磁流体模具浇筑智能云控制系统技术方案

本申请公开了一种磁流体模具浇筑智能云控制系统，包括：在保温炉中以预设温度对液体进行保温，通过电磁泵将保温炉中的液体泵至模具中；构建液体液面升高过程模型，利用液面高度、模具以及电流的关联，形成以电流与液面高度的关系模型；基于模型内容控制电流实现对浇筑量的精确控制。在本申请实施例中，从磁流体力学方程出发，通过设计静态模型和动态模型，通过已有的能够准确测量的物理量如电流进行计算，实现在浇筑过程中利用可控因素电流对浇筑进度进行实时地反控制。

【技术实现步骤摘要】
磁流体模具浇筑智能云控制系统
本申请涉及磁流体浇筑
，尤其涉及一种磁流体模具浇筑智能云控制系统。
技术介绍
高温液态金属在电流和磁场作用下会产生定向流动，其运动状态可以通过磁流体力学方程描述，通过对溶液的压强，速度等的控制，结合云端的数据分析算法，达到对溶液进行精准控制和计量的目的，这项技术可用于铸造冶金行业，总体上是利用电流在磁场中的洛伦茨力，将磁流体金属溶液由低到高送入到相应的容器中。在这个输送过程中，对流量的输送和控制方式非常关键，太慢金属容易凝固，不同部分特性不均匀，太快容易产生湍流，留下气泡等缺陷。控制磁流体的装置称为电磁泵，以往对流量的控制由于缺乏详细的物理过程探索，工程师仅根据经验对整个过程进行控制，缺点是受人为因素影响大，产品铸造过程不统一，使得电磁泵的推广受到影响。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种磁流体模具浇筑智能云控制系统，可包括，在保温炉中以预设温度对液体进行保温，通过电磁泵将保温炉中的液体泵至模具中；构建液体液面升高过程模型，利用液面高度、模具以及电流的关联，形成以电流与液面高度的关系模型；基于模型内容控制电流实现对浇筑量的精确控制。进一步地，所述模具放置在铸台上；所述铸台的液体出口与模具的液体入口对应；所述铸台的液体出口设置有液体管道；所述电磁泵将液体泵至所述液体管道中。进一步地，所述模具的高度中部设置有半程电偶；所述半程电偶与总控制系统连接，并构成通信。进一步地，所述构建液体液面升高过程模型，利用液面高度、模具以及电流的关联，形成以电流与液面高度的关系模型具体包括：构建液体上升高度与电流的关系模型；构建液体上升高度与时间系数的关系模型；基于两个关系模型，构建液体上升高度与时间系数以及电流的关系模型，通过控制电流大小对液体上升高度进行控制。进一步地，所述液面实时高度h与电流I的关系模型为：h＝kI，其中，ρ为铝液密度，g为重力加速度，B为磁感应强度，I为电流，l为电流两极之间的长度，k为比例系数。进一步地，所述液体上升高度与时间系数的关系模型为：其中S为管道横截面,h为液面实时高度,H为液面最高高度，Q(t)为流量，b为比例系数：Q(t)＝b(H-h(t))。进一步地，所述液体上升高度与时间系数以及电流的关系模型具体包括：其中τ表示时间系数。进一步地，所述基于模型内容控制电流实现对浇筑量的精确控制具体包括：针对不同的模具，分别重新标定k和τ后，利用液体上升高度与时间系数以及电流的关系模型，控制电流对液体的上升高度进行反控制。在本申请实施例中，从磁流体力学方程出发，通过设计静态模型和动态模型，通过已有的能够准确测量的物理量如电流进行计算，实现在浇筑过程中利用可控因素电流对浇筑进度进行实时地反控制。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的控制系统的流程图；图2是保温炉与电磁泵的示意图；图3是不同电流下对应的液面上升曲线示意图；图4是实际浇铸过程不同电流对应的液面高度变化示意图；图5是测量时间常数所用的模具示意图；图6是浇筑过程中的流程图。具体实施方式为使得本申请的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。本申请针对当前电磁泵遇到的问题，从磁流体力学方程出发，推导出了电流与各个物理量的关系，并重新设计了控制系统，降低了因经验等因素造成的误差。首先在保温炉中以预设温度对液体进行保温，通过电磁泵将保温炉中的液体泵至模具中。如图2所示，在保温炉中，保存有700-800度的铝液，通过管道与电磁泵相连，电磁泵将铝液泵到模具里。模具放置在铸台上，铸台的液体出口与模具的液体入口对应。铸台的液体出口设置有液体管道。电磁泵将液体泵至液体管道中。构建液体液面升高过程模型，利用液面高度、模具以及电流的关联，形成以电流与液面高度的关系模型。在本申请中，泵头表示在电磁泵的作用下，金属液面上升的最终高度，与保温炉中的液面之间的差值。流量表示单位时间内流动的金属重量。体积流量表示单位时间内流动的金属体积。在模型构建中，具体地模型推导过程如下：在电磁泵中，周围会缠上线圈，通电后产生磁场，在垂直磁场的方向上，加上电流，使高温导电液体产生向上的力，由磁流体运动方程：公式(1)中，等号左边为液体的流动速度，右边第一项为压力梯度，第二项为洛伦茨力，其中B为磁感应强度，j为电流密度。在一定的电流下，方程左边为零，方程简化为上述方程等号右边可进一步变换，用力和电流来表示：F＝BIl(3)，其中B为磁感应强度，I为电流，l为电流两极之间的长度。此方程即为常见的洛伦茨方程形式。由方程左边，导电流体在导液管中上升h高度时，产生的压差为：p＝ρgh(4)，其中ρ为铝液密度，g为重力加速度。整理可得：h＝kI，可见上升高度与电流成正比比例系数k与设备的结构及磁感应强度有关，S为管道横截面。当电流一定时，液面的最高为H，在磁场作用下，流量Q可由液体运动速度推导，根据磁流体运动方程(1),该速度跟洛仑磁力与压强梯度的差成正比，也就是H和液面当前位置的高度h(t)之差成正比，也就是高度差越大，流量越大，反之越小，直到液面到达H,导电液体不再流动。设比例系数为b,则Q(t)＝b(H-h(t))(6)，其中，t表示时间，h为液面实时高度，在某一时刻，流量为重量m的改变量：故将(8)带入(6),并使方程两边微分，可得流量的微分方程：其中，τ为时间系数，跟密度和横截面积有关，可通过实验进行标定，解方程(7)，可得Q0为初始的流量，即刚刚上载电流时的流量。由(9)式可得在电流一定的条件下，液面高度随时间的变化：初始流量可通过如下方式计算：Q0＝kI·b，对于不同的电流I，液面高度随时间的变化曲线如图3，在实际浇铸过程中，随着液面的升高，控制电流总是不断加大的，是液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁流体模具浇筑智能云控制系统，其特征在于，/n在保温炉中以预设温度对液体进行保温，通过电磁泵将保温炉中的液体泵至模具中；/n构建液体液面升高过程模型，利用液面高度、模具以及电流的关联，形成以电流与液面高度的关系模型；/n基于模型内容控制电流实现对浇筑量的精确控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁流体模具浇筑智能云控制系统，其特征在于，
在保温炉中以预设温度对液体进行保温，通过电磁泵将保温炉中的液体泵至模具中；
构建液体液面升高过程模型，利用液面高度、模具以及电流的关联，形成以电流与液面高度的关系模型；
基于模型内容控制电流实现对浇筑量的精确控制。


2.根据权利要求1所述的磁流体模具浇筑智能云控制系统，其特征在于，所述模具放置在铸台上；所述铸台的液体出口与模具的液体入口对应；所述铸台的液体出口设置有液体管道；所述电磁泵将液体泵至所述液体管道中。


3.根据权利要求2所述的磁流体模具浇筑智能云控制系统，其特征在于，所述模具的高度中部设置有半程电偶；所述半程电偶与总控制系统连接，并构成通信。


4.根据权利要求1所述的磁流体模具浇筑智能云控制系统，其特征在于，所述构建液体液面升高过程模型，利用液面高度、模具以及电流的关联，形成以电流与液面高度的关系模型具体包括：
构建液体上升高度与电流的关系模型；
构建液体上升高度与时间系数的关系模型；
基于两个关系模型，构建液体上升高度与时间系数以及电流的关系模...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁晓军，
申请(专利权)人：程继胜，
类型：发明
国别省市：浙江;33