专利名称：自动调节液面高度的控制机构及其镁合金板连续铸轧系统的制作方法
自动调节液面高度的控制机构及其镁合金板连续铸轧系统
技术领域：
本发明涉及镁合金铸轧工艺技术领域，特别是一种自动调节液面高度的控制机构及其镁合金板连续铸轧系统。
背景技术：
在镁合金的铸轧过程中，经过高频熔炉熔化后的镁及镁合金液体(以下简称镁熔 体)需先进入电阻炉，再通过轧辊输出，镁合金铸轧坯的质量好坏取决于电阻炉内的液面 稳定性，即液面的平稳和高度。在铸轧过程中，电阻炉内镁熔体液面的不稳定，可能会在铸 轧坯的表面形成凹凸痕迹、表面横裂或角部横裂等瑕疵，也可能会在铸轧坯的内部形成气 孔等瑕疵，即液面不稳定时，产生波浪导致气体进入镁熔体内，如果镁熔体中盛入过量的气 体，成形后的镁合金铸轧坯内部即可能产生气孔，严重影响镁合金铸轧坯的质量。所以研究 电阻炉内镁熔体液面的稳定性对于控制铸轧坯质具有重大的意义，尤其是镁熔体液面的高 度更是其重点。在高频熔炉上设置一输液管，经过该输液管流出的镁熔体进入电阻炉内，一般情 况下，设置一塞头调节输液管的开度，从而控制电阻炉内的镁熔体液面高度。传统采用人工 式调节，由于对塞头的力度不易把握，从而导致镁熔体液面波动极大、稳定性低；再加上电 阻炉内的镁熔体量不易掌握，调节过于频繁，无法保障操作者的安全。
发明内容为了解决现有的技术问题，本发明提供一种自动调节液面高度的控制机构及其镁 合金板连续铸轧系统，其安全可靠，通过精确调控调节阀的开度来改善镁熔体液面的高度， 从而制造合格的镁合金铸轧坯。本发明解决现有的技术问题，提供一种自动调节液面高度的控制机构，其包括控 制器、伺服驱动器、伺服电机、传动机构和调节阀；所述控制器与所述伺服驱动器电性连接； 所述伺服电机带着所述传动机构运动，所述传动机构的运动对应于所述调节阀开度的变 化；本控制机构还包括用于检测镁熔体液面高度的至少两铁块和测力计，在竖直方向所述 铁块经定间距串联在一起，所述测力计检测所述铁块的总拉力，并将该拉力信号传送至所 述控制器，所述控制器根据该拉力信号调节所述调节阀的开度。本发明更进一步的改进是所述控制器结合所述调节阀的开度特性和拉力信号调节所述调节阀的开度。所述至少两铁块包括第一铁块和第二铁块，所述第一铁块对应于液面的设定高 度，所述第二铁块对应于液面的最高液面。包括第三铁块，所述第三铁块对应于液面的最低液面。所述第一至第三铁块，其体积相等、高度相等，相邻铁块之间的间隙亦相等。本发明解决现有的技术问题，提供一种镁合金板连续铸轧系统，该连续铸轧系统 包括感应电炉、电阻炉和铸轧辊，所述感应电炉内的加热腔与所述电阻炉内的加热腔经管道相贯通，所述电阻炉内的加热腔与所述铸轧辊的咬入区经输送管相连；所述电阻炉内的 加热腔包括顺序设置的多个温控区；本连续铸轧系统包括自动调节液面高度的控制机构， 该控制机构包括控制器、伺服驱动器、伺服电机、传动机构和调节阀，该调节阀串设于所述 管道；所述控制器与所述伺服驱动器电性连接；所述伺服电机带着所述传动机构运动，所 述传动机构的运动对应于所述调节阀开度的变化；其特征在于所述控制机构还包括用于 检测与所述输送管相连的温控区内镁熔体液面高度的至少两铁块和测力计，在竖直方向所 述铁块经定间距串联在一起，所述测力计检测所述铁块的总拉力，并将该拉力信号传送至 所述控制器，所述控制器根据该拉力信号调节所述调节阀的开度。
本发明更进一步的改进是所述控制器结合所述调节阀的开度特性和拉力信号调节所述调节阀的开度。所述至少两铁块包括第一铁块和第二铁块，所述第一铁块对应于液面的设定高 度，所述第二铁块对应于液面的最高液面。包括第三铁块，所述第三铁块对应于液面的最低液面。所述第一至第三铁块，其体积相等、高度相等，相邻铁块之间的间隙亦相等。相较于现有技术，本发明的有益效果是采用检测铁块在镁熔体容器内的拉力，判 断液面与铁块之间的位置关系，从而间接通过铁块与液面之间的关系判断液面的位置，然 后控制调节阀的开度，实现高温环境下，特别是活泼金属镁熔融状态下的液面检测；本方案 安全可靠，通过精确调控调节阀的开度来改善镁熔体液面的高度，从而改善镁合金铸轧坯 的生产质量。
图1为本发明自动调节液面高度的控制机构的原理示意图；图2为本发明镁合金板连续铸轧系统的结构示意图；图3为图2所示鲜合合板连续铸轧系统的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合
及具体实施方式
对本发明进一步说明。如图1所示，一种自动调节液面高度的控制机构，其包括控制器14、伺服驱动器 15、伺服电机16、传动机构17和调节阀18 ；控制器14用于分析和处理数据，并自动控制调 节阀18的开口变化；伺服驱动器15用于控制伺服电机16 ；伺服电机16能够输出精度非常 高的控制速度和位置，将电压信号转化为转矩和转速以驱动传动机构17 ；传动机构17经伺 服电机16的驱动而改变调节阀18的开度，从而改变流经该调节阀的流量。本发明的控制 器14与伺服驱动器15电性连接；伺服电机16带着传动机构17运动，传动机构17的运动 对应于调节阀开度的变化；同时，本控制机构还包括用于检测镁熔体液面高度11的至少两 铁块12和测力计13，在竖直方向铁块12经定间距串联在一起，测力计13检测铁块12的总 拉力，并将该拉力信号传送至控制器14，控制器14根据该拉力信号调节调节阀18的开度。 对于动态的流体系统，特别是其内一容器内的液面高度，边向其内输入液体、边向外输出液 体，此时根据间接得到的液面高度信号来调节其输入量，从而达到保持容器内液面高度稳 定的目的。本发明的控制机构适用于高温复杂的镁合金熔炼环境，特别适用于600度以上液面检测要求。控制器14结合调节阀的开度特性19和拉力信号调节调节阀的开度。在动态的流 体系统内，针对于稳定液面高度的容器的输入管道，其上设置的调节阀，要求经过该阀的流 体流量恒定，但是由于液体源的数量和压力存在变化，所以调节阀的开度按照该液源的变 化相应改变，该改变的规则即调节阀的开度特性。本发明的控制器内存储有调节阀的开度 特性，即调节阀的理论开度大小，然后结合具体检测的液面高度与设定高度的液面高度的 差别，修正调节阀的实际开度。经合开度特性与拉力信号控制的调节阀，其能保证液面高度 的稳定性。本发明采用至少两铁块12包括第一铁块121和第二铁块122，第一铁块121对应 于液面的设定高度，第二铁块122对应于液面的最高液面，还包括第三铁块123，第三铁块 123对应于液面的最低液面。第一至第三铁块，其体积相等、高度相等，相邻铁块之间的间隙 亦相等。
由于F拉+F浮=G ;F浮=P 液 gV 排；淹没第三铁块(最低液面)时=V1 = V ；淹没第一铁块(设定液面)时V2 = 2V ；淹没第二铁块(最高液面)时V3 = 3V ；所以F 拉=G-PftgVft;由于各铁块之间是间隙设置，所以当液面勻速上升时，该测力计测出的拉力信号 为阶梯状曲线，且该阶梯为下降曲势。后续检测的拉力信号与该各个铁块对应的拉力值相 比较，从而判断出其是处于设定最高液面与最低液面之间，或是低于最低液面或高于最高 液面。本发明采用检测铁块在镁熔体容器内的拉力，判断液面与铁块之间的位置关系， 从而间接通过铁块与液面之间的关系判断液面的位置，然后控制调节阀的开度，实现高温 环境下，特别是活泼金属镁熔融状态下的液面检测；本方案安全可靠，通过精确调控调节阀 的开度来改善镁熔体液面的高度，从而改善镁合金铸轧坯的生产质量。如图1至图3所示，一种镁合金板连续铸轧系统，该连续铸轧系统包括感应电炉 21、电阻炉22和铸轧辊23，感应电炉21内的加热腔与电阻炉22内的加热腔经管道24相贯 通，电阻炉22内的加热腔与铸轧辊23的咬入区经输送管25相连；电阻炉22内的加热腔包 括顺序设置的多个温控区；本连续铸轧系统包括自动调节液面高度的控制机构，该控制机 构包括控制器14、伺服驱动器15、伺服电机16、传动机构17和调节阀18 ；控制器14用 于分析和处理数据，并自动控制调节阀18的开口变化；伺服驱动器15用于控制伺服电机 16 ；伺服电机16能够输出精度非常高的控制速度和位置，将电压信号转化为转矩和转速以 驱动传动机构17 ；传动机构17经伺服电机16的驱动而改变调节阀18的开度，从而改变流 经该调节阀的流量。本发明的控制器14与伺服驱动器15电性连接；伺服电机16带着传动 机构17运动，传动机构17的运动对应于调节阀开度的变化；同时，本控制机构还包括用于 检测与输送管相连的温控区内镁熔体液面高度的至少两铁块和测力计，在竖直方向铁块12经定间距串联在一起，测力计13检测铁块12的总拉力，并将该拉力信号传送至控制器14，控制器14根据该拉力信号调节调节阀18的开度。对于本镁合金板连续铸轧系统，特别是 与输送管相邻的温控区的液面高度，一边管道向温控区内输入镁熔体、一边输送管从温控 区向外输出镁熔体，此时根据间接得到的液面高度信号来调节其管道镁熔体的输入量，从 而达到保持温控区内液面高度稳定的目的。本发明的控制机构适用于高温复杂的镁合金熔 炼环境，特别适用于600度以上液面检测要求。控制器14结合调节阀的开度特性19和拉力信号调节调节阀的开度。在本镁合金 板连续铸轧系统内，针对于稳定液面高度的管道，其上设置的调节阀，要求经过该阀的流体 流量恒定，但是由于感应电炉内的镁熔体数量和压力存在变化，所以调节阀的开度按照该 镁熔体的变化相应改变，该改变的规则即调节阀的开度特性。本发明的控制器内存储有调 节阀的开度特性，即调节阀的理论开度大小，然后结合具体检测的液面高度与设定高度的 液面高度的差别，修正调节阀的实际开度。经合开度特性与拉力信号控制的调节阀，其能保 证液面高度的稳定性。本发明采用至少两铁块12包括第一铁块121和第二铁块122，第一铁块121对应 于液面的设定高度，第二铁块122对应于液面的最高液面，还包括第三铁块123，第三铁块 123对应于液面的最低液面。第一至第三铁块，其体积相等、高度相等，相邻铁块之间的间隙 亦相等。由于F拉+F浮=G ;F浮=P 液 gV 排；淹没第三铁块(最低液面)时=V1 = V ；淹没第一铁块(设定液面)时V2 = 2V ；淹没第二铁块(最高液面)时V3 = 3V ；所以卩拉=G-p 液gV排；由于各铁块之间是间隙设置，所以当液面勻速上升时，该测力计测出的拉力信号 为阶梯状曲线，且该阶梯为下降曲势。后续检测的拉力信号与该各个铁块对应的拉力值相 比较，从而判断出其是处于设定最高液面与最低液面之间，或是低于最低液面或高于最高 液面。本发明采用检测铁块在镁熔体容器内的拉力，判断液面与铁块之间的位置关系， 从而间接通过铁块与液面之间的关系判断液面的位置，然后控制调节阀的开度，实现高温 环境下，特别是活泼金属镁熔融状态下的液面检测；本方案安全可靠，通过精确调控调节阀 的开度来改善镁熔体液面的高度，从而改善镁合金铸轧坯的生产质量。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
权利要求
一种自动调节液面高度的控制机构，其包括控制器、伺服驱动器、伺服电机、传动机构和调节阀；所述控制器与所述伺服驱动器电性连接；所述伺服电机带着所述传动机构运动，所述传动机构的运动对应于所述调节阀开度的变化；其特征在于本控制机构还包括用于检测镁熔体液面高度的至少两铁块和测力计，在竖直方向所述铁块经定间距串联在一起，所述测力计检测所述铁块的总拉力，并将该拉力信号传送至所述控制器，所述控制器根据该拉力信号调节所述调节阀的开度。
2.根据权利要求1所述的自动调节液面高度的控制机构，其特征在于所述控制器结 合所述调节阀的开度特性和拉力信号调节所述调节阀的开度。
3.根据权利要求2所述的自动调节液面高度的控制机构，其特征在于所述至少两铁 块包括第一铁块和第二铁块，所述第一铁块对应于液面的设定高度，所述第二铁块对应于 液面的最高液面。
4.根据权利要求3所述的自动调节液面高度的控制机构，其特征在于包括第三铁块， 所述第三铁块对应于液面的最低液面。
5.根据权利要求4所述的自动调节液面高度的控制机构，其特征在于所述第一至第 三铁块，其体积相等、高度相等，相邻铁块之间的间隙亦相等。
6.一种镁合金板连续铸轧系统，该连续铸轧系统包括感应电炉、电阻炉和铸轧辊，所述 感应电炉内的加热腔与所述电阻炉内的加热腔经管道相贯通，所述电阻炉内的加热腔与所 述铸轧辊的咬入区经输送管相连；所述电阻炉内的加热腔包括顺序设置的多个温控区；本 连续铸轧系统包括自动调节液面高度的控制机构，该控制机构包括控制器、伺服驱动器、伺 服电机、传动机构和调节阀，该调节阀串设于所述管道；所述控制器与所述伺服驱动器电性 连接；所述伺服电机带着所述传动机构运动，所述传动机构的运动对应于所述调节阀开度 的变化；其特征在于所述控制机构还包括用于检测与所述输送管相连的温控区内镁熔体 液面高度的至少两铁块和测力计，在竖直方向所述铁块经定间距串联在一起，所述测力计 检测所述铁块的总拉力，并将该拉力信号传送至所述控制器，所述控制器根据该拉力信号 调节所述调节阀的开度。
7.根据权利要求6所述的镁合金板连续铸轧系统，其特征在于所述控制器结合所述 调节阀的开度特性和拉力信号调节所述调节阀的开度。
8.根据权利要求7所述的镁合金板连续铸轧系统，其特征在于所述至少两铁块包括 第一铁块和第二铁块，所述第一铁块对应于液面的设定高度，所述第二铁块对应于液面的 最高液面。
9.根据权利要求8所述的镁合金板连续铸轧系统，其特征在于包括第三铁块，所述第 三铁块对应于液面的最低液面。
10.根据权利要求9所述的镁合金板连续铸轧系统，其特征在于所述第一至第三铁 块，其体积相等、高度相等，相邻铁块之间的间隙亦相等。
全文摘要
本发明提供一种自动调节液面高度的控制机构，其包括控制器、伺服驱动器、伺服电机、传动机构和调节阀；控制器与伺服驱动器电性连接；伺服电机带着传动机构运动，传动机构的运动对应于调节阀开度的变化；本控制机构还包括用于检测镁熔体液面高度的至少两铁块和测力计，在竖直方向铁块经定间距串联在一起，测力计检测铁块的总拉力，并将该拉力信号传送至控制器，控制器根据该拉力信号调节调节阀的开度。有益效果是采用检测铁块在镁熔体容器内的拉力，判断液面与铁块之间的位置关系，从而间接通过铁块与液面之间的关系判断液面的位置，然后控制调节阀的开度，实现高温环境下，特别是活泼金属镁熔融状态下的液面检测。
文档编号B21B1/46GK101862819SQ201010203669
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者余跃明, 叶清东, 周四海 申请人:新星化工冶金材料(深圳)有限公司