Techniczne środki pomiaru i kontroli w odlewnictwie

Poprawa efektywności i jakości kontroli procesu odlewania wiąże się z rozwiązaniem problemów pomiaru i kontroli różnych parametrów technologicznych, które wpływają na przebieg procesów lub są głównymi wskaźnikami jakości. Takimi parametrami w odlewni są:

• poziom załadunku materiałów wsadowych w hutach, a także w lejach działów przygotowania mieszanki i mieszaniny;

• poziom ciekłego metalu w formach odlewniczych;

• masa, zużycie, gęstość, stężenie i skład chemiczny różnych materiałów;

• wilgotność, temperatura, płynność lub formowalność mieszanin;

• skład chemiczny i temperatura stopów itp.

Kontrola tych parametrów jest trudna, ponieważ oprócz zwykłych wymagań dotyczących dokładności, szybkości, czułości, stabilności charakterystyk nałożonych na wszystkie czujniki, dla czujników montowanych w odlewniach wymagane są dodatkowe wymagania dotyczące wytrzymałości, odporności na agresywne materiały, wysokie temperatury , kurz, wibracje itp.

Kontrola najważniejszych parametrów technologicznych w procesach odlewniczych nie jest w pełni rozwiązana i konieczny jest dalszy rozwój nowych metod i środków pomiaru i kontroli, wykorzystując wyniki badań statystycznych, obliczanie parametrów za pomocą wskaźników pośrednich z wykorzystaniem kontrolery, nowoczesne technologie komputerowe itp.

Czujniki poziomu

Czujniki poziomu materiału odlewniczego Znajdują szerokie zastosowanie w układach sterowania do przygotowania i załadunku wsadu w zespołach topialnych, przygotowania mieszanki oraz zalewania wytopów do form.

Głównym wymaganiem stawianym czujnikom poziomu jest wysoka niezawodność działania, gdyż błędne zadziałanie lub awaria prowadzi do sytuacji awaryjnych w procesie technologicznym: przepełnienia lub opróżnienia zbiorników, topielników, przelania lub niedopełnienia metali w formie itp.

W systemach sterowania przygotowaniem załadunku i załadunkiem jednostek topialnych w odlewni należy stosować wycior, wciągarkę, dźwignię, kontakt, termostat, fotoelektryczny i inne czujniki poziomu.

Czujnik poziomu ładunek jest konstrukcyjnie wykonany w postaci stalowego wycioru poruszającego się w kontrolowanej wnęce wieży. Tłok jest połączony przegubowo z wahaczem, który jest napędzany przez elektromagnes i powraca do pierwotnego położenia za pomocą sprężyny.

Po przyłożeniu napięcia z silnika do obwodu elektrycznego obraca się krzywka, która okresowo zamyka styk znajdujący się w pośrednim obwodzie przekaźnika. Przekaźnik po uruchomieniu włącza elektromagnes, który wprowadza wycior w kontrolowany obszar kopuły.

Jeśli w kontrolowanej przestrzeni nie ma ładunku, tłok podczas ruchu zamyka styk w obwodzie przekaźnika sygnału, który wysyła impuls sterujący do naładowania ładunku w kopule.

Czujnik poziomu wciągarki to obracający się blok z elastyczną linką, na której jednym końcu zawieszony jest ładunek. Urządzenie montuje się w specjalnym wydrążonym kolanku nad okienkiem wlewowym kopuły. Aby chronić kolano przed działaniem wysokich temperatur, jest ono stale przedmuchiwane sprężonym powietrzem.

Działanie czujnika i układu załadunkowego jest zablokowane w ten sposób, że rozładunek głowicy rozpoczyna się w momencie podniesienia ładunku, a opuszczanie ładunku dopiero po rozładunku kolejnej głowicy.

Czujnik poziomu dźwigni składa się z dźwigni osadzonej w żeliwnej cegle kopuły oraz pręta ze sprężyną, na końcu którego osadzone są styki rozruchowe. Gdy kopuła jest w pełni załadowana, dźwignia wchodzi do wnęki cegły i styki otwierają się. Kiedy ładunek opada pod dźwignię, ta ostatnia jest ściskana przez sprężynę, styki zamykają się i przekazują sygnał ładowania do następnego ucha.

Opisane czujniki mają prostą konstrukcję i mogą być produkowane w dowolnej odlewni. Jednak obecność ruchomych części zmniejsza ich niezawodność w warunkach podwyższonej temperatury, zanieczyszczenia gazowego i zapylenia. Bardziej niezawodne czujniki oparte na wykorzystaniu właściwości fizycznych naładowanych materiałów i gazów odlotowych obejmują czujniki elektrostykowe, termostatyczne, fotoelektryczne, radioaktywne, mierniki itp.

Czujnik poziomu naładowania ze stykiem elektrycznym ma prostą konstrukcję i konstrukcję obwodu, co doprowadziło do jego szerokiego zastosowania w systemach ładowania.

Czujnik składa się z czterech styków, izolowanych wypełnieniem azbestowym, osadzonych w żeliwnych cegłach na szczycie muru kopuły. Poziom rozmieszczenia styków pokrywa się z określonym poziomem zagospodarowania materiałów wsadowych.

Zewnętrzne końce styków są połączone parami i wchodzą w obwód przekaźnika sygnału. Jeśli poziom naładowania mieści się w określonych granicach, styki w poprzek ładunku zamykają obwód cewki przekaźnika sygnału. Gdy poziom spadnie poniżej ustawionej wartości, przekaźnik wyłącza się i daje sygnał do ładowania wsadu.

Ur czujnik termostatyczny Baran opłata naliczana jest na podstawie zużycia termostatu łazienkowego. Podczas ładowania lub gdy poziom ładunku spada podczas procesu topienia poniżej określonej wartości, gazy w kopule nie są hamowane, w rzeczywistości unoszą się bez wchodzenia do termostatu. Gdy ładunek osiągnie określony poziom kontrolny, warstwa ładunku stawia opór swobodnemu przepływowi gorących gazów w górę i część gazu dostaje się do kanału termostatu, co generuje sygnał do zatrzymania wycofywania.

Czujnik poziomu radioaktywności oparty na absorpcji ładunku promieniowania radioaktywnego. Ponieważ chłonność materiałów wsadowych jest kilkadziesiąt razy większa niż chłonność powietrza, to gdy ładunek spadnie poniżej poziomu kontrolnego, intensywność promieniowania liczników wzrasta, a urządzenie elektroniczne wysyła sygnał sterujący do układu obciążenia. Radioaktywny kobalt jest używany jako źródło promieniowania.

Czujniki poziomu materiałów sypkich i płynnych w zbiornikach

Znajdują szerokie zastosowanie do kontroli poziomu napełnienia i formowania materiałów w lejach zasypowych sygnalizatory elektrodowe i pojemnościowe... Podstawą działania takich sygnalizatorów jest zależność rezystancji elektrycznej (pojemności elektrycznej) między elektrodami od właściwości medium.

Sygnalizator konduktometryczny zapewnia niezawodną kontrolę poziomu materiałów sypkich w zasobnikach o rezystancji obwodu sygnałowego nie większej niż 25 mOhm. Sygnalizatory dwuelektrodowe z dwoma przekaźnikami wyjściowymi służą do sterowania dwupołożeniowego i sygnalizacji poziomu.

W wydziałach mieszania odlewni wraz z elektronicznymi urządzeniami sygnalizacyjnymi używają radioaktywne i mechaniczne czujniki poziomu.

Wśród czujników mechanicznych najpopularniejsze są czujniki membranowe ze względu na prostotę konstrukcji i łatwość konserwacji.

Czujnik membranowy składa się z elastycznego elementu z ramką zaciskową i mikroprzełącznikami. Zainstaluj go w botlocku ściennym. Gdy poziom kontrolowanego materiału jest wyższy niż ramka dociskowa sygnalizatora, nacisk z materiału przenoszony jest na element sprężysty (membranę), który odkształcając się dociska drążek mikroprzełącznika zamykającego obwód sygnałowy C.

Czujniki obecności materiałów na przenośnikach

Czujniki obecności materiałów na przenośnikach układów przepływowo-transportowych, a także na taśmach, fartuchach, podajnikach wibracyjnych pozwalają na zapewnienie kontroli i ciągłej pracy układów sterowania procesami dozowania i mieszania.

Używają systemów mieszania topielników elektromechaniczny czujnik obecności ładunku na podajniku, czyli metalowy grzebień montowany nad podajnikiem, którego blaszki zamocowane są w zawiasach i odchylają się w zależności od grubości materiału na podajniku.

Znane są inne konstrukcje czujników elektromechanicznych, jednak ich zastosowanie jest ograniczone ze względu na krótką żywotność oraz konieczność doboru wielkości i materiału sondy w każdym konkretnym przypadku.

Elektryczne czujniki dotykowe (urządzenia sygnalizacyjne) różnią się od elektromechanicznych zwiększoną niezawodnością i wymiennością.

Wśród czujników bezdotykowych zajmują szczególne miejsce czujniki pojemnościowe obecności materiału na przenośniku, charakteryzujący się prostą konstrukcją elementu czułego i wysoką niezawodnością.

Element czuły czujnika pojemnościowego składa się z dwóch płaskich izolowanych płytek metalowych zamontowanych równo pod taśmą przenośnika. Jako obwód pomiarowy z reguły stosuje się autogenerator, w obwodzie sprzężenia zwrotnego, do którego podłączony jest element czuły.

Kiedy materiał pojawia się na taśmie przenośnika, zmienia się pojemność elementu czułego, co powoduje przerwanie oscylacji oscylatora i aktywację przekaźnika sygnału.

Czujniki kontroli wypełnienia formy

Układ sterowania procesem wlewania ciekłego metalu do form odlewniczych Posiada licznik o dużej wartości i wypełnieniu formy.

Czujnik elektromagnetyczny jest elektromagnesem z cewką przekaźnika zawartą w obwodzie. Umieść go na formie Och... Podczas wypełniania formy metal unosi się i wypełnia rowek zamknięty wzdłuż konturu.

Kiedy prąd przemienny przepływa przez cewkę elektromagnesu w zamkniętej pętli ciekłego metalu, indukowana jest siła elektromotoryczna i pojawia się pole magnetyczne oddziałujące z polem elektromagnesu. Powoduje to zmianę rezystancji indukcyjnej cewki, a przekaźnik wyjściowy daje sygnał do zakończenia odlewania i zaprzestania odlewania.

Czujnik fotometryczny zawiera filtr podczerwieni zainstalowany nad wyjściem formy, odbiornik oraz wzmacniacz z przekaźnikiem sygnału.

Podczas wypełniania postaci płynnym metalem, promienie światła trafiają do filtra światła, a następnie do odbiornika. Sygnał wyjściowy odbiornika jest wzmacniany przez wzmacniacz i podawany na cewkę przekaźnika sygnałowego, który wydaje odpowiednią komendę do układu ładowania. Czujniki są skuteczne przy kontroli napełniania form piaskowo-glinianych z dużą zawartością metalu.

Czujniki wilgotności

Czujniki niejasne są stosowane w układach sterowania procesem mieszania w celu uzyskania mas formierskich i rdzeniowych o określonych właściwościach technologicznych.

Dane konduktometryczne wilgotności matki wykonane w postaci metalowej sondy instalowanej w prowadnicach lub w leju zasypowym. Zastosowanie czujnika wraz z urządzeniami do korekcji temperatury pozwala na stabilizację właściwości mieszanki.

Pojemnościowy czujnik wilgotnościI to kondensator, którego elektrodami są rolki prowadnic oraz metalowy pierścień, odizolowany od korpusu prowadnic, osadzony w rowku dolnych prowadnic wzdłuż wewnętrznej średnicy obrotu ich rolek.

Do ciągłej automatycznej kontroli wilgotności w ruchomych materiałach interesujące są pojemnościowe czujniki przepływu, które umożliwiają bezkontaktowy pomiar wilgotności w poruszających się materiałach.

Należy zauważyć, że istniejące metody sterowania elektrycznego (konduktometryczne, pojemnościowe, indukcyjne itp.) mogą być stosowane tylko w przypadkach, gdy czynniki takie jak skład uziarnienia mieszanki, zawartość spoiwa i dodatków, jednorodność ich rozmieszczenia, stopień zagęszczenia i temperatura pozostają stałe.

Osiągnięcie stałości tych parametrów przy braku systemów przygotowania i stabilizacji właściwości materiałów wyjściowych pozwala na metody kontroli jakości masy formierskiej podczas jej przygotowania według głównych właściwości technologicznych: formowania, zagęszczania, płynności, płynności, itp.

Czujniki temperatury

Aby kontrolować temperaturę ciekłego mmetale szeroko stosują metody kontaktowe i bezkontaktowe. Pomiary oparte na aplikacji termopara zanurzeniowa I Pirometry różnych konstrukcji.

Zatapialne termoparyprzeznaczone do długotrwałego użytkowania, zawierają powłokę zabezpieczającą termopary NS oraz armaturę chłodzoną wodą. Termoelektrody są zwykle wykonane z drutu platynowego.

Termopara z automatycznym sterowaniem zapewnia dobrą powtarzalność odczytów przy wielokrotnym, przerywanym użyciu bez zmiany złącza termicznego i nasadki ochronnej. W większości przypadków te termopary są używane do kontrolowania temperatury kąpieli stopionej stali w piecach elektrycznych.

Pomiar temperatury roztopionych cieczy metodami kontaktowymi (termoparami zanurzeniowymi) jest utrudniony ze względu na niedostateczną rezystancję końcówek ochronnych, zmiany charakterystyki kalibracyjnej termopary i inne przyczyny. Również w skrócie vOkresowe pomiary pasa nie mogą dać prawidłowego wyobrażenia o stanie temperaturowym całej masy ciekłego żelaza.

Dlatego są szeroko rozpowszechnione w odlewniach bezkontaktowe metody kontroli temperatury, co umożliwia prowadzenie długotrwałych pomiarów ciągłych i wykorzystanie ich wyników w układach sterowania.

Przemysłowe wprowadzenie metod bezkontaktowych pozwala wykluczyć wpływ na wyniki pomiarów żużli i innych powłok na powierzchni żeliwa, a także na parametry ośrodka pośredniego (zapylenie, zawartość gazów itp.). Służy do bezkontaktowego pomiaru temperatury pirometryten widok strumienia lub powierzchni metalu zależy od umiejscowienia topielnika lub kadzi.

Czujniki składu chemicznego

W odlewnictwie najbardziej rozpowszechnione są chemiczne i fizykochemiczne metody kontrolowania składu chemicznego stopów.

W celu skrócenia czasu trwania czynności przygotowawczych i analiz opracowywane są środki organizacyjne i techniczne przyspieszające proces analizy.

W tym świetle szczególnie istotne stają się pytania dotyczące mechanizacji i automatyzacji przygotowania próbek, ich transportu do laboratorium, a także tworzenia urządzeń do rejestracji i przesyłania danych analitycznych do systemów zarządzania.

Wraz z metodami chemicznymi i fizykochemicznymi, w ostatnich latach do ekspresowych analiz wykorzystuje się metody fizyczne: termograficzne, spektralne, magnetyczne itp.