[發(fā)明專利]一種銅圓盤澆鑄機(jī)定量澆鑄過程建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710520061.4
• 申請(qǐng)日: 2017-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN107309419B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣朝輝;周家達(dá);桂衛(wèi)華;謝永芳;陽春華;沈宇航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D37/00
• 分類號(hào): B22D37/00
• 代理公司: 長沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

本發(fā)明公開了一種銅圓盤澆鑄機(jī)定量澆鑄過程建模方法，該方法應(yīng)用于包括雙搖桿機(jī)構(gòu)和澆鑄包的特定的澆鑄機(jī)，首先根據(jù)雙搖桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)搖桿、連桿、從動(dòng)搖桿和機(jī)架的幾何約束方程，建立搖桿?連桿?澆鑄包關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)模型，由主動(dòng)搖桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)解出澆鑄包的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；然后根據(jù)銅水水力學(xué)方程，建立銅水出流流量模型，由澆鑄包的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合初始銅水量和澆鑄包幾何尺寸，解出銅水出流流量；融合搖桿?連桿?澆鑄包關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)模型和銅水出流流量模型，根據(jù)主動(dòng)搖桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)解出銅水出流流量。運(yùn)用本方法建立的圓盤澆鑄機(jī)定量澆鑄模型，能結(jié)合澆鑄工藝形成定量澆鑄的閉環(huán)控制，從而獲得精度高、外形好的銅陽極板，提升銅陽極板的澆鑄優(yōu)質(zhì)率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電解精煉銅及定量澆鑄技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種銅圓盤澆鑄機(jī)定量澆鑄過程建模方法。

背景技術(shù)

電解精煉銅的原料是銅陽極板，為了減少電解精煉過程中的能源消耗，要求銅陽極板具有高精度和良好物理外形。銅陽極板通常由圓盤澆鑄機(jī)澆鑄而成，對(duì)澆鑄過程的控制決定了銅陽極板的精度和外形。

當(dāng)前澆鑄生產(chǎn)實(shí)際中，澆鑄過程的控制往往憑技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)完成，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中仍然會(huì)出現(xiàn)誤差過大、生產(chǎn)效率偏低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于實(shí)現(xiàn)對(duì)銅圓盤澆鑄機(jī)澆鑄過程的定量控制。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種銅圓盤澆鑄機(jī)定量澆鑄過程建模方法。該方法應(yīng)用于特定的澆鑄機(jī)，包括雙搖桿機(jī)構(gòu)和澆鑄包，其中雙搖桿機(jī)構(gòu)由主動(dòng)搖桿連桿從動(dòng)搖桿和機(jī)架構(gòu)成，最長桿為機(jī)架，最短桿為從動(dòng)搖桿，澆鑄包固連在所述連桿上，且連桿與澆鑄包擁有相同角速度，首先根據(jù)所述主動(dòng)搖桿所述連桿所述從動(dòng)搖桿和所述機(jī)架的幾何約束方程，建立搖桿-連桿-澆鑄包關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)模型，由主動(dòng)搖桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)解出澆鑄包的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再根據(jù)流體力學(xué)、水力學(xué)原理，結(jié)合銅水流動(dòng)特點(diǎn)與澆鑄包幾何邊界條件建立銅水出流流量模型，由澆鑄包的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)解出銅水出流流量。運(yùn)用該方法建立的圓盤澆鑄機(jī)定量澆鑄模型，結(jié)合澆鑄工藝形成定量澆鑄的閉環(huán)控制。

可選地，本發(fā)明求解銅水出流流量具體包括：根據(jù)所述主動(dòng)搖桿與水平正向的夾角變化，求解所述雙搖桿機(jī)構(gòu)其余各桿與水平方向的夾角變化，進(jìn)而獲得澆鑄包的旋轉(zhuǎn)角度、角速度和平移量；然后根據(jù)所述澆鑄包的旋轉(zhuǎn)角度、角速度和平移量結(jié)合所述銅水出流流量模型解出銅水出流流量。進(jìn)一步地，本發(fā)明還可以根據(jù)建立的所述銅水出流流量模型，結(jié)合澆鑄工藝形成定量澆鑄的閉環(huán)控制。

藉此，本發(fā)明具有以下有益效果：運(yùn)用本發(fā)明可以定量描述澆鑄過程中銅水出流流量與主動(dòng)搖桿運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系，從而能根據(jù)主動(dòng)搖桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)定量計(jì)算銅水出流流量，及時(shí)回收澆鑄包，使得銅水出流流量與設(shè)定值相符，從而獲得精度高、外形好的銅陽極板，提升銅陽極板的優(yōu)質(zhì)率。而且，所建立圓盤澆鑄機(jī)定量澆鑄模型輸出為銅水出流總量，根據(jù)銅水出流總量與銅水澆鑄狀態(tài)，控制器實(shí)時(shí)控制輸入端(主動(dòng)搖桿運(yùn)動(dòng))，形成閉環(huán)控制，從而使?jié)茶T平穩(wěn)運(yùn)行。其控制邏輯如下：澆鑄包開始澆鑄時(shí)，快速起包，在銅水流出澆鑄包前減小主動(dòng)搖桿轉(zhuǎn)速，度過銅水起始出銅段后，加快主動(dòng)搖桿旋轉(zhuǎn)速度，以最高效率完成整個(gè)定量澆鑄過程。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是銅圓盤澆鑄機(jī)定量澆鑄過程建模總體思路流程圖；

圖2是雙搖桿機(jī)構(gòu)；

圖3是澆鑄包幾何外形；

圖4是銅水液位在擋流板之上銅水分割圖；

圖5是擋流板左側(cè)銅水分割圖；

圖6是銅水液位在擋流板之下銅水分割圖；

圖7是圓盤澆鑄機(jī)定量澆鑄過程。

具體實(shí)施方式