同步去应力退火的铝合金半连续铸造辅助设备及铸造方法

1.本发明涉及一种同步去应力退火的铝合金半连续铸造辅助设备及铸造方法。


背景技术：

2.在生产7xxx铝合金铸锭，特别是超大型型铸锭时，由于合金化程度高，冷却强度大，铸锭内部冷却不均会产生极大的非平衡应力。铸锭内部的非平衡应力即残余内应力，作用在铸锭的一些缺陷部位，当应力超过金属的塑性极限时，则在该薄弱的缺陷处产生裂纹。裂纹一般表现为底裂、顶裂和侧裂。裂纹产生时常伴有巨大的响声，且形成贯穿整个铸锭的穿心裂纹，甚至造成生产安全事故。
3.现有的生产技术，常采用去应力退火工艺来消除冷裂纹的产生。去应力退火可以很好的避免冷裂纹带来的铸锭缺陷。但是在铸造过程中、铸造完成后铸锭转移过程中、铸锭静置过程中等，一旦产生冷裂纹则大大降低铸锭的质量，即使再进行去应力退火依然不能甚至造成铸锭报废。
4.去应力退火可以消除冷裂纹的产生，这是行业内通用做法。但是冷裂纹的产生极易在铸造过程中及铸造完成后的转运过程中产生，一旦产生冷裂纹，铸锭质量严重下降甚至报废。冷裂纹产生之后，再经过去应力退火不可以消除已产生的裂纹，只能避免未开裂部位继续产生冷裂纹。而冷裂纹严重造成铸锭报废再进行去应力退火则无意义。
5.铝合金铸锭铸造过程中及铸造完成后转运及放置过程中（去应力退火前）产生的冷裂纹目前没有较好的解决方法。实际操作中尽量减小外力施加，如拖运、移动过程中磕碰、夹持等过程中对铸锭的作用力及震动。但该方法作用很有限，不能彻底避免发冷裂纹的产生，甚至在铸造过程及转运、放置过程中发生开裂造成生产事故。
6.另外，对于大型铸锭，目前去应力退火处理前，铸锭温度普遍已降至室温。铸锭再进行去应力退货时，升温速度较慢，加热至目标温度需要5小时以上，该过程大大降低的生产效率、消耗了能源。主要原因是，铸锭尺寸较大，其加热为燃气炉或电阻炉进行辐射加热，通过加热铸锭表面并逐渐热传递至铸锭内部，进而加热均匀整个铸锭。该升温过程所需时间长、能耗大。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种同步去应力退火的铝合金半连续铸造辅助设备，大大降低该升温过程，从而提高生产效率，降低能耗同时能够有效降低冷裂纹的产生。
8.为实现上述技术效果，本发明的技术方案为一种同步去应力退火的铝合金半连续铸造辅助设备，包括具有贯穿式炉腔的炉体、设置于所述炉体上方的进料装置、设置于所述进料装置与所述炉腔的入口处之间的冷却装置、设置于所述炉腔内的加热装置、沿着所述炉腔的长度方向滑动设置于所述进料装置与所述炉腔的出口之间的引锭头、驱动所述引锭头移动的驱动机构。
9.进一步改进的是，所述进料装置为溜槽，所述溜槽的物料出口与所述炉腔的入口相连通。
10.进一步改进的是，所所述冷却装置包括冷却盘，所述冷却盘的中部具有供铝锭穿过的穿孔，所述冷却盘与用于输送冷却液的导流管相连通。
11.进一步改进的是，所述炉腔内固定设置有防护板，所述加热装置设置于所述防护板与所述炉体的内壁之间。
12.进一步改进的是，所述防护板为网格板。
13.进一步改进的是，所述加热装置为电阻丝与/或连通有加热气体的喷嘴。
14.进一步改进的是，所述炉体的内壁还设置有若干用于测温的测温部件，若干所述测温部件沿着所述炉腔的长度方向分布，所述测温部件的端部穿过所述防护板上的网格。
15.进一步改进的是，所述驱动机构为驱动缸，所述驱动缸的活塞杆与所述引锭头相固定连接。
16.本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种同步去应力退火的铝合金铸造方法，大大降低该升温过程，从而提高生产效率，降低能耗同时能够有效降低冷裂纹的产生。
17.为实现上述技术效果，本发明的技术方案为一种同步去应力退火的铝合金铸造方法，包括以下步骤：s1、熔炼炉进行原材料融化、扒渣；s2、熔炼完成后将熔体从熔炼炉中转移至保温炉内进行精炼处理，精炼温度710-750℃，精炼时间为10-40分钟；之后进行保温处理，保温温度为710-750℃，同时进行静置处理，静置时间为30-120分钟； s3、对铸造辅助设备进行清理，包括烘烤、干燥溜槽以及引锭头；s4、打开保温炉的出料口同时倾倒保温炉将熔体由出料口注入溜槽内，同时打开冷却装置进行铸造；s5、铸造时随着铸锭长度的增加，引锭头同步下降，并逐步打开加热装置进行加热，同时进行测温监控，通过温度反馈，动态调节铸锭温度在300℃-450℃之间；s6、铸造完成后，将铸锭转运至退火炉中按照退火工艺进行去退火处理300-400℃，保温2-16h。并根据产品性能需要，可继续进行高温均质处理460-495℃，保温2-32h。
18.本发明的优点和有益效果在于：铸锭在铸造过程中，通过冷却装置的冷却作用，铸锭表面形壳，而铸锭内部热量大，处于刚凝固完成状态，此时，铸锭进入到下方炉体内，可以对铸锭外壳快速的传递热量进行加热至目标温度，而铸锭心部可以不再进行由外到内的热传递，通过动态调节作用，保持铸锭在通过冷却装置凝壳后，保持整体温度在目标温度范围，铸造完成后，再转运至退火炉，此时进行短时间加热调节（2h内）即可控温至目标温度范围。
附图说明
19.图1是铸造辅助设备示意图一；图2是铸造辅助设备示意图二；图3是炉体示意图一；
图4是炉体示意图二；图5是驱动装置与引锭头的连接示意图。
20.其中：1、炉体；2、溜槽；3、冷却盘；4、导流管；5、引锭头；6、防护板；7、电阻丝；8、测温部件；9、驱动缸。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
22.如图1-图5所示，一种同步去应力退火的铝合金半连续铸造辅助设备，包括具有贯穿式炉腔的炉体1、设置于所述炉体1上方的进料装置、设置于所述进料装置与所述炉腔的入口处之间的冷却装置、设置于所述炉腔内的加热装置、沿着所述炉腔的长度方向滑动设置于所述进料装置与所述炉腔的出口之间的引锭头5、驱动所述引锭头5移动的驱动机构。
23.如图1所示，所述进料装置为溜槽2，所述溜槽2的物料出口与所述炉腔的入口相连通，通过设置溜槽2，使得经过熔炉炉以及保温炉后的熔体便于进行炉体1内进行铸造，操作时只需倾倒保温炉即可将熔体从保温炉的出口引入至溜槽2内进入炉体1内进行加工，操作方便。
24.如图1、图4所示，所所述冷却装置包括冷却盘3，所述冷却盘3的中部具有供铝锭穿过的穿孔，所述冷却盘3与用于输送冷却液的导流管4相连通，该冷却装置相当于结晶器，其作用是将铸造的铸锭表面快速形成壳体，本实施例中采用通过冷却水进行冷却的方式进行结晶，即铸造开始后，打开导流管4，冷却水进入冷却盘3内，对经过的铸锭进行冷却使其表面快速结晶形成壳体。
25.如图2、图3所示，为了引导铸锭的同时保护炉体1内的加热装置，本实施例中优选地，所述炉腔内固定设置有防护板6，所述加热装置设置于所述防护板6与所述炉体1的内壁之间，与此同时为了实现对铸锭进行均匀且快速加热，所述防护板6为网格板。
26.本实施例中优选地，所述加热装置为电阻丝7与/或连通有加热气体的喷嘴，加热装置的选择可根据实际情况，可以选择电阻丝7加热，也可以选择热气体加热，两者并无本质区别。
27.为了能够对铸锭的温度实现动态控温，所述炉体1的内壁还设置有若干用于测温的测温部件8，若干所述测温部件8沿着所述炉腔的长度方向分布，所述测温部件8的端部穿过所述防护板6上的网格，优选地，测温部件8采用热电偶。
28.如图5所示，所述驱动机构为驱动缸9，所述驱动缸9的活塞杆与所述引锭头5相固定连接，本实施例中优选采用油缸。
29.一种同步去应力退火的铝合金铸造方法，包括以下步骤：s1、熔炼炉进行原材料融化、扒渣；s2、熔炼完成后将熔体从熔炼炉中转移至保温炉内进行精炼处理，精炼温度710-750℃，精炼时间为10-40分钟；之后进行保温处理，保温温度为710-750℃，同时进行静置处理，静置时间为30-120分钟；s3、对铸造辅助设备进行清理，包括烘烤、干燥溜槽2以及引锭头5；s4、打开保温炉的出料口同时倾倒保温炉将熔体由出料口注入溜槽2内，同时打开
冷却装置进行铸造；s5、铸造时随着铸锭长度的增加，引锭头5同步下降，并逐步打开加热装置进行加热，同时进行测温监控，通过温度反馈，动态调节铸锭温度在300℃-450℃之间；s6、铸造完成后，将铸锭转运至退火炉中按照退火工艺进行去退火处理300-400℃，保温2-16h。并根据产品性能需要，可继续进行高温均质处理460-495℃，保温2-32h。
30.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。