專利名稱：設(shè)有凝固界面位置在線檢測(cè)裝置的熱型連鑄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種設(shè)有凝固界面位置在線檢測(cè)裝置的熱型連鑄系統(tǒng)，屬金屬連鑄 工藝及自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景眾所周知，熱型連鑄由于可以鑄造單晶金屬棒、線、絲等普通連鑄技術(shù)無法制得的 特殊功能材料，受到人們的重視、研究與應(yīng)用。熱型連鑄技術(shù)成功的關(guān)鍵在于要能夠準(zhǔn)確 控制金屬凝固界面位于結(jié)晶器出口附近的某一狹小區(qū)域內(nèi)。因此液固界面位置數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確 性對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)過程中閉環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)是至關(guān)重要的。在實(shí)際熱型連鑄過程中液固界面位 置無法直接用肉眼測(cè)得，因而在實(shí)際生產(chǎn)中凝固界面的位置的測(cè)定通常只是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行 估計(jì)。若需要獲得真正準(zhǔn)確的位置數(shù)據(jù)，必然需要借助凝固界面位置的檢測(cè)裝置，測(cè)得鑄 坯表面溫度數(shù)據(jù)后通過數(shù)據(jù)換算后獲得精確的液固界面位置數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有的通過錐形齒輪嚙 合單獨(dú)旋轉(zhuǎn)光柵的多點(diǎn)溫度檢測(cè)方式(見專利ZL200410016564)，由于紅外表面溫度檢測(cè)儀配合與錐齒輪緊密配合的旋轉(zhuǎn)光柵方法的局限性，往往只能測(cè)得兩至三點(diǎn)的鑄坯表面溫 度，而且在線檢測(cè)過程中由于齒輪嚙合的精度較低，再加上結(jié)構(gòu)復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)光柵，使得裝 置測(cè)量精度不高，往往無法滿足需要的多點(diǎn)溫度的精確測(cè)定。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述錐形齒輪嚙合單獨(dú)旋轉(zhuǎn)光柵的多點(diǎn)溫度檢測(cè)方式的 缺陷，提供一種設(shè)有簡便、精確、多點(diǎn)凝固界面溫度在線檢測(cè)裝置的熱型連鑄系統(tǒng)。本實(shí)用新型涉及一種設(shè)有凝固界面位置在線檢測(cè)裝置的熱型連鑄系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 有連鑄坯、光柵、紅外表面溫度檢測(cè)儀、驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的微型步進(jìn)電機(jī)、計(jì)算機(jī)中央控制 系統(tǒng)、牽引輥及其驅(qū)動(dòng)裝置、可移動(dòng)的結(jié)晶冷卻水系統(tǒng)、凝固界面、熱結(jié)晶器、加熱體和 金屬熔池；其特征在于位于金屬熔池旁側(cè)通路端部的熱結(jié)晶器引出的連鑄坯的上方設(shè)置 有一個(gè)紅外表面溫度檢測(cè)儀，檢測(cè)儀與多點(diǎn)式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)由其上面設(shè)置的微 型步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)；在連鑄坯和紅外表面溫度檢測(cè)儀之間設(shè)置一個(gè)光柵；在金屬熔池通路 及熱結(jié)晶器周圍設(shè)有加熱體，以調(diào)節(jié)控制該處的金屬液溫度；從熱結(jié)晶器出口處牽引拉出 的連鑄坯，沿著其長度方向，進(jìn)入專門設(shè)置的可移動(dòng)結(jié)晶冷卻水系統(tǒng)得到冷卻；加熱體的 加熱和結(jié)晶冷卻水系統(tǒng)的冷卻形成一穩(wěn)定的溫度梯度場(chǎng)，并使凝固界面位于熱結(jié)晶器出口附近的某一設(shè)定的狹小區(qū)域內(nèi)；設(shè)置有夾持連鑄坯的牽引輥的可調(diào)速傳動(dòng)裝置把連鑄坯按 規(guī)定的速度連續(xù)拉出；所有這些裝置均與計(jì)算機(jī)中央控制系統(tǒng)相連接，各數(shù)據(jù)參數(shù)可反饋 到計(jì)算機(jī)中央控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)控制。本實(shí)用新型的系統(tǒng)裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)凝固界面位置的自動(dòng)檢測(cè)和控制，并且結(jié)構(gòu)簡單、 精度高、調(diào)節(jié)便捷，在熱型連鑄過程中，特別是在連續(xù)鑄造單晶金屬棒、線、絲過程中， 能有效控制各項(xiàng)工藝參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

圖1為本實(shí)用新型設(shè)有凝固界面位置在線檢測(cè)裝置的熱型連鑄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 l一連鑄坯2 —光柵3—紅外表面溫度檢測(cè)儀 4一驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的微型步進(jìn)電機(jī)5— 計(jì)算機(jī)中央控制系統(tǒng)6— 牽引輥及其驅(qū)動(dòng)裝置7— 可移動(dòng)結(jié)晶冷卻水裝置8— 凝固界面 9一熱結(jié)晶器 10—加熱體 ll一多點(diǎn)式擺動(dòng)機(jī)構(gòu) 12—金屬熔池具體實(shí)施方式
現(xiàn)將本實(shí)用新型的具體實(shí)施例敘述如下。 實(shí)施例l參見圖l，本實(shí)用新型系統(tǒng)裝置包括有連鑄坯l、光柵2、紅外表面溫度檢測(cè)儀3、多點(diǎn)式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)ll、驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的微型步進(jìn)電機(jī)4、計(jì)算機(jī)中央控制系統(tǒng)5、牽引輥及 其驅(qū)動(dòng)裝置6、可移動(dòng)式結(jié)晶冷卻水裝置7、凝固界面8、熱結(jié)晶器9、加熱體10和金屬 熔池12。位于金屬熔池旁側(cè)通路端部的熱結(jié)晶器引出的連鑄坯的上方設(shè)置有一個(gè)紅外表面溫度檢測(cè)儀3，檢測(cè)儀器3與多點(diǎn)式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)11連接，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)ll由其上面設(shè)置的微型 步進(jìn)電機(jī)4來驅(qū)動(dòng)；在連鑄坯1和紅外表面溫度檢測(cè)儀3之間設(shè)置有一個(gè)光柵2;在金屬 熔池通路及熱結(jié)晶器9周圍設(shè)有加熱體10，以調(diào)節(jié)控制該處的金屬液溫度；從熱結(jié)晶器9 出口處牽引拉出的連鑄坯1,沿著其長度方向進(jìn)入專門設(shè)置的可移動(dòng)結(jié)晶冷卻水裝置7得 到冷卻；加熱體10的加熱和結(jié)晶冷卻水裝置7的冷卻，形成一穩(wěn)定的溫度梯度場(chǎng)，并使 凝固界面8位于熱結(jié)晶器9出口附近的某一設(shè)定的狹小區(qū)域內(nèi)；設(shè)置有夾持連鑄坯的牽引 輥的可調(diào)速傳動(dòng)裝置6把連鑄坯1按規(guī)定的速度連續(xù)拉出；這些裝置均與計(jì)算機(jī)中央控制 系統(tǒng)5相連接，各數(shù)據(jù)參數(shù)可反饋到計(jì)算機(jī)中央控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)控制。本實(shí)用新型的熱型連鑄系統(tǒng)裝置的運(yùn)作情況描述如下如圖1所示，連鑄坯l由牽引輥及驅(qū)動(dòng)裝置6引出，在熱結(jié)晶器9出口外連鑄坯1上 方安裝有一個(gè)紅外表面溫度檢測(cè)儀3，檢測(cè)儀3與多點(diǎn)式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)11連接，采用微型步進(jìn) 電機(jī)4來驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)11。在連鑄坯1和檢測(cè)儀3之間安裝一個(gè)光柵2，連鑄坯l連續(xù)引 出的同時(shí)，微型步進(jìn)電機(jī)4驅(qū)動(dòng)多點(diǎn)式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)11擺動(dòng)，紅外表面溫度檢測(cè)儀3就跟隨 著多點(diǎn)式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)11沿連鑄坯1的軸向擺動(dòng)，紅外表面溫度檢測(cè)儀3透過光柵2上的三 個(gè)或多個(gè)孔直接測(cè)量連鑄坯1某區(qū)段表面上三個(gè)或多個(gè)固定點(diǎn)的紅外溫度，然后由換算器 計(jì)算出該區(qū)段的連鑄坯1的溫度分布，從而計(jì)算出連鑄坯1每個(gè)時(shí)間周期中的凝固界面8 的位置，并反饋到中央控制系統(tǒng)5，通過凝固界面8的實(shí)際位置和原設(shè)定的理想位置的比 較，給出控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)凝固界面8位置的自動(dòng)檢測(cè)和控制。同現(xiàn)有的凝固界面檢測(cè)裝置相比，本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于(1)光柵2是固定的，不需繞 連鑄坯旋轉(zhuǎn)，則組成機(jī)構(gòu)簡單；(2)將紅外表面溫度檢測(cè)儀3與多點(diǎn)式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)11連接， 使紅外線沿連鑄坯軸向檢測(cè)范圍擴(kuò)大，可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要實(shí)現(xiàn)更多點(diǎn)的溫度的精確檢 測(cè)；(3)紅外表面溫度檢測(cè)儀3與多點(diǎn)式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)11連接，不采用齒輪，則測(cè)量溫度精確 度高。
權(quán)利要求1.一種設(shè)有凝固界面位置在線檢測(cè)裝置的熱型連鑄系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有連鑄坯(1)、光柵(2)、紅外表面溫度檢測(cè)儀(3)、多點(diǎn)式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(11)、驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的微型步進(jìn)電機(jī)(4)、計(jì)算機(jī)中央控制系統(tǒng)(5)、牽引輥及其驅(qū)動(dòng)裝置(6)、可移動(dòng)結(jié)晶冷卻水裝置(7)、凝固界面(8)、熱結(jié)晶器(9)、加熱體(10)、金屬熔池(12)；其特征在于從金屬熔池(12)的旁側(cè)通路上的熱結(jié)晶器(9)拉出的連鑄坯(1)的上方設(shè)置有一個(gè)紅外表面溫度檢測(cè)儀器(3)，檢測(cè)儀器(3)與多點(diǎn)式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(11)連接，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(11)由其上面設(shè)置的微型步進(jìn)電機(jī)(4)來驅(qū)動(dòng)；在連鑄坯(1)和紅外表面溫度檢測(cè)儀(3)之間設(shè)置有一個(gè)光柵(2)；在金屬熔池通路及熱結(jié)晶器(9)周圍設(shè)有加熱體(10)，以調(diào)節(jié)控制該處的金屬液溫度；從熱結(jié)晶器出口處牽引拉出的連鑄坯，沿著其長度方向，進(jìn)入專門設(shè)置的可移動(dòng)結(jié)晶冷卻水裝置(7)得到冷卻；加熱體(10)的加熱和結(jié)晶冷卻水裝置(7)的冷卻，形成一穩(wěn)定的溫度梯度場(chǎng)，并使凝固界面(8)位于熱結(jié)晶器(9)出口附近的某一設(shè)定的狹小區(qū)域內(nèi)；后段區(qū)設(shè)置有牽引輥及其可調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置(6)把連鑄坯按規(guī)定的速度連續(xù)拉出；所有這些裝置，包括加熱體(10)、紅外表面溫度檢測(cè)儀(3)、可移動(dòng)結(jié)晶冷卻水裝置(7)及牽引輥的傳動(dòng)裝置(6)，均與計(jì)算機(jī)中央控制系統(tǒng)(5)相連。各數(shù)據(jù)參數(shù)可反饋到計(jì)算機(jī)中央控制系統(tǒng)(5)，并實(shí)現(xiàn)控制。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種設(shè)有凝固界面位置在線檢測(cè)裝置的熱型連鑄系統(tǒng)，屬金屬連鑄工藝及自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的熱型連鑄系統(tǒng)裝置包括有連鑄坯、光柵、紅外表面溫度檢測(cè)儀、多點(diǎn)式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的微型步進(jìn)電機(jī)、計(jì)算機(jī)中央控制系統(tǒng)、牽引輥及其驅(qū)動(dòng)裝置、可移動(dòng)結(jié)晶冷卻水裝置、凝固界面、熱結(jié)晶器、加熱體、金屬熔池。紅外檢測(cè)儀根據(jù)每個(gè)時(shí)間間隔通過旋轉(zhuǎn)光柵的紅外線直接測(cè)量連鑄坯表面上若干個(gè)固定點(diǎn)的溫度，然后由換算器計(jì)算出鑄坯某區(qū)段的溫度分布，從而計(jì)算出鑄坯每個(gè)時(shí)間間隔的凝固界面的位置，并反饋到中央控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)凝固界面位置的自動(dòng)檢測(cè)和控制。本實(shí)用新型的系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)簡單、精度高、調(diào)節(jié)簡捷、能有效控制各項(xiàng)工藝參數(shù)，可提高連鑄產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)B22D11/16GK201120461SQ20072007670
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者宋高峰, 迪 康, 徐華蘋, 李重河, 毛協(xié)國, 毛協(xié)民, 慧 胡 申請(qǐng)人:上海大學(xué)