[发明专利]一种用于铸造厂型砂质量控制的智能系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种用于铸造厂型砂质量控制的智能系统及控制方法，该系统包括中央PLC控制单元和分别与中央PLC控制单元连接的在线砂水分检测单元、在线紧实率测试仪、加水系统；在线砂水分检测单元设置在砂称量斗中，用于混制前完成砂水分和温度的检测，检测结果传送至中央PLC控制单元；在线紧实率测试仪安装在混砂机旁，用于从混砂机提取砂样进行紧实率检测，检测结果传送至中央PLC控制单元；加水系统通过中央PLC控制单元控制向混砂机内加水。该系统及方法以紧实率为控制目标，实现系统自动纠偏水分目标设定值，最终实现一次加水达到目标紧实率，解决了目前采用的二次加水或三次加水获得达到目标紧实率的问题。

技术领域

本发明涉及铸造砂处理技术领域，具体涉及一种用于铸造厂型砂质量控制的智能系统及控制方法。

背景技术

在铸造砂处理生产线中，型砂质量控制有两个重要指标，一是型砂水分，二是紧实率。型砂水分和紧实率在原材料特征不变的条件下存在线性关系，在一个铸造厂通常具备这样的条件，所以可以调节水分获得紧实率目标值，也可以通过紧实率检测调节水分目标值，主要看那个指标作为最终控制指标。

紧实率是指湿态的型砂混合料在一定紧实力的作用下其体积变化的百分率。

粘土砂也称潮模砂是由石英砂、膨润土和煤粉与水混制而成。膨润土又称蒙脱石，是天然的矿物质，遇水后能膨胀成糊状，有很好的粘结力，体积膨胀到20-30倍，由于其具有很好的吸水膨胀性能和分散性，可替代淀粉作粘结剂，被广泛用在铸造型砂中作粘结剂；水是型砂中润化剂，加水量代表膨润土是否得到充分润化的水。紧实率是代表造型材料的特性，主要体现在型砂的变形能力和对造型质量的影响，型砂控制的基本任务之一就是控制型砂的湿润，型砂湿润控制不当是导致铸件产生缺陷的主要原因之一，它使铸件内容缺陷产生，降低尺寸精度甚至使铸件报废。

现在的型砂质量控制应用中大量使用紧实率检测来控制水分，就是借助紧实率与水分的线性关系。方法是先直接设定个初加水量，因为大多铸造厂没有砂水分检测，只有进口的设备上才有如德国的Erich公司，在混砂机上设置一个移动探头，加砂后探头下来检测水分，根据经验设定水分目标值和在混砂机里测量的水分计算加水量，混砂之后卸砂，在卸砂皮带上检测紧实率，如果紧实率合格就被送到造型机，不合格就当废砂放掉，并把紧实率检测值作为参考，调节下碾水分目标值。由于紧实率检测不是混砂机在线检测，实现不了当碾的补水，只能在下一碾进行调整加水量，因此首碾一般都会因紧实率不合格而废掉。而且水分检测在混砂机内完成，必然占用了混制时间，使加水后的混制时间减少或总结拍加长，否则这对水分的混制均匀和膨润土的润化程度都有影响。

混砂机的作用是将加入的水与加入的各种粉料和砂混制均匀，粘结层与砂表面覆膜均匀。水是混制过程中的润滑剂，也是膨润土膨化和产生粘结力的溶剂，一次加水后在节拍内完成混合和覆膜最为理想。如果二次加水，在混制机理上要求二次加水后的混制节拍越长越好，但在线紧实率检测只能在混制节拍一半时间进行，否则检测值不真实，加上实施二次加水剩下的混制时间就剩1/4节拍了，在1/4节拍内将补加水混制均匀是很难达到的。这也取决于补加水的量，如果量很少与铸件质量影响不大，如果补水量大就很难混匀，出现型砂局部含水量大，铸件出现气孔缺陷的问题。如果延长混制节拍会影响混砂机的生产能力。加水的准确性和时间都是影响混砂质量关键。因此如果能实现混砂机一次加水，将可以有效减少上述问题。

从目前国内应用的在线紧实率检测控制下一碾加水很难做到一次补加水即可获得目标紧实率，因为砂的水分是变化，如果砂水分保持恒定，则容易实现。一但砂的水分是变化的，下碾加水量是根据前一碾的砂水分条件计算出来的，如果下碾的来砂水分变了，比如水分已经变大了，还要进行计算量的补水，这时极有可能出现过湿的危险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铸造厂型砂质量控制的智能系统，能够实现紧实率在线检测、在线补水，通过系统纠正第一次的加水量，达到不需要补加水的目标。本发明还提供了上述智能系统的控制方法。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：