气滑圆锭铸造生产.pdf

气滑圆锭铸造生产 第一节.气滑圆锭铸造的技术创新点 1. 铝及铝合金圆铸锭气滑铸造（AirSlip ）工艺控制研究。 通过采用目前世界上先进的气滑铸造（AirSlip ）工艺，发挥技 术优势，有效提高多品种产量和质量，节能降耗。 1) 竖井生产线全计算机自动控制技术应用。 信息采集控制系统，选用 WAGSTAFF AUTOCAST 自动铸造控制系统 对铸造流程进行监视和控制。监控对竖井生产线进行实时全自动控 制，对保证气滑铸造（AirSlip ）生产取得高质量的产品、低能耗、 高成品率等铸造产品的经济技术指标起决定性作。 2) 竖井生产线自诊断决策计算机系统应用。 采用先进的计算机及工业控制网络技术，对竖井生产线的各项生 产数据进行计算机自动、实时采集、分析，及时捕捉生产规律，自动 控制工艺参数、生产过程。 3) 竖井生产线系统配置优化。 由于气滑铸造（AirSlip）生产工艺是第一次投入运行，掌握理 论工艺参数是否能够达到实际铸造产品的技术标准，需要对竖井生产 线各工艺能数进行在线调试及仿真研究。并根据究结果修订设计的边 界条件，对气滑铸造（AirSlip）工艺各参数的配置进行优化。 4) 数据采集、监控自动化技术。 WAGSTAFF AUTOCAST 自动铸造控制系统，数据采集、处理 采用 SCAND 系统用来控制涉及半连续铸造的流程变量。系统使用远 程安装，架式固定计算机部件。所有的计算机系统的维护和监视都能 在单一的地点完成。通过工业以太网与各节点 PLC 、HMI 通讯，实 现高速 （10M/100M ）、实时监控生产工艺的变化。 中电投宁夏青铜峡能源铝业有限责任公司 5) 铸造设备监控自动化技术开发。 竖井生产系统原设计混合炉的倾动由操作台手动控制，经架设工 业 DH+ 网络并进行相应的软件开发后，整个竖井生产系统所有设备 均在工业控制计算机上完成，只需在 HMI 上轻点一下，即可完成一 个完整的铸次生产。 2. 关键技术： 1) 铝合金圆锭竖井半连续气滑铸造（AirSlip）理论。 铝合金圆锭气滑铸造（AirSlip）生产过程采用 680--710℃的合 金铝液在带有水、气、油配置的结晶器内，由晶粒结合成晶枝最后相 变为固态金属。经过配料、精炼、除渣、静置后的电解原铝液，在计 算机通过 PLC 控制液压比例阀开度，达到 自动平稳控制浇涛平台液 位，合金铝液平稳加注到水冷油润滑结晶器内，形成预定外形尺寸的 固态铝合金。 合金铝液在水冷结晶器内只与润滑油接触，不和结晶器内的石墨 环表面接触。在液态铝液下面是一个周围为固态，中间为液态的漏斗 形的 液“穴”。在液穴的底部是水冷结晶后的固态铸锭，随着铝液的不 断流入和液——固相变的连续发生，根据选用的结晶器形状，就会铸 造出各种外形的产品。 铝合金竖井铸造铝液相变主要分为三个阶段： a) 最初铸模冷却区。在此阶段液态铝液开始与铸铸模冷却水接 触。接近铸模的铝液由于将热量传递给冷却水，开始形成一 层金属壳或金属薄皮。此结晶区的长短与水冷强度相一致。 b) 缓慢冷却区。在此结晶区内由于铝液与结晶器喷射出的冷却 水距离变远，热传递效果变差，使得液穴内部铝液在不断冷 却结晶后使得结晶速度放慢。但晶体在此阶段仍处于不生产 中电投宁夏青铜峡能源铝业有限责任公司 中。铸锭结晶后的固态外壳仍然会不断变厚。 c) 超前冷却区。在这个阶段，冷却水高速喷射到铸锭表面，使 液穴内部热量迅速传递到水中。根据不同的冷却水量、水温、 铸造速度、合金特性决定铸锭内部相变速度。（其中铸造速 度和合金特性是影响产品成形的决定性因素）在上述任意一 个结晶区，液态/固态铝均不与水冷却结晶器内表面接触。 通过计算机（软件）、PLC （软件）、工业网络、传感、检测、 执行等软硬件技术的结合，精确完成复杂的气滑铸工艺理论对设备、 控制等的要求。在结晶器内表面安装有只透气性良好的石墨环，通过 铸井平台上各管路系统将润滑油、压缩空气根据计算机系统设定的工 艺参数，精确地供给 60