Способ и установка для центробежного литья - RU2015141227A

1. Способ центробежного литья изделия из расплавленного металла, находящегося в контейнере, причем указанный расплавленный металл имеет температуру остановки ликвидуса и, при заливке, температуру заливки, включающий:

измерение температуры остановки ликвидуса расплавленного металла, находящегося в контейнере;

заливку расплавленного металла в желоб с целью подачи расплавленного металла в центробежную изложницу;

измерение температуры заливки расплавленного металла, залитого в желоб;

вычисление текучести расплавленного металла на основании измеренной температуры остановки ликвидуса и измеренной температуры заливки;

перемещение изложницы относительно желоба с целью подачи расплавленного металла в изложницу, причем указанное перемещение регулируют на основании указанной вычисленной текучести с целью подачи объема расплавленного металла в указанную изложницу для литья указанного изделия в соответствии с заданными техническими условиями.

2. Способ по п. 1, в котором указанное перемещение регулируют в соответствии с функцией преобразования, связывающей текучесть с объемом, требуемым для получения в указанной изложнице изделия, соответствующего указанным заданным техническим условиям.

3. Способ по п. 2, в котором указанную функцию преобразования выводят эмпирически.

4. Установка для центробежного литья изделия из расплавленного металла, причем указанный расплавленный металл имеет температуру остановки ликвидуса и, при заливке, температуру заливки, включающая:

центробежную изложницу;

желоб для приема расплавленного металла, наливаемого из контейнера, и для подачи расплавленного металла в указанную изложницу;

приводную систему для перемещения указанного желоба или указанной изложницы относительно друг друга;

контроллер для управления указанной приводной системой;

компьютер для программирования указанного контроллера, управляющего указанной приводной системой, с целью осуществления заданного перемещения указанной изложницы и указанного желоба относительно друг друга;

первый датчик температуры для измерения температуры остановки ликвидуса указанного расплавленного металла; и

второй датчик температуры для измерения температуры заливки указанного расплавленного металла;

при этом указанный компьютер вычисляет текучесть указанного расплавленного металла из указанной измеренной температуры остановки ликвидуса и указанной измеренной температуры заливки; указанный компьютер программируют, вводя функцию преобразования, связывающую текучесть с объемом расплавленного металла, требуемым для литья в указанной изложнице изделия, соответствующего заданным техническим условиям, и с соответствующим относительным перемещением указанного желоба и указанной изложницы, и указанный компьютер программирует указанный контроллер, управляющий указанной приводной системой, которая осуществляет указанное относительное перемещение с целью подачи расплавленного металла в изложницу в соответствии с указанным требуемым объемом.

5. Установка по п. 4, в которой указанная приводная система включает приводные механизмы, предназначенные для возвратно-поступательного перемещения указанной изложницы или указанного желоба в пределах установленного диапазона перемещения.

6. Установка по п. 5, в которой указанные приводные механизмы включают гидравлические устройства, электрические двигатели, ременные или цепные механические передачи к двигателю.

7. Способ получения уравнений управления, связывающих текучесть расплавленного металла с требуемым объемом центробежной изложницы, предназначенной для центробежного литья изделия из расплавленного металла, наливаемого из контейнера, причем указанный расплавленный металл имеет температуру остановки ликвидуса и, при заливке, температуру заливки, включающий:

(a) запись температуры остановки ликвидуса расплавленного металла, находящегося в контейнере;

(b) заливку расплавленного металла в желоб с целью подачи расплавленного металла в центробежную изложницу;

(c) запись температуры заливки расплавленного металла, залитого в желоб;

(d) перемещение центробежной изложницы относительно желоба с целью подачи расплавленного металла в изложницу, причем указанное перемещение регулируют с целью подачи объема расплавленного металла в указанную изложницу для литья указанного изделия в соответствии с заданными техническими условиями;

(e) запись заранее установленного набора параметров, характеризующих указанное перемещение, и реальных технических характеристик указанного изделия в отлитом состоянии;

(f) повторение стадий (а)-(е) статистически значимое количество раз;

(g) выполнение регрессионного анализа указанных записанных параметров, записанных технических характеристик и значений текучести, вычисленных из указанных температур остановки ликвидуса и температур заливки, с целью получения уравнений управления, связывающих указанные параметры, технические характеристики и значения текучести.

8. Способ по п. 7, в котором стадию (f) осуществляют с применением расплавленного металла, имеющего переменную текучесть.

9. Способ по любому из пп. 2 или 3, в котором указанная стадия заливки составляет заранее заданный период времени, и в котором указанная функция преобразования включает множество уравнений, причем каждое из указанных уравнений соответствует установленному промежутку указанного периода времени.

10. Способ по п. 9, в котором указанные уравнения выбраны из группы, состоящей из:

(a) уравнения для первой задержки, соответствующего промежутку времени с начала вытекания расплавленного металла из конца желоба до заполнения изложницы заранее заданным объемом расплавленного металла;

(b) уравнения для первого ускорения, соответствующего промежутку времени, в течение которого скорость течения указанного расплавленного металла в указанном желобе увеличивается, после того как указанный заранее заданный объем расплавленного металла достигает указанной изложницы; и

(c) уравнения для первого замедления, соответствующего промежутку времени, в течение которого скорость течения указанного расплавленного металла в указанном желобе уменьшается после прекращения заливки расплавленного металла из контейнера в желоб.

11. Способ по п. 10, в котором указанная функция преобразования дополнительно включает по меньшей мере одно из следующих уравнений:

(a) уравнение для второго ускорения, соответствующее промежутку времени, в течение которого скорость течения указанного расплавленного металла в указанном желобе увеличивается на меньшую величину, чем в течение промежутка времени, соответствующего указанному уравнению для первого ускорения;

(b) уравнение для второго замедления, соответствующее промежутку времени, в течение которого скорость течения указанного расплавленного металла в указанном желобе дополнительно снижается по сравнению с промежутком времени, соответствующим указанному уравнению для первого замедления; или

(c) уравнение для второй задержки, соответствующее промежутку времени от окончания указанного периода времени до прекращения подачи расплавленного металла в указанную изложницу из указанного желоба.

12. Способ по любому из пп. 1-3 или 10, в котором указанная изложница включает множество секций, причем каждая указанная секция имеет требуемый объем, и установленный промежуток указанного периода времени соответствует каждой указанной секции.

13. Способ по любому из пп. 1-3 или 10, в котором изделия отливают из множества загрузок контейнера расплавленным металлом, причем каждая загрузка контейнера расплавленным металлом имеет химический состав, причем химический состав указанного расплавленного металла меняется от одной загрузки контейнера к другой загрузке контейнера.

14. Способ по любому из пп. 1-3 или 10, в котором ковш для обработки содержит объем расплавленного металла, достаточный для литья множества изделий, и первый объем указанного расплавленного металла для литья одного изделия перемещают в указанный контейнер, а температуру заливки указанного расплавленного железа, находящегося в указанном контейнере, измеряют при каждой заливке расплавленного металла для получения литьем каждого указанного изделия.

15. Способ по любому из пп. 1-3 или 10, в котором температуру остановки ликвидуса расплавленного железа, находящегося в указанном ковше для обработки, измеряют только один раз при литье множества изделий.

16. Способ по любому из пп. 1-3 или 10, в котором указанное изделие представляет собой трубу, а указанный металл представляет собой железный сплав.

17. Способ по любому из пп. 1-3 или 10, в котором указанная изложница включает множество секций, причем указанные секции включают раструб, гладкий конец и тело трубы, расположенное между указанным раструбом и указанным гладким концом.

18. Способ по любому из пп. 1-3 или 10, в котором указанное перемещение регулируют в соответствии с функцией преобразования, связывающей текучесть с объемом, требуемым для литья трубы, имеющей раструб, гладкий конец и тело трубы, в соответствии с заданными техническими условиями.

19. Способ по любому из пп. 1-3 или 10, в котором указанные заданные технические условия включают толщину стенки указанной трубы.

20. Способ по любому из пп. 1-3 или 10, в котором указанные заданные технические условия включают толщину стенки указанной трубы в заранее заданных интервалах вдоль длины указанной трубы.

21. Способ по п. 20, в котором толщина стенки в указанных заранее заданных интервалах выбрана из группы, состоящей из: постоянной толщины в пределах определенного допуска; переменной толщины в пределах заранее определенного допуска.

22. Способ по любому из пп. 1-3 или 10, в котором указанные заданные технические условия включают трубу, поперечное сечение которой имеет переменный размер по меньшей мере на части длины трубы.

23. Способ по любому из пп. 2, 3 или 10, в котором указанная функция преобразования включает множество уравнений, причем по меньшей мере одно уравнение соответствует каждой секции указанной изложницы.

24. Способ по п. 23, в котором указанные уравнения включают:

(a) уравнение для сигнального времени задержки;

(b) уравнение для ускорения в области раструба; и

(c) уравнение для замедления в области гладкого конца.

25. Способ по п. 24, дополнительно включающий по меньшей мере одно из следующих уравнений:

(a) уравнение для второго ускорения в области раструба;

(b) уравнение для второго замедления в области гладкого конца; или

(c) уравнение для задержки в области гладкого конца.

26. Установка по любому из пп. 4-6, в которой как указанный желоб, так и указанную изложницу перемещают относительно друг друга.

27. Установка по любому из пп. 4-6, в которой указанный первый датчик температуры представляет собой термопару.

28. Установка по п. 27, в которой указанная термопара включает одноразовый стакан.

29. Установка по любому из пп. 4-6, в которой указанный второй датчик температуры представляет собой двухцветовой инфракрасный пирометр.

30. Установка по п. 29, в которой указанный двухцветовой инфракрасный пирометр соединен с указанным компьютером.

31. Установка по любому из пп. 4-6, в которой указанный первый датчик температуры представляет собой термопару, включающую одноразовый стакан, и указанный первый датчик температуры соединен с указанным компьютером.

32. Установка по любому из пп. 4-6, в которой указанный контроллер представляет собой программируемый логический контроллер, который получает команды от указанного компьютера.

33. Установка по любому из пп. 4-6, в которой указанный желоб направлен под углом вниз в направлении указанной изложницы и проходит в осевом направлении во внутреннее пространство изложницы.

34. Установка по любому из пп. 4-6, в которой указанный контейнер представляет собой машинный литейный ковш.

35. Способ по любому из пп. 7 или 8, дополнительно включающий, перед выполнением стадии (g), выбор подмножества указанных изделий, имеющих в отлитом состоянии реальные технические характеристики, наиболее точно соответствующие указанным заданным техническим условиям, и при этом на стадии (g) указанные записанные параметры, записанные технические характеристики и значения текучести представляют собой характеристики для указанного выбранного подмножества.

36. Способ по любому из пп. 7 или 8, в котором указанные заранее заданные параметры включают время, прошедшее с начала вытекания расплавленного металла из желоба до заполнения изложницы заранее заданным объемом расплавленного металла, и соответствующее перемещение указанного желоба относительно указанной изложницы.

37. Способ по любому из пп. 7 или 8, в котором указанные заранее заданные параметры включают время, в течение которого объем расплавленного металла, вытекающего из желоба, увеличивается за единицу времени, и соответствующее перемещение указанного желоба относительно указанной изложницы.

38. Способ по любому из пп. 7 или 8, в котором указанные заранее заданные параметры включают время, в течение которого объем расплавленного металла, вытекающего из желоба, уменьшается за единицу времени после прекращения заливки расплавленного металла в желоб, и соответствующее перемещение указанного желоба относительно указанной изложницы.

39. Способ по любому из пп. 7 или 8, в котором указанные заранее заданные параметры включают время, прошедшее с момента остановки желоба у конца изложницы до момента прекращения вытекания расплавленного металла из желоба в изложницу, и соответствующее положение указанного желоба относительно указанной изложницы.

40. Способ по любому из пп. 7 или 8, в котором указанное изделие представляет собой железную трубу, а указанные заданные технические условия включают толщину стенки.

41. Способ по любому из пп. 7 или 8, в котором указанные заранее заданные параметры выбраны из группы, состоящей из сигнального времени задержки и соответствующего перемещения указанного желоба относительно указанной изложницы; ускорения в области раструба и соответствующего перемещения указанного желоба относительно указанной изложницы; замедления в области гладкого конца и соответствующего перемещения указанного желоба относительно указанной изложницы; и задержки в области гладкого конца и соответствующего перемещения указанного желоба относительно указанной изложницы.

42. Способ по любому из пп. 7 или 8, дополнительно включающий центробежное литье изделия в способе литья, включающем перемещение центробежной изложницы относительно желоба с целью подачи расплавленного металла в изложницу, при этом указанное перемещение регулируют в соответствии с уравнениями управления.

43. Способ по любому из пп. 7 или 8, в котором изделие представляет собой железную трубу.