專利名稱：熱型連鑄工藝中的金屬液位控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在熱型連鑄工藝中所用的金屬液位控制裝置，屬金屬熱型連 鑄工藝及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景熱型連鑄技術(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)、內(nèi)部無縮孔、縮松、氣孔、夾雜等鑄造 缺陷的柱狀組織線坯，屬于一種線坯生產(chǎn)技術(shù)。熱型連鑄技術(shù)的關(guān)鍵就在于，適當(dāng)?shù)?控制工藝條件，使鑄錠在離開熱結(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)定向凝固形成線坯。這就要求對熱結(jié)晶器出口處液體金屬的壓力 和固液界面的位置實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格控制。熱結(jié)晶器出口處液體金屬的壓力，取決于連鑄坩堝 內(nèi)熔體金屬的液面高度，即控制液位的恒定性是成功引錠和連續(xù)成型柱狀組織鑄錠的 重要前提?，F(xiàn)有的熱型連鑄技術(shù)中通常采用液位控制活塞系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)包括 液位的測量和顯示以及液面位置的控制。液位的測量及顯示是由高度可調(diào)的電極與銅 液形成電接點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)；液位由活塞壓入液體金屬的程度來控制。這種方法的缺點(diǎn)是當(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)，必須人為介入 液位控制系統(tǒng)，切換活塞控制方式。這種人為的介入往往會導(dǎo)致液位控制的不穩(wěn)定， 有時(shí)還會因?yàn)槿藶槭д`，而使液位失控，導(dǎo)致拉晶的中斷。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決熱型連鑄線坯生產(chǎn)中，對連鑄坩堝的液位恒定控制的連 續(xù)性問題，提供一種更精確，不需人為介入的全自動液面控制裝置，以實(shí)現(xiàn)無限長度 定向凝固線坯的穩(wěn)定性生產(chǎn)。本實(shí)用新型一種熱型連鑄工藝中的金屬液位控制裝置，整個(gè)系統(tǒng)裝置包括有液位 控制活塞、連鑄坩堝、工作液位電極、補(bǔ)液截流閥、補(bǔ)液通道、補(bǔ)液電極、金屬熔池、熱結(jié)晶器等；其特征在于倒階梯形連鑄坩堝藉中間隔極分隔成深底和淺底、且相互 溝通的兩部分；深底部分的上部設(shè)置有一液位控制活塞；淺底部分的上部設(shè)置有一工 作液位電極；淺底部分坩堝的右側(cè)設(shè)有熱結(jié)晶器與之連接相通；連鑄坩堝的深底部分 的左側(cè)上方為熱型連鑄提供金屬液的補(bǔ)液熔池；補(bǔ)液熔池的池底設(shè)有通向連鑄坩堝的補(bǔ)液通道；該通道為垂直通道加一略傾斜的水平通道與連鑄坩堝相溝通；補(bǔ)液通道的 中間設(shè)有一補(bǔ)液截流閥，金屬液通過該閥可調(diào)節(jié)從所述垂直通道經(jīng)水平通道進(jìn)入坩堝 的金屬液流量；在補(bǔ)液通道的略傾斜的水平通道上設(shè)有一補(bǔ)液電極；所述工作液位電 極和補(bǔ)液電極均可與金屬液接觸形成電接點(diǎn)，電極及電接點(diǎn)系統(tǒng)通過液面控制裝置與 液位控制活塞的驅(qū)動裝置相連接，并產(chǎn)生聯(lián)動；利用電接點(diǎn)控制系統(tǒng)發(fā)出的工作液位 電極信號和補(bǔ)液電極信號，驅(qū)動液位控制活塞的升降，從而實(shí)現(xiàn)液位的自動控制。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)如下(1) 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了單晶連鑄過程中的恒液位閉環(huán)自動控制，尤其能自動實(shí)現(xiàn) 控制補(bǔ)液過程和補(bǔ)液結(jié)束后的整個(gè)熱型連鑄過程，實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)液時(shí)同時(shí)進(jìn)行恒液位控 制，使得單晶連鑄過程中制備無限長度的定向凝固線坯鑄錠成為可能。(2) 在連鑄過程中，無論是在補(bǔ)液過程，還是在不補(bǔ)液的過鑄工作狀態(tài)，其液位 始終只在工作液位限電極電接點(diǎn)附近波動，確保了熱型連鑄線坯鑄錠連續(xù)穩(wěn)定地成型 和定向凝固。(3) 本實(shí)用新型液位控制裝置具有較高的精確度和準(zhǔn)確度，能提高工藝穩(wěn)定以及 提高熱型連鑄產(chǎn)品的質(zhì)量。


圖1為本實(shí)用新型的簡單結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)將本發(fā)明的實(shí)施例敘述于后。 實(shí)施例1如圖l所示，本實(shí)用新型一種熱型連鑄工藝中的金屬液位控制裝置，包括補(bǔ)液及 連鑄過程中的液位控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的整個(gè)系統(tǒng)裝置包括有液位控制活塞l、連 鑄坩堝2、工作液位電極3、補(bǔ)液截流閥6、補(bǔ)液通道7、補(bǔ)液電極8、補(bǔ)液熔池9、 熱結(jié)晶器10等；本實(shí)施例中金屬熔液采用銅熔液，在圖中顯示了銅熔液液面4和銅 液液位控制區(qū)5。本實(shí)施例中，倒階梯形連鑄坩堝2，藉中間隔極分隔成深底和淺底、 且相互溝通的兩部分；深底部分的上部設(shè)置有一液位控制活塞l;淺底部分的上部設(shè) 置有一工作液位電極3;淺底部分坩堝的右側(cè)設(shè)有熱結(jié)晶器10與之連接相通；連鑄 坩堝(2)的深底部分的左側(cè)上方為熱型連鑄提供金屬液的補(bǔ)液熔池9 ;補(bǔ)液熔池9 的池底設(shè)有通向連鑄坩堝的補(bǔ)液通道7 ;該通道7為垂直通道加一略傾斜的水平通 道與連鑄坩堝相溝通；補(bǔ)液通道7的中間設(shè)有一補(bǔ)液截流閥6 ，金屬液通過該閥可調(diào)節(jié)從所述垂直通道經(jīng)水平通道進(jìn)入坩堝的金屬液流量；在補(bǔ)液通道7的傾斜的水 平通道上設(shè)有一補(bǔ)液電極8;所述工作液位電極3和補(bǔ)液電極8分別作為兩個(gè)電接點(diǎn)的一端，并以連鑄坩堝作為基極而作為電接點(diǎn)的另一端，通過液體金屬，分別與兩個(gè)電極組成兩個(gè)電接點(diǎn)式回路；電極及電接點(diǎn)系統(tǒng)通過液面控制裝置(圖中未示出)與 液位控制活塞1的驅(qū)動裝置(圖中未示出)相連接并產(chǎn)生聯(lián)動；利用電接點(diǎn)控制系統(tǒng) 即電接點(diǎn)式回路發(fā)出的電極通斷信號，控制驅(qū)動液位控制活塞1的提升和下降，從而 實(shí)現(xiàn)液位的自動控制。本實(shí)施例液位控制裝置的運(yùn)行過程如下所述補(bǔ)液時(shí)，補(bǔ)液熔池9中的液體金屬流過補(bǔ)液通道7時(shí)，補(bǔ)液電極8接通，活塞處 于提升待令的狀態(tài)；停止補(bǔ)液，液體金屬流空時(shí)，補(bǔ)液電極8斷開，活塞工作狀態(tài)隨 即轉(zhuǎn)換成下壓待令的狀態(tài)。補(bǔ)液過程中，活塞處于提升待令的狀態(tài)，當(dāng)液位上升，液體金屬與工作液位電極 3接通時(shí)，控制活塞l提升，液位下降，直至液位下降致使工作液位電極3斷開，活 塞l停止提升；繼續(xù)補(bǔ)液，液位上升，又使工作液位電極3接通，再次發(fā)出信號，使 控制活塞l提升，液位又下降，直至工作液位電極3再次斷開，活塞l停止提升。這 樣循環(huán)反復(fù)，液位始終維持在工作液位電極點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)液過程的恒液位閉環(huán)控制。補(bǔ)液完成后，此時(shí)補(bǔ)液通道7中液體金屬流空，補(bǔ)液電極8斷開，活塞工作狀態(tài) 轉(zhuǎn)換成下壓待令的狀態(tài)。，隨著線坯的引出，液面下降至工作液位電極3斷開時(shí)，控 制活塞1下壓，使液位上升，達(dá)到要求的金屬液位，工作液位電極3接通，活塞1 停止下壓；隨著單晶銅的引出，液面繼續(xù)下降，工作液位電極3再次斷開，控制活塞 l下壓，液位再次上升，又達(dá)到要求的金屬液位，使工作液位電極3再接通，活塞l 又停止下壓。這樣循環(huán)反復(fù)，液位始終維持在工作電極點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)不補(bǔ)液的連鑄過 程中的恒液位閉環(huán)控制。
權(quán)利要求1.一種熱型連鑄工藝中的金屬液位控制裝置，整個(gè)系統(tǒng)裝置包括有液位控制活塞(1)、連鑄坩堝(2)、工作液位電極(3)、補(bǔ)液截流閥(6)、補(bǔ)液通道(7)、補(bǔ)液電極(8)、補(bǔ)液熔池(9)、熱結(jié)晶器(10)等；其特征在于倒階梯形連鑄坩堝(2)，藉中間隔極分隔成深底和淺底、且相互溝通的兩部分；深底部分的上部設(shè)置有一液位控制活塞(1)；淺底部分的上部設(shè)置有一工作液位電極(3)；淺底部分坩堝的右側(cè)設(shè)有熱結(jié)晶器(10)與之連接相通；連鑄坩堝(2)的深底部分的左側(cè)上方為熱型連鑄提供金屬液的補(bǔ)液熔池(9)；補(bǔ)液熔池(9)的池底設(shè)有通向連鑄坩堝的補(bǔ)液通道(7)；該通道(7)為垂直通道加一略傾斜的水平通道與連鑄坩堝相溝通；補(bǔ)液通道(7)的中間設(shè)有一補(bǔ)液截流閥(6)，金屬液通過該閥可調(diào)節(jié)從所述垂直通道經(jīng)水平通道進(jìn)入坩堝的金屬液流量；在補(bǔ)液通道(7)的略傾斜的水平通道上設(shè)有一補(bǔ)液電極(8)；所述工作液位電極(3)和補(bǔ)液電極(8)均可與金屬液接觸形成電接點(diǎn)，電極及電接點(diǎn)系統(tǒng)通過液面控制裝置與液位控制活塞(1)的驅(qū)動裝置相連接，并產(chǎn)生聯(lián)動；利用電接點(diǎn)控制系統(tǒng)發(fā)出的工作液位電極信號和補(bǔ)液電極信號，驅(qū)動液位控制活塞(1)的升降，從而實(shí)現(xiàn)液位的自動控制。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種在熱型連鑄工藝中所用的金屬液位控制裝置，屬金連鑄工藝及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型一種熱型連鑄工藝中的金屬液位控制裝置，包括補(bǔ)液及拉鑄線坯鑄錠時(shí)的恒液位控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的整個(gè)系統(tǒng)裝置包括有液位控制活塞、連鑄坩堝、工作液位電極、補(bǔ)液截流閥、補(bǔ)液通道、補(bǔ)液電極、補(bǔ)液熔池、熱結(jié)晶器等。本實(shí)用新型液位控制裝置的特點(diǎn)是利用各液位電極訊號，發(fā)出指令調(diào)節(jié)補(bǔ)液及驅(qū)動控制活塞的升降，來實(shí)現(xiàn)液位的恒定控制。因此可提高液位控制的精度以及提高熱型連鑄產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性。
文檔編號B22D11/18GK201120462SQ20072007670
公開日2008年9月24日 申請日期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 申請人:上海大學(xué)