установка электрошлакового переплава, сварки и наплавки металлов

Формула изобретения

Установка электрошлакового переплава, сварки и наплавки, содержащая электрододержатель, установленный на колонне, электродвигатель, блок управления, отличающаяся тем, что она снабжена блоком управления импульсного типа, обеспечивающего безинерционное перемещение электрододержателя, гидроцилиндром, соединенным с электрододержателем, гидростанцией и, по меньшей мере, двумя клапанами с электрическим управлением - клапаном подачи жидкости в гидроцилиндр и клапаном слива жидкости из гидроцилиндра, соединенными с блоком управления импульсного типа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству электрошлакового металла и может быть использовано для получения электрошлакового металла, электрошлаковой сварки металла, электрошлаковой наплавки.

Известные установки для электрошлакового переплава, сварки и наплавки подразделяются на два вида, по типу используемого вида привода электрода - механические с помощью винта (фиг.1) и блочно-тросовые (фиг.2).

Установки первого типа содержат винт 1 и гайку 2, при этом винт 1 устанавливается на колонне 3, а гайка 2 - на подвижном механизме - электрододержателе 4, при этом винт связан через редуктор (условно не показан) с электродвигателем 5 постоянного тока с тахогенератором. Причем электродвигатель 5 связан с блоком управления 6 "пропорционального" типа, при этом двигатель постоянного тока выполняет роль движителя с переменной скоростью, а тахогенератор выполняет роль датчика обратной связи по скорости. Перемещая электрод (установленный в электрододержатель) вверх или вниз, двигатель постоянного тока задает, таким образом, величину тока, проходящего через электрод, шлак и жидкий металл. Величина тока определяется технологическими задачами электрошлакового процесса и задается оператором. Задача электродвигателя с помощью тахогенератора и электросхем - поддерживать заданный ток электрошлакового процесса на заданном уровне. Таким образом, роль движителя играет электродвигатель, электросхема сравнивает заданный ток с реальным, тахогенератор выполняет роль обратной связи, винт передает вращение, гайка преобразует вращение в поступательное движение.

Недостатками данной схемы являются:

1. Быстрый износ гайки, так как пара винт-гайка работает в абразивной среде под большой нагрузкой и с коэффициентом полезного действия менее 50% (для самоторможения), что приводит к увеличению мощности электродвигателя, а это приводит к значительной инерционности системы за счет увеличения момента инерции якоря электродвигателя.

2. Малый коэффициент перекрытия подачи электрода. Это отношение максимальной скорости движения электрода к минимальной скорости. Это приводит к значительному увеличению времени замены электрода, а также уменьшению скорости реакции привода на изменение условий плавки. Для увеличения коэффициента перекрытия подачи электрода необходимо увеличить мощность электродвигателя, что приводит к увеличению его инерционности.

3. Система обратной связи, осуществляемая через тахогенератор, приводит к раскачиванию привода и возникновению автоколебаний, при некоторых режимах плавки, что приводит к уменьшению коэффициента полезного действия плавильного агрегата, к увеличению износа пары винт-гайка и значительному ухудшению начала процесса плавки.

Установки второго типа, использующие блочно-тросовую схему движения электрода, содержат электродвигатель 1 постоянного тока с тахогенератором, при этом электродвигатель 1 связан через редуктор 2 с тросовый барабаном 3. На тросовом барабане 3 намотан трос 4, который связан с электрододержателем 5, установленным на колонне 6. Причем электродвигатель 1 также связан с блоком управления 7 "пропорционального" типа. Недостатки данной схемы:

1. Наличие троса приводит к некоторому его растягиванию, что приводит к неоднозначному положению электрода и, как следствие, - к увеличению или уменьшению тока плавки.

2. Наличие тахогенератора на электродвигателе для обратной связи и упругость троса приводит к возникновению автоколебаний, при некоторых режимах плавки, которые в свою очередь приводят к значительным колебаниям тока плавки, что приводит к уменьшению коэффициента полезного действия и технологических условий плавки, сварки и наплавки.

Задачей изобретения является улучшения технологических параметров и режимов электрошлакового процесса, увеличение коэффициента полезного действия установки, а также упрощение ее конструкции, системы привода и блока управления.

Поставленная задача решается за счет того, что установка электрошлакового переплава, сварки и наплавки, содержащая электрододержатель, установленный на колонне, электродвигатель, блок управления, при этом она снабжена блоком управления “импульсного” типа, обеспечивающего безынерционное перемещение электрододержателя гидроцклиндром, соединенным с электрододержателем, гидростанцией и, по меньшей мере, двумя клапанами с электрическим управлением - клапаном подачи жидкости в гидроцилиндр и клапаном слива жидкости из гидроцилиндра, соединенными с блоком управления “импульсного” типа.

Принципиальная схема установки электрошлакового переплава металлов показана на фиг.3.

Установка электрошлакового переплава металлов содержит гидроцилиндр 1, блок управления 2, гидростанцию 3 с асинхронным двигателем, гидронасосом и клапаном, регулирующим давление (условно не показаны), при этом металлические маслопроводы гидростанции соединены с блоком управления 2 и гидроцилиндром 1. Установка также содержит электрододержатель 4, установленный на колонне 5. Блок управления 2 представляет собой собой электронную схему управления электроклапанами и электроклапана - электроклапан подачи жидкости в гидроцилиндр и электроклапан слива жидкости из гидроцилиндра, а также золотники ручного управления - регулируемые золотник расхода подачи жидкости в гидроцилиндр и регулируемый золотник расхода слива жидкости из гидроцилиндра (условно не показаны). Гибкими маслопроводами соединен блок управления 2 с гидроцилиндром 1.

Работа установки электрошлакового переплава осуществляется следующим образом.

Гидростанции 3 с помощью асинхронного двигателя и гидронасоса создает давление жидкости и регулирует его клапаном, регулирующим давление, после чего через блок управления 2 подает в гидроцилиндр 1. При этом возможны два режима работы - автоматический и ручной. В автоматическом режиме электронная схема блока управления 2 автоматически поддерживает заданные технологические режимы, а именно электронная схема осуществляет импульсное управление электроклапанами блока управления 2, что обеспечивает, при срабатывании электроклапана подачи жидкости в гидроцилиндр, импульсную подачу порции жидкости в гидроцилиндр и безынерционный (в практическом плане) подъем электрододержателя на уровень, определяемый временем открытия электроклапана подъема (длительностью импульса открывания поданного с электросхемы) и давлением жидкости. При срабатывании электроклапана слива жидкости из гидроцилиндра аналогично происходит опускание электрододержателя на уровень, определяемый в конечном итоге длительностью соответствующего импульса схемы управления. Таким образом, схема управления обеспечивает импульсное управления электроклапанами - подачи и слива жидкости, что значительно более точно позволяет поддерживать технологические режимы и увеличить коэффициент полезного действия установки. Длительность импульсов и частота их следования задаются схемой управления в соответствии с режимом работы установки, причем в ручном режиме длительность открытия того или иного электроклапана определяется временем ручного включения данного электроклапана, например путем нажатия на соответствующую кнопку схемы управления, а управление скоростью подъема электрододержателя осуществляется ручным регулируемым золотником подачи жидкости в гидроцилиндр и полным давлением гидростанции. Скорость опускания регулируют ручным регулируемым золотником слива жидкости из гидроцилиндра.

Одно из главных преимуществ гидросистем заключается в том, что благодаря несжимаемости жидкости, перемещение электрододержателя осуществляется безынерционно, что позволяет устранить недостатки винтовых и тросовых схем.

Источники информации:

1. Под. ред. Патона Б.Е. и Медовара Б.И., "Электрошлаковый металл", 1981 г. с.679.