CN112595228A - 测量工具及用于控制熔炉内熔体体积的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于在熔炉中测量熔体体积的测量工具，包括：垂直测量部，轴向具有尺寸刻度；标示结构，可移动地固定于所述垂直测量部上；长臂结构，所述长臂结构与所述垂直测量部垂直固定。该测量工具能够准确测量倒入熔炉内熔体体积。

Description

测量工具及用于控制熔炉内熔体体积的方法

技术领域

本申请涉及冶金领域，具体涉及测量工具及用于控制熔炉内熔体体积的方法。

背景技术

随着汽车、轨道交通、建筑、航空航天和军事等工业应用领域向高速、低成本、轻量化方向发展，传统的钢铁材料正逐步被铝合金材料替代，目前铝合金得到广泛应用，在熔铸车间生产铝合金扁铸锭过程中，怎样做到把铝合金扁铸锭浇铸到预先设定的长度(即，体积或重量)，并且保温炉内铝水没有剩余，一直是困扰熔铸车间的问题；特别是需要频繁切换合金的时候，该问题显得尤为突出；为了解决该问题，本专利设计了一种测量保温炉内熔体体积的工具及其使用方法。

背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不代表本领域的现有技术。

发明内容

本申请提供一种用于在熔炉中测量熔体体积的测量工具，该测量工具能够准确测量倒入熔炉内熔体体积。

根据本申请一个方面，所述用于在熔炉中测量熔体的测量工具，包括：垂直测量部，轴向具有尺寸刻度；标示结构，可移动地固定于所述垂直测量部上；长臂结构，所述长臂结构与所述垂直测量部垂直固定。

根据本申请一些实施例，所述用于在熔炉中测量熔体的测量工具包括：所述垂直测量部的量程与所述熔炉底部至所述熔炉的熔体炉口下沿的垂直高度保持一致。

根据本申请一些实施例，所述用于在熔炉中测量熔体体积的测量工具包括：所述垂直测量部设有螺纹：所述标示结构，包括：滑动螺母的环，与所述垂直测量部螺纹配合。

根据本申请一些实施例，所述长臂结构包括：定位结构，设置于所述长臂结构上，使所述长臂结构附接于所述熔炉的熔体炉口下沿。

根据本申请一些实施例，所述定位结构包括：平衡条，焊接于所述长臂结构上。

根据本申请一些实施例，所述长臂结构与所述垂直测量部垂直固定，包括：所述长臂结构与所述垂直测量部垂直固定于所述垂直测量部的最大量程处。

根据本申请一些实施例，所述长臂结构包括：直径为43～76毫米的圆柱体。

根据本申请一些实施例，所述长臂结构的材质包括：钢材、合金中的一种或多种。

根据本申请一个方面，所述用于控制熔炉内熔体体积的方法，包括以下步骤：确定所述熔炉内的空间结构；计算所述熔体所需的体积对应于所述熔体在熔炉内时的垂直高度；设置如上所述的测量工具，使所述标示结构固定于与所述熔体垂直高度对应的刻度处，将测量工具的所述垂直测量部垂直置于熔炉内；观察所述熔体注入位置，当所述熔体到达所述标示结构位置时，停止熔体注入。

根据本申请一些实施例，所述设置所述测量工具还包括：将所述长臂结构的定位结构附接于所述熔炉的熔体炉口下沿。

根据一些实施例，本申请所提供的测量工具以及控制熔炉内熔体体积的方法，可以在熔体从熔炼炉导入保温炉时，准确测量保温炉内的熔体体积，并可通过测量控制熔体体积，从而精确控制扁铸锭长度提高成材率，避免生产资源的浪费。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为根据本申请示例性实施例的测量工具结构示意图；

图2为根据本申请示例性实施例的控制熔炉内熔体体积的方法流程图；

图3为根据本申请示例性实施例的测量工具与熔炉配合示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本申请的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

目前，在铝合金生产过程中，炉体可以配置为2台熔炼炉+1台保温炉+1台铸造机为一条生产线。

保温炉是一类能控制拉铸时液体金属的温度，是熔融金属始终维持在一定温度范围内，以便保证连续铸造的正常生产和铸锭的质量。保温炉的炉型很多，如焦炭炉，煤气炉，电阻炉，感应炉等。但广泛使用的是电阻加热炉，其次是电热反射炉。这类炉子的优点是结构简单，温度控制方便，劳动条件好。保温炉的功率只要能弥补总的散热损失即可。为提高生产效率，或保证连续生产，一般大型炉组都配有保温炉。一般由熔炼炉熔化原料，调整化学成分合格后，转炉进入保温炉。保温炉功率设计低于熔炼炉。顾名思义，保温炉主要作用是对熔体进行保温，保证熔体温度一直保持在铸造温度范围内，保证连续或半连续铸造生产过程的稳定进行。保温炉也被称作“静置炉”，这是因为它客观上具有静置除气和均匀化的作用。

熔体从熔炼炉倒入保温炉时，无法准确知道倒入保温炉内熔体体积，进而无法准确控制扁铸锭长度。对于市场及实际所需，许多客户对司卷径有范围要求。在生产过程中，若铸锭长度偏短需要报废处理，若铸锭长度偏长，需锯切掉超长部分。因此，铸锭长度无论偏短还是偏长都为不良品，对成材率造成极大的影响。

有鉴于此，为了控制铸锭长度，准确测量倒入保温炉内熔体体积，本申请提供一种用于测量熔炉内熔体体积的测量工具及其使用方法。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为根据本申请示例性实施例的测量工具结构示意图。

参见图1，根据示例性实施例，本申请测量工具包括垂直测量部101、标示结构103和长臂结构105。在一些实施例中，垂直测量部101具有尺寸刻度，标示结构103可移动地固定于垂直测量部101上，并且长臂结构105的一端与垂直测量部101的顶端垂直固定。

如图1所示，根据示例性实施例，假设熔炉底部至熔炉的熔体炉口下沿垂直高度为h，垂直测量部101的长度可以与该高度h保持一致。根据一些实施例，垂直测量部101可以设有螺纹，其上的标示结构103可以设置为螺母环，通过与垂直测量部101上螺纹的配合控制其在垂直测量部101上的位置。在本实施例中，垂直测量部的材质可以选用实心的铸铁棒，直径范围在10～40毫米，可根据熔炉现场所需进行配置，此处不做限制。

如图1所示，根据一些实施例，标示结构103除上述螺纹配合之外，开可以以其他形式配合，例如过盈配合、卡扣配合等，此处不再做限制。在一些实施例中，标示结构可由金属材料构成。

参见图1，根据一些实施例，长臂结构105还可以包括定位结构107，可以设置在长臂结构105的一处固定位置上，该固定位置可以使测量工具在工作时，使长臂结构附接于熔炉熔体炉口下沿，可以方便工作人员手持长臂末端。在一些实施例中，定位结构107包括平衡条，焊接于长臂结构上，在使用过程中，平衡条107可以用于防止测量工具的倾斜。在本实施例中，长臂结构105可以与垂直测量部101垂直固定于垂直测量部的最大量程处。长臂结构105可以为43～76毫米的圆柱体，其材质可以选用钢材、合金材料中的一种或多种，此处不做限制。

图2为根据本申请示例性实施例的控制熔炉内熔体体积的方法流程图。

在S200中，确定熔炉内的空间结构。在本实施例中，熔炉为保温炉，其内部结构如3所示，301为保温炉，302为本申请的测量工具。保温炉底部a＝208厘米，保温炉炉体内腔宽度B＝750厘米，测量熔体深度为h。b1、b2、b3为对应保温炉底部三个水平长度，b1、b2、b3与深度h的关系如下所示：

b1＝h×tan60°，b3＝a，b2＝h×tan67.5°

内腔可容纳熔体部分横截面积为S，S与其他参数的关系如下：

S＝(b1+b2+b3+a)×h/2＝(h×tan60°+a+h×tan67.5°+a)×h/2

内腔可容纳熔体部分的体积V，V与上述参数的关系如下：

V＝S×B＝(h×tan60°+a+h×tan67.5°+a)×h/2×B

根据示例性实施例，在确定完成熔炉内的空间结构之后，转入S202中。

在S202中，计算熔体所需的体积对应于熔体在熔炉内时的垂直高度。

在本实施例中，熔体可以为铝熔体，则其重量W(Kg)与体积的关系如下：

W＝V×ρ＝(h×tan60°+a+h×tan67.5°+a)×h/2×B×2.3/1000

＝3.576×h×h+358.5×h

其中ρ为铝熔体密度。在确定熔体对应的垂直高度之后，转入S204中。

在S204中，根据示例性实施例，设置测量工具，使标示结构固定于与熔体垂直高度对应的刻度处，将测量工具的垂直测量部垂直于熔炉内。

根据一些实施例，例如，在铝合金熔炼铸造车间中，在熔体从熔炼炉导入保温炉之前，根据计划生产令计算所需要的铝水重量，通过上一步计算的重量和深度对应至下列关系表1：

表1熔体垂直高度和重量对应关系表

在本实施例中，通过表1找到对应的垂直高度，调整测量工具垂直测量部的螺母，设定垂直测量部的螺母所需要的长度，并将测量工具置于保温炉中。为保证每次测量的垂直高度位置相同，测量工具每次测量需要在熔体炉口固定位置伸出长度至长臂结构平衡条搭接在熔体炉口位置，如图3所示。

在本实施例中，上述所用的测量工具的垂直测量部和长臂结构固定，呈直角焊接，垂直测量部长度与保温炉深度h保持一致长臂结构从平衡条至与垂直测量部固定直角部分的长度大于b1，小于b1+a，目的在于测量液位深度时，防止垂直测量部落在保温炉内的斜坡位置，如3所示。

根据一些实施例，垂直测量部设置有螺纹，标示结构可以为与垂直测量部螺纹配合的螺母环，通过调整螺母高度固定标示结构的位置。

根据示例性实施例，为了防止使用本申请测量工具时发生倾斜，长臂结构还设置有定位结构，使其附接于熔炉的熔体炉口下沿。在本实施例中，定位结构可以是焊接于长臂结构上的平衡条，使用过程中，平衡条搭接在熔炉熔体炉口下沿，工作人员操作过程中可以手持长臂结构的自由端。

设置完成测量工具之后，转入S206中。

根据示例性实施例，在S206中，注入熔体至标示结构所在位置时，停止熔体的注入。

根据一些实施例，本申请所提供的测量工具以及用于控制熔炉内熔体体积的方法，结合炉内腔形状计算出重量和熔体深度的对应关系，利用如上述实施例所描述的测量工具，能够准确测量熔炉或保温炉中的熔体重量，使其误差范围控制在±1％之内。由此，测量炉内熔体重量，继而控制铸锭长度，避免铸锭由于长度短尺造成的铸锭报废，提高了成材率。另外，由于准确测量炉内熔体重量，控制铸锭长度，减少铸锭由于长度过长需要锯切过长部分，避免生产资源的浪费。更进一步地，也因为对于炉内熔体重量的精确测量，减少了铸锭由于长度过长对铸造机、锯切机工时的浪费。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于在金属炉中测量熔体的测量工具，其特征在于，包括：

垂直测量部，轴向具有尺寸刻度；

标示结构，可移动地固定于所述垂直测量部上；

长臂结构，所述长臂结构与所述垂直测量部垂直固定。

2.根据权利要求1所述的测量工具，其特征在于，包括：

所述垂直测量部的量程与所述熔炉底部至所述熔炉的熔体炉口下沿的垂直高度保持一致。

3.根据权利要求1所述的测量工具，其特征在于，包括：

所述垂直测量部设有螺纹：

所述标示结构，包括：螺母，与所述垂直测量部螺纹配合。

4.根据权利要求1所述的测量工具，其特征在于，所述长臂结构包括：

定位结构，设置于所述长臂结构上，使所述长臂结构附接于所述熔炉的熔体炉口下沿。

5.根据权利要求4所述的测量工具，其特征在于，所述定位结构包括：

平衡条，焊接于所述长臂结构上。

6.根据权利要求1所述的测量工具，其特征在于，所述长臂结构与所述垂直测量部垂直固定于所述垂直测量部的最大量程处。

7.根据权利要求1所述的测量工具，其特征在于，所述长臂结构包括：

直径为43～76毫米的圆柱体。

8.根据权利要求7所述的测量工具，其特征在于，所述长臂结构的材质包括：

钢材、合金中的一种或多种。

9.一种用于控制熔炉内熔体体积的方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定所述熔炉内的空间结构；

计算所述熔体所需的体积对应于所述熔体在熔炉内时的垂直高度；

设置如权利要求1～8中任一项所述的测量工具，使所述标示结构固定于与所述熔体垂直高度对应的刻度处，将测量工具的所述垂直测量部垂直置于熔炉内；

注入所述熔体至所述标示结构位置时，停止所述熔体的注入。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述设置所述测量工具还包括：

将所述长臂结构的定位结构附接于所述熔炉的熔体炉口下沿。

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