浅析45吨扁锭半连续内导铸造机的设计

[摘 要]本文简单分析了45吨扁锭半连续内导铸造机的设计，对其技术规格和工艺进行了描述，同时对机械设备的控制系统进行了概述。

[关键词]半连续铸造 设计 工艺 系统

中图分类号：TG292 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0259-01

1 国内半连续液压铸造机现状

随着轻量化浪潮兴起，铝合金因其优势广泛应用于航空航天、交通和各民用工程中。半连续铸造是铸造铝合金大规格扁锭和大直径圆锭的主要铸造方式。近年来，铝加工生产规模不断扩大，对铝合金铸锭的需求日益增多，现代化铝合金铸锭半连续铸造机具有铸造平台运行平稳、铸造速度范围大且精度高、负荷能力大、设备结构简单、维护方便、机械磨损小、使用寿命长等优点，特别使用于大吨位、高质量的铸锭生产。

2 主要技术参数

2.1 设备名称：45吨铝及铝合金扁锭半连续内导式铸造机。

2.2 设备用途：铝及铝合金的铸造。

2.3 铸造合金：铝及铝合金3XXX、5XXX系

2.4 铸锭规格：450×1450×5850每次铸4块；

360×1470×5850 ？ 每次铸5块，

330×1470×5850 ？ 每次铸5块；

410×1450×5850 ？ 每次铸5块

2.5 主要设备参数

最大铸造长度：6200mm；

铸造机最大行程：6500mm；

最多铸造块数：5块；

每次铸造最大重量（铸次锭重）：（1+10%）x45t

铸造速度： 10～150mm/min；

平台空载升降速度：1200 mm/min；

平台满载上升速度：200mm/min；

铸造冷却水流量范围： 500-6000L/min

铸造冷却水流量控制精度：±1.5%（以设定水流量为准）

3 工艺描述及机电设备规格

3.1 工艺描述

3.1.1 铸造准备

首先，操作升降平台上升（液压系统自动启动），升降平台载着引锭座快速提升至铸造准备停止位（通过限位开关控制油缸自动停止），操作人员用压缩空气将引锭头吹干，操作平移装置将铸造平台移动至铸造位（工作位置），通过布置在铸造平台地面支撑架上行程开关自动检测铸造平台工作位置是够正常。

3.1.2 铸造：

铸造开始阶段：

保温炉倾动后铝液经保温炉口流入在线除气箱及在线过滤箱内，铝液经过晶粒细化及过滤后流入分配流槽前端，当液位探针检测到液位满足填充要求后，流槽上布置的气动闸板自动提起，铝液流入分配流槽并经浇注管流入结晶器内，当结晶器内铝液高度满足铸造要求后，人工启动铸造开始。

铸造结束阶段：

系统自动检测铸锭长度即将满足设定长度（结束铸造前50-300mm）要求时，自动发出保温炉回倾信号，同时提醒操作人员准备结束铸造。此时系统会根据设定值延迟冷却水关闭时间，防止由于误操作导致结晶器损坏。待铸锭表面结晶后，操作平台下降，吊运流槽及激光器架，操作平台倾翻至修位（竖直状态），操作升降平台上升至吊锭的合适高度后停止，将铸造的铝锭吊出，等待下一次铸造。

3.2 机械设备技术描述及规格

3.2.1升降平台

升降平台为钢板焊接式结构，焊后经过整体去应力退火防变形处理，喷砂涂漆再进行机加工。升降平台上部与引锭平台连接，底部通过油缸头部球面连接装。为此，上下平面需要保证平行度的要求，这就需要通过采用大型的镗床加工来保证位置公差的要求。

设计及加工保证精度：1.平台平面度：≤0.1mm/m

2 平台上下端面平行度：≤0.5mm

3 平台材料：Q235-A

4.平台与油缸连接部分螺栓材质：不锈钢

3.2.2 主油缸法兰及调整垫铁

在主油缸安装前，在井底主油缸的安装基础面上通过调整垫铁将主油缸安装法兰调整水平，并通过地脚螺栓进行固定连接。油缸法兰调整合适并满足安装要求后，将安装法兰与基础件的空隙用二次灌浆（买方提供）进行填充，待二次灌浆料强度达到要求后，再进行油缸的安装。

3.2.3 引锭平台

引锭平台为整体焊接结构，焊后去应力退火后再机加工，保证安装后引锭头的顶面与油缸轴线的垂直度要求。底部与升降平台连接，顶部与引锭头连接。平台的侧面开有内腔放气孔，顶部为坡屋顶式结构，在漏铝时保证铝液能顺利的流入井内，不会发生挂铝的情况。

设计及加工保证精度：1.引锭平台平面度：≤0.1mm/m

2 引锭平台上下端面平行度：≤0.5mm

3 引锭平台材料：Q235-A

3.2.4 排水系统

本设备采用溢流铸造。溢流铸造时，排水泵不工作，铸造时使用的冷却水经过高位溢流口排回到室外冷却水池。为了满足清井的需要，辅井内还配置有一个小排量潜水排污泵，用于将低水位的冷却水排出铸井外。

3.2.5 铸造井口辅助装置

铸造井井口四周布置有井口护板，保证在正常操作过程中不会有任何的异物掉落铸造井内，保证铸造和维护保养时的安全。在铸造井井口护板的下方布置有多盏具有防水、防腐、防爆功能的照明灯（长面各三个）。方便铸造过程中操作人员能清晰的观察到铸造井内铸锭表面的质量。在铸造辅井的上方布置有井口盖板，在清理铸造井时可方便的抬起，清理结束后盖牢。

设计及选型保证值：

1.防护板高度：300mm（设计审查时确定）

2.防滑措施：踏板为花纹钢板带放水孔

3.照明灯具供电： DC 24V

3.3 电气系统

3.3.1概述

由电控柜，现场操作台，组成人机界面的19寸显示器及数据记录及存储的工控机，远程诊断及低压电器等组成。

电控柜，控制液压站的电机，并向用电点提供电源。每条低压供电线路所布置的空开，接触器，热保护器，继电器等均为施耐德产品。柜内总的动力进线建议采用三相五线制。

PLC为西门子S7-315-2DP系列，用于存储设备的控制程序，与检测元件形成闭环控制系统调节各主要工艺参数，完成与其他设备的通讯和数据传输。并可以通过远程诊断模块完成远程的程序修改、复原及诊断的工作。

现场操作台采用客户端组成人机界面，现场操作人员可以通过客户终端下载铸造的工艺参数必要数据。查询设备运行过程中的全部设定、实际工作参数，查看报警信息并进行相应确认和处理。

布置在室内的工控机选用西门子最新主流工控机。可以通过现场总线与铸造机及其他设备进行数据通讯，并根据铸造过程中采集的信号和数据等内容生成报表，并在打印机上输出。

结语

本文主要对45吨扁锭半连续内导铸造机的技术参数等进行了介绍，使读者可以清晰了解45吨扁锭半连续内导铸造机结构特点和相应系统，对未来就铸造机的设计工作提供了参考性意见。

作者简介

杨忠连（1985.9-），男，本科主要从事铸造机械设计和研究。