DOI:10.13662/j.cnki.qjs.2001.10.010
2001年第10期 轻 金 属 ·31·
重熔锭铸造全自动扒渣机的研制
贺地求,何海军,赵啸林
(中南大学机电工程学院,湖南长沙410083)
摘要:在重熔铝锭连续铸造生产中,在线逐摸扒渣是铝锭生产中的重要工序,但目前国内外尚没有成熟的自动扒渣设备,由人工在恶劣工作条件下完成该项作业。本文研制的BZJ16-Ⅱ型全自动铝液扒渣机,采用模拟人工除渣方式的动铲定铲扒渣机构、耐高温的齿轮齿条冲渣机构、简单可靠的摆杆式同步机构、带防浪孔渣铲和快速提铲机构成功地解决了对正、同步、扒渣、捞渣和清铲等技术难题,实现了在线逐摸扒渣自动化,该机在电解铝生产行业具有推广前景。关键词:重熔铝锭;连续铸造;扒渣;自动化
中图分类号:TF807 文献标识码:B 文章编号:1002
1752(2001)10
003102
电解铝重熔连续铸造生产中,在线逐摸扒渣是保证铝锭的产品内在和表观质量〔1、2〕重要工序。但是,目前国内外仅在钢铁行业中出现过炉用扒渣机〔3〕,在重熔铝锭铸造生产中尚没有技术成熟的机械自动作业设备,仍采用人工操作,该工序不仅占用许多工人编制,而且由于扒渣作业环境温度高,现场烟尘大,且易爆模和飞溅,其恶劣工作条件严重影响着工人的身心健康和企业文明生产形象,实现扒渣作业自动化是各企业亟待解决的课题,本文为解决这一问题研制出了全自动铝液扒渣机。
器控制,并以循环方式工作。一个循环同时扒的模腔数是一个关键的参数,该参数越大扒渣机容许的工作周期延长,各动作的时间越充裕,但结构越复杂庞大,反之,设备越简单,但动作时间越紧张。本文一次扒模数取2,扒渣机的工作周期计算如下:
每小时需扒的模腔数:16×1000÷20=800(个)
每小时工作循环次数:80÷2=400(次)扒渣机的工作周期:3600÷400=9(秒)
在工作周期内,依次完成渣铲与模腔对正且同步移动、落铲、扒渣、提铲、冲渣、倒渣及复位等动作,图1为其工作循环框图。下面对其中的关键技术问题进行探讨。
1 全自动扒渣机的基本性能要求
目前,大多数电解铝生产厂家广泛采用铝锭全自动连续铸造机(以下简称铸机),该机能自动完成铝水定量浇注、冷凝、打字、脱模、堆垛等工序,但工
作条件最恶劣的扒渣工序却需人工完成,若采用机械设备自动扒渣,需解决以下技术难题〔4〕:
⑴渣铲与模腔准确对正,且与之同步前进;⑵捞渣干净,扒渣速度平缓不起浪,扒渣死区小;
⑶及时消铲,防止铝渣粘铲;
⑷工作节奏在一定范围内,随铸机速度变化而自动调整。
图1 扒渣机工作循环框图
2.1 渣铲对中及同步移动的实现
铸机工作时,铸模匀速移动,渣铲与铸模对中并同步移动是实现自动扒渣的前提,有三种可供选择的方案:其一是借助铸机传送链从动轮,带动扒渣机作同步移动,工作行程末了时,扒渣机脱开,由辅助气缸带动返回;其二是由传送链链板上专设的挂钩直接拖动扒渣机作同步移动,工作行程结束并脱钩后,由辅助气缸带动返回;其三是借助控制系统用气缸驱动,使渣铲跟随铸模用同步移动。第一、二种影响主机工作和调整,扒渣机与铸机的挂上和脱开不
2 扒渣机的总体设计
本机专为目前国内外广泛采用的20kg锭全自
动铸机而研制,该铸机的额定生产率为16t/h。考虑到防火防爆防尘和高可靠性等要求,以及铸模连续匀速移动的特点,本文采用气动驱动,可编程控制
收稿日期:2001-04-13
·32·贺地求,何海宫,赵啸林:重熔锭铸造全自动扒渣机的研制 2001年第10期可靠,且结构复杂。本文采用第三种方案,利用同步摆杆顶靠铸机传送链滚轮,使渣铲与铸模同步移动,工作行程结束时,摆杆脱离所靠滚轮,并随扒渣机返回。该方案结构简单,不需要对铸机结构作任何变动,且工作可靠。2.2 扒渣、捞渣机构
图2所示为本机工作原理示意图,它由底座、调
整台、台车、同步机构、扒渣机构、冲渣机构、扒渣臂、提铲落铲机构和倒渣机构等部分组成。其工作过程如图1所示。初始位:扒渣臂抬起、动铲缩回,台车
返回左端,如图2(d)、(c)所示;第一步:同步摆杆落下并靠上滚轮,铸机启动后铸模与滚轮匀速向右移动如图2(c)所示,当一滚轮从同步摆杆下滑过时,摆杆在自重的作用下落下,启动扒渣机,同步气缸推
图2 扒渣机工作原理
a———正视图;b———侧视图;c———俯视图;d———提铲示意图
动台车向右快速移动,使摆杆追上并紧靠刚滑过的滚轮,这时渣铲对中铸模并与其同步移动;第二步:落铲,扒渣臂在不等边四杆升降机构的带动下,使动铲与定铲同时落入铸模的两端;第三步:扒渣且同时倒渣,动铲匀速将铸模内浮渣从一端扒向另一端,与定铲合拢,同时渣斗完成倒渣与复位动作,清空斗内上次循环留下的铝渣;第四步:提铲捞渣,升降机构的带动动铲与定铲将扒渣拢的铝渣捞出并提至渣斗上空;第五步:冲渣,冲渣气缸经齿轮齿条机构,驱动
(下转37页)
图3 BZJ16-Ⅱ型扒渣机
2001年第10期 刘晓红,张爱铭:圆铝杆在拔丝生产过程中出现的质量缺陷分析 ·37·形成疏松和缩孔。
⑵冷却强度过大。在不改变内冷水分布的情况下,冷却强度大时易形成铝液凝固前降温过快而导致补缩能力不足。尤其是在冷却强度过大且同时浇铸温度过低的情况下更容易形成铸锭组织的疏松和缩孔,严重时甚至出现铸锭的明显空心。
⑶铝液净化不好。此时铝液中含有的气体较多,在铸造收缩时若气体排出不便利,便会保留在铸锭组织中而形成疏松和缩孔。2.2 疏松和缩孔的预防措施
⑴必须保证铝液净化工作细致,除气效果好。
⑵严格控制浇铸温度在工艺要求范围之内。⑶尽量不使用过大的浇铸速度。⑷尽量不采用过大的冷却水压。
3.2 减少铝杆中的夹杂的预防措施
⑴加强炉内净化,保护铝液质量。
⑵科学配置转注系统,尽量减少炉外形成夹杂的数量。
⑶加强小浇包维护和采取“挡渣”措施,尽量避免夹杂物进入结晶轮。
⑷精心浇铸操作,保持液位稳定和液流平稳,尽量减少氧化皮进入结晶轮的数量。
4 质量缺陷的控制与管理
除了从工艺技术方面加以改进外,另一个重要方面就是质量缺陷的控制与管理。
⑴每制定一项管理措施,都应考虑实行后会不会影响产品质量缺陷的控制和预防。
⑵制定和修改工艺技术规程和操作规程时,要兼顾是否有利于产品的质量水平提高和减少质量缺陷的发生。
⑶生产岗位上的精心操作和严格生产过程控制。
3 夹杂
铝中的非金属夹杂,包括金属的氧化夹杂和其它非金属夹杂。这些夹杂在浇铸过程中进入铝条坯之后,轧出的条在拔丝过程中可能引起“断头”的发生,而影响拔丝生产的顺利进行。3.1 形成夹杂的原因
⑴炉内铝液净化效果较差。
⑵铝液出炉后在转注过程中的再次氧化及混入其它非金属夹杂。
⑶夹杂在小浇包中未能更好的飘浮、受阻而随液流进入结晶轮内。
(上接第32页)
冲头作往复运动,将渣冲入渣斗内;第六步:复位,台车与动铲返回,等待下一循环。
5 结语
综上所述,对圆铝杆在拔丝生产中出现的一些质量缺陷,分析了形成原因,提出了纠正措施,这些工作有利于铝杆总体质量水平的提高。在此基础上,通过进一步优化工艺参数,科学管理,铝杆的质量缺陷会大大减少。(责任编辑 何允平)式同步摆杆机构,不等边四杆提铲捞渣机构以及气缸后置式冲渣机构,达到了铲模对正及同步移动可靠,扒渣干净,捞渣快捷,清铲干净,使用维护方便等工业生产要求。它能自动完成在线逐模扒渣作业,且能自动根据铸机生产率的变化,调整工作节奏,生产率达16t/h,扒渣死区小,扒渣质量达到国家重熔铝锭外观质量标准要求。
3 设备性能及应用效果
图3所示为BZJ16-Ⅱ型扒渣机,图4所示为扒渣机正在进行扒渣作业的情形。
4 结语
到目前为止,在电解铝重熔锭连续铸造生产中,国内外尚无技术成熟的扒渣机投入使用,BZJ16-Ⅱ扒渣机的研制,填补了这一空白,实现了在线逐模扒渣作业的自动化,该机在电解铝生产中具有应用前景。
参考文献:
〔1〕王祝堂.铝合金及其加工手册〔M〕.长沙,中南工业大学出版社,
19.
〔2〕国家有色金属工业标准局.GB1196-82.重熔用铝锭技术条件
〔S〕.北京:中国标准出版社,1982.〔3〕刘雪林.全液压折臂式铁水扒渣机.重型机械〔J〕.1998(4):22～
24.(责任编辑 何允平)
图4 BZJ16-Ⅱ型扒渣机在工作
该机采用独特的动铲定铲两铲方式扒渣,止推
