CN212494600U - 一种超大铝合金铸锭在线加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于铝合金棒热挤压加工领域，涉及一种超大铝合金铸锭在线加热装置，依次包括圆铸锭推送系统、感应加热系统和出料系统，感应加热系统包括加热筒体、缠绕在加热筒体上的若干组感应线圈以及安装在加热筒体外的防护罩，每组感应线圈均由独立闭合回路控制调节，加热筒体的内壁为白钢内胆层，防护罩外侧固定安装有冷却循环水管，防护罩外侧下部安装有感应线圈托板，防护罩的前侧底部滑动安装有便于拿取加热筒体的运锭托盘；防护罩的下侧还安装有便于为每组感应线圈提供单独电源的电容柜，该在线加热装置可缩短超大铝合金铸锭的加热时间，提高铝合金铸锭的加热效率与温度均匀性，实现超大断面铝挤压型材的生产。

Description

一种超大铝合金铸锭在线加热装置

技术领域

本实用新型属于铝合金棒热挤压加工领域，涉及一种超大铝合金铸锭在线加热装置，尤其涉及一种直径大于700mm的超大铝合金铸锭在线加热装置。

背景技术

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝合金圆铸锭是用氧化铝-冰晶石通过电解法生产出来的。在铝合金挤压生产中，铸锭加热好坏直接影响产品的质量。目前，铝合金圆铸锭在挤压前的加热方式有电阻加热、燃气或燃油加热、感应炉加热等。电阻加热由于加热速度慢已逐渐被淘汰。燃气或燃油加热成本低，使用较多，但温度控制范围比较困难。感应加热速度快、生产灵活。

对于直径大于700mm的超大铝合金铸锭在线加热尚无技术应用，传统的加热行业，普遍采用电阻丝和石英的加热方式，而这种传统的加热方式，其热效率比较低，电阻丝加热方式的电能损失高达50％以上。而电磁感应加热是通过电流产生磁场，使得铁质金属管道自身发热，再加上隔热材质，防止管道热量的散发，热利用率高达95％以上。但是于现有电磁加热炉对于直径大于700mm的超大铝合金铸锭加热效果欠佳，存在超大铝合金铸锭加热时间过长，铝合金铸锭的趋肤效应明显，经常会出现铝合金铸锭表层组织过烧，铝合金铸锭表面与心部温差大的现象。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型为了解决现有电磁加热炉加热超大铝合金铸锭时，存在超大铝合金铸锭加热时间过长，铝合金铸锭的趋肤效应明显，经常会出现铝合金铸锭表层组织过烧，铝合金铸锭表面与心部温差大的问题，提供一种超大铝合金铸锭在线加热装置，该在线加热装置可缩短超大铝合金铸锭的加热时间，提高铝合金铸锭的加热效率与温度均匀性，实现超大断面铝挤压型材的生产。

为达到上述目的，本实用新型提供一种超大铝合金铸锭在线加热装置，依次包括圆铸锭推送系统、感应加热系统和出料系统，感应加热系统包括加热筒体、缠绕在加热筒体上的若干组感应线圈以及安装在加热筒体外的防护罩，每组感应线圈均由独立闭合回路控制调节，加热筒体的内壁为白钢内胆层，防护罩外侧固定安装有冷却循环水管，防护罩下部安装有感应线圈托板，防护罩中部固定安装有若干开设有通孔的测温针座，测温针座的通孔内放置便于测量加热筒体温度的测温针，防护罩的前侧底部滑动安装有便于拿取加热筒体的运锭托盘；防护罩的下侧还安装有便于为每组感应线圈提供单独电源的电容柜。

本基础方案的有益效果在于：独立感应线圈闭合回路采用可控硅结合无触点开关单独调节每组感应线圈的加热功率，能够实现加热筒体的梯度升温。在铝锭加热取出后，冷却循环水管内的冷却水能够对防护罩内的各部件进行快速冷却。

进一步，圆铸锭推送系统包括机架、安装在机架上用于放置待加热铝合金铸锭的直线导轨、安装在机架上侧的机架减速机以及安装在机架上的坦克链，坦克链的自由端固定安装有便于推送圆铸锭的推锭铜头，推锭铜头的圆周方向上固定安装有冷却水管，机架的下部固定安装有涨紧支架和涨紧气缸。有益效果：推锭铜头圆周方向上冷却水管的设置是为了防止推锭铜头与圆铸锭接触面温度太高。

进一步，防护罩由上压板和下压板扣合而成。有益效果：扣合式的防护罩便于防护罩内加热筒体的检修。

进一步，白钢内胆层外侧为阻燃层，阻燃层外侧为正多边形的连接板，连接板上固定安装有内胆调节块。有益效果：阻燃层放置白钢内胆层内铝锭温度过高发生自燃。

进一步，连接板外侧安装有定位支架。有益效果：定位支架用于固定连接板。

进一步，防护罩的顶部四角处固定安装有便于拿取防护罩的吊耳。有益效果：吊耳起到便于防护罩开启的作用。

进一步，电容柜内部安装有变压装置。有益效果：变压装置能够提高每组感应线圈两端的电势差。

进一步，出料系统包括传送带、运棒电机和运棒减速机，运棒减速机上安装主动齿轮，传送带的端部安装从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮通过链条连接。有益效果：通过传送带将加热后的铝合金铸锭运输到下一个工序。

一种超大铝合金铸锭的在线加热方法，包括以下步骤：

A、车间行车或悬臂吊将预热后的铝合金铸锭送至圆铸锭推送系统中的直线导轨上，开启机架减速机，通过推锭铜头将铝合金铸锭推送至加热筒体内；

B、开启电容柜，通过电磁感应线圈加热铝合金铸锭，加热筒体外的感应线圈分为6段，分别通过电容柜中不同的电源控制，并通过变压装置进行增压，实现对铝合金铸锭的梯度加热，避免铝合金铸锭表面和芯部温差过大；

C、将加热后的铝合金铸锭通过推锭铜头推出至出料系统中的传送带上运输至下一工序，同时开启外侧的冷却水管对推锭铜头持续降温。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所公开的超大铝合金铸锭在线加热装置，为避免超大铝合金产生趋肤效应同时不影响加热效率，采用中频感应电炉，利用三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的电流，再通过内部变压装置，提高电势差，进一步增强电容和感应线圈里流过的交变电流，在感应圈中产生高密度与高强度的磁力线，并切割感应圈里盛放的铝合金铸锭，在铝合金铸锭中产生很大的涡流，这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量，从而达到快速加热铝合金铸锭的目的。

2、本实用新型所公开的超大铝合金铸锭在线加热装置，为了提高超大铝合金铸锭加热速度的同时，采用单锭预热梯度加热的多层感应线圈升温方法，让整个电磁感应加热炉内形成多个独立的电磁加热线圈闭合回路，每一个闭合加热线圈回路都单独与电源相连，分别控制，采用无触点开关确保各段线圈的可控性，从而产生铝合金铸锭轴向梯度升温的效果，既提高了加热效率，又避免了铝合金铸锭表面和心部温差过大引起的铸锭组织内应力，使产品产生应力腐蚀与应力开裂。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型超大铝合金铸锭在线加热装置的结构示意图；

图2为本实用新型超大铝合金铸锭在线加热装置中感应加热系统的结构示意图；

图3为本实用新型超大铝合金铸锭在线加热装置中感应加热系统的侧视图；

图4为本实用新型超大铝合金铸锭在线加热装置中冷却循环水管的安装示意图。

附图标记：直线导轨11、机架减速器12、坦克链13、推锭铜头14、冷却水管15、涨紧支架16、涨紧气缸17、加热筒体21、隔温侧板22、感应线圈托板23、测温针座24、吊耳25、运锭托盘26、电容柜27、感应线圈28、冷却循环水管29、运棒电机31、运棒减速机32、链条33、上压板34、下压板35、隔温上盖板36、内胆调节块37、连接板38、定位支架39、白钢内胆层40、阻燃层41。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型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；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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，不能理解为对本实用新型的限制，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。

如图1～4所示的一种超大铝合金铸锭在线加热装置，依次包括圆铸锭推送系统、感应加热系统和出料系统，圆铸锭推送系统包括机架、安装在机架上用于放置待加热铝合金铸锭的直线导轨11、安装在机架上侧的机架减速机12以及安装在机架上的坦克链13，坦克链13的自由端固定安装有便于推送圆铸锭的推锭铜头14，推锭铜头14的圆周方向上固定安装有冷却水管15，防止推锭铜头与圆铸锭接触面温度太高。机架的下部固定安装有涨紧支架16和涨紧气缸17。其中涨紧支架16是固定涨紧气缸17用的，涨紧气缸17是涨紧链条，在涨紧链条需要更换的时候可以调节涨紧链条松紧不需要电力驱动系统。

感应加热系统包括加热筒体21、缠绕在加热筒体上的6组感应线圈28以及安装在加热筒体外的防护罩，每组感应线圈均由独立闭合回路控制调节，6个独立感应线圈闭合回路采用可控硅结合无触点开关单独调节每组感应线圈的加热功率，实现加热筒体的梯度升温。这样铝合金铸锭表面和芯部的温差≤25℃，与电阻丝加热相比效率提高约≥35％。防护罩由上压板34和下压板35扣合而成。防护罩的上侧为隔温上盖板36，防护罩的左右两侧为隔温侧板22，加热筒体的内壁为白钢内胆层40，白钢内胆层40外侧为阻燃层41。阻燃层外侧为正多边形的连接板38，连接板上固定安装有内胆调节块37，内胆调节块37起到调节感应线圈28与白钢内胆层40相对位置并起到固定作用。连接板外侧安装有便于固定连接板的定位支架39。防护罩外侧固定安装有冷却循环水管29，在铝锭加热取出后，冷却循环水管内的冷却水能够对防护罩内的各部件进行快速冷却。防护罩下部安装有感应线圈托板23，感应线圈中部固定安装有若干开设有通孔的测温针座24，测温针座的通孔内放置便于测量加热筒体温度的测温针。防护罩的顶部四角处还固定安装有便于拿取防护罩的吊耳25，防护罩的前侧底部滑动安装有便于拿取加热筒体的运锭托盘26。

防护罩的下侧还安装有电容柜27，电容柜安装在防护罩下方的地坑中。电容在交流电路里可将电压维持在较高的平均值。近峰值，高充低放，可改善增加电路电压的稳定性；对大电流负载的突发启动给予电流补偿，电力补偿电容组可提供巨大的瞬间电流，可减少对电网的冲击。

电容柜内部安装变压装置，电容柜的电源采用三相工频交流电，三相工频交流电的频率为50HZ，通过变压器档位(共计5个挡位，每增加1挡输出电压增加20V)提高电磁感应线圈两端电势差，输入电压380V，输出380-460V。交流电通过二极管单向导通的性质进行交流整直流，交流电才能在金属中产生涡流进而产生热量。通过内部变压装置，提高感应线圈两端的电势差，进一步增强电容和感应线圈里流过的交变电流，在感应线圈中产生高密度与高强度的磁力线，并切割感应线圈里盛放的铝合金铸锭，在铝合金铸锭中产生很大的涡流，这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量，从而达到快速加热铝合金铸锭的目的。铝合金铸锭加热速度从室温经过预热加热到500℃用时≤40min。通过增加电势差增加电流强度同时增加线圈匝数来提高磁场强度，因磁通量Φ＝BScosθ；其中θ为两者的夹角，增加磁场强度的同时能够同时增加磁场密度。

出料系统包括传送带、运棒电机31和运棒减速机32，运棒减速机上安装主动齿轮，传送带的端部安装从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮通过链条33连接。

为了提高超大铝合金铸锭加热速度，采用单锭预热梯度加热的多层感应线圈升温方法，通过调节每个电感线圈闭合回路的设定温度，来调节闭合回路的电流强度实现不同加热区之间加热的梯度升温。让整个电磁感应加热筒体内形成6个独立的电磁感应线圈闭合回路，每一个闭合加热线圈回路都单独与电源相连且分别控制，采用无触点开关确保各段线圈的可控性，从而产生铝合金铸锭轴向梯度升温的效果，既提高了加热效率，又避免了铝合金铸锭表面和芯部温差过大引起的铸锭组织内应力，使产品产生应力腐蚀与应力开裂。

该超大铝合金铸锭的在线加热方法，包括以下步骤：

A、车间行车或悬臂吊将需要加热的铝合金铸锭吊往铸锭储料台，有一定的倾斜角度可使铸锭自动加料到圆铸锭推送系统中的直线导轨上，开启机架减速机，通过推锭铜头将铝合金铸锭推送至加热筒体内；铸锭逐个沿着储料台缓慢滚动到直线导轨上，通过直线导轨将铸锭运送到预加热炉前部，用铸锭转运夹将铸锭吊放在预热炉前，再通过铸锭托盘准备好的铸锭推送进预热炉内，预加热起到减少铸锭表面与心部的温差，避免温差过大产生内应力影响产品组织性能，将经过预加热的铸锭用铸锭托盘运出，再配合配套的铸锭转运夹将预热后铸锭转运至另一条直线导轨上运送至加热炉附近通过配套的铸锭转运夹吊放在加热炉前铸锭托盘上，通脱托盘送入铸锭加热炉内的加热筒体21中；

B、开启电容柜，通过电磁感应线圈加热铝合金铸锭，加热筒体外的感应线圈分为6段，分别通过电容柜中不同的电源控制，并通过变压装置进行增压，实现对铝合金铸锭的梯度加热，避免铝合金铸锭表面和芯部温差过大；

C、将加热后的铝合金铸锭通过推锭铜头推出至出料系统中的传送带上运输至下一工序(挤压筒)，同时开启外侧的冷却水管对推锭铜头持续降温，其中推锭铜头尾端接触铸锭，用以测量铸锭实际长度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种超大铝合金铸锭在线加热装置，其特征在于，依次包括圆铸锭推送系统、感应加热系统和出料系统，感应加热系统包括加热筒体、缠绕在加热筒体上的若干组感应线圈以及安装在加热筒体外的防护罩，每组感应线圈均由独立闭合回路控制调节，加热筒体的内壁为白钢内胆层，防护罩外侧固定安装有冷却循环水管，防护罩外侧下部安装有感应线圈托板，防护罩中部固定安装有若干开设有通孔的测温针座，测温针座的通孔内放置便于测量加热筒体温度的测温针，防护罩的前侧底部滑动安装有便于拿取加热筒体的运锭托盘；防护罩的下侧还安装有便于为每组感应线圈提供单独电源的电容柜。

2.如权利要求1所述的超大铝合金铸锭在线加热装置，其特征在于，所述圆铸锭推送系统包括机架、安装在机架上用于放置待加热铝合金铸锭的直线导轨、安装在机架上侧的机架减速机以及安装在机架上的坦克链，坦克链的自由端固定安装有便于推送圆铸锭的推锭铜头，推锭铜头的圆周方向上固定安装有冷却水管，机架的下部固定安装有涨紧支架和涨紧气缸。

3.如权利要求2所述的超大铝合金铸锭在线加热装置，其特征在于，所述防护罩由上压板和下压板扣合而成。

4.如权利要求3所述的超大铝合金铸锭在线加热装置，其特征在于，所述白钢内胆层外侧为阻燃层，阻燃层外侧为正多边形的连接板，连接板上固定安装有内胆调节块，连接板外侧安装有定位支架。

5.如权利要求4所述的超大铝合金铸锭在线加热装置，其特征在于，所述防护罩的顶部四角处固定安装有便于拿取防护罩的吊耳。

6.如权利要求5所述的超大铝合金铸锭在线加热装置，其特征在于，所述电容柜内部安装有变压装置。

7.如权利要求6所述的超大铝合金铸锭在线加热装置，其特征在于，所述出料系统包括传送带、运棒电机和运棒减速机，运棒减速机上安装主动齿轮，传送带的端部安装从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮通过链条连接。

Images