Способ управления электронно-лучевым переплавом и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области металлургии . Способ управления электроннолучевым переплавом металлических слитков заключается в том, что электронным пучком нагревают и плавят слиток-заготовку , сплавляемый металл собирают в водоохлаждаемрм кристаллизаторе и создают, воздействуя электронным пучком, жидкую металлическую ванну, уровень которой относительно верхней кромки кристаллизатора контролируют с помощью телевизионной системы и формируют сигналы управления, при этом фиксируют видимую на фоне жидкой металлической ванны часть верхней кромки кристаллизатора, по которой восстанавливают изображение невидимой части его верхней кромки, относительно которой контролируют уровень жидкой металлической ванны и формируют управляющие сигналы . Особенностью способа является также то, что перед переплавом фиксируют изображения моделей: верхней кромки кристаллизатора , зоны расплава слитка, которые используют для распознавания кромки кристаллизатора, измерений уровня металлической ванны и выноса переплавляемого слитка-заготовки, 2 с.п. и б з.п. ф-лы, 8 ил. w В

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr)s С 22 В 9/22

ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕ НТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4885126/02 (22) 26.11.90 (46) 07.01.93. Бюл. М 1 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона и Производственно-технический кооператив "Камет" при Институте электросварки им Е.О.Патона (72) А.Л.Тихоновский, Ю,В,Николаев.

Ю.Н.Ланкин, Ю.И.Пастушенко, А.Г.Довжен ко и Г.С.Семенов (56) Мищенко В.П., Бурьянов В.П. и др. Датчики и преобразователи основных параметров процесса электронно-лучевого испарения//Датчики и измерительные преобразователи для контроля и регулирования сварочных процессов. Киев: ИЭС им.

Е.О.Патона, 1985. С. 16-21. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫМ ПЕРЕПЛАВОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области металлургии. Способ управления электроннолучевым переплавом металлических

Изобретение относится к области металлургии, а в частности для электронйо-лучевой выплавки металлических слитков однородной структуры.

Цель изобретения — повышение качества выплавляемого слитка и безопасности процесса переплава в вакуумной камере.

На чертеже показана схема электроннолучевой установки для выплавки слитков.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 — рабочая зона:установки перед выплавкой (а), во время выплавки листка (б); на фиг. 3-6-.функциональные схемы блоков обработки видеосигналов, формиро„„Я „„1786157 А1

2 слитков заключается в том, что электронным пучком нагревают и плавят слиток-заготовку, сплавляемый металл собирают в водоохлаждаемом кристаллизаторе и создают, воздействуя электронным пучком, жидкую металлическую ванну, уровень которой относительно верхней кромки кристаллизатора контролируют с помощью телевизионной системы и формируют сигналы управления, при этом фиксируют видимую на фоне жидкой металлической ванны часть верхней кромки кристаллизатора, по которой восстанавливают изображение невидимой части

его верхней кромки, относительно которой контролируют уровень жидкой металлической ванны и формируют управляющие сигналы. Особенностью способа является также то, что перед перейлавом фиксируют З изображения моделей: верхней кромки кристаллизатора, зоны расплава слитка, которые используют для распознавания кромки кристаллизатора, измерений уровня метал- а лической ванны и выноса переплавляемого: слитка-заготовки, 2 с.п. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил. вания сигналов, сравнения сигналов и уп- равления закпомийающими устройствами соответственно; на фиг. 7 — предпочтительный вариант блок-схемы устройства; на фиг.. СЛ

8 — рабочая зона при горизонтальной подаче оплавляемого слитка.

В вакуумной камере 1, имеющей электронные излучатели 2 и 3 размещен водоох- д лаждаемый кристаллизатор 4, оплавляемый слиток-заготовка 5 на механизме 6 его подачи. Водоохлаждаемый кристаллизатор 4 имеет механизм 7 вытяжки выплавляемого слитка 8, а вакуумная камера 1 содержит иллюминатор 9 блбка 10 наблюдения, уста-

1786157

3 4 новленного вне вакуумной камеры. Выход затора, относительно которых расположена блока наблюдения соединен с входом блока кромка 31 затравки выплавляемого слитка

11 обработки видеосигнала, который имеет 8. До переплава оператор может установить информационный 12 и адресный 13 выходы. необходимые расстояния 27 и 28 по изобраАдресный 13 выход блока 11 соединен с 5 жению, как показано на фиг. 2,а. входом блока 14 адресных сигналов опера- Изображение, представленное на фиг, тивного запоминающего устройства 15 2,а, заносится в ПЗУ17 как модель процес(ОЗУ); информационный выход которого са. Для записи используется специальная связан с вйходом 12 блока 11, второй адрес- аппаратура (на фиг. 1 не показана), Считыный вход синхронизации блока 15 ОЗУ сое- 10 вание изображения из ПЗУ осуществляется динен с выходами блока 16 управления. . с помощью подачи адресных сигналов от

Второй адресный выход блока 16 управле- блока 16 управления, ния соединен C адресным входом постоян- При переплаве изображение рабочей ного запоминающего устройства 17 (ПЗУ).. зоны изменяется, как э о показано на

Информационные выходы ОЗУ 15.и.ПЗУ 17 15 фиг.2,6. Оператор не видит заднюю кромку и выход синхронизации блока 16 управле- 30 кристаллизатора, а также сам кристалли-, нйя соедийены с соответствующими входа- затор 4. Блок 10 позволяет выделить переми блока сравненйя 18, выход которого днюю 29 кромку кристаллизатора на фоне связан С" входом сийхройизации блока 16 . ванны 25 и кромку31 ванны на фоне задней управления,: выходы которого и синхрони- 20 .стенки кристаллизатора.4. Для полученйя . зирующий вхбд-выХод через блок 19 форми- - информации о расстояниях 27 и 28 необхорованйя "управляющих воздействий: "димо восстановить положейие невидимой соединены с-входами приводов 20 и 21 ме - . кромки 30 (фиг. 2,6) и сравнить эти расстояханизмов 6 и 7 подачи сплавляемого слитка ния с моделью фиг.2,а.

6 и вытяжки выплавляемоro слйтка 8 соот- 25 Изображение металлической ванны, ог.ветственно;.::-:,,:: -:. - : - —:: раниченное эллипсом, состоящим из переСпособ электронно-лучевото переплава, : дней верхней кромки 29 кристаллизатора и осуществляется следующим образом., " видимой кромки 31 ванны 25, записывают в

После откачки вакуумной камеры 1 с - ОЗУ 15, при этом адресация матрицы памяпомощью вакуумйой системы; Не показан- . 30 ти осуществляется от блока 14, Блок 14 преной на фиг. 1, включаются излучатели 2 и 3;: образует синхронизирующие сигналы от генерирующие пучки:электронов 23 и 24,, блока 10 в адресные сигналы и при получе. которые направлейй на заготовку 5.и в кри- нии импульса синхронизации от блока 16 в .сталлизатор 4, в котором установлена за- . ОЗУ записывается информация о эллипсе травка Слитка 8; т,е. слиток, Длина которого 35 (фиг. 2,6). .составляет 5-10$ отдлины выплавляемого После запйси информации в. ОЗУ 15 слитка. Под действием пучков электронов производится измерение соответствующих

24 и 25 оплавляется слиток 5, йеремещае- расстояний 27 и 28. Для определения поломый. механизмом 6 привода 20 .- жения невидимой задней верхней кромки

Жидкий металл заполняет объем кри- 40 30крйсталлизатора синхронно воспроизвосталлизатора над затравкой и тепловой по- дят информацию из ОЗУ и ПЗУ, при этом ток ванны воздействует на слиток 5 .изменяют адресацию ПЗУ так, что воспроСпособствует его.плавлению, поэтому рас- изводят изображенйя от перемещаемой по "стоянйе 27 между уровнем металлической высоте рабочей зоне. При совмещении певанны 25 и слитком 5 должйо контролиро- 45 редней кромки 29 кристаллизатора в текуваться. Контролируется также расстояние щем изображении (фиг. 2,6) с передней

28 от верхней кромки кристаллйзатора 4 до " кромкой кристаллизатора на модели фиксиуровня металлической ванны 25.. Стабилиза- . руется положение кристаллизатора в телес"ция расстояния 28 повышает безопасность ном угле 26 обзора блока 10, относительно и Исключает" как выплески металла из кри- 50 которого осуществляют контроль. Адреса сталлиэатора, так и йаплывы металла на зоны, при которой произошло совпадение стенки; Кбтбрый йарушает однородность изображений от ПЗУ и ОЗУ, фиксируются в структуры выплавляемого слитка 8. блоке 19 формирования управляющего сигБлок наблюденйя 10 через иллюмина- нала. После фиксацииизображения рабочей тор 9 в телесйом угле 26 обзора следит за 55 зоны (модели) относительно верхней кромрабочей зоной пЛавки, представленной на ки кристаллизатюра производят измерения . фиг 2, :: положениЯ УРовнЯ металлической ванны.

Наэкранеблока10операторнаблюдает Для этого изменяют адресацию ОЗУ или кристаллиэатор 4, в котором выделяют rie-. ПЗУ таким образом, чтобы совместить кром реднюю 29 и заднюю 30 кромки кристалли- ку 31 жидкого металла ванны 25 на фоне

1786157 стенки кристаллизатора с задней восста- являются непосредственными первым и ноьленной линией 30 кромки кристаллиэа- вторым выходами блока 16 и через сумматора, а по изменению адреса определяют тор 42 третьим выходом блока 16. Выход положение жидкой металлической ванны генератора 40 через счетчик 41 связан с относительно кромки кристаллизатора и ис- 5 адресным входом ОЗУ, а генератор 44 через пользуют эти данные для формирования счетчик 45 — с входом блока 19 формировасигналов вытяжки слитка 8 кристаллизатора ния управляющего воздействия, а выходы

4, счетчиков 41 и 45 через сумматор связаны с

По аналогии с помощью адресации ПЗУ . адресным входом ПЗУ. осуществляют перемещение модели или те-. 10 При воспроизведении информации" с кущего изображения зоны плавления слит- ПЗУ и ОЗУ их адресация отличается на века до их совмещения, а по изменению личину количестваимпульсов, поступивших адреса определяют расстояние от металли- в счетчик 45 от генератора 44, поэтому код ческой ванны до слитка заготовки или заго- счетчика 45 используется для формироватовки до середины кристаллизатора при ее. 15 ния управляющего сигнала. Адресные поля горизонтальной подаче (фиг. 8). сравненйя сйгналов от ПЗУ и ОЗУ задает

Для выполнения указанных функций блок 19 за счет предустановки счетчиков 41 блок 11 обработки видеосигнала содержит и 45. формирователь 32 синхроимпульсов, ком- . Наиболее перспективный "вариант уст - паратор 33 с каскадом 34 АРУ вЂ” автоматйче- 20 ройства, реализующего способ управления, ской обработки связи. Входы блоков 32-34,"-". дополнительно содержит, как йоказано на связаны с выходом блока 10. Прй обработке фиг, 7; управляющую ЭВМ 46, мулътиплек- видеосигнала получают на выходе 12 сигнал сор 47, регистры 48-54, пульт управления 55, яркости изображения и на выходе 13 сигнал Выходы микроЭВМ через регистр 48 связасинхронизации. Блок 14 формирования ад- 25 ны с регистрамй управления 49-54 и непосресных сигналов содержит синхронизатор редственйо c âõoäàìè их синхронизации.

35 и счетчик адреса 36; установленный вход Адресный* вход ОЗУ через мультиплексор которого соединен с выходом формировате- 47, вход синхроййзации. которого связан с ля 32. На выходе формирователя 14 подклю- выходом мйкроЭВМ 46, связан с выходами чен выход счетчика 36.: . - 30 блока 14 и регистра 49.

Схема совпадения 18 содержит схему И Выходы регистров 51-53 соединены с ад-

37, счетчик 38 и триггер 39. Входы Схемы И ресными входами ПЗУ„включающего матрйсвязаны с выходом ОЗУ и ПЗУ, а ее выход цы 56-58; Выходы ПЗУ.и ОЗУ через схему соединен с входом счетчика 38, установоч- сравненйя 18 связаны с входом прерйвания ные входы, которого связаны с пультом уп- 35 микроЭВМ. Регистры 53 и 54 входят в блок t9 .равления. 19, а выход через триггер 39 — с формирования управляющих воздействий и . входом синхронизации блока управления, соедйнены с приводами 20 и 21 механизмов причем установочный вход триггера 39 свя- подачи оплавляемого слитка-заготовки и опзан с выходом блока 16 управления. Перед лавляемого слитка 8, циклом измерения счетчик 38 и триггер 39 40 Пульт управления 55 соединен с входом устанавливаются в "ноль", а счетчик 38 зано-.; микроЭВМ 46 и задает программу работы сится число совпадений импульсов от ПЗУ и устайовки для Выплавки слитков, в соответОЗУ для принятия решенйя о совмещении ствии с которой изменяются адресйые сиг- модели и текущего изображения. На входы налы на выходах ретистров 49-52 и схемы И 37 поступают релейный сигнал от 45 формируются уйравляющие воздействия на

ПЗУ и ОЗУ. При совпадении сигналов от вйходах регистров 53 и 54.

ПЗУ и ОЗУ на выходе схемы формируется Управляющие сигналы приводов, полоимпульс, который поступает на вычитаю- жение слитков 5 и 8, скорости выплавки щий вход счетчика 38. При переходе счетчи- слитка и другие техйологические параметры ка 38 через ноль формируется выходной 50 могут фиксироваться и изображаться на экимпульс, который через триггер 39 управля- ране пульта 55, ет блоком 16 управления.:: . Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Блок 16 содержит по крайней мере два 1. Способ управления электронно-лучегенератора 40 и 44. Генератор 44 соединен вым переплавом, включающий облучение пес выходом триггера 43, а генератор 40 — с 55 реплавляемого слитка и жидкого металла в выходом генератора 44. Блок 16 еще имеет кристаллизаторе электронными пучками, два счетчика 41 и 45 и сумматор 42. Входы контроль уровня металлов в кристаллизаторе счетчиков 41 и 45 связаны соответственно с относительно верхней кромки кристаллиэатовыходами и входами соответствующих гене- ра телевизионной системой, изменение полораторов 40 и 44, причем выходы счетчиков жения слитка в кристаллизаторе, о т л и ч а ю1786157 шийся тем, что, с целью повышения качества выплавляемого слитка и безопасности процесса переплава, фиксируют видимую на фоне жидкого металла часть верхйей кромки кристаллизатора. по кото- 5 рой восстанавливают иэображение невидимой;. части" его верхней кромки,, относительно которой контролируют уровень жидкого металла. " 2. Способ по и. 1, отличающийся 10 телевизионного наблюдения и обработки видеосигйала, блок формирования управляющего воздействия, выходы которого соединены с входами управления приводами вытяжки выплавляемого и переплавляемого слитков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены блоки оперативного и постоянного запоминающих устройств, блок управления, блок адресных сигналов, блок сравнения, входы которого соединены с выходами оттем, что вводят перед переплавом в качест- носительного и постоянного запоминающих ве модели иэображенйе верхйей кромки устройств,а выход — с входамиблокауправ"кристаллизатора, а при переплаве слитка . ления, выходы которого соединены с адреспутем "перемещения введенного изображе- ными входами оперативного и постоянного, нйя:снизу вверх совмещают его с текущим 15 запоминающих устройств, причем инфор- . изображением видимой на фоне жидкого мационный и второй адресный входы опера- -металла кромки кристаллизаторз и фикси- тивного запоминающего устройства руют положение изображения невидимой соединены непосредственйо и через блок части верхней кромки кристаллизатора. - адресных сигналов С-выходами.блока обра3. Способ по и. 2, о т л и.ч а ю шийся 20 ботки видеосигналов, входы блока формитем, что путем перемещения введенного рования управляющих воздействий изображения сверху вниз совмещают его с соединены с выходами блока управления, текущим изображенйем кромки зеркала ме-; выход которого также соединен с входом таллической ванны и фиксируют текущий синхронизации блока сравнения. уровень-металлической ванны; 25

4. Способ. по и, 3, о т л и ч à io шийся 7; Устройство по и, 6, о т л и ч а ю щ е етем,чтовводятвкачествемоделйизображе- . с я тем, что блок управления выполнен в ййе зоны плавленйя слитка,а при переплаве вйдеуправляющей микроЭВМ с пультом упслитка путем перемещения введенйого изо- равления муЛьтиплексорами и регистрами бражениясовмещан)тегостекущимизобра- 30 параметров, причем первый вход мультиженйем зоны плавления и фикcNpyют плексора соединен с выходом блока обратекущее расстоянйе между зоной плавле- ботки видеосигнала, вторые входы ййя и зеркалом металлической ванны.- мультиплексора,атакжевходыузловпосто5. Способ по и. 4,.отличающийся янной памяти блока постоянного"запоминатем, что- фиксйруют текуЩее расстояние 35 @щего устройства, приводов: подачи между"зоной плавления и" вертикальной оплавляемого слитка через регистры соедиоСью "кристаллизатора.:: . ".::: " нены с выходами шин данных и синхрониза 6, Устройствоуправлеййяэлектронно-лу- ции управляющей микроЭВМ, выход чевым переплавом, содержащее вакуумную мультиплексора подсоединен к адресному камеру, снабженную электронно-лучевыми 40 входу оперативного запоминающего устпушками, водоохлаждаемым. крйсталлйэато-" ройства, выход которого совместно с выходом в@плaвляe oro слитка, соединенного с дом постоянного запоминающего механизмом его вытяжки, механизмом под- устройства подсоединен через блок сравнеачи оплавляемых слитков-заготовок, соеди- ния к входу прерыванйя управляющий микненные йоследовательно блоки 45 роЭЙМ.

1786157

1786157

1786157

РГ. 7

Составитель Ю.Пастушенко

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор M.Øàðîøè

Редактор

Производственно-издательский комбинат"Патент",г.Ужгород,ул, Гагарина,101

Заказ 231 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5