大型離心鑄造機的鑄造工藝設計！大型離心鑄造機大多用來(lái)生產(chǎn)軋輥。在離心鑄造中，鑄型(也稱(chēng)管模)的轉速非常重要，尤其在軋輥生產(chǎn)中，需要二次澆注(添芯)，特別要求轉速與時(shí)間及溫度的嚴格控制。為滿(mǎn)足軋輥的鑄造工藝要求，我們?yōu)榇笮碗x心鑄造機設計了控制系統，該系統實(shí)時(shí)控制且動(dòng)態(tài)跟蹤，精確控制離心鑄造軋輥的工藝過(guò)程。過(guò)去的大型離心機的控制系統，大多采用開(kāi)環(huán)自動(dòng)/半自動(dòng)控制、電磁調速系統，工作穩定性差，人工因素多。我們通過(guò)對硬件及軟件的改進(jìn)設計，采用西門(mén)子交流變頻器(6SE70系列)或直流調速系統(6RA70系列)，傳感器輸入溫度、轉速及主機振動(dòng)測量信號，可編程控制器經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)計算，只要在界面上設置相應的工作參數，就能自動(dòng)跟蹤設定的工藝曲線(xiàn);整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現了真正的閉環(huán)、自動(dòng)跟蹤控制，消除了人工干預多和其它因素的影響，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

1 大型離心鑄造機的主要工藝參數

(1)初始增速速度：離心機從靜止開(kāi)始升到澆注要求的轉速;

(2)保持凝固速度：澆注后離心機保持的轉速;

(3)停機減速速度：減速停機的轉速即停機轉速。

2 系統硬件

硬件由工控機，可編程控制器PLC，模擬量輸入、輸出，直流調速裝置或交流變頻器及外圍設備組成。圖1為大型離心機的控制系統框圖。

工控機主要通過(guò)PLC完成離心鑄造機遠程實(shí)時(shí)監控和管理報表的制作，對現場(chǎng)的離心機轉速、型腔金屬液溫度、軸承溫度、離心鑄造機振動(dòng)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。離心鑄造過(guò)程中，計算機可以連續自動(dòng)記錄鑄型中金屬液的溫度曲線(xiàn)。

工作原理：由界面設置離心鑄造機主要工藝參數或調出原有產(chǎn)品的工藝參數，符合當前的產(chǎn)品時(shí)，則顯示當前產(chǎn)品的控制曲線(xiàn)，按實(shí)際需要確認，通過(guò)控制按鈕分別發(fā)出開(kāi)始澆注、一次澆注、二次澆注等信號;PLC依據產(chǎn)品的工藝參數及通過(guò)現場(chǎng)模擬量輸入得到當前離心鑄造機的實(shí)際轉速，經(jīng)過(guò)計算，通過(guò)模擬量輸出一個(gè)實(shí)際需要的轉速，同時(shí)通過(guò)模擬量輸入的離心機振動(dòng)信號、溫度信號，實(shí)時(shí)診斷離心鑄造機的工作狀態(tài);離心鑄造機的電機工作電流信號實(shí)時(shí)診斷離心機的負荷大小，實(shí)時(shí)顯示其產(chǎn)品的工作曲線(xiàn)，確認產(chǎn)品的質(zhì)量。圖2、圖3為武漢鋼鐵廠(chǎng)使用的大型離心機部分電氣原理圖。

3 軟件設計

目的是使用戶(hù)能根據自己的產(chǎn)品任意設置或調用各種產(chǎn)品的工藝參數及工藝曲線(xiàn)，即采用配方的形式及時(shí)刷新生產(chǎn)方案，按用戶(hù)的需要通過(guò)對現場(chǎng)的工藝參數及離心機的工作狀態(tài)、電機工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)采集，以動(dòng)畫(huà)的形式實(shí)時(shí)顯示數字及曲線(xiàn)，同時(shí)顯示預警，向用戶(hù)實(shí)時(shí)提供解決實(shí)際工作問(wèn)題的方案。

首先從界面上保存各種工藝參數，也可重新設置各種工藝參數，產(chǎn)生新的配方，如下表為軋輥類(lèi)澆注工藝參數?！?

由于在軋輥產(chǎn)生中對二次澆注的時(shí)間要求嚴格，所以能否及時(shí)、正確確認固相線(xiàn)溫度是軋輥生產(chǎn)的關(guān)鍵。過(guò)去都是通過(guò)人工觀(guān)察的方式來(lái)確診固相線(xiàn)溫度，所以產(chǎn)品質(zhì)量的穩定性不能得到保證，現在通過(guò)本軟件，能自動(dòng)確認固相線(xiàn)溫度，自動(dòng)控制停機時(shí)間，從而保證了軋輥質(zhì)量的穩定性，同時(shí)本軟件通過(guò)對離心鑄造機本身的振動(dòng)幅度以及離心機的軸承溫度的自動(dòng)測量，能及時(shí)預報離心機的工作狀態(tài)，有問(wèn)題能及時(shí)提示，確保離心機正常工作。

溫度拐點(diǎn)的確認軟件設計依據以下兩個(gè)計算公式：

拐點(diǎn)速度Vi計算公式：Vi=V設定-a(V設定-V實(shí)際)(其中a為經(jīng)驗系數);

拐點(diǎn)溫度曲線(xiàn)的斜率Ki計算公式：

Ki=∑Fj1-∑Fj/Ti

其中j1為(i-10～i-6)，j為(i-5～i)，即拐點(diǎn)前10個(gè)值中前5個(gè)值減后5個(gè)值除以時(shí)間即得溫度拐點(diǎn)斜率，見(jiàn)圖4。

澆注溫度1350℃，固相線(xiàn)溫度約1100℃，離心鑄造機托輪轉速1400r/min(可根據鑄件內徑確定)，制動(dòng)時(shí)間：大型件在5min內，重力系數100~110g。

大型離心鑄造機的鑄造工藝設計！依據上述硬件配置和軟件設計原理，生產(chǎn)開(kāi)始前預先在界面或計算機上設置好工藝參數，檢查無(wú)誤后啟動(dòng)系統運行。首先控制系統通過(guò)程序設計和計算將初始增速速度轉換成模擬量輸出信號，此模擬量信號通過(guò)直流調速裝置或交流變頻器驅動(dòng)電機使離心機在時(shí)間1內從靜止狀態(tài)均勻加速到初始增速速度;離心機到達這個(gè)轉速后進(jìn)行第二步澆注高溫鐵液，澆注完畢后保持這個(gè)轉速進(jìn)行冷卻凝固成型;離心機在高速旋轉冷卻凝固成形過(guò)程中進(jìn)行鑄型型腔內溫度檢測，當鑄型冷卻一段時(shí)間鑄型溫度下降到固相線(xiàn)溫度時(shí)(如圖4中1100℃)，這時(shí)控制系統要控制離心機開(kāi)始減速，而且必須在時(shí)間3內將離心機轉速從轉速2減到轉速3，即停機狀態(tài);然后進(jìn)行下個(gè)工序即二次澆注。