本發(fā)明涉及熱型連鑄工藝中的金屬液位檢測控制系統(tǒng)，具體涉及一種用于熱型連鑄的金屬液位檢測控制裝置。

背景技術(shù)：

熱型連鑄是一種將定向凝固和連續(xù)鑄造結(jié)合起來的金屬材料成形新技術(shù)。與鑄型連通的金屬液的自由表面到鑄型出口的垂直距離是保證熱型連鑄過程順利進行的重要參數(shù)，對其進行準確檢測和精確控制，是該技術(shù)實施過程中的關(guān)鍵之一。

現(xiàn)有的熱型連鑄技術(shù)中，金屬液位的檢測裝置主要采用電極接觸式開關(guān)電路，即將指示電路的開關(guān)兩極作為液位探頭，或其中的一極作為液位探頭，另一極為金屬液本身，當(dāng)金屬液與液位探頭相接觸時，電路連通，指示燈亮起，表明金屬液位已達到要求的高度。

接觸式開關(guān)電路只能指示出金屬液液位是在要求的高度之下還是之上，并不能指示出金屬液液位的實時高度；還會由于金屬液膜或金屬氧化膜等的粘連牽掛，使探測電極短路，導(dǎo)致金屬液液位低于要求高度時也亮起指示燈，發(fā)出錯誤信號。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種用于熱型連鑄的金屬液位檢測控制裝置，避免了金屬液膜或金屬氧化膜與探測電極的粘連，減小了電極間短路情況的發(fā)生，提高了檢測和控制的穩(wěn)定性和精確度，延長了檢測和控制系統(tǒng)的使用壽命，增加了金屬液液位高度的實時檢測功能。

一種用于熱型連鑄的金屬液位檢測控制裝置，包括探測極板、信號處理模塊、顯示裝置、信號調(diào)節(jié)器、伺服機構(gòu)和執(zhí)行裝置，所述探測極板位于金屬液液面上方并與之平行，形成以探測極板和金屬液為電極的可變式電容，探測極板和金屬液導(dǎo)電連接于所述信號處理模塊的信號輸入端，信號處理模塊的信號輸出端分別與信號調(diào)節(jié)器和用于顯示實時液面高度的顯示裝置導(dǎo)電連接；所述信號調(diào)節(jié)器連接于信號處理模塊的信號輸出端與伺服機構(gòu)之間；當(dāng)金屬液面高度變化時，所述信號處理模塊接收到可變式電容C值變化的信號并進行處理后由信號輸出端發(fā)出信號，傳向所述顯示裝置和信號調(diào)節(jié)器，經(jīng)信號調(diào)節(jié)器處理后的信號傳向伺服機構(gòu)，所述伺服機構(gòu)驅(qū)動執(zhí)行裝置，進而通過執(zhí)行裝置調(diào)整金屬液液面高度，使之恢復(fù)至設(shè)定高度，同時所述可變式電容C值恢復(fù)至原來值。

優(yōu)選地，所述探測極板上設(shè)有一根導(dǎo)電桿棒，導(dǎo)電桿棒垂直于探測極板。導(dǎo)電桿棒和探測極板都能導(dǎo)電，導(dǎo)電桿棒固定在熔爐上，對探測極板起到了固定和導(dǎo)電的作用。

優(yōu)選地，所述探測極板除底面以外的部位以及導(dǎo)電桿棒的側(cè)表面均設(shè)有絕緣層。探測極板與金屬液液面相對的一面無絕緣層，探測極板的其他表面和導(dǎo)電桿棒與熔爐絕緣接觸，極大的減小了漏電情況的發(fā)生。

優(yōu)選地，所述探測極板不與金屬液接觸。探測極板與金屬液液面平行,使電容值更精確。

優(yōu)選地，所述信號處理模塊包括本機振蕩器、調(diào)頻振蕩器、緩沖放大器、變頻器、中頻放大器、限幅器、鑒頻器和終端放大器并且連接形成外差調(diào)頻式電容測量電路。采用外差調(diào)頻式電容測量電路，使信號處理模塊性能更好，更穩(wěn)定。

優(yōu)選地，所述執(zhí)行裝置為受伺服機構(gòu)驅(qū)動的沉浸于金屬液面以下的浮體或者控制金屬液源通斷的塞桿。使用伺服機構(gòu)驅(qū)動浮體或者塞桿，調(diào)控精度高，誤差小。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：探測極板固定于金屬液液面上方，始終不與金屬液接觸，避免了金屬液膜或金屬氧化膜與電極板的粘連，極大的減小了電極漏電短路情況的發(fā)生，提高了金屬液液面檢測的精度，減小誤差；信號處理模塊前后連接了以探測極板和金屬液為兩極板的可變式電容和信號調(diào)節(jié)器，電容容值的變化信息傳遞給信號處理模塊，通過外差調(diào)頻式電容測量電路精確的輸出液位信息并傳遞給顯示器和信號調(diào)節(jié)器，實時顯示金屬液液位高度并通過伺服機構(gòu)驅(qū)動浮體或者塞桿，調(diào)整金屬液液位高度；整個檢測和控制過程，探測極板都與金屬液液面不接觸，非接觸式的傳感方法極大的延長了用于熱型連鑄的金屬液位檢測控制系統(tǒng)的使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的信號處理模塊的原理圖；

圖3為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中，1-杯體，2-金屬液，3-執(zhí)行裝置，31-浮體，32-塞桿，4-伺服機構(gòu)，5-顯示器，6-信號處理模塊，71-導(dǎo)電桿棒，72-探測極板，8-信號調(diào)節(jié)器，9-絕緣層，10-導(dǎo)體，11-導(dǎo)流管，12-鑄型，13-噴水冷卻裝置，14-牽引輥，15-噴出的冷卻水，16-加熱元件，17-坩堝，18-待用金屬液，19-流孔，20-調(diào)頻振蕩器，21-緩沖放大器，22-變頻器，23-中頻放大器，24-限幅器，25-鑒頻器，26-終端放大器，27-本機振蕩器

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例一：如圖1、圖2和圖3所示，圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖、圖2為本發(fā)明的信號處理模塊的原理圖、圖3為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，其中實施例一為應(yīng)用圖1所示的金屬液位檢測控制系統(tǒng)的水平牽引熱型連鑄系統(tǒng)。金屬液2盛裝于杯體1中，穿過爐體底部的絕緣耐火保溫材料并與鋼板爐殼隔離設(shè)有與金屬液2導(dǎo)電連接的導(dǎo)體10，導(dǎo)電桿棒71與探測極板72垂直相連，探測極板72平行懸置于金屬液2液面上方，探測極板72除了與金屬液2相對的一面無耐高溫的絕緣層9包覆外，導(dǎo)電桿棒71和探測極板72的其余表面均包覆有耐高溫的絕緣層9，導(dǎo)電桿棒71與探測極板72固定連接，并固定在爐體內(nèi)，形成了以探測極板72和金屬液2為電極的可變式電容，電容大小為其中s是探測極板72的下表面面積，δ是金屬液2液面與探測極板72下表面之間的距離，ε是金屬液2液面和探測極板72下表面之間介質(zhì)的介電常數(shù)。導(dǎo)體10和導(dǎo)電桿棒71均設(shè)有排線并連接于信號處理模塊6的調(diào)頻振蕩器20。導(dǎo)流管11裝配于盛裝液態(tài)金屬的杯體1的側(cè)面，與杯體1的內(nèi)腔連通，軸線呈水平放置；鑄型12內(nèi)嵌于導(dǎo)流管11的出口端；杯體1和導(dǎo)流管11的外側(cè)布置有加熱元件16；杯體1、導(dǎo)流管11、鑄型12、加熱元件16、探測極板72和浮體31被放置在由鋼板外殼和耐火保溫材料筑成的爐體內(nèi)。由鑄型12的出口引出的金屬受到由噴水冷卻裝置13噴出的冷卻水15的冷卻而凝固，并由牽引輥14以一定的速度拉出鑄型。當(dāng)金屬液2液位下降或者上升時，可變電容兩極板的距離δ值變化，可變式電容的C值相應(yīng)變化，變化信號將傳向調(diào)頻振蕩器20，外差調(diào)頻式電容測量電路將可變式電容作為調(diào)頻振蕩器20諧振回路的一部分，當(dāng)輸入量距離δ變化時，導(dǎo)致可變式電容的C值發(fā)生變化，調(diào)頻振蕩器20的振蕩頻率發(fā)生變化，在本機振蕩器27保持頻率恒定的情況下，調(diào)頻振蕩器20的輸出信號經(jīng)緩沖放大器21、變頻器22、中頻放大器23、限幅器24、鑒頻器25和終端放大器26處理后變成與δ成比例的電壓或電流信號，該信號傳向顯示器5和信號調(diào)節(jié)器8，金屬液2液位的變化情況在顯示器5上實時的顯示出來，同時信號調(diào)節(jié)器8將信號轉(zhuǎn)化為伺服機構(gòu)4所能執(zhí)行的信號，伺服機構(gòu)4驅(qū)動執(zhí)行裝置3來調(diào)整液面高度，執(zhí)行裝置3為浮體31，通過浮體31在豎直方向下降或者上升調(diào)整金屬液2液面的高度并使之恢復(fù)至設(shè)定高度，同時可變式電容C值恢復(fù)至原來值。杯體1、導(dǎo)流管11、鑄型12和浮體31采用高純高密度石墨或碳化硅制作，導(dǎo)體10、探測極板72和導(dǎo)電桿棒71采用高純高密度石墨制作，絕緣層9用剛玉制作。

實施例二：如圖1、圖2和圖4所示，圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖、圖2為本發(fā)明的信號處理模塊的原理圖、圖4為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，其中實施例二為應(yīng)用圖1所示的金屬液位檢測控制系統(tǒng)的垂直向下牽引熱型連鑄系統(tǒng)。金屬液2盛裝于杯體1中，鑄型12裝配在杯體1底部并與杯體1內(nèi)腔連通，導(dǎo)體10穿過爐體底部的絕緣耐火保溫材料和鑄型12并與金屬液2導(dǎo)電連接，導(dǎo)電桿棒71與探測極板72垂直相連，探測極板72平行懸置于金屬液2液面上方，探測極板72除了與金屬液2相對的一面無耐高溫的絕緣層9包覆外，導(dǎo)電桿棒71和探測極板72的其余表面均包覆有耐高溫的絕緣層9，導(dǎo)電桿棒71固定在爐體內(nèi)，形成了以探測極板72和金屬液2為電極的可變式電容，電容大小為其中s是探測極板72的下表面面積，δ是金屬液2液面與探測極板72下表面之間的距離，ε是金屬液2液面和探測極板72下表面之間介質(zhì)的介電常數(shù)。導(dǎo)體10和導(dǎo)電桿棒71均設(shè)有排線并連接于信號處理模塊6的調(diào)頻振蕩器20。杯體1的正上方設(shè)有與杯體1相連的坩堝17，坩堝17底部設(shè)有對準杯體1內(nèi)腔的流孔，塞桿32下端部插入流孔中構(gòu)成閥門，坩堝17內(nèi)盛裝有待用金屬液18，杯體1和坩堝17的外側(cè)均設(shè)有加熱元件16；杯體1、坩堝17、鑄型12、加熱元件16、探測極板72、導(dǎo)電桿棒71和塞桿32放置在由鋼板外殼和耐火保溫材料筑成的爐體內(nèi)，由鑄型12的出口引出的金屬受到由噴水冷卻裝置13噴出的冷卻水15的冷卻而凝固，并由牽引輥14以一定的速度拉出鑄型。當(dāng)金屬液2液位下降或者上升時，可變式電容兩極的距離δ值變化，可變式電容的C值相應(yīng)變化，變化信號將傳向調(diào)頻振蕩器20，外差調(diào)頻式電容測量電路將可變式電容作為調(diào)頻振蕩器20諧振回路的一部分，當(dāng)輸入量距離δ變化時，導(dǎo)致可變式電容的C值發(fā)生變化，調(diào)頻振蕩器20的振蕩頻率發(fā)生變化，在本機振蕩器27保持頻率恒定的情況下，調(diào)頻振蕩器20的輸出信號經(jīng)緩沖放大器21、變頻器22、中頻放大器23、限幅器24、鑒頻器25和終端放大器26處理后變成與δ成比例的電壓或電流信號，該信號傳向顯示器5和信號調(diào)節(jié)器8，金屬液2液位的變化情況在顯示器5上實時的顯示出來，同時信號調(diào)節(jié)器8將信號轉(zhuǎn)化為伺服機構(gòu)4所能執(zhí)行的信號，伺服機構(gòu)4驅(qū)動執(zhí)行裝置3來調(diào)整液面高度，執(zhí)行裝置3為塞桿32，通過塞桿32在豎直方向下降或者上升，使閥門實現(xiàn)關(guān)閉或者打開，進而調(diào)整金屬液2液面的高度并使之恢復(fù)至設(shè)定高度，同時可變式電容C值恢復(fù)至原來值。杯體1、鑄型12、坩堝17和塞桿32采用高純高密度石墨或碳化硅制作，導(dǎo)體10、探測極板72和導(dǎo)電桿棒71采用高純高密度石墨制作，絕緣層9采用剛玉制作。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。