，其特征在于，所述的液位控制系統(tǒng)采用PLC液位控制系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1所述的熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置，其特征在于，該控制裝置還包含與連鑄坩堝(2)連接的補(bǔ)液組件；所述的補(bǔ)液組件包含依次連接的補(bǔ)液池(8)和補(bǔ)液通道(7)；所述的補(bǔ)液通道(7 )與連鑄坩堝(2 )連接。
7.如權(quán)利要求6所述的熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置，其特征在于，所述的補(bǔ)液組件還包含一設(shè)置在補(bǔ)液通道(7)上的補(bǔ)液截流閥(6)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種熱型連鑄補(bǔ)液及液位控制裝置，用于控制連鑄坩堝內(nèi)的金屬液的液位恒定；該裝置包含設(shè)置在連鑄坩堝上部的液位控制活塞組件和液位測(cè)量組件，分別與液位控制活塞組件和液位測(cè)量組件通過(guò)電路連接的液位控制系統(tǒng)。所述的液位測(cè)量組件設(shè)置在連鑄坩堝上部，包含依次由低到高設(shè)置的、且分別與液位控制系統(tǒng)通過(guò)電路連接的基準(zhǔn)液位電極，工作液位下限電極和工作液位上限電極。本實(shí)用新型不僅解決了現(xiàn)有技術(shù)中的控制裝置在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)存在誤動(dòng)作的問(wèn)題，并且能減少所補(bǔ)充的金屬液的溫度對(duì)熱型連鑄過(guò)程的干擾。
文檔編號(hào)B22D11/18GK202137351SQ20112017307
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者周鵬德, 毛協(xié)民 申請(qǐng)人:上海智誠(chéng)電訊材料有限公司