专利名称：一种热型连铸补液及液位控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于热型连铸技术领域，具体涉及一种自动补液及液位控制装置，尤其是指在热型连铸过程中用于金属液温度的稳定和液位恒定控制的装置。
背景技术：
热型连铸技术是一项将定向凝固技术与连续铸造技术相结合的金属线坯制造技术，其特点是可以连续铸造表面呈镜面状态，且内部无缩孔、缩松、气孔、夹杂等铸造缺陷的单晶或柱状组织的金属线坯，属于一种近终形状坯线生产技术。热型连铸技术的关键就在于，准确控制工艺条件，使铸锭在离开热结晶器一小段距离内，表层液膜能够稳定地维持铸坯锭的形状，然后实现定向凝固形成表面呈镜面状态的线坯。这就要求对热结晶器出口处液体金属的压力和液固界面的位置实现严格控制。准确地控制热结晶器出口处液体金属的压力，并稳定液固界面的位置才能持续地维持热铸型外一小段液柱保持铸坯锭形状，最终形成表面呈镜面状态铸坯。热结晶器出口处液体金属的压力和液固界面位置的任何波动都会导致表面呈镜面状态的单晶或柱状晶铸坯形成的失败。现有技术中，中国专利ZL200720076706. 1所公开的热型连铸工艺中的金属液位控制装置，可以有效地解决现有热型连铸技术中补液时的液位控制，实现了全过程中的液位闭环控制。当实现连续生产铸锭，拉出一定数量的线坯后，需要补充液体金属时，该装置利用补液截流阀出口处所专门设置的补液电极的通断信号来实现活塞控制方式的切换，完成不同阶段的液位的恒定控制。但利用该装置进行液位恒定控制的方法存在有误动作的问题。由于补液电极通断是靠补液通道的金属液的短接和断开来实现的；因此在补液时，补液电极由金属液接通； 补液结束，液体金属流空，补液电极随即断开。该专利在生产实践中的应用表明，利用这组通断信号来实现活塞控制方式的切换，会出现一些误动作，包括当补液截流阀开启不当时， 金属液流与补液通道截面大小不匹配，就会发生补液电极与金属液接触不稳定，似接非接， 从而致使活塞控制方式的切换出现误动作，活塞的升降出现混乱，液位失控，最终导致拉晶的中断。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种热型连铸补液及液位控制装置，利用工作上限电极替代补液电极来实现活塞控制方式的切换，完成不同阶段的液位恒定控制；不仅解决了现有技术中的控制装置在实际生产应用时存在误动作的问题，并且能减少所补充的金属液的温度对热型连铸过程的干扰。为实现上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种热型连铸补液及液位控制装置，用于在热型连铸过程中控制连铸坩埚内的金属液的液位恒定；该控制装置包含设置在连铸坩埚上部的液位控制活塞组件和液位测量组件，分别与所述的液位控制活塞组件和液位测量组件通过电路连接的液位控制系统。[0007]其中，所述的液位测量组件设置在连铸坩埚的第一部分的上部，包含依次由低到高设置在不同液位高度点处的基准液位电极，工作液位下限电极和工作液位上限电极，并对应形成基准液位电接点，工作液位下限电接点和工作液位上限电接点；所述的基准液位电极，工作液位下限电极和工作液位上限电极分别与液位控制系统通过电路连接。所述的液位控制活塞组件包含液位控制活塞，该液位控制活塞设置在连铸坩埚的第一部分的上部。所述的液位控制活塞组件还包含与所述的液位控制活塞连接的活塞驱动装置；该活塞驱动装置与所述的液位控制系统通过电路连接。所述的液位测量组件还包含一与液位控制系统通过电路连接的超高液位电极，并对应形成超高液位电接点；该超高液位电极所设置的液位高度点高于基准液位电极，工作液位下限电极和工作液位上限电极设置的液位高度点。所述的液位控制系统采用PLC液位控制系统。本实用新型还包含与连铸坩埚连接的补液组件；该补液组件包含依次连接的补液池和补液通道，该补液通道与所述的连铸坩埚连接。所述的补液组件还包含一设置在补液通道上的补液截流阀。本实用新型所提供的热型连铸补液及液位控制装置是一个可靠、且不需人为介入的全自动液面恒定控制系统。本实用新型由于没有在补液通道处设置补液电极，不仅不会产生误动作，也使得补液截流阀的开启大小不会影响到补液信号的发出，因此可以根据从熔化炉浇注过来的补充金属液温度情况(与热型连铸要求的金属液温度的差异)，来调节补液截流阀的开启大小，使补充的金属液在补液池中留有足够的时间，致使金属液温度接近连铸温度，再流入连铸坩埚，进一步达到了减少补充的金属液温度对热型连铸过程的干扰的效果，实现恒温恒压下无限长定向凝固线坯的稳定生产。
图1为本实用新型中热型连铸补液及液位控制装置的结构示意图。图2为本实用新型中液位测量组件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合图1和图2，详细说明本实用新型的一个优选的实施例。如图1所示，为本实用新型的热型连铸补液及液位控制装置的结构示意图。该控制装置用于在热型连铸过程中的不同阶段均可自动对连铸坩埚2内的金属液进行液位恒定控制；该控制装置包含与连铸坩埚2连接的补液组件，设置在连铸坩埚2的上部的液位控制活塞组件和液位测量组件3，分别与所述的液位控制活塞组件和液位测量组件3连接的液位控制系统。其中，所述的液位控制活塞组件包含液位控制活塞1，以及与该液位控制活塞1连接的活塞驱动装置(图中未示)。所述的液位控制活塞1设置在连铸坩埚2的左半部分的上部。所述的液位测量组件3设置在连铸坩埚2的右半部分的上部。如图2所示，该液位测量组件3包含依次由低到高设置在不同液位高度点处的基准液位电极31，工作液位下限电极32，工作液位上限电极33和超高液位电极34，并对应形成基准液位电接点，工作液位下限电接点，工作液位上限电接点和超高液位电接点。所述的基准液位电极31，工作液位下限电极32，工作液位上限电极33和超高液位电极34分别与液位控制系统通过电路连接，每个电极未与连铸坩埚2内的金属液接触时，该电极的电接点处于断开状态；而当所述的每个电极与连铸坩埚2内的金属液接触时，该电极的电接点即被接通；并向液位控制系统发送相应的电极导通与否的信号。所述的液位控制系统(图中未示)还与活塞驱动装置通过电路连接，其根据接收到的电极导通与否的信号，判断连铸坩埚2内的金属液的液位高度，并根据当前正在进行的热型连铸过程中的具体阶段，通过控制活塞驱动装置驱动液位控制活塞1上升或下降，实现实时闭环控制连铸坩埚2内的金属液的液位恒定。本实施例中，所述的液位控制系统采用PLC液位控制系统。所述的补液组件包含依次连接的补液池8和补液通道7，该补液通道7与所述的连铸坩埚2连接，所述的补液池8中的金属液通过补液通道7不断流入连铸坩埚2，补充连铸坩埚2内的金属液含量。所述的补液组件还包含一设置在补液通道7上的补液截流阀6，通过调节该补液截流阀6可控制由补液池8流入连铸坩埚2内的金属液流量。以下详细说明本实用新型所述的热型连铸补液及液位控制装置的工作原理，即如何利用液位测量组件3来控制活塞实现恒定液位的实时闭环控制。所述的基准电极31在工作状态下始终位于连铸坩埚2内的铜液等金属液的液面 4以下，因此基准液位电接点始终接通并作为基极。所述的工作液位下限电极32，工作液位上限电极33和超高液位电极34所处的液位高度点是预先根据热型连铸工艺分别设定的， 依次表示为工作液位下限、工作液位上限和超高液位高度。当连铸坩埚2内的金属液的液面4升降时，分别会与工作液位下限电极32，工作液位上限电极33和超高液位电极34接触，进一步将分别使得工作液位下限电接点，工作液位上限电接点和超高液位电接点被接通，就会分别与作为基极的基准液位电接点形成电接点式回路，并且向液位控制系统发出信号，从而液位控制系统判断出当前的液位高度是处于工作液位下限，或者处于工作液位上限，或者处于超高液位高度，进而再相应控制液位控制活塞1上升或下降，最终实时闭环控制连铸坩埚2内的金属液的液位恒定。其中，所述的超高液位电极34用于设置最后一道防线，具有警示作用，当液位到达该高度点时，需尽快下降金属液位或检验控制装置是否发生故障，避免金属液溢出发生事故。具体的，在热型连铸过程中的补液阶段时，补液池8中的金属液通过补液通道7不断流入连铸坩埚2，补充连铸坩埚2内的金属液含量。由当工作液位上限电极33及工作液位下限电极32的电接点都被接通，分别向液位控制系统发出导通信号，该液位控制系统判断出当前金属液的液面4已经处于工作液位上限了，因此其控制液位控制活塞1上升，使得连铸坩埚2内的金属液的液位下降，直至工作液位上限电极33的电接点断开，此时工作液位下限电极32的电接点仍然接通，则液位控制系统根据所接收到的信号判断出当前连铸坩埚2内的液位处于工作液位上限和工作液位下限之间的正常状态，因此该液位控制系统控制液位控制活塞1停止。[0029]继续对连铸坩埚2内补液，再次使得工作液位上限电极33的电接点被接通，液位控制系统接收到相应的电极信号后，重新控制液位控制活塞1上升，使得连铸坩埚2内的金属液的液位下降，直至工作液位上限电极33的电接点再次断开，但此时工作液位下限电极 32的电接点仍然接通，液位控制系统再次令液位控制活塞1停止。按照上述的原理和步骤不断循环反复，从而在热型连铸过程中的补液阶段时，实现液位自动闭环控制，使连铸坩埚2内的金属液面4始终保持在工作液位上限的高度。当热型连铸过程中的补液阶段完成后，随着单晶金属线坯从与连铸坩埚2连接设置的热铸器5中不断引出，连铸坩埚2内的金属液的液位不断下降，直至工作液位上限电极 33及工作液位下限电极32的电接点都断开，分别向液位控制系统发出断开信号，该液位控制系统判断出当前金属液的液面4已经处于工作液位下限了，因此其控制液位控制活塞1 下降，使得连铸坩埚2内的金属液的液位上升，直至工作液位下限电极32的电接点接通，此时工作液位上限电极33的电接点仍然断开，则液位控制系统根据所接收到的信号判断出当前连铸坩埚2内的液位处于工作液位上限和工作液位下限之间的正常状态，因此该液位控制系统控制液位控制活塞1停止。继续不断引出单晶金属线坯，连铸坩埚2内的金属液的液位又开始下降，再次使得工作液位下限电极32的电接点被断开，液位控制系统接收到相应的电极信号后，重新控制液位控制活塞1下降，使得连铸坩埚2内的金属液的液位上升，直至工作液位下限电极32 的电接点再次接通，但此时工作液位上限电极33的电接点仍然断开，液位控制系统再次令液位控制活塞1停止。按照上述的原理和步骤不断循环反复，从而在热型连铸过程中的拉单晶阶段时 (不补液)，实现液位自动闭环控制，使连铸坩埚2内的金属液面4始终保持在工作液位下限的高度。综上所述，在整个热型连铸过程中，连铸坩埚内的金属液始终保持在工作液位的上下限之间，有效解决现有技术中热型连铸线坯生产中对连铸坩埚的液位恒定控制的连续性问题，并且不会产生误动作，因此，本实用新型所提供的热型连铸补液及液位控制装置是一个相当可靠、且不需人为介入的全自动液面恒定控制系统。本实用新型由于没有在补液通道处设置补液电极，不仅不会产生误动作，也使得补液截流阀的开启大小不会影响到补液信号的发出，因此可以根据从熔化炉浇注过来的补充金属液温度情况(与热型连铸要求的金属液温度的差异)，来调节补液截流阀的开启大小，使补充的金属液在补液池中留有足够的时间，致使金属液温度接近连铸温度，再流入连铸坩埚，进一步达到了减少补充的金属液温度对热型连铸过程的干扰的效果，实现恒温恒压下无限长定向凝固线坯的稳定生产。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求1.一种热型连铸补液及液位控制装置，用于在热型连铸过程中控制连铸坩埚(2)内的金属液的液位恒定；其特征在于，该控制装置包含设置在连铸坩埚(2)上部的液位控制活塞组件和液位测量组件(3)， 分别与所述的液位控制活塞组件和液位测量组件(3)通过电路连接的液位控制系统；所述的液位测量组件(3)设置在连铸坩埚(2)的第一部分的上部，包含依次由低到高设置在不同液位高度点处的基准液位电极(31)，工作液位下限电极(32)和工作液位上限电极(33)，并对应形成基准液位电接点，工作液位下限电接点和工作液位上限电接点；所述的基准液位电极(31)，工作液位下限电极(32)和工作液位上限电极(33)分别与液位控制系统通过电路连接。
2.如权利要求1所述的热型连铸补液及液位控制装置，其特征在于，所述的液位控制活塞组件包含液位控制活塞(1 )，该液位控制活塞(1)设置在连铸坩埚(2)的第一部分的上部。
3.如权利要求2所述的热型连铸补液及液位控制装置，其特征在于，所述的液位控制活塞组件还包含与所述的液位控制活塞(1)连接的活塞驱动装置；该活塞驱动装置与所述的液位控制系统通过电路连接。
4.如权利要求1所述的热型连铸补液及液位控制装置，其特征在于，所述的液位测量组件(3)还包含一与液位控制系统通过电路连接的超高液位电极(34)，并对应形成超高液位电接点；该超高液位电极(34)所设置的液位高度点高于基准液位电极(31)，工作液位下限电极(32)和工作液位上限电极(33)设置的液位高度点。
5.如权利要求1所述的热型连铸补液及液位控制装置，其特征在于，所述的液位控制系统采用PLC液位控制系统。
6.如权利要求1所述的热型连铸补液及液位控制装置，其特征在于，该控制装置还包含与连铸坩埚(2)连接的补液组件；所述的补液组件包含依次连接的补液池(8)和补液通道(7)；所述的补液通道(7 )与连铸坩埚(2 )连接。
7.如权利要求6所述的热型连铸补液及液位控制装置，其特征在于，所述的补液组件还包含一设置在补液通道(7)上的补液截流阀(6)。
专利摘要本实用新型公开了一种热型连铸补液及液位控制装置，用于控制连铸坩埚内的金属液的液位恒定；该装置包含设置在连铸坩埚上部的液位控制活塞组件和液位测量组件，分别与液位控制活塞组件和液位测量组件通过电路连接的液位控制系统。所述的液位测量组件设置在连铸坩埚上部，包含依次由低到高设置的、且分别与液位控制系统通过电路连接的基准液位电极，工作液位下限电极和工作液位上限电极。本实用新型不仅解决了现有技术中的控制装置在实际生产应用时存在误动作的问题，并且能减少所补充的金属液的温度对热型连铸过程的干扰。
文档编号B22D11/18GK202137351SQ20112017307
公开日2012年2月8日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者周鹏德, 毛协民 申请人:上海智诚电讯材料有限公司