CN103993194B - 一种发泡铝的生产系统及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发泡铝的生产系统，生产系统包括两个连续熔化铝的中频炉，每个中频炉分部通过移动浇道连接有拌合炉，每台拌合炉将铝水倒入经过模具预热、发泡两用炉的预热的模具的中心部位，在模具预热、发泡两用炉内进行发泡，发泡结束后分别通过台车带动模具移出每台模具预热、发泡两用炉，在每台台车的一侧均设置有将模具顶起的顶起机构，每个顶起机构将模具顶起后移动台车，在顶起机构的下方设置有冷却系统。本发明的发泡铝的生产过程简单、并且全自动PLC控制，四条生产线同时进行，加快了生产速度，降低了企业的成本。

Description

一种发泡铝的生产系统及生产方法

技术领域

本发明属于发泡铝的生产方法，更具体的说，本发明涉及一种工作速度快、工作可靠的发泡铝的生产系统及生产方法。

背景技术

由于铝密度低、刚度高、耐腐蚀而且加工成型性好，使得铝材的应用持续增加。这种趋势在汽车工业，家用电器和建筑工业尤为明显，在这些领域对具有复杂形状和较高强度的铝材有着巨大的需求。然而，现有技术中的发泡铝的生产设备和系统存在着发泡不可控、生产不连续、产能低、能耗高、生产成本大及过程繁琐的缺陷，产品的合格率低，并且生产中安全系数低等诸多问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种发泡铝的生产系统及生产方法。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现的：

一种发泡铝的生产系统，包括沿着第一直线轨道依次设置的第一模具预热发泡两用炉、第一加热浇道和第二模具预热发泡两用炉，以及能够在所述第一模具预热发泡两用炉和第一加热浇道之间的第一直线轨道上运行的载有模具的第一台车，以及能够在所述第二模具预热发泡两用炉和第一加热浇道之间的第一直线轨道上运行的载有模具的第二台车；并且所述第一模具预热发泡两用炉、第一加热浇道和载有模具的第一台车构成第一生产线，所述第二模具预热发泡两用炉、第一加热浇道和载有模具的第二台车构成第二生产线；包括沿着第二直线轨道依次设置的第三模具预热发泡两用炉、第二加热浇道和第四模具预热发泡两用炉，以及能够在所述第三模具预热发泡两用炉和第二加热浇道之间的第二直线轨道上运行的载有模具的第三台车，以及能够在所述第三模具预热发泡两用炉和第二加热浇道之间的第二直线轨道上运行的载有模具的第三台车；并且所述第三模具预热发泡两用炉、第二加热浇道和载有模具的第三台车构成第三生产线，所述第四模具预热发泡两用炉、第二加热浇道和载有模具的第四台车构成第四生产线；所述生产系统还包括用于连续熔化铝的第一中频炉和第二中频炉，所述第一中频炉通过第一移动浇道连接有用于给所述铝液进行增粘拌合的第一拌合炉，所述第二中频炉通过第二移动浇道连接有用于给所述铝液进行增粘拌合的第二拌合炉；所述第一拌合炉通过第一加热浇道用于给第一生产线和第二生产线的模具提供铝液，所述第二拌合炉通过第二加热浇道用于给第三生产线和第四生产线的模具提供铝液；所述生产系统还包括用于监测和控制的PLC控制装置。

其中，所述第一生产线远离所述第一加热浇道的一侧端部还设置有第一顶起机构，所述第一顶起机构的下方设置有第一冷却系统；所述第二生产线远离所述第一加热浇道的一侧端部还设置有第二顶起机构，所述第二顶起机构的下方设置有第二冷却系统；所述第三生产线远离所述第二加热浇道的一侧端部还设置有第三顶起机构，所述第三顶起机构的下方设置有第三冷却系统；所述第四生产线远离所述第二加热浇道的一侧端部还设置有第四顶起机构，所述第四顶起机构的下方设置有第四冷却系统；并且所述顶起机构用于将所述模具顶起。

其中，所述加热浇道的上方设置有窑道。

其中，所述模具上还设置有电加热的保温盖。

其中，所述拌合炉包括炉体和设置在炉体内的坩埚，炉体的上方设置有通过液压提升机构带动的炉盖，炉盖上方设置有搅拌电机，所述搅拌电机带动插入到坩埚内对铝液进行搅拌的搅拌桨转动；并且在炉体的一侧还设置有支撑炉体的支架和固定在炉体外侧固定连接的转动轴，所述转动轴通过翻转电机带动炉体翻转，并且在炉体的底部设置有精确计量铝液重量的电子秤。

其中，所述冷却系统包括高压多喷头水雾化装置，且在水雾出口处安装有大功率的助冷风机。

其中，所述移动浇道由金属材料制成，且所述金属材料内壁上形成有浇注内衬材料。

其中，所述加热浇道采用耐高温不锈钢板制成，在所述加热浇道的外侧设置有保温材料及加热装置。

其中，所述窑道的侧面及顶部设置有观察铝液倒入情况的耐高温透明玻璃。

本发明的第二方面，还涉及一种生产发泡铝的生产方法，其特征在于：所述生产方法包括以下步骤：

A、中频炉熔化铝形成铝液，并且将拌合炉内的坩埚预热至750℃；

B、将中频炉内达到设定温度的铝液通过移动浇道流入到拌合炉的坩埚内、加入发泡剂和增黏剂进行搅拌；

C、在进行步骤A和B的同时，载有模具的台车进入到模具预热发泡两用炉内进行预热并将所述模具预热至750℃；然后使所述载有模具的台车移动至所述加热浇道的指定位置，并将所述拌合炉中的铝液倒入加热浇道后流入到所述模具中，然后将所述载有模具的台车回到所述模具预热发泡两用炉内进行发泡，发泡的温度为950℃；

D、发泡结束后，所述载有模具的台车移出所述模具预热发泡两用炉，并进行雾化冷却；然后通过顶起机构顶起所述模具，然后在模具的上方盖上电加热的保温盖，之后打开冷却系统的高压喷头水雾化装置及风机冷却至温度为500℃；

E、冷却出成品后脱模。

与现有技术相比，本发明所述的发泡铝的生产系统及生产方法具有以下有益效果：

本发明的中频炉对铝液连续熔化，向拌合炉提供一定温度的铝液，中频炉工作速度快，效率高，工作可靠，故障率低，缩短了熔炼的时间，节能省耗；拌合炉连续增粘拌合，向模具内提供一定温度的铝液进行发泡，中频炉与拌合炉之间的移动浇道采用金属材料制成，并且其内壁具有不粘铝的浇注料内衬；所述拌合炉的底部有电子秤，可以精确的计量出每炉放入的铝液的重量，计量精度±5公斤，拌合炉的搅拌机翻转均采用电动，减少劳动力的投入，　　　并且提高了安全性，避免高温烫伤；加热浇道采用耐高温不锈钢板制作并且外围加有保温材料纤维进行保温设置，在加热浇道的上方有窑道，不让移动的台车出炉时散发温度，同侧的两台模具预热发泡炉共用一个窑道密封，当移动台车开到指定为止后铝液通过加热浇道流入模具的中心部位，在密封的窑道的顶部安装有高温透明玻璃，便于观察铝水的情况，模具出炉后由顶起机构顶起模具后移开台车，对模具进行冷却后出模。本发明的发泡铝的生产过程简单、并且全自动PLC控制，四条生产线同时进行，加快了生产速度，降低了企业的成本。

附图说明

图1是实施例1所述的发泡铝的生产系统的结构示意图。

图2是实施例所述发泡铝的生产系统中的拌合炉的主结构示意图。

图3是实施例所述发泡铝的生产系统中的拌合炉的俯视图。

其中各附图标记所表示的含义分别为：1-中频炉，2-移动浇道，3-拌合炉，4-模具预热、发泡两用炉，5-台车，6-加热浇道，7-保温盖，8-窑道，10-炉体，11-坩埚，12-炉盖，13-搅拌电机，14-转动轴，15-翻转电机，16-电子秤。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

如图1-3所示，本发明是一种发泡铝的生产系统，所述生产系通过PLC控制，总监控制的PLC监控所有设备的工作情况并且操控所有设备的运行，所述生产系统包括两个连续熔化铝的中频炉1，所述中频率连续熔化铝材，向拌合炉内提供一定温度的铝液，两台中频炉同时工作，形成四条生产线，缩短了时间，节能降耗，每个所述中频炉1分别通过移动浇道2连接有拌合炉3，每条所述出料浇道2为金属材料制作且内部为不粘铝浇注料添上而成的浇道，达到设定温度的铝液分别通过两条移动浇道2流入到每个所述拌合炉3内预先加热到750度的坩埚内进行增粘拌合，所述拌合炉3包括炉体10和设置在所述炉体10内的坩埚11，在所述炉体10的上方设置有通过液压提升机构带动移动的炉盖12，在所述炉盖12上方的搅拌电机13，所述搅拌电机13带动插入到所述坩埚11内对铝水进行搅拌的搅拌桨转动，在所述炉体10的一侧设置有支撑所述炉体10的支架和固定在所述炉体10外侧的固定连接的的转动轴14，一翻转电机15通过所述转动轴14带动所述炉体10翻转，在所述炉体10的底部设置有精确计量铝水重量的电子秤16，电子秤能精确的计量出每炉放入的铝水的重量，精确度高，拌合炉通过翻转电机及转动轴带动进行翻转，每台所述拌合炉3分别将铝水通过每侧的加热浇道6向左、向右分别注入到模具中，所述加热浇道6采用耐高温不锈钢板制作而成，在所述加热浇道6的外侧设置有保温材料，保温材料具体是纤维材料，每个所述模具设置在在轨道上行走的台车5上，所述生产系统还包括两侧均设置炉门的模具预热、发泡两用炉4和窑道8，模具预热、发泡两用炉既是预热炉也是发泡炉，两炉合用节约成本，所述窑道8设置在所述加热浇道6的上方，所述生产系统前后对称的设置有两台所述模具预热、发泡两用炉4，每台所述拌合炉3将铝水倒入经过所述模具预热、发泡两用炉4的预热的模具的中心部位，在所述模具预热、发泡两用炉4内进行发泡，发泡结束后分别通过所述台车5带动模具移出每台所述模具预热、发泡两用炉4，在每台所述台车5的一侧均设置有将所述模具顶起的顶起机构，每个所述顶起机构为四支液压缸，液压缸为70#缸径的液压缸，每个所述顶起机构将所述模具顶起后移动所述台车5，在所述顶起机构的下方设置有冷却系统，所述冷却系统包括高压多喷头水雾化装置，在所述水雾出口处安装有大功率的助冷的风机，所述生产系统还包括电加热的保温盖7，当装有模具的移动台车开出模具预热、发泡炉4时为了避免模具暴露在空气中，增加了保温盖，当模具顶起的时候先提升炉盖，然后平移最后在对准模具放下炉盖，等一切就绪后开动模具的冷却系统进行冷却，每条所述窑道8的侧面及顶部设置有观察铝水倒入情况的高温透明玻璃，所述窑道的外围采用钢结构制作，炉衬采用纤维制作保温，为了方便装卸和移动模具，在设备的两端还装有两台弧形悬臂吊行车，还有一台直线悬臂吊行车运输待溶化的铝锭，模具出炉冷却后通过悬臂吊运输到脱模车内再电动翻转倒出模具内的工件，最后再用铲车转移工件。

在现有技术中，耐热不锈钢中需要含有13~22wt%的Cr,此外还含有较高含量的Ni、Co、Ni或Nb，因而现有技术中耐热不锈钢板的价格也较为昂贵；由于在本发明中所述的耐热不锈钢主要在耐热浇道中使用，申请人发现通过合适的元素配比，可以显著降低其中的Cr的用量。在本发明中，在保证使用性能的前提下，为了降低成本，加热浇道使用的耐热钢板，具有以下化学元素组成C：0.008-0.02wt%、Si：0.05-0.15wt%、Cr：7.2~8.0wt%、Mn：3.8-4.2wt%、Al：0.35-0.42wt%、Ni：0.42-0.50wt%、P：0.03wt%以下、S：0.03wt%以下，余量为Fe及不可避免的杂质，并且其中Cr的含量满足下述所述不等式的条件：2.4[Mn-2Al]+0.2[Ni]≤[Cr]≤2.6[Mn-2.1Al]+0.4[Ni]，其中：[Mn]、[Al]、[Ni]和[Cr]分别表示钢中Mn、Al、Ni和Cr的质量百分比。所述的耐热钢板的制造方法包括以下步骤：调整钢水的组成为C：0.008-0.02wt%、Si：0.05-0.15wt%、Cr：7.2~8.0wt%、Mn：3.8-4.2wt%、Al：0.35-0.42wt%、Ni：0.42-0.50wt%、P：0.03wt%以下、S：0.03wt%以下、余量为Cr和Fe及不可避免的杂质构成，并且其中Cr的含量满足下述不等式的条件：2.4[Mn-2Al]+0.2[Ni]≤[Cr]≤2.6[Mn-2.1Al]+0.4[Ni]；制成钢坯后加热至1050~1150℃进行热轧制成热轧板；然后送入加热炉退火，控制加热炉退火气氛中过剩氧浓度在3.5～5.0%，退火温度控制在950～1000℃之间，退火时间控制在每毫米厚2～3分钟；然后将将其送入硫酸钠溶液中进行电解，控制硫酸钠溶液的比重为1.2～1.25、温度为60～80℃，电解的电流强度为3000～3500A；之后进行酸洗，酸洗溶液含8～10%的HNO₃和0.1～0.2%HF，酸洗溶液的温度为50～60℃之间，酸洗时间为30～50秒；然后进行多道次冷轧，每道次的压下率为10~20%，总压下率为60~80%；然后进行最终退火，控制加热炉退火气氛中过剩氧浓度在1.5～2.0%，退火温度控制在950～1000℃之间，退火时间控制在每毫米厚2～3分钟；最后进行最终酸洗，酸洗溶液含8～10%的HNO₃和0.1～0.2%HF，酸洗溶液的温度为50～60℃之间，酸洗时间为20～30秒。申请人发现通过在钢中适当增加Mn和Al的用量，在显著降低Cr的情况下依旧可以保持优异的耐高温氧化性。

表1给出本发明所述的耐热钢的几个具体例子以及作为比较例的钢材的成分。所述耐热钢以及比较例的钢材均采用相同的方法制备得到：即包括以下步骤：制成钢坯后加热至1080℃进行热轧制成热轧板；然后送入加热炉退火，控制加热炉退火气氛中过剩氧浓度在5.0%，退火温度控制在980℃，退火时间控制在每毫米厚2.5分钟；然后将将其送入硫酸钠溶液中进行电解，控制硫酸钠溶液的比重为1.20、温度为80℃，电解的电流强度为3000A,时间为5分钟；之后进行酸洗，酸洗溶液含10%的HNO₃和0.1%HF，酸洗溶液的温度为50℃之间，酸洗时间为50秒；然后进行多道次冷轧，每道次的压下率为10~20%，总压下率为80%；然后进行最终退火，控制加热炉退火气氛中过剩氧浓度在2.0%，退火温度控制在1000℃之间，退火时间控制在每毫米厚2.5分钟；最后进行最终酸洗，酸洗溶液含10%的HNO₃和0.1%HF，酸洗溶液的温度为50℃之间，酸洗时间为30秒。

表1余量为Fe和不可避免的杂质，单位为wt%

样品	C	Si	Mn	Al	Ni	Cr
							例1	0.01	0.12	3.8	0.35	0.42	7.8
例2	0.01	0.12	4.2	0.42	0.50	8.5
							比较例1	0.01	0.12	2.0	0.42	0.50	7.8
比较例2	0.01	0.12	3.8	0.20	0.42	7.8
							比较例3	0.01	0.12	3.8	0.20	0.42	13.2
比较例4	0.01	0.12	2.0	0.42	0.50	12.5

对例1-2以及比较例1-4采集各5片试验片(2mm厚×20mm宽×30mm长)，将这些试验片在850℃的大气气氛中保持200小时。测定试验前后的各试验片的重量，算出试验前后的重量变化，求出例1-2以及比较例1-4平均值。对例1-2以及比较例1-4采集各5片冷轧方向为拉伸方向的拉伸试验片，然后在850℃以及应变速度为0.3%/min的条件下进行拉伸试验，然后求出0.2%的弹性极限应力。上述实验结果显示在表2中。

表2

本发明的中频炉对铝液连续熔化，向拌合炉提供一定温度的铝液，中频炉工作速度快，效率高，工作可靠，故障率低，缩短了熔炼的时间，节能省耗，拌合炉连续增粘拌合，向磨具内提供一定温度的铝液进行发泡，中频炉与拌合炉之间的移动浇道采用金属材料制成，里面使用不粘铝浇注料添上，拌合炉的底部有电子秤，可以精确的计量出每炉放入的铝水的重量，计量精度±5公斤，拌合炉的搅拌机翻转均采用电动，减少劳动力的投入，并且提高了安全性，避免高温烫伤，加热浇道采用不锈钢板制作并且外围加有保温材料纤维进行保温设置，在加热浇道的上方有窑道，不让移动的台车出炉时散发温度，同侧的两台模具预热、发泡炉共用一个窑道密封，当移动台车开到指定为止后铝水通过加热浇道流入模具的中心部位，在密封的窑道的顶部安装有高温透明玻璃，便于观察铝水的情况，模具出炉后由顶起机构顶起模具后移开台车，对模具进行冷却后出模。

对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发泡铝的生产系统，其特征在于：包括沿着第一直线轨道依次设置的第一模具预热发泡两用炉、第一加热浇道和第二模具预热发泡两用炉，以及能够在所述第一模具预热发泡两用炉和第一加热浇道之间的第一直线轨道上运行的载有模具的第一台车，以及能够在所述第二模具预热发泡两用炉和第一加热浇道之间的第一直线轨道上运行的载有模具的第二台车；并且所述第一模具预热发泡两用炉、第一加热浇道和载有模具的第一台车构成第一生产线，所述第二模具预热发泡两用炉、第一加热浇道和载有模具的第二台车构成第二生产线；包括沿着第二直线轨道依次设置的第三模具预热发泡两用炉、第二加热浇道和第四模具预热发泡两用炉，以及能够在所述第三模具预热发泡两用炉和第二加热浇道之间的第二直线轨道上运行的载有模具的第三台车，以及能够在所述第三模具预热发泡两用炉和第二加热浇道之间的第二直线轨道上运行的载有模具的第三台车；并且所述第三模具预热发泡两用炉、第二加热浇道和载有模具的第三台车构成第三生产线，所述第四模具预热发泡两用炉、第二加热浇道和载有模具的第四台车构成第四生产线；所述生产系统还包括用于连续熔化铝的第一中频炉和第二中频炉，所述第一中频炉通过第一移动浇道连接有用于给所述铝液进行增粘拌合的第一拌合炉，所述第二中频炉通过第二移动浇道连接有用于给所述铝液进行增粘拌合的第二拌合炉；所述第一拌合炉通过第一加热浇道用于给第一生产线和第二生产线的模具提供铝液，所述第二拌合炉通过第二加热浇道用于给第三生产线和第四生产线的模具提供铝液；所述生产系统还包括用于监测和控制的PLC控制装置。

2.根据权利要求1所述的发泡铝的生产系统，其特征在于：所述第一生产线远离所述第一加热浇道的一侧端部还设置有第一顶起机构，所述第一顶起机构的下方设置有第一冷却系统；所述第二生产线远离所述第一加热浇道的一侧端部还设置有第二顶起机构，所述第二顶起机构的下方设置有第二冷却系统；所述第三生产线远离所述第二加热浇道的一侧端部还设置有第三顶起机构，所述第三顶起机构的下方设置有第三冷却系统；所述第四生产线远离所述第二加热浇道的一侧端部还设置有第四顶起机构，所述第四顶起机构的下方设置有第四冷却系统。

3.根据权利要求1所述的发泡铝的生产系统，其特征在于：所述加热浇道的上方设置有窑道。

4.根据权利要求1所述的发泡铝的生产系统，其特征在于：所述模具上还设置有电加热的保温盖。

5.根据权利要求1所述的发泡铝的生产系统，其特征在于：所述拌合炉包括炉体和设置在炉体内的坩埚，炉体的上方设置有通过液压提升机构带动的炉盖，炉盖上方设置有搅拌电机，所述搅拌电机带动插入到坩埚内对铝液进行搅拌的搅拌桨转动；并且在炉体的一侧还设置有支撑炉体的支架和固定在炉体外侧固定连接的转动轴，所述转动轴通过翻转电机带动炉体翻转，并且在炉体的底部设置有精确计量铝液重量的电子秤。

6.根据权利要求2所述的发泡铝的生产系统，其特征在于：所述冷却系统包括高压多喷头水雾化装置，且在水雾出口处安装有大功率的助冷风机。

7.根据权利要求1所述的发泡铝的生产系统，其特征在于：所述移动浇道由金属材料制成，且所述金属材料内壁上形成有浇注内衬材料。

8.根据权利要求1所述的发泡铝的生产系统，其特征在于：所述加热浇道采用耐高温不锈钢板制成，在所述加热浇道的外侧设置有保温材料及加热装置。

9.根据权利要求3所述的发泡铝的生产系统，其特征在于：所述窑道的侧面及顶部设置有观察铝液倒入情况的耐高温透明玻璃。

10.一种生产发泡铝的生产方法，其特征在于：所述生产方法包括以下步骤：

A、中频炉熔化铝形成铝液，并且将拌合炉内的坩埚预热至750℃；

B、将中频炉内达到设定温度的铝液通过移动浇道流入到拌合炉的坩埚内、加入发泡剂和增黏剂进行搅拌；

C、在进行步骤A和B的同时，载有模具的台车进入到模具预热发泡两用炉内进行预热并将所述模具预热至750℃；然后使所述载有模具的台车移动至所述加热浇道的指定位置，并将所述拌合炉中的铝液倒入加热浇道后流入到所述模具中，然后将所述载有模具的台车回到所述模具预热发泡两用炉内进行发泡，发泡的温度为950℃；

D、发泡结束后，所述载有模具的台车移出所述模具预热发泡两用炉，并进行雾化冷却；然后通过顶起机构顶起所述模具，然后在模具的上方盖上电加热的保温盖，之后打开冷却系统的高压喷头水雾化装置及风机冷却至温度为500℃；

E、冷却出成品后脱模。