气滑圆锭铸造工艺流程课件.ppt

气滑圆锭铸造工艺流程及设备气滑圆锭铸造工艺流程及设备*第一部分第一部分 气滑圆锭铸造的技术创新点气滑圆锭铸造的技术创新点第二部分第二部分 气滑圆锭铸造生产线构成气滑圆锭铸造生产线构成第三部分第三部分 气滑圆锭铸造工艺流程气滑圆锭铸造工艺流程第四部分第四部分 气滑圆锭质量缺陷及控制措施气滑圆锭质量缺陷及控制措施1 1、铝铝及及铝铝合金合金圆铸锭圆铸锭气滑气滑铸铸造（造（AirSlipAirSlip）工工艺艺控制研究控制研究通通过过采用目前世界上先采用目前世界上先进进的气滑的气滑铸铸造（造（AirSlipAirSlip）工工艺艺，发挥发挥技技术优势术优势，有效提高多品种，有效提高多品种产产量和量和质质量，量，节节能降耗第一部分第一部分 气滑圆锭铸造的技术创新点气滑圆锭铸造的技术创新点2 2、竖竖井生井生产线产线全全计计算机自算机自动动控制技控制技术应术应用 信息采集控制系信息采集控制系统统，选选用用WAGSTAFF WAGSTAFF AUTOCASTAUTOCAST自自动铸动铸造控制系造控制系统对铸统对铸造流程造流程进进行行监监视视和控制监监控控对竖对竖井生井生产线进产线进行行实时实时全自全自动动控制，控制，对对保保证证气滑气滑铸铸造（造（AirSlipAirSlip）生）生产产取得高取得高质质量的量的产产品、低能耗、高品、低能耗、高成品率等铸造产品的成品率等铸造产品的经济技术指标起决定性作用。

经济技术指标起决定性作用3 3、竖竖井生井生产线产线自自诊诊断决策断决策计计算机系算机系统应统应用采用先采用先进进的的计计算机及工算机及工业业控制网控制网络络技技术术，对对竖竖井生井生产线产线的各的各项项生生产产数据数据进进行行计计算机自算机自动动、实时实时采集、分析，及采集、分析，及时时捕捉生捕捉生产规产规律，自律，自动动控控制工制工艺艺参数、生参数、生产过产过程4 4、竖竖井生井生产线产线系系统统配置配置优优化由于气滑由于气滑铸铸造（造（AirSlipAirSlip）生）生产产工工艺艺是第一是第一次投入运行，掌握理次投入运行，掌握理论论工工艺艺参数是否能参数是否能够够达达到到实际铸实际铸造造产产品的技品的技术标术标准，需要准，需要对竖对竖井生井生产线产线各工各工艺艺参数参数进进行在行调试线调试及仿真研究及仿真研究并根据研究并根据研究结结果修果修订设计订设计的的边边界条件，界条件，对对气气滑滑铸铸造（造（AirSlipAirSlip）工）工艺艺各参数的配置各参数的配置进进行行优优化5 5、数据采集、数据采集、监监控自控自动动化技化技术术WAGSTAFF AUTOCASTWAGSTAFF AUTOCAST自自动铸动铸造控制系造控制系统统，数，数据采集、据采集、处处理采用理采用SCANDSCAND系系统统用来控制涉及半用来控制涉及半连续铸连续铸造的流程造的流程变变量。

系量系统统使用使用远远程安装，架程安装，架式固定式固定计计算机部件所有的算机部件所有的计计算机系算机系统统的的维护维护和和监视监视都能在都能在单单一的地点完成通一的地点完成通过过工工业业以太以太网与各网与各节节点点PLCPLC、HMIHMI通通讯讯，实现实现高速高速（10M/100M10M/100M）、）、实时监实时监控生控生产产工工艺艺的的变变化6 6、铸铸造造设备监设备监控自控自动动化技化技术术开开发发竖竖井生井生产产系系统统原原设计设计混合炉的混合炉的倾动倾动由操作台由操作台手手动动控制，控制，经经架架设设工工业业DH+DH+网网络络并并进进行相行相应应的的软软件开件开发发后，整个后，整个竖竖井生井生产产系系统统所有所有设备设备均在均在工工业业控制控制计计算机上完成，只需在算机上完成，只需在HMIHMI上上轻轻点一点一下，即可完成一个完整的下，即可完成一个完整的铸铸次生次生产产关关键键技技术术：（1）铝铝合金合金圆锭竖圆锭竖井半井半连续连续气滑气滑铸铸造造（AirSlip）理）理论论铝铝合金合金圆锭圆锭气滑气滑铸铸造（造（AirSlip）生）生产过产过程采用程采用680-710的合金的合金铝铝液在液在带带有水、气、油配置的有水、气、油配置的结结晶器内，晶器内，由晶粒由晶粒结结合成晶枝最后相合成晶枝最后相变为变为固固态态金属。

金属经过经过配料、配料、精精炼炼、除渣、静置后的、除渣、静置后的电电解原解原铝铝液，在液，在计计算机通算机通过过PLC控制液控制液压压比例比例阀阀开度，达到自开度，达到自动动平平稳稳控制控制浇浇涛平涛平台液位，合金台液位，合金铝铝液平液平稳稳加注到水冷油加注到水冷油润润滑滑结结晶器内，晶器内，形成形成预预定外形尺寸的固定外形尺寸的固态铝态铝合金合金合金铝铝液在水冷液在水冷结结晶器内只与晶器内只与润润滑油接触，不和滑油接触，不和结结晶晶器内的石墨器内的石墨环环表面接触在液表面接触在液态铝态铝液下面是一个周液下面是一个周围围为为固固态态、中、中间为间为液液态态的漏斗形的的漏斗形的“液穴液穴”在液穴的底在液穴的底部是水冷部是水冷结结晶后的固晶后的固态铸锭态铸锭，随着，随着铝铝液的不断流入和液的不断流入和液液固相固相变变的的连续发连续发生，根据生，根据选选用的用的结结晶器形状，晶器形状，就会就会铸铸造出各种外形的造出各种外形的产产品 铝合金竖井铸造铝液相变主要分为三个阶段：铝合金竖井铸造铝液相变主要分为三个阶段：（一）最初铸模冷却区在此阶段液态铝液开始与（一）最初铸模冷却区在此阶段液态铝液开始与铸模冷却水接触。

接近铸模的铝液由于将热量传递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晶区的长短与水冷强度相一致二）缓慢冷却区在此结晶区内由于铝液与结晶器（二）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铸锭结晶后的固态外晶体在此阶段仍处于不生产中铸锭结晶后的固态外壳仍然会不断变厚壳仍然会不断变厚三）超前冷却区在这个阶段，冷却水高速喷射到（三）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。

固态铝均不与水冷却结晶器内表面接触通通过计过计算机（算机（软软件）、件）、PLCPLC（软软件）、工件）、工业业网网络络、传传感、感、检测检测、执执行等行等软软硬件技硬件技术术的的结结合，精确完成复合，精确完成复杂杂的气滑的气滑铸铸工工艺艺理理论对设备论对设备、控制等的要求在、控制等的要求在结结晶器晶器内表面安装有透气性良好的石墨内表面安装有透气性良好的石墨环环，通，通过铸过铸井平台上井平台上各管路系各管路系统统将将润润滑油、滑油、压缩压缩空气根据空气根据计计算机系算机系统设统设定定的工的工艺艺参数，精确地供参数，精确地供给给6060只同水平水冷只同水平水冷铸铸模模结结晶器晶器所需用量根据不同种所需用量根据不同种类类合金所合金所设设定的工定的工艺艺参数，可参数，可进进行柔性行柔性变变更，更，铸铸造出多种符合气滑造出多种符合气滑铸铸造（造（AirSlipAirSlip）质质量量标标准的准的产产品2）气滑铸造（）气滑铸造（AirSlip）生产工艺综述生产工艺综述Wagstaff的的MaxiCast 热顶铸造系统是一个半连续热顶铸造系统是一个半连续的同一高度浇注工艺熔融铝通过流槽系统直接流的同一高度浇注工艺。

熔融铝通过流槽系统直接流进嵌有铸造石墨环的水冷却结晶器里传统的进嵌有铸造石墨环的水冷却结晶器里传统的DC铸铸造工艺在固化过程中，通过结晶器壁排出热量这造工艺在固化过程中，通过结晶器壁排出热量这导致了厚的、不均匀的外表面壳用气滑铸造导致了厚的、不均匀的外表面壳用气滑铸造（AirSlip）工艺，仅有很少的热量通过结晶器传递）工艺，仅有很少的热量通过结晶器传递并散出直接水淬冷从圆锭带走了绝大部分热量直接水淬冷从圆锭带走了绝大部分热量这就导致了浅液槽，非常薄的壳，晶粒均匀和表面这就导致了浅液槽，非常薄的壳，晶粒均匀和表面优良的圆锭优良的圆锭气滑铸造（气滑铸造（AirSlip） 工艺适用较短的结晶器，较快工艺适用较短的结晶器，较快的铸造速度，独立水喷嘴和独特的油气膜，通过结晶的铸造速度，独立水喷嘴和独特的油气膜，通过结晶器，把热萃取减低，并且增强二次冷却提供到气滑器，把热萃取减低，并且增强二次冷却提供到气滑铸造（铸造（AirSlip） 结晶器的油和气，沿着结晶器石墨结晶器的油和气，沿着结晶器石墨环里的槽或通道流动随着油气混合物流动通过渗透环里的槽或通道流动随着油气混合物流动通过渗透性石墨铸造环，它在熔融铝和铸造环之间形成了一个性石墨铸造环，它在熔融铝和铸造环之间形成了一个气体绝热层。

这防止了熔融铝接触石墨环，气体通过气体绝热层这防止了熔融铝接触石墨环，气体通过结晶器的底部排出气滑铸造（结晶器的底部排出气滑铸造（AirSlip）结晶器中的）结晶器中的短结晶器孔，与很少的一次冷却结合，在圆锭退出结短结晶器孔，与很少的一次冷却结合，在圆锭退出结晶器时，形成一个较高的表面温度要充分冷却这个晶器时，形成一个较高的表面温度要充分冷却这个较热的表面，要求用较大的水冲击力打击表面气滑较热的表面，要求用较大的水冲击力打击表面气滑铸造（铸造（AirSlip） 结晶器比传统的结晶器使用较高的结晶器比传统的结晶器使用较高的水速度和较高的冲击角，形成快速固化，产生最小的水速度和较高的冲击角，形成快速固化，产生最小的下表面偏析下表面偏析3）气滑铸造（）气滑铸造（AirSlip）控制系统综述控制系统综述Wagstaff AutoCast 自动系统操作员控制台的控自动系统操作员控制台的控制与显示均在制与显示均在HMI上完成同时，配有手动按钮控制上完成同时，配有手动按钮控制操作设备及功能，作为系统突发故障时的应急操作操作设备及功能，作为系统突发故障时的应急操作操作员界面屏幕显示在一台装于操作员控制台的彩色操作员界面屏幕显示在一台装于操作员控制台的彩色HMI监视器上。

上位机组态画面是专门为气滑铸造监视器上上位机组态画面是专门为气滑铸造（AirSlip）操作所设计的）操作所设计的SCADA系统的一部分系统的一部分4 4）半）半连续竖连续竖井气滑井气滑铸铸造（造（AirSlipAirSlip）计计算机控制技算机控制技术应术应用研究竖井铸造控制计算机竖井铸造控制计算机智能辨识采用模糊气滑铸造智能辨识采用模糊气滑铸造（AirSlipAirSlip）控制技术）控制技术，因为目前圆锭铸造过程中各项工，因为目前圆锭铸造过程中各项工艺参数能够实时测量，艺参数能够实时测量，但自动气滑铸造（但自动气滑铸造（AirSlipAirSlip）流程对产品提供更多的控制，这能够使产品达到一致流程对产品提供更多的控制，这能够使产品达到一致的质量Wagstaff Wagstaff 的的 AutoCast AutoCast 自动铸造控制系统在操自动铸造控制系统在操作员控制台与需要精确控制的参数（如铝液温度、铸作员控制台与需要精确控制的参数（如铝液温度、铸造下降速度和冷却。