鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)模具中鋁液成型的穩(wěn)定性分析

杜先有，范容凡，陳國瑞

（云南云鋁海鑫鋁業(yè)有限公司，云南 昭通 657000）

1 鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)用途及概述

鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)是電解鋁廠生產(chǎn)重熔鋁錠的專用設(shè)備，配置在鑄造車間的混合爐后，將混合好的鋁液澆鑄成重熔鋁錠成品。該設(shè)備為重熔鋁錠連續(xù)鑄造設(shè)備。鑄造、冷卻、堆垛、捆扎、打標(biāo)、計(jì)量等生產(chǎn)工序全部在線按序一次自動(dòng)完成，安全、可靠，自動(dòng)化程度高。

鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)（34t/h）是一種通過分配器將鋁液均勻分配在鑄模內(nèi)，再由環(huán)形鏈接錠裝置轉(zhuǎn)接到冷卻運(yùn)輸機(jī)上的固定式鑄造設(shè)備。鑄造出來的鋁錠由噴淋裝置對(duì)鋁錠進(jìn)行二次水冷卻，冷卻后的鋁錠運(yùn)輸至整列運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行整列，碼垛機(jī)器人將整列后鋁錠在成品輸送機(jī)上逐層碼垛；碼垛完成后，成品輸送機(jī)將步進(jìn)至稱重工位完成自動(dòng)稱重；稱重裝置預(yù)留數(shù)據(jù)上傳標(biāo)準(zhǔn)接口；然后經(jīng)過自動(dòng)打包機(jī)打捆入庫。

鋁錠半連續(xù)鑄造機(jī)組成：1臺(tái)水平鑄造機(jī)（含鋁錠模、水平船形澆注溜槽、鋁液分配器（直通單流口、鏈輪驅(qū)動(dòng)）和冷卻系統(tǒng)等）、1套印錘式打印裝置、1套自動(dòng)接錠裝置（即圓盤接錠裝置）、1臺(tái)噴淋冷卻運(yùn)輸機(jī)（含冷卻系統(tǒng)）、1臺(tái)層運(yùn)輸機(jī)、1臺(tái)專業(yè)碼垛機(jī)器人系統(tǒng)、1臺(tái)成品輸送機(jī)（含1臺(tái)自動(dòng)鋁錠稱重裝置、2臺(tái)自動(dòng)打包機(jī)（井字形打捆、配伺服打包升降旋轉(zhuǎn)臺(tái)，亦可切換只打其中2道，且預(yù)留激光自動(dòng)打標(biāo)裝置位置）、標(biāo)簽打印機(jī)（帶電腦和相應(yīng)軟件）、1套氣動(dòng)系統(tǒng)、1套水冷卻系統(tǒng)、1套PLC控制系統(tǒng)，以及安全護(hù)欄、檢修平臺(tái)、跨機(jī)通道組成。

2 影響鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)模具中鋁液成型的因素

鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)（34t/h）鑄造機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造、原理方面的缺陷對(duì)澆鑄過程中模具中的鋁液成型存在一定的影響，如鑄機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中鋁液表面產(chǎn)生波紋。由于運(yùn)輸系統(tǒng)的不穩(wěn)定導(dǎo)致生產(chǎn)出的鋁錠表面存在較為明顯的“水波紋”,嚴(yán)重影響了鋁錠的外觀質(zhì)量。如何提升鋁錠鑄造機(jī)運(yùn)輸鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定性,減少鋁液面表面“水波紋”現(xiàn)象，是目前相關(guān)研發(fā)人員亟待解決的關(guān)鍵問題之一。

評(píng)價(jià)鋁錠質(zhì)量主要從鋁錠的形狀、外觀質(zhì)量、化學(xué)成分3個(gè)要素來判斷，鋁錠中化學(xué)成分含量直接決定了鋁錠的品級(jí)，其外觀質(zhì)量則是對(duì)鋁錠生產(chǎn)過程精細(xì)作業(yè)的綜合評(píng)價(jià)。從澆鑄過程來說一般情況下重熔鋁錠在鑄造過程中常見的缺陷有:氣孔量、夾渣的多少、飛邊毛刺的光滑度、有無裂紋、波紋等。

氣孔形成主要因?yàn)闈茶T溫度過高，鋁液中氣體含量多，在鋁錠凝固過程中少量氣泡來不及排除，在鋁錠表面形成氣孔(針孔)，內(nèi)部應(yīng)力釋放不及時(shí)，從而產(chǎn)生熱裂紋。

模具中鋁液最終穩(wěn)定成型有以下幾個(gè)方面的原因，一個(gè)是未按規(guī)定鋁液除渣劑，二是澆鑄工藝控制不精確。另外飛邊，毛刺，冷裂紋也是影響模具中鋁液最終成型的因素。其次，溫度過高導(dǎo)致鋁錠表面熱裂紋也是影響鋁液最終成型的因素之一。

通過上述分析，模具中鋁液最終穩(wěn)定成型的影響因素主要有以下幾個(gè)方面：

一是鋁液除渣劑使用未達(dá)標(biāo)。

二是工藝控制不精確操造成的缺陷。

三是澆鑄溫度控制不當(dāng)，如澆鑄溫度與實(shí)際工藝要求溫度不匹配，過高或過低都會(huì)使鋁液不穩(wěn)定成型，澆鑄溫度一般在680℃-720℃，高于鋁液凝固溫度30℃-50℃。

四是鑄造機(jī)鏈條運(yùn)行的平穩(wěn)性。

3 影響模具輸送鏈運(yùn)行的因素

輸送鏈平穩(wěn)運(yùn)行是影響鋁液穩(wěn)定成型的另一個(gè)原因。鑄模輸送鏈運(yùn)行過程中的速度不均、抖動(dòng)、不同步直接反應(yīng)在模具的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)上。所以保證鑄模輸送鏈的穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)際上是解決“鋁液面有水波紋”最有效的方法。

模具鏈條維護(hù)是最主要的手段之一。其關(guān)鍵是檢查其兩鏈條張緊度是否一致，各套筒滾子是否靈活，間隙是否合適，鏈板之間滑動(dòng)是否無卡滯現(xiàn)象，要將其上因飛濺的鋁液渣清除，并按規(guī)定潤滑。平時(shí)維護(hù)時(shí)主要檢查其滾輪滾動(dòng)靈活性、是否軸向有竄動(dòng)、潤滑油是否有溢出現(xiàn)象等等。

改進(jìn)方案一:改進(jìn)鑄模軸與滾輪配合處軸的結(jié)構(gòu)，改善潤滑條件

改進(jìn)方案二:使?jié)L輪在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)盡量平穩(wěn)，保證滾輪與導(dǎo)軌面的接觸情況和摩擦力情況相同，滾輪內(nèi)表面與套筒不得出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象。

具體措施和建議:

一是保證導(dǎo)軌上表面平整，潤滑度一致且均勻，導(dǎo)軌表面不得有凹坑和凸起點(diǎn)。

二是使套簡(jiǎn)和滾輪的潤滑條件在控制范圍內(nèi)，讓套筒相對(duì)滾輪內(nèi)表面地正常轉(zhuǎn)動(dòng)。

4 結(jié)語

通過上述分析，影響鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)（34t/h）模具中鋁液成型的因素如下：

一是藝控制不當(dāng)。

①鋁液除渣劑使用未達(dá)標(biāo)。

②工藝控制不精確操造成的缺陷。

③澆鑄溫度控制不當(dāng)，如澆鑄溫度與實(shí)際工藝要求溫度不匹配，過高或過低都會(huì)使鋁液不穩(wěn)定成型，澆鑄溫度一般在680℃-720℃，高于鋁液凝固溫度30℃-50℃。

④鑄造機(jī)鏈條運(yùn)行的平穩(wěn)性。

二是鑄機(jī)模具輸送鏈運(yùn)行的不穩(wěn)定性。

①鑄模軸與滾輪配合處軸的結(jié)構(gòu)及潤滑條件。

②鑄模鏈條滾輪與導(dǎo)軌之間的摩擦力。

③鑄模鏈條導(dǎo)軌上表面平整度，即導(dǎo)軌上表面的平面度誤差。

④鑄造機(jī)電機(jī)減速機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和電機(jī)振動(dòng)帶來的不穩(wěn)定性。

⑤鑄模鏈條老化導(dǎo)致軌道上各點(diǎn)摩擦力不均勻影響輸送鏈的穩(wěn)定性。

影響鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)（34t/h）模具中鋁液成型的因素呈多樣性且隨著時(shí)間推移而加重，分析的影響鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)（34t/h）模具中鋁液成型的因素從多方面分析判斷，找到問題的要點(diǎn)再對(duì)癥處理。