專利名稱：一種熱型連鑄補液及液位控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于熱型連鑄技術領域，具體涉及一種自動補液及液位控制裝置，尤其是指在熱型連鑄過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：
熱型連鑄技術是一項將定向凝固技術與連續(xù)鑄造技術相結合的金屬線坯制造技術，其特點是可以連續(xù)鑄造表面呈鏡面狀態(tài)，且內(nèi)部無縮孔、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。熱型連鑄技術的關鍵就在于，準確控制工藝條件，使鑄錠在離開熱結晶器一小段距離內(nèi)，表層液膜能夠穩(wěn)定地維持鑄坯錠的形狀，然后實現(xiàn)定向凝固形成表面呈鏡面狀態(tài)的線坯。這就要求對熱結晶器出口處液體金屬的壓力和液固界面的位置實現(xiàn)嚴格控制。準確地控制熱結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。熱結晶器出口處液體金屬的壓力和液固界面位置的任何波動都會導致表面呈鏡面狀態(tài)的單晶或柱狀晶鑄坯形成的失敗。現(xiàn)有技術中，中國專利ZL200720076706. 1所公開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)有熱型連鑄技術中補液時的液位控制，實現(xiàn)了全過程中的液位閉環(huán)控制。當實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)鑄錠，拉出一定數(shù)量的線坯后，需要補充液體金屬時，該裝置利用補液截流閥出口處所專門設置的補液電極的通斷信號來實現(xiàn)活塞控制方式的切換，完成不同階段的液位的恒定控制。但利用該裝置進行液位恒定控制的方法存在有誤動作的問題。由于補液電極通斷是靠補液通道的金屬液的短接和斷開來實現(xiàn)的；因此在補液時，補液電極由金屬液接通； 補液結束，液體金屬流空，補液電極隨即斷開。該專利在生產(chǎn)實踐中的應用表明，利用這組通斷信號來實現(xiàn)活塞控制方式的切換，會出現(xiàn)一些誤動作，包括當補液截流閥開啟不當時， 金屬液流與補液通道截面大小不匹配，就會發(fā)生補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)誤動作，活塞的升降出現(xiàn)混亂，液位失控，最終導致拉晶的中斷。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種熱型連鑄補液及液位控制裝置，利用工作上限電極替代補液電極來實現(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)有技術中的控制裝置在實際生產(chǎn)應用時存在誤動作的問題，并且能減少所補充的金屬液的溫度對熱型連鑄過程的干擾。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是提供一種熱型連鑄補液及液位控制裝置，用于在熱型連鑄過程中控制連鑄坩堝內(nèi)的金屬液的液位恒定；該控制裝置包含設置在連鑄坩堝上部的液位控制活塞組件和液位測量組件，分別與所述的液位控制活塞組件和液位測量組件通過電路連接的液位控制系統(tǒng)。[0007]其中，所述的液位測量組件設置在連鑄坩堝的第一部分的上部，包含依次由低到高設置在不同液位高度點處的基準液位電極，工作液位下限電極和工作液位上限電極，并對應形成基準液位電接點，工作液位下限電接點和工作液位上限電接點；所述的基準液位電極，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)動裝置；該活塞驅(qū)動裝置與所述的液位控制系統(tǒng)通過電路連接。所述的液位測量組件還包含一與液位控制系統(tǒng)通過電路連接的超高液位電極，并對應形成超高液位電接點；該超高液位電極所設置的液位高度點高于基準液位電極，工作液位下限電極和工作液位上限電極設置的液位高度點。所述的液位控制系統(tǒng)采用PLC液位控制系統(tǒng)。本實用新型還包含與連鑄坩堝連接的補液組件；該補液組件包含依次連接的補液池和補液通道，該補液通道與所述的連鑄坩堝連接。所述的補液組件還包含一設置在補液通道上的補液截流閥。本實用新型所提供的熱型連鑄補液及液位控制裝置是一個可靠、且不需人為介入的全自動液面恒定控制系統(tǒng)。本實用新型由于沒有在補液通道處設置補液電極，不僅不會產(chǎn)生誤動作，也使得補液截流閥的開啟大小不會影響到補液信號的發(fā)出，因此可以根據(jù)從熔化爐澆注過來的補充金屬液溫度情況(與熱型連鑄要求的金屬液溫度的差異)，來調(diào)節(jié)補液截流閥的開啟大小，使補充的金屬液在補液池中留有足夠的時間，致使金屬液溫度接近連鑄溫度，再流入連鑄坩堝，進一步達到了減少補充的金屬液溫度對熱型連鑄過程的干擾的效果，實現(xiàn)恒溫恒壓下無限長定向凝固線坯的穩(wěn)定生產(chǎn)。

圖1為本實用新型中熱型連鑄補液及液位控制裝置的結構示意圖。圖2為本實用新型中液位測量組件的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合圖1和圖2，詳細說明本實用新型的一個優(yōu)選的實施例。如圖1所示，為本實用新型的熱型連鑄補液及液位控制裝置的結構示意圖。該控制裝置用于在熱型連鑄過程中的不同階段均可自動對連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液進行液位恒定控制；該控制裝置包含與連鑄坩堝2連接的補液組件，設置在連鑄坩堝2的上部的液位控制活塞組件和液位測量組件3，分別與所述的液位控制活塞組件和液位測量組件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)動裝置(圖中未示)。所述的液位控制活塞1設置在連鑄坩堝2的左半部分的上部。所述的液位測量組件3設置在連鑄坩堝2的右半部分的上部。如圖2所示，該液位測量組件3包含依次由低到高設置在不同液位高度點處的基準液位電極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，并對應形成基準液位電接點，工作液位下限電接點，工作液位上限電接點和超高液位電接點。所述的基準液位電極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)通過電路連接，每個電極未與連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液接觸時，該電極的電接點處于斷開狀態(tài)；而當所述的每個電極與連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液接觸時，該電極的電接點即被接通；并向液位控制系統(tǒng)發(fā)送相應的電極導通與否的信號。所述的液位控制系統(tǒng)(圖中未示)還與活塞驅(qū)動裝置通過電路連接，其根據(jù)接收到的電極導通與否的信號，判斷連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液位高度，并根據(jù)當前正在進行的熱型連鑄過程中的具體階段，通過控制活塞驅(qū)動裝置驅(qū)動液位控制活塞1上升或下降，實現(xiàn)實時閉環(huán)控制連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液位恒定。本實施例中，所述的液位控制系統(tǒng)采用PLC液位控制系統(tǒng)。所述的補液組件包含依次連接的補液池8和補液通道7，該補液通道7與所述的連鑄坩堝2連接，所述的補液池8中的金屬液通過補液通道7不斷流入連鑄坩堝2，補充連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液含量。所述的補液組件還包含一設置在補液通道7上的補液截流閥6，通過調(diào)節(jié)該補液截流閥6可控制由補液池8流入連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液流量。以下詳細說明本實用新型所述的熱型連鑄補液及液位控制裝置的工作原理，即如何利用液位測量組件3來控制活塞實現(xiàn)恒定液位的實時閉環(huán)控制。所述的基準電極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，因此基準液位電接點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所處的液位高度點是預先根據(jù)熱型連鑄工藝分別設定的， 依次表示為工作液位下限、工作液位上限和超高液位高度。當連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液的液面4升降時，分別會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，進一步將分別使得工作液位下限電接點，工作液位上限電接點和超高液位電接點被接通，就會分別與作為基極的基準液位電接點形成電接點式回路，并且向液位控制系統(tǒng)發(fā)出信號，從而液位控制系統(tǒng)判斷出當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，進而再相應控制液位控制活塞1上升或下降，最終實時閉環(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用于設置最后一道防線，具有警示作用，當液位到達該高度點時，需盡快下降金屬液位或檢驗控制裝置是否發(fā)生故障，避免金屬液溢出發(fā)生事故。具體的，在熱型連鑄過程中的補液階段時，補液池8中的金屬液通過補液通道7不斷流入連鑄坩堝2，補充連鑄坩堝2內(nèi)的金屬液含量。由當工作液位上限電極33及工作液位下限電極32的電接點都被接通，分別向液位控制系統(tǒng)發(fā)出導通信號，該液位控制系統(tǒng)判斷出當前金屬液的液面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的電接點斷開，此時工作液位下限電極32的電接點仍然接通，則液位控制系統(tǒng)根據(jù)所接收到的信號判斷出當前連鑄坩堝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)對連鑄坩堝2內(nèi)補液，再次使得工作液位上限電極33的電接點被接通，液位控制系統(tǒng)接收到相應的電極信號后，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的電接點再次斷開，但此時工作液位下限電極 32的電接點仍然接通，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，從而在熱型連鑄過程中的補液階段時，實現(xiàn)液位自動閉環(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。當熱型連鑄過程中的補液階段完成后，隨著單晶金屬線坯從與連鑄坩堝2連接設置的熱鑄器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的電接點都斷開，分別向液位控制系統(tǒng)發(fā)出斷開信號，該液位控制系統(tǒng)判斷出當前金屬液的液面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的電接點接通，此時工作液位上限電極33的電接點仍然斷開，則液位控制系統(tǒng)根據(jù)所接收到的信號判斷出當前連鑄坩堝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始下降，再次使得工作液位下限電極32的電接點被斷開，液位控制系統(tǒng)接收到相應的電極信號后，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 的電接點再次接通，但此時工作液位上限電極33的電接點仍然斷開，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，從而在熱型連鑄過程中的拉單晶階段時 (不補液)，實現(xiàn)液位自動閉環(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，在整個熱型連鑄過程中，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)有技術中熱型連鑄線坯生產(chǎn)中對連鑄坩堝的液位恒定控制的連續(xù)性問題，并且不會產(chǎn)生誤動作，因此，本實用新型所提供的熱型連鑄補液及液位控制裝置是一個相當可靠、且不需人為介入的全自動液面恒定控制系統(tǒng)。本實用新型由于沒有在補液通道處設置補液電極，不僅不會產(chǎn)生誤動作，也使得補液截流閥的開啟大小不會影響到補液信號的發(fā)出，因此可以根據(jù)從熔化爐澆注過來的補充金屬液溫度情況(與熱型連鑄要求的金屬液溫度的差異)，來調(diào)節(jié)補液截流閥的開啟大小，使補充的金屬液在補液池中留有足夠的時間，致使金屬液溫度接近連鑄溫度，再流入連鑄坩堝，進一步達到了減少補充的金屬液溫度對熱型連鑄過程的干擾的效果，實現(xiàn)恒溫恒壓下無限長定向凝固線坯的穩(wěn)定生產(chǎn)。盡管本實用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求1.一種熱型連鑄補液及液位控制裝置，用于在熱型連鑄過程中控制連鑄坩堝(2)內(nèi)的金屬液的液位恒定；其特征在于，該控制裝置包含設置在連鑄坩堝(2)上部的液位控制活塞組件和液位測量組件(3)， 分別與所述的液位控制活塞組件和液位測量組件(3)通過電路連接的液位控制系統(tǒng)；所述的液位測量組件(3)設置在連鑄坩堝(2)的第一部分的上部，包含依次由低到高設置在不同液位高度點處的基準液位電極(31)，工作液位下限電極(32)和工作液位上限電極(33)，并對應形成基準液位電接點，工作液位下限電接點和工作液位上限電接點；所述的基準液位電極(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)通過電路連接。
2.如權利要求1所述的熱型連鑄補液及液位控制裝置，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)設置在連鑄坩堝(2)的第一部分的上部。
3.如權利要求2所述的熱型連鑄補液及液位控制裝置，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)動裝置；該活塞驅(qū)動裝置與所述的液位控制系統(tǒng)通過電路連接。
4.如權利要求1所述的熱型連鑄補液及液位控制裝置，其特征在于，所述的液位測量組件(3)還包含一與液位控制系統(tǒng)通過電路連接的超高液位電極(34)，并對應形成超高液位電接點；該超高液位電極(34)所設置的液位高度點高于基準液位電極(31)，工作液位下限電極(32)和工作液位上限電極(33)設置的液位高度點。
5.如權利要求1所述的熱型連鑄補液及液位控制裝置，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.如權利要求1所述的熱型連鑄補液及液位控制裝置，其特征在于，該控制裝置還包含與連鑄坩堝(2)連接的補液組件；所述的補液組件包含依次連接的補液池(8)和補液通道(7)；所述的補液通道(7 )與連鑄坩堝(2 )連接。
7.如權利要求6所述的熱型連鑄補液及液位控制裝置，其特征在于，所述的補液組件還包含一設置在補液通道(7)上的補液截流閥(6)。
專利摘要本實用新型公開了一種熱型連鑄補液及液位控制裝置，用于控制連鑄坩堝內(nèi)的金屬液的液位恒定；該裝置包含設置在連鑄坩堝上部的液位控制活塞組件和液位測量組件，分別與液位控制活塞組件和液位測量組件通過電路連接的液位控制系統(tǒng)。所述的液位測量組件設置在連鑄坩堝上部，包含依次由低到高設置的、且分別與液位控制系統(tǒng)通過電路連接的基準液位電極，工作液位下限電極和工作液位上限電極。本實用新型不僅解決了現(xiàn)有技術中的控制裝置在實際生產(chǎn)應用時存在誤動作的問題，并且能減少所補充的金屬液的溫度對熱型連鑄過程的干擾。
文檔編號B22D11/18GK202137351SQ20112017307
公開日2012年2月8日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權日2011年5月27日
發(fā)明者周鵬德, 毛協(xié)民 申請人:上海智誠電訊材料有限公司