CN111097883A - 一种铝合金铸造装置及其铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铝合金铸造装置及其铸造方法，通过设置控制器以及自动铝合金自动配料装置结合，实现精准自动称料配料，形成熔融铝合金液后经过除气装置进行除气以及除杂，使得制备的铝合金具有高屈服强度、抗拉强度、延伸率、硬度以及‑60℃冲击韧性，力学性能佳的优点。并通过设置超声波探伤装置、警示装置以及控制器，与移动装置信号连接，操作人员能及时并随时随地了解到铝合金生产产品的质量，并做出相应的控制操作，保证铝合金生产的质量，具有积极的推广意义，不仅增加了铝合金铸造的智能化，能降低人工成本，还整体上提高了铝合金制备的便捷性，可靠性以及稳定性，大大提高了生产效率，还能降低能耗。

Description

一种铝合金铸造装置及其铸造方法

技术领域

本发明涉及金属制备领域，具体而言，涉及一种铝合金铸造装置及其铸造方法。

背景技术

铝合金具有比强度高、耐腐蚀、延展性好等优点，但铝合金的处理工艺对其性能也有显著影响。处理温度以及处理工艺的控制会影响溶质原子及各相粒子的互溶，从而影响铝合金的整体性能。另外，铝合金在生产过程中，会产生较多的杂质及吸氢，会严重影响铝液的品质。而且现有的铝合金制备出来工艺中，自动化程度低，产品的质检程度大部分靠人工完成，使得操作人员不能及时有效地处理问题产品。

如专利号为CN201510799706.3的专利公开了一种铝合金，包括以下成分：Si；Fe；Cu；Mn；M；Cr；Zn≤0.02％；Ti；Zr；Al余量，制备得到铝合金力学性能较高，但是该专利制备的铝合金需要耗费的人工成本大。又如专利号为CN201810955611.X公开了一种结合金属强烈塑性变形和金属热处理的铝合金的制备方法，通过制备棒状材料、固溶处理、淬火、变形等工艺后制备耐腐蚀性强的铝合金，但其不能解决铝合金生产过程中杂质多的问题。再如PCT/CN2012/076106申请号公开了一种铝硅镁系铸造铝合金及铸造工艺，通过冷却和时效处理提高铝合金的抗拉强度，并不能解决生产不够智能化处理。

综合上，在铝合金制备领域，其实际应用中的亟待处理的实际问题还有很多未提出具体的解决方案。

发明内容

本发明提出了一种铝合金铸造装置及其铸造方法以解决所述问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铝合金铸造装置，包括控制器、铝合金自动配料装置、熔炼炉、除气装置、铸造槽、警示装置以及超声波探伤装置，且所述控制器分别通过数据导线电性连接所述熔炼炉、所述除气装置、所述铸造槽、所述警示装置以及所述超声波探伤装置；所述除气装置一端与所述熔炼炉连接，另一端与所述铸造槽的输入端固定连接，所述超声波探伤装置设置在所述铸造槽上，所述铝合金自动配料装置与所述熔炼炉连接；且所述除气装置上设置有模盘，所述模盘外设置有流槽一，所述模盘内设置有流槽二以及透气砖，且所述模盘底部设置有进气口，所述进气口上镶嵌透气模块。

可选地，所述铝合金自动配料装置通过输料管道与所述熔炼炉连接，所述输料管道与所述自动配料装置的连接处设置有计量机构，并设置有所述计量机构的开关阀，且所述开关阀与所述控制器连接。

可选地，所述控制器能根据设定的铝合金元素质量百分比例控制所述铝合金自动配料装置进行铝合金元素材料的计量以及通过控制所述开关阀来控制铝合金元素材料的添加。

可选地，所述进气口上还设置了气阀，所述气阀与所述控制器通过数据导线电性连接，能实现对通入气体的量进行控制。

可选地，所述控制器能与客户端信号连接。

可选地，所述铸造槽还设置了拉锭口，所述超声波探伤装置固定连接在所述拉锭口一侧，并与所述控制装置通过数据导线电性连接，当所述超声波探伤装置检测到铸锭损伤，则所述超声波探伤装置将损伤信息传输至所述控制器，所述控制器对损伤信息进行分析并将分析后的损伤信息输送至所述警示装置以及所述客户端。

另外，提供一种铝合金铸造方法，所述铝合金铸造方法包括如下步骤：

(1)根据铝合金元素的质量百分比，在所述控制器上设定铝合金元素含量为：Zn1.0-2.4％、Si 0-0.3％、Mg 0.3-0.5％、Sr 0.01-2.8％、Ba 0.01-7.83％、Zr 0-0.01％、Mn0.01-0.08％、Fe 0-0.1％，余量为Al及附带的杂质；并控制所述铝合金自动配料装置进行铝合金元素原材料的配料，所述计量机构进行称量配料；

(2)配料完成后，所述控制器控制关闭所述开关阀，上述铝合金原材料进入所述熔炼炉中，并在650-760℃下均匀熔炼，得到铝合金液；

(3)将所述铝合金液通过流槽流至所述除气装置的模盘，并经过透气砖，所述控制器控制透气砖底部的进气口的气阀打开，匀速通入惰性气体；

(4)将经过除气装置处理后的铝合金液在铸造温度为730-750℃的铸造槽中铸造成铝合金铸锭，所述铸锭经过铸造槽的拉锭口，所述超声波探伤装置检测到铸锭出现损伤，并将损伤信息传输至所述控制器，所述控制器对损伤信息进行分析并将分析后的损伤信息输送至所述警示装置以及所述客户端；若无检测铸锭的损伤信息，则进行下一步铝合金铸锭的均匀化处理，然后空冷却至室温。

可选地，所述惰性气体为高纯N2或Ar。

与现有技术相比，本发明所取得的有益技术效果是：

1、本发明的铝合金铸造装置结合铸造方法，不仅增加了铝合金铸造的智能化，能降低人工成本，还整体上提高了铝合金制备的便捷性，可靠性以及稳定性。

2、本发明的铝合金铸造装置中设置了控制器以及自动铝合金自动配料装置结合，能实现自动称料配料，且配料更加精准，对获得综合性能佳的铝合金具有积极的促进作用，形成熔融铝合金液后经过除气装置进行除气以及除杂，使得制备的铝合金具有高屈服强度、抗拉强度、延伸率、硬度以及-60℃冲击韧性，力学性能佳。

3、本发明的铝合金装置与铸造方法结合能缩短整个铝合金铸造的生产工艺，大大提高了生产效率，还能降低能耗。

4、本发明利用铝合金铸造装置的铸造方法来制备铝合金的总体上工艺简单，通过设置超声波探伤装置、警示装置以及控制器，并能与移动装置信号连接，具有时效性的特点，操作人员能及时并随时随地了解到铝合金生产产品的质量，并做出相应的操作，保证铝合金生产的质量，具有积极的推广意义。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明实施例之一中一种铝合金铸造装置的部分结构示意图；

图2是本发明实施例之一中一种铝合金铸造装置的部分结构示意图；

图3是本发明实施例之一中一种铝合金铸造装置及其铸造方法的示意图。

附图标记说明：1-模盘；2-进气口；3-透气砖；4-流槽一；5-流槽二。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、

“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明为一种铝合金铸造装置及其铸造方法，根据图所示讲述以下实施例：

实施例1：

一种铝合金铸造装置，包括控制器、铝合金自动配料装置、熔炼炉、除气装置、铸造槽、警示装置以及超声波探伤装置，且所述控制器分别通过数据导线电性连接所述熔炼炉、所述除气装置、所述铸造槽、所述警示装置以及所述超声波探伤装置；所述除气装置一端与所述熔炼炉连接，另一端与所述铸造槽的输入端固定连接，所述超声波探伤装置设置在所述铸造槽上，所述铝合金自动配料装置与所述熔炼炉连接；且所述除气装置上设置有模盘，所述模盘外设置有流槽一，所述模盘内设置有流槽二以及透气砖，且所述模盘底部设置有进气口，所述进气口上镶嵌透气模块。

其中，所述铝合金自动配料装置通过输料管道与所述熔炼炉连接，所述输料管道与所述自动配料装置的连接处设置有计量机构，并设置有所述计量机构的开关阀，且所述开关阀与所述控制器连接；所述控制器能根据设定的铝合金元素质量百分比例控制所述铝合金自动配料装置进行铝合金元素材料的计量以及通过控制所述开关阀来控制铝合金元素材料的添加；所述进气口上还设置了气阀，所述气阀与所述控制器通过数据导线电性连接，能实现对通入气体的量进行控制；所述控制器能与客户端信号连接；所述铸造槽还设置了拉锭口，所述超声波探伤装置固定连接在所述拉锭口一侧，并与所述控制装置通过数据导线电性连接，当所述超声波探伤装置检测到铸锭损伤，则所述超声波探伤装置将损伤信息传输至所述控制器，所述控制器对损伤信息进行分析并将分析后的损伤信息输送至所述警示装置以及所述客户端。

另外，提供一种铝合金铸造方法，所述铝合金铸造方法包括如下步骤：

(1)根据铝合金元素的质量百分比，在所述控制器上设定铝合金元素含量为：Zn1.0％、Si0.3％、Mg 0.3％、Sr 0.01％、Ba 0.01％、Zr 0％、Mn 0.01％、Fe 0％，余量为Al及附带的杂质；并控制所述铝合金自动配料装置进行铝合金元素原材料的配料，所述计量机构进行称量配料；

(2)配料完成后，所述控制器控制关闭所述开关阀，上述铝合金原材料进入所述熔炼炉中，并在650℃下均匀熔炼，得到铝合金液；

(3)将所述铝合金液通过流槽流至所述除气装置的模盘，并经过透气砖，所述控制器控制透气砖底部的进气口的气阀打开，匀速通入惰性气体；在本实施例中所述惰性气体为高纯N2或Ar

(4)将经过除气装置处理后的铝合金液在铸造温度为730℃的铸造槽中铸造成铝合金铸锭，所述铸锭经过铸造槽的拉锭口，所述超声波探伤装置检测到铸锭出现损伤，并将损伤信息传输至所述控制器，所述控制器对损伤信息进行分析并将分析后的损伤信息输送至所述警示装置以及所述客户端；若无检测铸锭的损伤信息，则进行下一步铝合金铸锭的均匀化处理，然后空冷却至室温。

实施例2：

一种铝合金铸造装置，包括控制器、铝合金自动配料装置、熔炼炉、除气装置、铸造槽、警示装置以及超声波探伤装置，且所述控制器分别通过数据导线电性连接所述熔炼炉、所述除气装置、所述铸造槽、所述警示装置以及所述超声波探伤装置；所述除气装置一端与所述熔炼炉连接，另一端与所述铸造槽的输入端固定连接，所述超声波探伤装置设置在所述铸造槽上，所述铝合金自动配料装置与所述熔炼炉连接；且所述除气装置上设置有模盘，所述模盘外设置有流槽一，所述模盘内设置有流槽二以及透气砖，且所述模盘底部设置有进气口，所述进气口上镶嵌透气模块。

其中，所述铝合金自动配料装置通过输料管道与所述熔炼炉连接，所述输料管道与所述自动配料装置的连接处设置有计量机构，并设置有所述计量机构的开关阀，且所述开关阀与所述控制器连接；所述控制器能根据设定的铝合金元素质量百分比例控制所述铝合金自动配料装置进行铝合金元素材料的计量以及通过控制所述开关阀来控制铝合金元素材料的添加；所述进气口上还设置了气阀，所述气阀与所述控制器通过数据导线电性连接，能实现对通入气体的量进行控制；所述控制器能与客户端信号连接；所述铸造槽还设置了拉锭口，所述超声波探伤装置固定连接在所述拉锭口一侧，并与所述控制装置通过数据导线电性连接，当所述超声波探伤装置检测到铸锭损伤，则所述超声波探伤装置将损伤信息传输至所述控制器，所述控制器对损伤信息进行分析并将分析后的损伤信息输送至所述警示装置以及所述客户端。

另外，提供一种铝合金铸造方法，所述铝合金铸造方法包括如下步骤：

(1)根据铝合金元素的质量百分比，在所述控制器上设定铝合金元素含量为：Zn2.4％、Si 0％、Mg 0.5％、Sr 2.8％、Ba 7.83％、Zr 0％、Mn0.08％、Fe 0.1％，余量为Al及附带的杂质；并控制所述铝合金自动配料装置进行铝合金元素原材料的配料，所述计量机构进行称量配料；

(2)配料完成后，所述控制器控制关闭所述开关阀，上述铝合金原材料进入所述熔炼炉中，并在760℃下均匀熔炼，得到铝合金液；

(3)将所述铝合金液通过流槽流至所述除气装置的模盘，并经过透气砖，所述控制器控制透气砖底部的进气口的气阀打开，匀速通入惰性气体；所述惰性气体为高纯N2或Ar；

(4)将经过除气装置处理后的铝合金液在铸造温度为750℃的铸造槽中铸造成铝合金铸锭，所述铸锭经过铸造槽的拉锭口，所述超声波探伤装置检测到铸锭出现损伤，并将损伤信息传输至所述控制器，所述控制器对损伤信息进行分析并将分析后的损伤信息输送至所述警示装置以及所述客户端；若无检测铸锭的损伤信息，则进行下一步铝合金铸锭的均匀化处理，然后空冷却至室温。

实施例3：

一种铝合金铸造装置，包括控制器、铝合金自动配料装置、熔炼炉、除气装置、铸造槽、警示装置以及超声波探伤装置，且所述控制器分别通过数据导线电性连接所述熔炼炉、所述除气装置、所述铸造槽、所述警示装置以及所述超声波探伤装置；所述除气装置一端与所述熔炼炉连接，另一端与所述铸造槽的输入端固定连接，所述超声波探伤装置设置在所述铸造槽上，所述铝合金自动配料装置与所述熔炼炉连接；且所述除气装置上设置有模盘，所述模盘外设置有流槽一，所述模盘内设置有流槽二以及透气砖，且所述模盘底部设置有进气口，所述进气口上镶嵌透气模块。

其中，所述铝合金自动配料装置通过输料管道与所述熔炼炉连接，所述输料管道与所述自动配料装置的连接处设置有计量机构，并设置有所述计量机构的开关阀，且所述开关阀与所述控制器连接。所述控制器能根据设定的铝合金元素质量百分比例控制所述铝合金自动配料装置进行铝合金元素材料的计量以及通过控制所述开关阀来控制铝合金元素材料的添加。

所述熔炼炉设置有加热装置，所述加热装置与所述控制器连接，并对加热装置进行温度控制，所述加热装置上设置有加热元件，所述加热元件分布在所述熔炼炉竖直方向依次上下排布，各加热元件均配备一个热电偶，并且各热电偶连接所述控制器，所述控制器对各加热元件进行调节，使各加热元件对应加热到不同的设定温度，进而控制熔炼炉的温度；

所述进气口上还设置了气阀，所述气阀与所述控制器通过数据导线电性连接，能实现对通入气体的量进行控制。

所述控制器能与客户端信号连接。

所述铸造槽还设置了拉锭口，所述超声波探伤装置固定连接在所述拉锭口一侧，并与所述控制装置通过数据导线电性连接，当所述超声波探伤装置检测到铸锭损伤，则所述超声波探伤装置将损伤信息传输至所述控制器，所述控制器对损伤信息进行分析并将分析后的损伤信息输送至所述警示装置以及所述客户端。

另外，提供一种铝合金铸造方法，所述铝合金铸造方法包括如下步骤：

(1)根据铝合金元素的质量百分比，在所述控制器上设定铝合金元素含量为：Zn2.0％、Si 0.2％、Mg0.4％、Sr 2.0％、Ba 4.1％、Zr 0.01％、Mn 0.05％、Fe 0.1％，余量为Al及附带的杂质；并控制所述铝合金自动配料装置进行铝合金元素原材料的配料，所述计量机构进行称量配料；

(2)配料完成后，所述控制器控制关闭所述开关阀，上述铝合金原材料进入所述熔炼炉中，所述控制控制加热装置的温度，并在700℃下均匀熔炼，得到铝合金液；

(3)将所述铝合金液通过流槽流至所述除气装置的模盘，并经过透气砖，所述控制器控制透气砖底部的进气口的气阀打开，匀速通入惰性气体，且所述惰性气体为高纯N2或Ar；

(4)将经过除气装置处理后的铝合金液在铸造温度为740℃的铸造槽中铸造成铝合金铸锭，所述铸锭经过铸造槽的拉锭口，所述超声波探伤装置检测到铸锭出现损伤，并将损伤信息传输至所述控制器，所述控制器对损伤信息进行分析并将分析后的损伤信息输送至所述警示装置以及所述客户端；若无检测铸锭的损伤信息，则进行下一步铝合金铸锭的均匀化处理，然后空冷却至室温，且本实施例中铸造的速度为42-55mm/min。

对比例1：

与实施例3的区别仅在于未设置控制器，所述铝合金的铸造装置包括配料装置、熔炼炉、除气装置以及铸造槽并依次连接，操作人员依次进行监控与操作。

对比例2：

与实施例3的区别仅在于铝合金的铸造装置中未设置除气装置，在制备方法中通过普通的过滤板进行除杂，其它不变。

对比例3：

与实施例3的区别仅在未设置超声波探伤装置，其它未改变。

对实施例1-3和对比例1-3制备的铝合金做性能测试，记录如下：

由上述数据分析可知，本发明制备的铝合金具有优异的屈服强度、断裂强度以及延伸率，且屈服强度在400Mpa以上，断裂强度在422Mpa以上，延伸率在10.2以上。另外，制备100根铝合金铸锭中，经过测定铸锭的成型优异的成型率为95.9％以上，成品率为92.4％以上。且本发明中不仅对铸锭进行表面质量检测，还设置了超声波探伤装置，对铸造的铸锭进行内部损伤检测，结果发现，本发明的制备的铝合金不仅具有优异的外观，综合性能佳，损伤率低于1％。而对比例中制备的铝合金综合性能较实施例的差。

综合上，本发明铝合金制备装置并通过该装置制备铝合金，得到综合性能较佳的了铝合金，且整体的制备过程具有便捷性、可靠性以及稳定性的优点。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置,例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种铝合金铸造装置，其特征在于，包括控制器、铝合金自动配料装置、熔炼炉、除气装置、铸造槽、警示装置以及超声波探伤装置，且所述控制器分别通过数据导线电性连接所述熔炼炉、所述除气装置、所述铸造槽、所述警示装置以及所述超声波探伤装置；所述除气装置一端与所述熔炼炉连接，另一端与所述铸造槽的输入端固定连接，所述超声波探伤装置设置在所述铸造槽上，所述铝合金自动配料装置与所述熔炼炉连接；且所述除气装置上设置有模盘，所述模盘外设置有流槽一，所述模盘内设置有流槽二以及透气砖，且所述模盘底部设置有进气口，所述进气口上镶嵌透气模块。

2.根据权利要求1所述的铝合金铸造装置，其特征在于，所述铝合金自动配料装置通过输料管道与所述熔炼炉连接，所述输料管道与所述自动配料装置的连接处设置有计量机构，并设置有所述计量机构的开关阀，且所述开关阀与所述控制器连接。

3.根据权利要求2所述的铝合金铸造装置，其特征在于，所述控制器能根据设定的铝合金元素质量百分比例控制所述铝合金自动配料装置进行铝合金元素材料的计量以及通过控制所述开关阀来控制铝合金元素材料的添加。

4.根据权利要求1所述的铝合金铸造装置，其特征在于，所述进气口上还设置了气阀，所述气阀与所述控制器通过数据导线电性连接，能实现对通入气体的量进行控制。

5.根据权利要求1所述的铝合金铸造装置，其特征在于，所述控制器能与客户端信号连接。

6.根据权利要求1所述的铝合金铸造装置，其特征在于，所述铸造槽还设置了拉锭口，所述超声波探伤装置固定连接在所述拉锭口一侧，并与所述控制装置通过数据导线电性连接，当所述超声波探伤装置检测到铸锭损伤，则所述超声波探伤装置将损伤信息传输至所述控制器，所述控制器对损伤信息进行分析并将分析后的损伤信息输送至所述警示装置以及所述客户端。

7.一种应用权利要求1-6任一项所述的铝合金铸造装置的铝合金铸造方法，其特征在于，所述铝合金铸造方法包括如下步骤：

(1)根据铝合金元素的质量百分比，在所述控制器上设定铝合金元素含量为：Zn 1.0-2.4％、Si 0-0.3％、Mg 0.3-0.5％、Sr 0.01-2.8％、Ba 0.01-7.83％、Zr 0-0.01％、Mn0.01-0.08％、Fe 0-0.1％，余量为Al及附带的杂质；并控制所述铝合金自动配料装置进行铝合金元素原材料的配料，所述计量机构进行称量配料；

(2)配料完成后，所述控制器控制关闭所述开关阀，上述铝合金原材料进入所述熔炼炉中，并在650-760℃下均匀熔炼，得到铝合金液；

(3)将所述铝合金液通过流槽流至所述除气装置的模盘，并经过透气砖，所述控制器控制透气砖底部的进气口的气阀打开，匀速通入惰性气体；

(4)将经过除气装置处理后的铝合金液在铸造温度为730-750℃的铸造槽中铸造成铝合金铸锭，所述铸锭经过铸造槽的拉锭口，所述超声波探伤装置检测到铸锭出现损伤，并将损伤信息传输至所述控制器，所述控制器对损伤信息进行分析并将分析后的损伤信息输送至所述警示装置以及所述客户端；若无检测铸锭的损伤信息，则进行下一步铝合金铸锭的均匀化处理，然后空冷却至室温。

8.根据权利要求7所述的铝合金铸造方法，其特征在于，所述惰性气体为高纯N2或Ar。

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