專利名稱：利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明發(fā)明涉及鋁合金技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法。
背景技術(shù)：
鋁合金方鑄錠規(guī)格由小到大、寬厚比由大漸小的是鑄造技術(shù)發(fā)展的需求，也是提高產(chǎn)能降低加工成本的重要途徑。隨著鋁合金扁錠加工企業(yè)裝備能力的提升，(厚、寬)大規(guī)格扁錠的需求量不斷增加。但毛坯扁錠的生產(chǎn)企業(yè)由于技術(shù)和裝備能力的不足，大規(guī)格扁錠的供應(yīng)能力明顯不足。目前大多企業(yè)僅限于在固定式結(jié)晶器生產(chǎn)寬厚比較大的扁錠，只能鑄造寬厚比大于2. 6的鋁合金扁錠。該方式，生產(chǎn)效率低，設(shè)備利用率低，能耗大，綜合成材率低，不能滿足用戶需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比5052鋁合金扁錠鑄造方法。本發(fā)明一種利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比5052鋁合金扁錠鑄造方法，包括通過 50t熔煉爐電磁攪拌鋁合金金屬液、轉(zhuǎn)注到50t靜置爐、定時啟動透氣精煉，在線過濾，精煉技術(shù)，石墨內(nèi)襯可調(diào)式結(jié)晶器液位控制技術(shù)，結(jié)晶器微分激光液位傳感技術(shù)，利用低液位 LHC鑄造技術(shù)，鑄造寬厚比較小的大規(guī)格合金扁錠的鋁合金扁錠，所述的電磁攪拌是通過安放在熔煉爐爐底下方的電磁攪拌器在鋁熔池內(nèi)產(chǎn)生攪拌力，攪拌力驅(qū)動鋁液，均勻鋁液上下表面溫度，促使熔體內(nèi)的夾雜物、氣體上浮到熔體表面，同時均勻合金化學(xué)成分，促使熔體內(nèi)的夾雜物、氣體上浮到熔體表面，其技術(shù)技術(shù)條件為爐內(nèi)的50噸鋁合金液攪拌15 -30分鐘，停10 — 20分鐘，再次攪拌15 - 30分鐘；所述的低液位鑄造技術(shù)包括低液位鑄造技術(shù)、石墨環(huán)內(nèi)襯結(jié)晶器技術(shù)和激光器液位控制技術(shù)三個方面的技術(shù)組合
低液位鑄造技術(shù)是結(jié)晶器只有80 mm高，結(jié)晶器內(nèi)有四片滲透性能良好的石墨內(nèi)襯； 微分激光溜槽液位、結(jié)晶器液位控制技術(shù)激光模擬液面高度傳感器用來監(jiān)測溜槽內(nèi)的金屬液位，并在液位處于“高”或“低”時發(fā)出信號由控制熔煉爐的液壓缸的液壓比例閥來調(diào)整熔煉爐的角度從而調(diào)整溜槽中的液面高度；
結(jié)晶器微分激光傳感器，用來測量與結(jié)晶器高度有關(guān)的結(jié)晶器孔內(nèi)的熔融金屬，維持穩(wěn)定的金屬流量，以便鑄造過程處在安全可靠的電子控制之下，實現(xiàn)時間和速度的精確控制，使扁錠底部在進(jìn)入冷卻水之前就已經(jīng)凝固，減少翹曲，得到最佳化的錠底；當(dāng)金屬液面達(dá)到規(guī)定液面時自動開始鑄造，在鑄出底部翹曲后，結(jié)晶器中的金屬液面自動降低到最佳鑄造液面，可以獲得最佳表面質(zhì)量；
在線過濾技術(shù)是采用CFF雙層過濾箱、陶瓷過濾板技術(shù)，在線過濾系統(tǒng)是一套帶有氣體預(yù)熱蓋系統(tǒng)的雙層分級23" / 20"過濾箱；鋁液從過濾板通過時熔體中的夾雜物經(jīng)過過濾器機(jī)械阻隔或其他材料的化學(xué)作用而達(dá)到排除分離的目的；
當(dāng)合金液流到濾箱體時，先流經(jīng)上層40ppi過濾板將大于50 μ m的雜質(zhì)顆粒阻隔，再經(jīng)過下層60ppi過濾板將大于15 μ m顆粒除去，顆粒去除率在98. 3%以上； 精煉煉技術(shù)分兩步 第一步，保溫爐利用氬氣透氣精煉
在保溫爐內(nèi)利用爐底分布均勻的13個透氣磚，通入壓力為0. 02Pa、純度為99. 995%以上的高純氬氣通氣15— 30min，鋁合金熔體中雜質(zhì)顆粒及其它氣體附著在上升的氬氣中帶到表面的爐內(nèi)精煉除氣除渣；
第二步，在線六個石墨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)吹氣除氣除渣
采用緊密除氣裝置，降低溶于固體金屬內(nèi)的氫氣，通過減少雜質(zhì)以提高金屬的清潔度， 降低最終合金內(nèi)的堿金屬含量；氣泡與熔融金屬之間的接觸面產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，降低可溶的氫氣與固體雜質(zhì)顆粒的捕捉；
六轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)噴頭除氣體法裝置的密封罩將溜槽中的熔融鋁液密封，用耐火材料擋板來分割不同的處理區(qū)域，處理轉(zhuǎn)子分配反應(yīng)氣體到熔融液體內(nèi)，在凈化器內(nèi)設(shè)置的能旋轉(zhuǎn)的氣體噴頭，使凈化的氣體在剪切力的作用下，通過旋轉(zhuǎn)噴頭噴入鋁液中，形成微細(xì)的氣泡， 增加了氣一液的接觸面積，延長了氣泡在鋁液中的運動距離和停留時間，使氣體體積增加， 吸附熔體中的氧化夾雜物和氣體浮游到熔體表面而被排除，除氣效果在45%以上；排氣效率為45% <Y<55%。本發(fā)明一種利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果將關(guān)鍵工藝技術(shù)引入鋁合金扁錠自動化控制的生產(chǎn)實踐中，使得產(chǎn)品質(zhì)量滿足用戶需求。實現(xiàn)了降低能耗，提高設(shè)備利用率、擴(kuò)大產(chǎn)能、滿足用戶需求的目的。1、 產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)及用戶質(zhì)量需求，產(chǎn)品尺寸符合設(shè)計和用戶要求，產(chǎn)品外觀符合設(shè)計和用戶要求，產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量符合設(shè)計和用戶要求。2、提高了設(shè)備利用率，提高了產(chǎn)品綜合成材率，降低了生產(chǎn)成本。3、進(jìn)一步開拓了市場，增強(qiáng)了企業(yè)競爭力。4、增加了產(chǎn)能，為企業(yè)創(chuàng)下了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明適用于在內(nèi)襯為石墨環(huán)的可調(diào)式結(jié)晶上應(yīng)用本專利技術(shù)。根據(jù)下游客戶的需求訂單的企業(yè)應(yīng)用該技術(shù)。該專利的發(fā)明為超厚度大規(guī)格的鋁合金鑄造提供了可鑒技術(shù)，有廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用空間。


本發(fā)明一種利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法有如下附圖
圖1為本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法可調(diào)式結(jié)晶器現(xiàn)場安裝結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法電磁攪拌裝置結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法可調(diào)式結(jié)晶器結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法轉(zhuǎn)注設(shè)施結(jié)構(gòu)示意
5圖5為本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法透氣磚工作原理示意圖6為本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法ACD精煉結(jié)構(gòu)示意
圖7為本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法石墨轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意
圖8為本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法結(jié)晶器斷面示意圖； 圖9為本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法微分激光與結(jié)晶器排列示意圖10為本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法微分激光光束示意
圖11為本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法分流袋安裝示意
圖12為本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法定時啟動透氣精煉裝置自動化控制示意圖13為本發(fā)明利用可調(diào)試結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比5052鋁合金扁錠鑄造工藝參數(shù)(制度)表°
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。如圖1 一圖12所示，一種利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比5052鋁合金扁錠鑄造方法，包括通過50t熔煉爐電磁攪拌鋁合金金屬液、轉(zhuǎn)注到50t靜置爐、定時啟動透氣精煉，在線過濾，精煉技術(shù)，石墨內(nèi)襯可調(diào)式結(jié)晶器液位控制技術(shù)，結(jié)晶器微分激光液位傳感技術(shù)，利用低液位LHC鑄造技術(shù)，鑄造寬厚比較小的大規(guī)格合金扁錠的鋁合金扁錠，所述的電磁攪拌是通過安放在熔煉爐爐底下方的電磁攪拌器在鋁熔池內(nèi)產(chǎn)生攪拌力，攪拌力驅(qū)動鋁液，均勻鋁液上下表面溫度，促使熔體內(nèi)的夾雜物、氣體上浮到熔體表面，同時均勻合金化學(xué)成分，促使熔體內(nèi)的夾雜物、氣體上浮到熔體表面，其技術(shù)技術(shù)條件為爐內(nèi)的50噸鋁合金液攪拌15 - 30分鐘，停10 — 20分鐘，再次攪拌15 — 30分鐘；所述的低液位鑄造技術(shù)包括低液位鑄造技術(shù)、石墨環(huán)內(nèi)襯結(jié)晶器技術(shù)和激光器液位控制技術(shù)三個方面的技術(shù)組合
低液位鑄造技術(shù)是結(jié)晶器只有80 mm高，結(jié)晶器內(nèi)有四片滲透性能良好的石墨內(nèi)襯； 微分激光溜槽液位、結(jié)晶器液位控制技術(shù)激光模擬液面高度傳感器用來監(jiān)測溜槽內(nèi)的金屬液位，并在液位處于“高”或“低”時發(fā)出信號由控制熔煉爐的液壓缸的液壓比例閥來調(diào)整熔煉爐的角度從而調(diào)整溜槽中的液面高度；
結(jié)晶器微分激光傳感器，用來測量與結(jié)晶器高度有關(guān)的結(jié)晶器孔內(nèi)的熔融金屬，維持穩(wěn)定的金屬流量，以便鑄造過程處在安全可靠的電子控制之下，實現(xiàn)時間和速度的精確控制，使扁錠底部在進(jìn)入冷卻水之前就已經(jīng)凝固，減少翹曲，得到最佳化的錠底；當(dāng)金屬液面
6達(dá)到規(guī)定液面時自動開始鑄造，在鑄出底部翹曲后，結(jié)晶器中的金屬液面自動降低到最佳鑄造液面，可以獲得最佳表面質(zhì)量；
在線過濾技術(shù)是采用CFF雙層過濾箱、陶瓷過濾板技術(shù)，在線過濾系統(tǒng)是一套帶有氣體預(yù)熱蓋系統(tǒng)的雙層分級23" / 20"過濾箱；鋁液從過濾板通過時熔體中的夾雜物經(jīng)過過濾器機(jī)械阻隔或其他材料的化學(xué)作用而達(dá)到排除分離的目的；
當(dāng)合金液流到濾箱體時，先流經(jīng)上層40ppi過濾板將大于50 μ m的雜質(zhì)顆粒阻隔，再經(jīng)過下層60ppi過濾板將大于15 μ m顆粒除去，顆粒去除率在98. 3%以上； 精煉煉技術(shù)分兩步 第一步，保溫爐利用氬氣透氣精煉
在保溫爐內(nèi)利用爐底分布均勻的13個透氣磚，通入壓力為0. 02Pa、純度為99. 995%以上的高純氬氣通氣15—30min，鋁合金熔體中雜質(zhì)顆粒及其它氣體附著在上升的氬氣中帶到表面的爐內(nèi)精煉除氣除渣；
第二步，在線六個石墨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)吹氣除氣除渣
采用緊密除氣裝置，降低溶于固體金屬內(nèi)的氫氣，通過減少雜質(zhì)以提高金屬的清潔度， 降低最終合金內(nèi)的堿金屬含量；氣泡與熔融金屬之間的接觸面產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，降低可溶的氫氣與固體雜質(zhì)顆粒的捕捉；
六轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)噴頭除氣體法裝置的密封罩將溜槽中的熔融鋁液密封，用耐火材料擋板來分割不同的處理區(qū)域，處理轉(zhuǎn)子分配反應(yīng)氣體到熔融液體內(nèi)，在凈化器內(nèi)設(shè)置的能旋轉(zhuǎn)的氣體噴頭，使凈化的氣體在剪切力的作用下，通過旋轉(zhuǎn)噴頭噴入鋁液中，形成微細(xì)的氣泡， 增加了氣一液的接觸面積，延長了氣泡在鋁液中的運動距離和停留時間，使氣體體積增加， 吸附熔體中的氧化夾雜物和氣體浮游到熔體表面而被排除，除氣效果在45%以上；排氣效率為45% <Y<55%。所述的LHC可調(diào)結(jié)晶器由4個整塊鋁精密機(jī)加工后制成，本體包括全螺紋卡盤、一個對水密封、對稱性上/下水腔和機(jī)加工的擋水板，擋水板能很好地分配冷卻水，且流量均勻；其寬幅的可調(diào)性可生產(chǎn)多種規(guī)格的扁錠。所述的結(jié)晶器金屬液位控制器帶有klcom微分激光，用來測量結(jié)晶器內(nèi)的熔融金屬高度；激光有兩條微分激光光束，其中一條光束射在結(jié)晶器頂蓋上，另一條射在結(jié)晶器內(nèi)融熔鋁液上，當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)融熔鋁液高度發(fā)生變化時，激光就可以準(zhǔn)確的測出鋁液的高度； 如果結(jié)晶器內(nèi)鋁液高度變化超出設(shè)定的范圍，報警器就會自動報警，假如鋁液液位超出警戒高度，這時鑄造就會立即中斷。鋁液注入分布控制是利用分流袋，將融熔金屬均勻的分配到結(jié)晶器內(nèi)；分流袋安裝在分配溜槽下端支架上，分流袋和引錠頭之間的空間為25 - 37mm。所述的鑄造方法工藝條件保溫爐回轉(zhuǎn)偏移100mm，鋁液溫度設(shè)定值730°C，熔池高限值7601，熔池低限值7101，溜槽溫度6901，細(xì)化進(jìn)給速度60.0011 / min，鑄錠長度 5730 mm，溜槽液面M5 mm,除氣溫度7^°C，檔板1高度185 mm，檔板2高度185 mm。實施例1。一種利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比5052鋁合金扁錠鑄造方法，包括通過50t 熔煉爐電磁攪拌鋁合金金屬液，只要已有50mm深的鋁液后就可以使用電磁攪拌。電磁攪拌是從瑞典ABB公司引進(jìn)ABB電磁攪拌器0RD-30裝置，其原理為電磁攪拌器使用變頻器產(chǎn)生的三相交流電，攪拌器線圈中的低頻電流產(chǎn)生一個行波磁場，其載波頻率可達(dá)20KHZ，此行波磁場穿透不銹鋼板，并在鋁熔池內(nèi)產(chǎn)生攪拌力，攪拌力驅(qū)動鋁液，均勻鋁液上下表面溫度，促使熔體內(nèi)的夾雜物、氣體上浮到熔體表面，同時均勻合金化學(xué)成分，促使熔體內(nèi)的夾雜物、氣體上浮到熔體表面。鋁溶池的有效攪拌加速了反應(yīng)動力學(xué)、改善了傳熱和傳質(zhì)效^ ο由于采用的是磁場產(chǎn)生的攪拌力，減少了人工攪拌帶來的金屬和非金屬夾雜；減少了鋁液表面過熱，從而減少了氧化鋁的產(chǎn)生，也就是減少了鋁熔體的二次污染。對于爐內(nèi)的50噸鋁合金液只要攪拌15 — 30分鐘，停10—20分鐘，再次攪拌15 — 30分鐘就能達(dá)到爐內(nèi)合金液化學(xué)成分均勻?；瘜W(xué)成分是否均勻的標(biāo)準(zhǔn)整爐合金液成分偏差小于0. 3%。電磁攪拌是靠電磁力對金屬液體進(jìn)行非接觸攪拌的。電磁攪拌安放在熔煉爐爐底下方
轉(zhuǎn)注到50t靜置爐，轉(zhuǎn)注到50T靜置爐的技術(shù)要求為
1)轉(zhuǎn)爐前清除轉(zhuǎn)爐流槽和澆口里所有殘渣和金屬，檢查轉(zhuǎn)爐流槽內(nèi)襯和涂層
是否有裂縫、磨損，接縫處是否密封等。使用之前給流槽粉刷涂層，并對流槽進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時間不低于30min，確保耐火襯里在使用前完全干燥。打開保溫爐轉(zhuǎn)注流槽的蓋子，放下活動流槽使之與保溫爐轉(zhuǎn)注流槽對接。當(dāng)熔煉爐內(nèi)的鋁液達(dá)到730 760°C，打開熔煉爐轉(zhuǎn)爐注嘴，使鋁合金液轉(zhuǎn)注到保溫中。爐完畢后，關(guān)閉熔煉爐轉(zhuǎn)爐注嘴，升起活動流槽，用蓋子蓋上保溫爐的轉(zhuǎn)注流槽。定時啟動透氣精煉，在線過濾，精煉技術(shù)，石墨內(nèi)襯可調(diào)式結(jié)晶器液位控制技術(shù)， 結(jié)晶器微分激光液位傳感技術(shù)，利用低液位LHC鑄造技術(shù)，鑄造寬厚比較小的大規(guī)格合金扁錠的鋁合金扁錠，所述的電磁攪拌是通過安放在熔煉爐爐底下方的電磁攪拌器在鋁熔池內(nèi)產(chǎn)生攪拌力，攪拌力驅(qū)動鋁液，均勻鋁液上下表面溫度，促使熔體內(nèi)的夾雜物、氣體上浮到熔體表面，同時均勻合金化學(xué)成分，促使熔體內(nèi)的夾雜物、氣體上浮到熔體表面，其技術(shù)技術(shù)條件為爐內(nèi)的50噸鋁合金液攪拌15 - 30分鐘，停10 — 20分鐘，再次攪拌15 — 30 分鐘；所述的低液位鑄造技術(shù)包括低液位鑄造技術(shù)、石墨環(huán)內(nèi)襯結(jié)晶器技術(shù)和激光器液位控制技術(shù)三個方面的技術(shù)組合
低液位鑄造技術(shù)是結(jié)晶器只有80 mm高，結(jié)晶器內(nèi)有四片滲透性能良好的石墨內(nèi)襯；低液位鑄造技術(shù)是引進(jìn)的美國Wagstaff公司的全自動控制的低液位鑄造技術(shù)(LHC)，其技術(shù)包括低液位鑄造技術(shù)、石墨環(huán)內(nèi)襯結(jié)晶器技術(shù)和激光器液位控制技術(shù)三個方面的技術(shù)組
I=I ο其技術(shù)過程為當(dāng)鋁合金液注入石墨環(huán)結(jié)器鑄模內(nèi)時，激光器就可按設(shè)定的初始高度(低液位，低于80mm的高度)進(jìn)行有效的注入量控制，當(dāng)達(dá)到一定的高度時開始鑄造，與此同時，激光器控制液面高度，逐漸降低液位高度，經(jīng)60——120分鐘后液位達(dá)到設(shè)定的小于54mm正常澆鑄的液位高度，一直持續(xù)到鑄造結(jié)束。結(jié)晶器的高度對鑄錠的結(jié)晶特點和液穴形狀有影響，因而對鑄錠的應(yīng)力分布和裂紋傾向有影響，液位較低，鑄錠在結(jié)晶器內(nèi)停留的時間較短，對減輕二次加熱程度，防止淬火性表面裂紋是有利的。液位過高，鑄錠在結(jié)晶器內(nèi)停留的時間較長，而此加熱程度加劇，容易使鑄錠在脫
8離結(jié)晶器直接見水時，形成淬火性表面裂紋。一般的結(jié)晶器為120 200 mm，低液位組合結(jié)晶器結(jié)晶器高度僅為80 mm，運行高度在54mm以下，液面波幅只有2 mm。低液位鑄造技術(shù)的核心特征是結(jié)晶器只有80 mm高，結(jié)晶器內(nèi)有四片滲透性能良好的石墨內(nèi)襯，石墨具有潤滑特性，且不被鋁液潤濕。石墨內(nèi)襯對鑄造的扁錠提供了理想的表面，扁錠表面平滑無偏析瘤，偏析深度僅200 500Mm，初晶厚約1 mm，可減少銑面量50%， 減少熱軋切邊量1796，每端面只需銑切2 4 mm，大大提高了成材率。微分激光溜槽液位、結(jié)晶器液位控制技術(shù)激光模擬液面高度傳感器用來監(jiān)測溜槽內(nèi)的金屬液位，并在液位處于“高”或“低”時發(fā)出信號由控制熔煉爐的液壓缸的液壓比例閥來調(diào)整熔煉爐的角度從而調(diào)整溜槽中的液面高度。結(jié)晶器微分激光傳感器，用來測量與結(jié)晶器高度有關(guān)的結(jié)晶器孔內(nèi)的熔融金屬， 維持穩(wěn)定的金屬流量，以便鑄造過程處在安全可靠的電子控制之下，實現(xiàn)時間和速度的精確控制，使扁錠底部在進(jìn)入冷卻水之前就已經(jīng)凝固，減少翹曲，得到最佳化的錠底。當(dāng)金屬液面達(dá)到規(guī)定液面時自動開始鑄造，在鑄出底部翹曲后，結(jié)晶器中的金屬液面自動降低到最佳鑄造液面，可以獲得最佳表面質(zhì)量。微分激光溜槽液位、結(jié)晶器液位控制技術(shù)激光模擬液面高度傳感器用來監(jiān)測溜槽內(nèi)的金屬液位，并在液位處于“高”或“低”時發(fā)出信號由控制熔煉爐的液壓缸的液壓比例閥來調(diào)整熔煉爐的角度從而調(diào)整溜槽中的液面高度；
結(jié)晶器微分激光傳感器，用來測量與結(jié)晶器高度有關(guān)的結(jié)晶器孔內(nèi)的熔融金屬，維持穩(wěn)定的金屬流量，以便鑄造過程處在安全可靠的電子控制之下，實現(xiàn)時間和速度的精確控制，使扁錠底部在進(jìn)入冷卻水之前就已經(jīng)凝固，減少翹曲，得到最佳化的錠底；當(dāng)金屬液面達(dá)到規(guī)定液面時自動開始鑄造，在鑄出底部翹曲后，結(jié)晶器中的金屬液面自動降低到最佳鑄造液面，可以獲得最佳表面質(zhì)量；
在線過濾技術(shù)是從美國sell公司引進(jìn)的過熔體凈化過濾裝置，采用CFF雙層過濾箱、 陶瓷過濾板技術(shù)，在線過濾系統(tǒng)是一套帶有氣體預(yù)熱蓋系統(tǒng)的雙層分級23" / 20"過濾箱； 鋁液從過濾板通過時熔體中的夾雜物經(jīng)過過濾器機(jī)械阻隔或其他材料的化學(xué)作用而達(dá)到排除分離的目的；
當(dāng)合金液流到濾箱體時，先流經(jīng)上層40ppi過濾板將大于50 μ m的雜質(zhì)顆粒阻隔，再經(jīng)過下層60ppi過濾板將大于15 μ m顆粒除去，顆粒去除率在98. 3%以上；達(dá)到熔體凈化的目的。精煉煉技術(shù)分兩步
第一步，保溫爐利用氬氣透氣精煉
在保溫爐內(nèi)利用爐底分布均勻的13個透氣磚，通入壓力為0. 02Pa、純度為99. 995%以上的高純氬氣通氣15— 30min，鋁合金熔體中雜質(zhì)顆粒及其它氣體附著在上升的氬氣中帶到表面的爐內(nèi)精煉除氣除渣；透氣磚透氣原理如圖5所示。第二步，在線六個石墨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)吹氣除氣除渣
采用緊密除氣裝置，降低溶于固體金屬內(nèi)的氫氣，通過減少雜質(zhì)以提高金屬的清潔度， 降低最終合金內(nèi)的堿金屬含量；氣泡與熔融金屬之間的接觸面產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，降低可溶的氫氣與固體雜質(zhì)顆粒的捕捉；
六轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)噴頭除氣體法裝置的密封罩將溜槽中的熔融鋁液密封，用耐火材料擋板來分割不同的處理區(qū)域，處理轉(zhuǎn)子分配反應(yīng)氣體到熔融液體內(nèi)，在凈化器內(nèi)設(shè)置的能旋轉(zhuǎn)的氣體噴頭，使凈化的氣體在剪切力的作用下，通過旋轉(zhuǎn)噴頭噴入鋁液中，形成微細(xì)的氣泡， 增加了氣一液的接觸面積，延長了氣泡在鋁液中的運動距離和停留時間，使氣體體積增加， 吸附熔體中的氧化夾雜物和氣體浮游到熔體表面而被排除，除氣效果在45%以上；排氣效率為45% <Y<55%。如圖5、圖6所示。所述的LHC可調(diào)結(jié)晶器由4個整塊鋁精密機(jī)加工后制成，本體包括全螺紋卡盤、一個對水密封、對稱性上/下水腔和機(jī)加工的擋水板，擋水板能很好地分配冷卻水，且流量均勻；其寬幅的可調(diào)性可生產(chǎn)多種規(guī)格的扁錠。其技術(shù)相對于固定式結(jié)晶器只能生產(chǎn)一種規(guī)格扁錠而言其寬幅的可調(diào)性可生產(chǎn)多種規(guī)格的扁錠。當(dāng)然因其分塊組合冷卻水流量、鑄造液面動行、初始鑄造等技術(shù)條件相對于固定式結(jié)晶器考慮的因素增多，結(jié)構(gòu)比固定式復(fù)雜， 鑄造技術(shù)條件的變化量也增多，工藝技術(shù)難度也增大。須經(jīng)反復(fù)多次鑄造實驗才能優(yōu)化出最佳工藝參數(shù)?？烧{(diào)式結(jié)晶器的控制技術(shù)就是低液位鑄造技術(shù)，仍然是自動化控制，但須經(jīng)多次反復(fù)調(diào)試才能確定工藝條件，其優(yōu)點是節(jié)約成本，一套多用。如圖1、圖3所示。所述的結(jié)晶器金屬液位控制器帶有klcom微分激光，用來測量結(jié)晶器內(nèi)的熔融金屬高度；激光有兩條微分激光光束，其中一條光束射在結(jié)晶器頂蓋上，另一條射在結(jié)晶器內(nèi)融熔鋁液上，當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)融熔鋁液高度發(fā)生變化時，激光就可以準(zhǔn)確的測出鋁液的高度； 如果結(jié)晶器內(nèi)鋁液高度變化超出設(shè)定的范圍，報警器就會自動報警，假如鋁液液位超出警戒高度，這時鑄造就會立即中斷。如圖3、圖8、圖9、圖10所示。鋁液注入分布控制是利用分流袋，將融熔金屬均勻的分配到結(jié)晶器內(nèi)；分流袋安裝在分配溜槽下端支架上，分流袋和引錠頭之間的空間為25 - 37mm。如圖10所示。所述的鑄造方法工藝條件保溫爐回轉(zhuǎn)偏移100mm，鋁液溫度設(shè)定值730°C，熔池高限值7601，熔池低限值7101，溜槽溫度6901，細(xì)化進(jìn)給速度60.0011 / min，鑄錠長度 5730 mm，溜槽液面M5 mm,除氣溫度7^°C，檔板1高度185 mm，檔板2高度185 mm。詳細(xì)工藝參數(shù)如圖13所示。
權(quán)利要求
1.一種利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比5052鋁合金扁錠鑄造方法，包括通過50t熔煉爐電磁攪拌鋁合金金屬液、轉(zhuǎn)注到50t靜置爐、定時啟動透氣精煉，在線過濾，精煉技術(shù)， 石墨內(nèi)襯可調(diào)式結(jié)晶器液位控制技術(shù)，結(jié)晶器微分激光液位傳感技術(shù)，利用低液位LHC鑄造技術(shù)，鑄造寬厚比較小的大規(guī)格合金扁錠的鋁合金扁錠，其特征是所述的電磁攪拌是通過安放在熔煉爐爐底下方的電磁攪拌器在鋁熔池內(nèi)產(chǎn)生攪拌力，攪拌力驅(qū)動鋁液，均勻鋁液上下表面溫度，促使熔體內(nèi)的夾雜物、氣體上浮到熔體表面，同時均勻合金化學(xué)成分，促使熔體內(nèi)的夾雜物、氣體上浮到熔體表面，其技術(shù)技術(shù)條件為爐內(nèi)的50噸鋁合金液攪拌 15 - 30分鐘，停10 — 20分鐘，再次攪拌15 — 30分鐘；所述的低液位鑄造技術(shù)包括低液位鑄造技術(shù)、石墨環(huán)內(nèi)襯結(jié)晶器技術(shù)和激光器液位控制技術(shù)三個方面的技術(shù)組合低液位鑄造技術(shù)是結(jié)晶器只有80 mm高，結(jié)晶器內(nèi)有四片滲透性能良好的石墨內(nèi)襯； 微分激光溜槽液位、結(jié)晶器液位控制技術(shù)激光模擬液面高度傳感器用來監(jiān)測溜槽內(nèi)的金屬液位，并在液位處于“高”或“低”時發(fā)出信號由控制熔煉爐的液壓缸的液壓比例閥來調(diào)整熔煉爐的角度從而調(diào)整溜槽中的液面高度；結(jié)晶器微分激光傳感器，用來測量與結(jié)晶器高度有關(guān)的結(jié)晶器孔內(nèi)的熔融金屬，維持穩(wěn)定的金屬流量，以便鑄造過程處在安全可靠的電子控制之下，實現(xiàn)時間和速度的精確控制，使扁錠底部在進(jìn)入冷卻水之前就已經(jīng)凝固，減少翹曲，得到最佳化的錠底；當(dāng)金屬液面達(dá)到規(guī)定液面時自動開始鑄造，在鑄出底部翹曲后，結(jié)晶器中的金屬液面自動降低到最佳鑄造液面，可以獲得最佳表面質(zhì)量；在線過濾技術(shù)是采用CFF雙層過濾箱、陶瓷過濾板技術(shù)，在線過濾系統(tǒng)是一套帶有氣體預(yù)熱蓋系統(tǒng)的雙層分級23" / 20"過濾箱；鋁液從過濾板通過時熔體中的夾雜物經(jīng)過過濾器機(jī)械阻隔或其他材料的化學(xué)作用而達(dá)到排除分離的目的；當(dāng)合金液流到濾箱體時，先流經(jīng)上層40ppi過濾板將大于50 μ m的雜質(zhì)顆粒阻隔，再經(jīng)過下層60ppi過濾板將大于15 μ m顆粒除去，顆粒去除率在98. 3%以上； 精煉煉技術(shù)分兩步 第一步，保溫爐利用氬氣透氣精煉在保溫爐內(nèi)利用爐底分布均勻的13個透氣磚，通入壓力為0. 02Pa、純度為99. 995%以上的高純氬氣通氣15— 30min，鋁合金熔體中雜質(zhì)顆粒及其它氣體附著在上升的氬氣中帶到表面的爐內(nèi)精煉除氣除渣；第二步，在線六個石墨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)吹氣除氣除渣采用緊密除氣裝置，降低溶于固體金屬內(nèi)的氫氣，通過減少雜質(zhì)以提高金屬的清潔度， 降低最終合金內(nèi)的堿金屬含量；氣泡與熔融金屬之間的接觸面產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，降低可溶的氫氣與固體雜質(zhì)顆粒的捕捉；六轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)噴頭除氣體法裝置的密封罩將溜槽中的熔融鋁液密封，用耐火材料擋板來分割不同的處理區(qū)域，處理轉(zhuǎn)子分配反應(yīng)氣體到熔融液體內(nèi)，在凈化器內(nèi)設(shè)置的能旋轉(zhuǎn)的氣體噴頭，使凈化的氣體在剪切力的作用下，通過旋轉(zhuǎn)噴頭噴入鋁液中，形成微細(xì)的氣泡， 增加了氣一液的接觸面積，延長了氣泡在鋁液中的運動距離和停留時間，使氣體體積增加， 吸附熔體中的氧化夾雜物和氣體浮游到熔體表面而被排除，除氣效果在45%以上；排氣效率為45% <Y<55%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用可調(diào)試結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比5052鋁合金扁錠鑄造方法，其特征是所述的LHC可調(diào)結(jié)晶器由4個整塊鋁精密機(jī)加工后制成，本體包括全螺紋卡盤、一個對水密封、對稱性上/下水腔和機(jī)加工的擋水板，擋水板能很好地分配冷卻水，且流量均勻；其寬幅的可調(diào)性可生產(chǎn)多種規(guī)格的扁錠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用可調(diào)試結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比5052鋁合金扁錠鑄造方法，其特征是所述的結(jié)晶器金屬液位控制器帶有klcom微分激光，用來測量結(jié)晶器內(nèi)的熔融金屬高度；激光有兩條微分激光光束，其中一條光束射在結(jié)晶器頂蓋上，另一條射在結(jié)晶器內(nèi)融熔鋁液上，當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)融熔鋁液高度發(fā)生變化時，激光就可以準(zhǔn)確的測出鋁液的高度；如果結(jié)晶器內(nèi)鋁液高度變化超出設(shè)定的范圍，報警器就會自動報警，假如鋁液液位超出警戒高度，這時鑄造就會立即中斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比5052鋁合金扁錠鑄造方法，其特征是鋁液注入分布控制是利用分流袋，將融熔金屬均勻的分配到結(jié)晶器內(nèi)；分流袋安裝在分配溜槽下端支架上，分流袋和引錠頭之間的空間為25 - 37mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比5052鋁合金扁錠鑄造方法，其特征是所述的鑄造方法工藝條件保溫爐回轉(zhuǎn)偏移100mm，鋁液溫度設(shè)定值730°C，熔池高限值760°C，熔池低限值710°C，溜槽溫度690°C，細(xì)化進(jìn)給速度60. Ocm / min，鑄錠長度5730 mm，溜槽液面M5 mm,除氣溫度7^°C，檔板1高度185 mm，檔板2高度185 mm。
全文摘要
本發(fā)明發(fā)明涉及鋁合金技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種利用可調(diào)式結(jié)晶器生產(chǎn)較小寬厚比鋁合金扁錠方法。本發(fā)明鑄造方法包括通過50t熔煉爐電磁攪拌鋁合金金屬液、轉(zhuǎn)注到50t靜置爐、定時啟動透氣精煉，在線過濾，精煉技術(shù)，石墨內(nèi)襯可調(diào)式結(jié)晶器液位控制技術(shù)，結(jié)晶器微分激光液位傳感技術(shù)，利用低液位LHC鑄造技術(shù)，鑄造寬厚比較小的大規(guī)格合金扁錠的鋁合金扁錠。本發(fā)明方法的優(yōu)點1、產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)及用戶質(zhì)量需求，產(chǎn)品尺寸符合設(shè)計和用戶要求，產(chǎn)品外觀符合設(shè)計和用戶要求，產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量符合設(shè)計和用戶要求。2、提高了設(shè)備利用率，提高了產(chǎn)品綜合成材率，降低了生產(chǎn)成本。3、進(jìn)一步開拓了市場，增強(qiáng)了企業(yè)競爭力。4、增加了產(chǎn)能，為企業(yè)創(chuàng)下了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明適用于在內(nèi)襯為石墨環(huán)的可調(diào)式結(jié)晶上應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。
文檔編號B22D11/18GK102366824SQ201110197390
公開日2012年3月7日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者卿孝元, 古生錄, 寶龍文, ?？藢W(xué), 張成福, 樊東華, 王廣穩(wěn), 王煊, 程金玉, 蔡有萍, 郭剛, 郭成福, 鐘向文, 高建文, 魏國忠 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司