CN101791684A - 轮带式铸造生产a356铝合金的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明是一种轮带式连续铸造生产A356铝合金的方法及设备。将配制好的A356铝合金液体进行炉内精炼和在线除气过滤，然后连续浇注到铸机的结晶器内，并在结晶器四周连续通上冷却水结晶，结晶区温度从高到低分布划分为5段，按冷却水分布在结晶轮四周的流量不同，将冷却区分隔为12区。轮带式铸造机由以下构成：铸机、矫直机、引坯机、滚码机、滚剪机等组成，并衣次布置，在铸机和矫直机之间有引桥。本发明与现有技术相比较具有的优点是：生产设备简单，投资少，生产流程短，生产成本低，工艺技术先进，产品内部气渣含量低，成分偏析小，产品质量稳定，而且生产灵活性好，可快速调整产品种类，作业环境安全。

Description

轮带式铸造生产A356铝合金的方法及设备

技术领域

本发明涉及铝加工技术领域，具体地说是轮带式连续铸造生产A356铝合金的方法及设备。

背景技术

目前，国内A356铸造铝合金的生产只有水平模铸锭和竖井垂直铸造两种生产方法。水平模铸锭设备简单，投资少，但产品内部气渣含量高，成分偏析大，质量稳定性差，不能满足后续加工生产高端产品的要求。竖井垂直铸造设备投资大，技术要求和生产成本高，产品质量虽然较好，但生产工序复杂，作业环境安全隐患大，而且生产灵活性差，其生产工艺为：熔炼→精炼→铸棒→吊棒→锯切→检验→包装→入库。

发明内容

本发明的目的是克服以上两种生产工艺的不足，提供一种能提高产品成材率、确保产品质量稳定、有效降低生产成本、实现连续铸造的轮带式铸造生产A356铝合金的生产方法及设备。

本发明的技术方案是：将改进的轮带式铸造机用于生产A356铝合金，其生产工艺如下：合金铝液经过熔炼、精炼后，进入轮带式铸造机连续浇铸和在线剪切生产成A356铝合金锭。

工艺路线：熔炼→精炼→连续浇铸→检验→包装→入库。

生产方法为：把配制好的A356铝合金液体进行炉内精炼和在线除气过滤，然后连续浇注到结晶器内并在结晶器四周连续通上冷却水，根据浇铸生产的温度不同，将结晶区划分为5段，温度从高到低分布，称为浇注区、液态区、糊状区、凝固区、起坯区；将冷却区分隔为12区，根据冷却水分布在结晶器四周的流量不同，分为外冷1-4区、内冷1-4区、外侧冷1-2区、内侧冷1-2区，各结晶区的温度和各冷却区的冷却水流量的工艺参数据如表1所示。这样，以确保A356铝液连续铸造成设计断面的铝坯，再经过连续在线剪切成铝锭，该生产工艺称为轮带式铸造生产铝合金(该套连续浇铸设备将命名为YL5290轮带式铸造机)。

表1轮带式铸造生产铝合金工艺参数

本发明的轮带式铸造机由以下构成：铸机、矫直机、引坯机、滚码机、滚剪机等组成，并衣次布置，在铸机和矫直机之间有引桥；其中：

1)铸机由起坯器、小浇包、五轮式张紧轮、钢带、结晶器、冷却水管、减速机和电机等构成；结晶器由结晶轮上带凹槽(凹槽可以根据铝锭断面需求而设计成不同形状)的铜环形成，五只张紧轮与结晶轮的宽度一致，并安装在同一垂直平面上，钢带通过张紧轮张紧地贴在结晶轮上，与结晶轮凹槽形成梯形断面结晶腔，小浇包安装在结晶轮顶部位置与结晶器连接，为浇铸生产提供高温铝液，当铝液由小浇包注入到结晶腔后，冷却水管置于结晶轮周围，提供冷却水喷淋在结晶轮和钢带上，把铝液热量带走完成铸造，起坯器安装在结晶轮凹槽的起坏位置，把浇铸成型的铝坯引出，电机和减速机驱动结晶轮连续旋转，从而实现连续浇铸。

2)矫直机由上压紧轮、下压紧轮、液压系统构成，两只上压紧轮通过液压油缸实现升降和增加压力，并与三只固定安装的下压紧轮错位分布，当铝坯经过矫直机时，由上压紧轮下压施加压力使铝坯平直，实现辊式矫直。

3)引坯机由下压紧轮、上压痕滚轮、减速机、电机构成，上、下压紧轮呈垂直对称分布，上压紧轮固定安装，下压紧轮与减速机连接，减速机和电机相连接。通过电机驱动实现主动旋转，压痕起到增加摩擦产生牵引作用。

4)滚码机由滚码轮、电机构成，滚码轮跟液压油缸相连，可实现升降和增加压力，滚码轮上有10个钢字码安装槽，根据实际生产需要可以对字码进行更换，通过电机驱动连续旋转把字码滚压在铝坯上。

5)滚剪机由上剪刀轮、下剪刀轮、冷却装置、减速机、电机构成，上下剪刀轮固定安装，每个剪刀轮上安装2个刀片，成对称分布，刀片可以进行拆卸更换，通过剪刀轮旋转半周时上下剪刀轮上安装的刀片重合实现一次剪切，减速机连接上下剪刀轮，减速机和电机相连接。电机和减速机是驱动设备，在刀片进行剪切高温(400-500℃)铝坯时通过冷却装置实现连续冷却。

本发明与现有技术相比较具有的优点是：生产设备简单，投资少，生产流程短，生产成本低，工艺技术先进，产品内部气渣含量低，成分偏析小，产品质量稳定，而且生产灵活性好，可快速调整产品种类，作业环境安全。

附图说明

图1是本发明轮带式铸造机整机结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明的铸机结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是本发明的结晶器截面图(A-A截面)；

图6本发明的矫直机结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是本发明的引坯机和滚码轮结构示意图；

图9是图8的俯视图；

图10是本发明的滚剪机结构示意图；

图11是图10的俯视图。

图中，1-铸机，2-引桥，3-矫直机，4-引坯机，5-滚码机，6-滚剪机，7-液压站，8-起坯机，9小浇包，10-张紧轮(5轮式)，11-钢带，12-冷却水管，13-减速机，14-电机，15-结晶轮，16-上压紧轮，17-下压紧轮，18-液压系统，19-液压油缸，20-下压紧轮，21-上压痕滚轮，22-滚码轮，23-减速机，24、25-电机，26-上剪刀轮，27-下剪刀轮，28-电机，29-减速机，30-冷却装置，31-钢带，32-铝液，33-结晶轮，34-结晶器。

具体实施方式

在熔炼炉内加入电解铝液、铝锭或生产废料和金属硅、高纯镁锭、铝锶合金、钛剂等，其中电解铝液为87.76％、生产废料为4.58％、金属硅为6.75％、高纯镁锭为0.36％、铝锶合金为0.42％、钛剂为0.13％，化学成分检测达到A356铝合金要求后，通入高纯氮气(纯度为99.999％以上)，并添加铝液总量1.2％的精炼剂进行精炼，精炼温度控制在750～760℃，然后进入静置炉进行静置，经过在线氮气(纯度为99.999％以上)除气和陶瓷过滤板过滤(以上均为现有技术)，然后连续浇注到铸机并在结晶器四周连续通上冷却水结晶，根据浇铸生产的温度不同，将结晶区划分为5段，温度从高到低分布，分为浇注区、液态区、糊状区、凝固区、起坯区，根据冷却水分布在结晶轮四周的流量不同，将冷却区分隔为12区，称为外冷1-4区、内冷1-4区、外侧冷1-2区、内侧冷1-2区，各冷却区的冷却强度(冷却水流量)分布如表1所示，使A356铝液连续铸造成设计断面的铝坯，再经过连续在线的矫直机、引坯机、滚码机、滚剪机等剪切成铝锭。

表1轮带式铸造生产铝合金工艺参数

轮带式铸造机的构成如下：

由铸机1、矫直机3、引坯机4、滚码机5、滚剪机6等组成，并衣次布置连接构成，在铸机和矫直机之间有引桥2，并设置与其相适应的液压站7，如图1、2所示；其中：

1)铸机由起坯器8、小浇包9、五轮式张紧轮10、冷却水管12，带钢11、结晶器34、减速机13和电机14等构成，结晶器由结晶轮33上带凹槽(凹槽可以根据铝锭断面需求而设计成不同形状)的铜环形成，五只张紧轮与结晶轮的宽度一样，并安装在同一垂直平面上，它们把张紧的钢带紧贴在结晶轮上，与结晶轮凹槽形成梯形断面结晶腔(结晶器)，小浇包安装在结晶轮顶部(“挂钟12点”)位置的凹槽内，为浇铸生产提供高温铝液，冷却水管由四根成半圆形弯管组成，分布于结晶轮内圆、外圆和左右两侧，管壁上安装了冷却喷淋水嘴，当铝液由小浇包注入到结晶腔后，冷却水管提供冷却水喷淋在结晶轮和钢带上，把铝液热量带走完成铸造，起坯器安装在结晶轮起坯(“挂钟20点”)位置的凹槽内，把浇铸成型的铝坯引出，电机和减速机驱动结晶轮连续旋转，从而实现连续浇铸。如图3、4所示。

2)矫直机由上压紧轮16、下压紧轮17、液压系统18，两只上压紧轮通过液压油缸19实现升降和增加压力，并与三只固定安装的下压紧轮错位分布，当铝坯经过矫直机时，由上压紧轮下压施加压力使铝坯平直，实现辊式矫直。如图5、6所示；

3)引坯机由下压紧轮20、上压痕滚轮21、减速机23、电机14构成，上、下压紧轮呈垂直对称分布，上压紧轮固定安装，下压紧轮与减速机连接，减速机和电机相连接，通过电机驱动实现主动旋转，压痕起到增加摩擦产生牵引作用。如图7、8所示；

4)滚码机由滚码轮22、电机25构成，滚码轮与液压油缸相连，可实现升降和增加压力，滚码轮上有10个钢字码安装槽，根据实际生产需要可以对字码进行更换，通过电机驱动连续旋转把字码滚压在铝坯上。如图7、8所示；

5)滚剪机由上剪刀轮26、下剪刀轮27、冷却装置30、减速机29、电机28构成，上下剪刀轮固定安装，每个剪刀轮上安装2个刀片，成对称分布，刀片可以进行拆卸更换，通过剪刀轮旋转半周时上下剪切轮上安装的刀片重合实现一次剪切，减速机连接上下剪刀轮，减速机和电机相连接。电机和减速机是驱动设备，在刀片进行剪切高温(400-500℃)铝坯时通过冷却装置实现连续冷却，如图9、10所示。

表2YL5290轮带式铸造机设备性能参数

表3轮带式铸造A356铝合金产品性能

Si偏析极差	硬度	针孔度	晶粒度	抗拉强度	伸长率
						≤0.3％	≥50HB	≤2级	≤4级	≥200N/mm2	≥15％

Claims (7)

1.一种轮带式连续铸造生产A356铝合金的方法，其特征在于：将配制好的A356铝合金液体进行炉内精炼和在线除气过滤，然后连续浇注到铸机的结晶器内，并在结晶器四周连续通上冷却水，将结晶区温度从高到低分布划分为5段：浇注区、液态区、糊状区、凝固区、起坯区，按冷却水分布在结晶轮四周的流量不同，将冷却区分隔为12区：外冷1-4区、内冷1-4区、外侧冷1-2区、内侧冷1-2区，各结晶区的温度和各冷却区的冷却水流量的工艺参数如表1：

表1

使A356铝液连续铸造成设计断面的铝坯，再经过连续在线的矫直机、引坯机、滚码机、滚剪机剪切成铝锭在线剪切成铝锭。

2.权利要求1所述的轮带式连续铸造生产设备，其特征在于由铸机、矫直机、引坯机、滚码机、滚剪机组成，并衣次布置连接，在铸机和矫直机之间有引桥。

3.根据权利要求2所述的轮带式连续铸造生产设备，其特征在于铸机由起坯器、小浇包、五轮式张紧轮、钢带、结晶器、冷却水管、减速机和电机等构成；结晶器由结晶轮上带凹槽的铜环形成，五只张紧轮与结晶轮的宽度一致，并安装在同一垂直平面上，钢带通过张紧轮张紧地贴在结晶轮上，与结晶轮凹槽形成梯形断面结晶腔，小浇包安装在结晶轮顶部位置与结晶器连接，冷却水管置于结晶轮周围，起坯器安装在结晶轮凹槽的起坏位置，电机和减速机连接结晶轮。

4.根据权利要求2所述的轮带式连续铸造生产设备，其特征在于矫直机由上压紧轮、下压紧轮、液压系统，上压紧轮连接液压油缸，并与固定安装的下压紧轮错位分布。

5.根据权利要求2所述的轮带式连续铸造生产设备，其特征在于引坯机由下压紧轮、上压痕滚轮、减速机、电机构成，上、下压紧轮呈垂直对称分布，下压紧轮与减速机连接，减速机和电机相连接。

6.根据权利要求2所述的轮带式连续铸造生产设备，其特征在于滚码机由滚码轮、电机构成，滚码轮与电机连接，滚码轮上有钢字码安装槽。

7.根据权利要求2所述的轮带式连续铸造生产设备，其特征在于滚剪机由上剪刀轮、下剪刀轮、冷却装置、减速机、电机构成，上下剪刀轮固定安装，每个剪刀轮上安装2个刀片，成对称分布，减速机连接上下剪刀轮，减速机和电机相连接。

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