RU2247163C2

RU2247163C2 - Installation for electroslag refining, welding and surfacing metals

Info

Publication number: RU2247163C2
Application number: RU2002100798/02A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Шепелев (RU); Н.В. Шепелев; М.А. Тетерин (RU); М.А. Тетерин
Original assignee: Шепелев Николай Васильевич; Тетерин Михаил Анатольевич
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2005-02-27

Abstract

FIELD: production of metal by electroslag refining, possibly electroslag welding and electroslag surfacing of metal.

SUBSTANCE: installation includes electrode holder mounted on pedestal, electric motor, control unit. Installation is provided with pulse type control unit, hydraulic power station and at least two electrically controlled valves. Pulse type control unit provides lag-free movement of electrode holder by means of hydraulic cylinder joined with electrode holder. One valve is used for feeding liquid to hydraulic cylinder and other valve is used for draining liquid from hydraulic cylinder. Both valves are connected with pulse type control unit.

EFFECT: improved mode of electroslag refining process, enhanced efficiency, simplified design, drive system and control unit of installation.

3 dwg

Description

Изобретение относится к производству электрошлакового металла и может быть использовано для получения электрошлакового металла, электрошлаковой сварки металла, электрошлаковой наплавки.The invention relates to the production of electroslag metal and can be used to produce electroslag metal, electroslag welding of metal, electroslag surfacing.

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).Known installations for electroslag remelting, welding and surfacing are divided into two types, according to the type of electrode drive used - mechanical using a screw (figure 1) and block cable (figure 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.Installations of the first type contain a screw 1 and a nut 2, while the screw 1 is installed on the column 3, and the nut 2 on the movable mechanism - the electrode holder 4, while the screw is connected through a gearbox (not shown conditionally) with a DC motor 5 with a tachogenerator. Moreover, the electric motor 5 is connected to the control unit 6 of the "proportional" type, while the DC motor acts as a variable speed propulsion, and the tachogenerator acts as a speed feedback sensor. By moving the electrode (mounted in the electrode holder) up or down, the DC motor thus sets the amount of current passing through the electrode, slag and liquid metal. The current value is determined by the technological tasks of the electroslag process and is set by the operator. The task of the electric motor with the help of a tachogenerator and electrical circuits is to maintain a given current of the electroslag process at a given level. Thus, the role of the propulsion device is played by the electric motor, the electrical circuit compares the set current with the real one, the tachogenerator acts as a feedback, the screw transfers the rotation, the nut converts the rotation into translational motion.

Недостатками данной схемы являются:The disadvantages of this scheme are:

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.1. Quick wear of the nut, as the screw-nut pair operates in an abrasive medium under heavy load and with a coefficient of efficiency of less than 50% (for self-braking), which leads to an increase in electric motor power, and this leads to a significant inertia of the system due to an increase in torque inertia of the motor armature.

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.2. Low coefficient of overlap of the electrode feed. This is the ratio of the maximum electrode speed to the minimum speed. This leads to a significant increase in the time of replacement of the electrode, as well as a decrease in the reaction rate of the drive to a change in the melting conditions. To increase the coefficient of overlap of the electrode supply, it is necessary to increase the power of the electric motor, which leads to an increase in its inertia.

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.3. The feedback system through the tachogenerator causes the drive to swing and self-oscillations to occur under certain melting conditions, which leads to a decrease in the efficiency of the melting unit, to an increase in the wear of the screw-nut pair and to a significant deterioration in the start of the melting process.

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:Installations of the second type, using a block-cable scheme of electrode movement, contain a direct current electric motor 1 with a tachogenerator, while the electric motor 1 is connected via a gear 2 to a cable drum 3. A cable 4 is wound on a cable drum 3, which is connected to an electrode holder 5 mounted on a column 6. Moreover, the motor 1 is also connected to the control unit 7 of the "proportional" type. The disadvantages of this scheme:

1. Наличие троса приводит к некоторому его растягиванию, что приводит к неоднозначному положению электрода и, как следствие, - к увеличению или уменьшению тока плавки.1. The presence of the cable leads to some stretching, which leads to an ambiguous position of the electrode and, as a consequence, to an increase or decrease in the melting current.

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.2. The presence of a tachogenerator on the electric motor for feedback and the elasticity of the cable leads to the occurrence of self-oscillations, under certain melting modes, which in turn lead to significant fluctuations in the melting current, which leads to a decrease in the efficiency and technological conditions of melting, welding and surfacing.

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.The objective of the invention is to improve the technological parameters and modes of the electroslag process, increase the efficiency of the installation, as well as simplify its design, drive system and control unit.

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.The problem is solved due to the fact that the installation of electroslag remelting, welding and surfacing, containing an electrode holder mounted on a column, an electric motor, a control unit, while it is equipped with a “pulse” type control unit providing inertialess movement of the electrode holder with a hydraulic cylinder connected to the electrode holder, a hydrostation and at least two electrically controlled valves - a valve for supplying liquid to the hydraulic cylinder and a valve for draining the liquid from the hydraulic cylinder, with union of the control unit "pulse" type.

Принципиальная схема установки электрошлакового переплава металлов показана на фиг.3.A schematic diagram of the installation of electroslag remelting of metals is shown in figure 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.Installation of electroslag remelting of metals contains a hydraulic cylinder 1, a control unit 2, a hydraulic station 3 with an induction motor, a hydraulic pump and a pressure regulating valve (not shown conditionally), while the metal oil pipelines of the hydraulic station are connected to the control unit 2 and the hydraulic cylinder 1. The installation also contains an electrode holder 4, mounted on the column 5. The control unit 2 is an electronic control circuit of the solenoid valves and the solenoid valve - the solenoid valve for supplying fluid to the hydraulic cylinder and the solenoid valve pan drain fluid from the hydraulic cylinder, as well as manual control spools - adjustable valve in the liquid supply flow rate adjustment valve cylinder and a fluid discharge flow from the hydraulic cylinder (conventionally not shown). Flexible oil pipes connected the control unit 2 with the hydraulic cylinder 1.

Работа установки электрошлакового переплава осуществляется следующим образом.The installation of electroslag remelting is as follows.

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.Hydrostation 3 using an induction motor and hydraulic pump creates a liquid pressure and regulates it with a pressure regulating valve, and then through the control unit 2 it feeds into hydraulic cylinder 1. In this case, two operating modes are possible - automatic and manual. In automatic mode, the electronic circuit of control unit 2 automatically supports the specified technological modes, namely, the electronic circuit performs pulse control of the solenoid valves of control unit 2, which ensures, when the solenoid valve is used to supply fluid to the hydraulic cylinder, the pulse supply of a portion of the liquid to the hydraulic cylinder is also inertialess (in practical terms) the rise of the electrode holder to a level determined by the opening time of the lift solenoid valve (the duration of the opening pulse supplied from the electric cables) and fluid pressure. When the solenoid valve is activated, the liquid is drained from the hydraulic cylinder and the electrode holder is lowered to the level that is ultimately determined by the duration of the corresponding pulse of the control circuit. Thus, the control circuit provides pulsed control of electrovalves - supply and discharge of liquid, which significantly more accurately allows you to maintain process conditions and increase the efficiency of the installation. The duration of the pulses and their repetition rate are set by the control circuit in accordance with the operating mode of the installation, and in manual mode, the opening duration of a given electrovalve is determined by the time of manual activation of this electrovalve, for example, by pressing the corresponding button of the control circuit, and the control of the electrode holder lifting speed is controlled manually spool of fluid supply to the hydraulic cylinder and the full pressure of the hydraulic power station. The lowering speed is regulated by a manually adjustable spool for draining the liquid from the hydraulic cylinder.

Одно из главных преимуществ гидросистем заключается в том, что благодаря несжимаемости жидкости, перемещение электрододержателя осуществляется безынерционно, что позволяет устранить недостатки винтовых и тросовых схем.One of the main advantages of hydraulic systems is that due to the incompressibility of the fluid, the movement of the electrode holder is inertialess, which eliminates the disadvantages of screw and cable circuits.

Источники информации:Sources of information:

1. Под. ред. Патона Б.Е. и Медовара Б.И., "Электрошлаковый металл", 1981 г. с.679.1. Under. ed. Paton B.E. and Medovar B.I., "Electroslag metal", 1981, p.679.

Claims

Installation of electroslag remelting, welding and surfacing, containing an electrode holder mounted on a column, an electric motor, a control unit, characterized in that it is equipped with a pulse type control unit providing inertialess movement of the electrode holder, a hydraulic cylinder connected to the electrode holder, a hydrostation and at least two electrically controlled valves - a valve for supplying liquid to the hydraulic cylinder and a valve for draining the liquid from the hydraulic cylinder connected to the control unit of the pulses pure type.