CN105290347A - 一种铸造速度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铸造速度测量装置，设于真空炉内，具有活动托架、重量传感器，其中活动托架为L型板式结构，包括互相垂直连接的侧板及橫板，侧板通过轴以可转动方式安装在与炉体固定安装的支架上，橫板水平设置，其上承载铸造模型，安装板外侧壁上设有传力销；重量传感器固定安装于炉体内壁上，触点与侧板外侧壁上的传力销抵接；侧板上设有隔温挡板。本发明铸造速度测量装置以一定的采样频率，直接动态测量注入铸造模型的钢水重量，真实、准确的反映铸造速度，测量数据可作为铸件质量分析、质量改善、工艺参数追溯的重要依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种重量测量装置，具体的说是一种在高温、高真空环境下工作、用铸件重量与时间的关系表达铸造速度的铸造速度测量装置。
背景技术
影响铸件质量的因素来自多方面，钢水注入铸造模型的速度是影响铸件质量的一个重要因素。手工操作的铸造炉，钢水注入模型的时机和注入速度因人而异，铸件合格率也有很大差异。一些铸造设备采用测量坩埚倾角的方式间接测量铸造速度，因倾角测量法不能确定钢水注入铸造模型的起始点及结束点，坩埚倾角与铸造速度不是真实的对应关系，也就不能反映真实的铸造速度。
发明内容
针对现有技术中铸造速度的测量不真实、不准确等不足，本发明要解决的技术问题是提供一种直接测量钢水注入过程中模型的重量变化，反映真实铸造速度的铸造速度测量装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种铸造速度测量装置，设于真空炉内，具有活动托架、重量传感器，其中活动托架为L型板式结构，包括互相垂直连接的侧板及橫板，侧板通过轴以可转动方式安装在与炉体固定安装的支架上，橫板水平设置，其上承载铸造模型，安装板外侧壁上设有传力销；重量传感器固定安装于炉体内壁上，触点与侧板外侧壁上的传力销抵接；侧板上设有隔温挡板。
重量传感器通过冷却装置固定安装于炉体内壁上，冷却装置包括冷却支座，防护罩和上防护罩；冷却支座一端的平面与重量传感器的一个安装面面接触，冷却座另一端与炉体内壁接触处的型面一致；重量传感器的另一个安装面与上防护罩的压紧面面接触，上防护罩通过螺钉将重量传感器固定于冷却座上；活动销内装有触点，活动销的外周设有防护罩，防护罩通过螺钉与冷却支座连接。
传力销通过隔热套固定在支座上，支座通过安装板固定在侧板的外侧壁上。
所述隔温挡板为多个，分设于侧板端面,侧板内部以及支架的外侧。
重量传感器的数据传输线通过接线座传送到炉体外部，接线座通过第一密封座穿置安装于炉体上，在接线座与第一密封座之间设有电绝缘密封套。
还具有真空插座，通过第二密封座穿置安装于炉体上。
真空炉的炉体为双层结构，双层结构内为冷却水通道
活动托架、安装板均为长条板状。
a、b处的点接触结构，分别将安装板与活动托架侧板之间接触面积以及安装板与支座之间接触面积减小了3/4以上。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明铸造速度测量装置以一定的采样频率，直接动态测量注入铸造模型的钢水重量，真实、准确的反映铸造速度，测量数据可作为铸件质量分析、质量改善、工艺参数追溯的重要依据。
附图说明
图1为本发明铸造速度测量装置结构示意图；
图2A为本发明铸造速度测量装置局部结构放大图；
图2B为本发明铸造速度测量装置中托架侧板结构主视图；
图2C为图2B的俯视图；
图3为本发明铸造速度测量装置中传感器冷却结构示意图；
图4为本发明铸造速度测量装置中测量数据输出结构示意图。
其中，1为活动托架，2、3、4为第一～四隔温挡板，5为防护罩，6为重量传感器，7为冷却支座，8第一为密封座，9为支座，10为安装板，11为隔热套，12为传力销，13为活动销，14为触点，15为外挡板，16为上防护罩，17为炉体内壁，18为冷却水通道，19为真空插座，20为接线座，21为第二密封座，22为炉体，23为电绝缘密封套，24为密封垫，25为坩埚，26为铸造模型，27为轴，28为支架。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
如图1、2A～2C所示，本发明铸造速度测量装置，设于真空炉内，具有活动托架1、重量传感器6，其中活动托架1为L型板式结构，包括互相垂直连接的侧板及橫板，侧板通过轴27活动安装在支架28上，活动托架1可绕轴27转动。橫板水平设置，其上承载铸造模型，安装板10外侧壁上设有传力销12；重量传感器6固定安装于炉体内壁17上，触点14与侧板外侧壁上的传力销12抵接；侧板上设有隔温挡板。
重量传感器6通过冷却装置固定安装于炉体内壁17上，冷却装置包括冷却支座7，防护罩5和上防护罩16。冷却支座7的一端面与重量传感器6的一个安装面面接触，冷却座7另一端与炉体内壁17接触处的型面一致；重量传感器6的另一个安装面与上防护罩16的压紧面面接触，上防护罩16通过螺钉将重量传感器6固定于冷却座7上。活动销13的外周设有防护罩5，防护罩5通过螺钉与冷却支座7连接。传力销12通过隔热套11固定在支座9上，支座9通过安装板10固定在侧板的外侧壁上。隔温挡板为多个，分设于侧板端面,侧板内部以及支架28的外侧。外挡板15与活动托架1上安装的所有活动部件均留有足够间隙，不影响传力。另外还需要说明一下，触点14不是重量传感器6中的部件。重量传感器工作原理是将一端固定，另一端悬空，在悬空端施加外力，通过测量变形量得知所施加力的大小。
如图3、4所示，重量传感器6的数据传输线通过接线座20传送到炉体外部，接线座20通过第一密封座8穿置安装于炉体22上，在接线座20与第一密封座8之间设有电绝缘密封套23；还具有真空插座19，通过第二密封座21穿置安装于炉体22上。
总体结构：
本发明铸造速度测量装置由活动托架1、重量传感器6、隔温挡板、冷却支座7、防护罩以及密封座等组成。
本实施例中，铸造模型放置在活动托架1上，重量传感器6按照一定的采样频率测量铸造模型的重量，测量数据通过密封座传输至炉外处理存储。焊接在炉体上的冷却支座7及用螺钉与冷却支座相连接的防护罩5带走重量传感器6所吸收的热能，保证重量传感器6的工作温度不超过其允许值。
减少热传递的措施：
为减少炉内高温向传感器的传递，测量装置在材料选择及结构设计上针对热传导及热辐射进行了重点防护。
暴露在高温环境下的零件选用耐热、低导热率的非金属材料硅酸铝及导热率较低的金属材料1Cr18Ni9Ti，如图1中的活动托架1、第一～三挡板2、3、4均选用1Cr18Ni9Ti，图2中隔热套11、触点14采用非金属耐温隔热材料硅酸铝。结构设计上采取缩小传热截面，延长传热路径，使用隔热垫等措施减小热能的传递，如活动托架1、安装板10均为长条板状，起到延长传热路径作用，a、b处为局部接触结构，热传导面积缩小了3/4以上。采用多层挡板，见图1中的第一～四挡板2、3、4，反射钢水、坩埚、铸造模具向传感器的辐射传热。
通过密封座8、21实现了炉体与数据传输系统的密封，档板2、3、4用于反射钢水、坩埚、铸造模具向传感器辐射的热能。
传感器的冷却：
测量装置充分利用炉体本身的水冷系统(见图3)，将冷却座7安装在炉体内壁17上，冷却座7与炉体内壁17接触处的型面一致，加大冷却座与炉体的接触面积，提高炉体冷却系统对传感器的冷却效果。与炉体接触的冷却座7及上防护罩16均选用导热良好的低碳钢，通过炉体冷却系统迅速带走传感器的热量。
重量传感器以一定的采样频率记录重量数值，钢水注入量与所用时间之比就是钢水注入铸造模型的速度。坩埚内钢水温度达1600℃，铸模温度900℃，传感器的工作温度只有250℃。要保证传感器正常工作，测量装置除保证重量测量准确外，还要降低钢水及铸造模型的高温热能向传感器传递。在测量装置的设计上通过降低热能传递，增加冷却效果，密封状态下的数据传输等技术措施，使测量装置在高温、高真空环境下正常工作。
测量数据的输出：
测量装置工作时要将在真空炉内的高真空环境下得到的测量数据传递至炉外大气环境进行处理，测量装置设计了数据输出通道(如图4)。第一、二密封座8、21、真空插座19、电绝缘密封套23、密封垫24将炉体与数据通道密封，保证真空铸造炉工作时的真空度，通过真空插座19、接线座20将测量数据传递至炉外大气环境。
本发明采用安装于真空铸造炉内的重量传感器，以一定的采样频率对铸造模型的重量进行动态测量，用“时间—重量”曲线表示钢水注入铸造模型的实际铸造速度，准确测量钢水注入的起始点、结束点及各时段的重量变化，实现了铸造速度的直接测量。
Claims (9)
1.一种铸造速度测量装置，设于真空炉内，其特征在于：具有活动托架、重量传感器，其中活动托架为L型板式结构，包括互相垂直连接的侧板及橫板，侧板通过轴以可转动方式安装在与炉体固定安装的支架上，橫板水平设置，其上承载铸造模型，安装板外侧壁上设有传力销；重量传感器固定安装于炉体内壁上，触点与侧板外侧壁上的传力销抵接；侧板上设有隔温挡板。
2.按权利要求1所述的铸造速度测量装置，其特征在于：重量传感器通过冷却装置固定安装于炉体内壁上，冷却装置包括冷却支座，防护罩和上防护罩；冷却支座一端的平面与重量传感器的一个安装面面接触，冷却座另一端与炉体内壁接触处的型面一致；重量传感器的另一个安装面与上防护罩的压紧面面接触，上防护罩通过螺钉将重量传感器固定于冷却座上；活动销内装有触点，活动销的外周设有防护罩，防护罩通过螺钉与冷却支座连接。
3.按权利要求1所述的铸造速度测量装置，其特征在于：传力销通过隔热套固定在支座上，支座通过安装板固定在侧板的外侧壁上。
4.按权利要求1所述的铸造速度测量装置，其特征在于：所述隔温挡板为多个，分设于侧板端面,侧板内部以及支架的外侧。
5.按权利要求1所述的铸造速度测量装置，其特征在于：重量传感器的数据传输线通过接线座传送到炉体外部，接线座通过第一密封座穿置安装于炉体上，在接线座与第一密封座之间设有电绝缘密封套。
6.按权利要求1所述的铸造速度测量装置，其特征在于：还具有真空插座，通过第二密封座穿置安装于炉体上。
7.按权利要求1所述的铸造速度测量装置，其特征在于：真空炉的炉体为双层结构，双层结构内为冷却水通道。
8.按权利要求1或3所述的铸造速度测量装置，其特征在于：活动托架、安装板均为长条板状。
9.按权利要求1所述的铸造速度测量装置，其特征在于：a、b处的点接触结构，分别将安装板与活动托架侧板之间接触面积以及安装板与支座之间接触面积减小了3/4以上。
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