1、摘 要：本設(shè)計以國內(nèi)外鋁錠連鑄生產(chǎn)實踐為基礎(chǔ)，結(jié)合我國近幾十年來鋁錠連鑄生產(chǎn)的新工藝，對鋁錠連鑄整條生產(chǎn)線做了的設(shè)計。鋁錠型設(shè)計參考了加拿大錠型，同時也參照了日本錠型，并對鋁錠的質(zhì)量做了計算。機架的設(shè)計是參考了LDS 20F型20kg鋁錠鑄造機設(shè)計的，同時還配備有冷卻池、機械手、碼垛機等設(shè)備。本連鑄機從澆鑄到碼垛完全機械化，大大提高了生產(chǎn)效率。 混合爐的設(shè)計是根據(jù)鋁錠連鑄機的生產(chǎn)能力選取的，使整條生產(chǎn)線能夠連續(xù)的運轉(zhuǎn)。車間采用先進的環(huán)保屋頂通風設(shè)備。關(guān)鍵詞：鋁錠連鑄機混合爐Abstract: The design practice of continuous casting of alumin

2、um ingots at home and abroad, comb ined with the con ti nu ous casti ng of alu minum in gots p roduced in China in recent decades, new tech no logy, on the whole p roduct ion line of alu minum in got casti ng desig n done. Desig n reference ingot in got of Can ada, while also draw ing on the Japan e

3、sei ng ot, and the quality of alumi num in gots was calculated. Rack is desig ned with refere nee to LDS 20 F Type 2 0 kg alumi num in got cast ing mach ine, and continu ous cast ing mach ine is also equipped with cooli ng pond, manipulator, stacking machines and other equipment. Fully mechanized ta

4、cking from casting to greatly improve the efficiency of production. Mixing furnace design is based on alu minum in got casti ng mach ine cap acity selected, so that the en tire p roduct ion line can run continu ously. Gree n roof worksh op adva need ven tilati on.Keywords: Alu minum in gotCaster Mix

5、ing furnace第一章文獻綜述1.1國內(nèi)外鋁工業(yè)概況塚整產(chǎn)量4& =3003阿250LS0100GO爭 令費 4 癌常 辛 令&* * flr 好 事d *4 宀 今'十*1.2鋁錠連鑄技術(shù)發(fā)展近50年來，鋁連續(xù)鑄造在世界鋁工業(yè)中的地位變得越來越重要，鋁連續(xù)鑄造發(fā)展的驅(qū) 動力是，與傳統(tǒng)鑄塊熱軋工藝相比，鋁連續(xù)鑄造工藝在經(jīng)濟上占優(yōu)勢；連續(xù)鑄造工藝技術(shù)投資 較低；耗能低；勞動力成本低；因此加工成本也低。許多年來，人們一直認為鋁連續(xù)鑄造工 藝技術(shù)在經(jīng)濟上的優(yōu)勢僅適用于那些產(chǎn)量低的工廠，但最近的較精確的研究結(jié)果表明，鋁連續(xù)鑄造工藝技術(shù)的成本節(jié)省適用于各類工廠，鋁連續(xù)鑄造工

6、藝技術(shù)的投資成本總是比傳統(tǒng)的鑄塊熱軋工藝技術(shù)低，這是已經(jīng)經(jīng)過實踐證明了的。1.3鋁連續(xù)鑄造機類型(1)瑞鋁n型連續(xù)鑄造機(4)雙輥鑄造機1.4鑄錠方法分類1.4.1鋁的連續(xù)鑄錠法1.4.1.1靜模鑄造 立式半連續(xù)鑄錠(2)1.4.1.2動模鑄造輥間鑄造 輪間鑄造1.4.2不連續(xù)鑄錠法錠模鑄造 沉浸鑄造普通原鋁鑄造1.5 連鑄工藝混合爐澆鑄，首先要經(jīng)過配料，然后倒人混合爐中，攪拌均勻，再加入熔劑進行精煉。 澆鑄合金錠必須澄清 30分鐘以上，澄清后扒渣即可澆鑄。澆鑄時，混合爐的爐眼對準鑄造機的第二、 模時有一定的機動性。爐眼和鑄造機用流槽聯(lián)接， 避免造成渦旋和飛濺，鑄造機停用48h以上時，槽流入鑄

7、模中，用鐵鏟將鋁液表面的氧化膜除去，(2 )帶式連續(xù)鑄造機(3 )加鋁雙帶鑄造機熱頂鑄造水平連續(xù)鑄造帶間鑄造無接觸鑄造第三個鑄模，這樣可保證液流發(fā)生變化和換 流槽短一些較好，這樣可以減少鋁的氧化，重新啟動前，要將鑄模預(yù)熱4h。鋁液經(jīng)流稱為扒渣。流滿一模后，將流槽移向下一個鑄模，鑄造機是連續(xù)前進的。 鑄模依次前進，鋁液逐漸冷卻，到達鑄造機中部時鋁液已經(jīng) 凝固成鋁錠，由打印機打上熔煉號。 當鋁錠到達鑄造機頂端時，已經(jīng)完全凝固成鋁錠， 此時 鑄模翻轉(zhuǎn)， 鋁錠脫模而出，落在冷卻水池中， 由機械手放在自動接錠小車上，由堆垛機自動 堆垛、打捆即成為成品鋁錠。1.6 我國鋁錠連續(xù)鑄造現(xiàn)狀及其發(fā)展由于長期以來

8、缺乏對引進技術(shù)的進一步消化、吸收、 提升和再創(chuàng)新， 并且對國外先進鋁錠連鑄技術(shù)的發(fā)展跟蹤不夠，國內(nèi)鑄造機的技術(shù)水平長期滯留在國外20 世紀 80 年代的水奧地利、日本等已經(jīng)研制開發(fā)并生產(chǎn)了高效28t / h，生產(chǎn)效率是目前國內(nèi)的2倍，僅需1300 萬元人民幣套。我國如果不進一步對 加快國產(chǎn)化的進程將會使國產(chǎn)化鋁錠連鑄生產(chǎn)線平上。而發(fā)達國家，如法國、德國、澳大利亞、 全自動鋁錠連鑄生產(chǎn)線，其生產(chǎn)能力最高可達 3-4 名操作人員，自動化程度高，但售價高達 鋁錠連鑄生產(chǎn)線的關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究， 喪失市場競爭力， 有可能導(dǎo)致大多數(shù)鋁廠不得不采用國外全套高價鑄造生產(chǎn)線來替代國內(nèi)鑄 造生產(chǎn)線。 使我國鋁

9、業(yè)生產(chǎn)蒙受損失，并受制于人，而且將完全喪失贏得中東、美洲和非洲 等發(fā)展中國家市場主動權(quán)的機會。 因此，新型高效鋁錠連鑄生產(chǎn)線的研制成了目前國內(nèi)迫切 需要解決的問題。1.7 設(shè)計方案的選取年產(chǎn) 5W 噸鋁錠生產(chǎn)線，假設(shè)工廠年工作時間為 300 天，工作制度為全天制生產(chǎn)，顧可 知道工廠每小時生產(chǎn)鋁錠數(shù)量應(yīng)大于 7噸， 選用 20kg 的鋁錠，顧配備 2臺每小時鑄造能力 大于 7 噸的連鑄機。 (一臺生產(chǎn)另一臺備用)第二章 設(shè)計的目的和意義2.1 設(shè)計的目的和意義 鋁連續(xù)鑄造工藝在經(jīng)濟上占優(yōu)勢， 連續(xù)鑄造工藝技術(shù)投資較低、 耗能低 ; 勞動力成本低， 因此加工成本也低。 連續(xù)鑄造提高了設(shè)備的利用率，

10、 提高了生產(chǎn)效率， 滿足了電解鋁生產(chǎn)的 需要， 同時大大減少了鑄造生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料。 連續(xù)鑄造工藝的質(zhì)量控制， 從配鋁到兩個爐 次交匯鋁液的鋁錠的判定處置，完全滿足了鋁錠產(chǎn)品質(zhì)量要求。第三章 設(shè)計參數(shù)3.1 鋁錠錠型的設(shè)計錠型的選擇：采用 20Kg 鋁錠鋁錠型設(shè)計參考了加拿大錠型，同時也參照了日本錠型 11 。錠型結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，錠長度為 740 士 5mm ，大面寬度 184 士 2mm ，底部寬度 92mm ，大面厚度 35±5mm ，總厚度 85±5mm ， 每捆鋁錠11層54塊，塊重20 ± 2kg，總高應(yīng)小于1150mm。這種結(jié)構(gòu)的錠型沿錠長度方向 兩側(cè)面、

11、兩端共有四條燕尾槽； 中間兩傭有兩條階梯凹凸臺， 當兩塊鋁錠咬臺后， 以上兩種 結(jié)構(gòu)即可相互配合約束縱向自由度的位移。 該處結(jié)構(gòu)的斜度、 尺寸和圓角半徑大小要求特別 嚴格。其橫向位移約束是靠階梯凹凸臺的凸臺低于燕尾槽頂部以及燕尾槽和凹凸臺之過渡斜 面。由于工藝上很難控制鋁錠重量， 所以為了得到 20± 2kg 的鋁錠， 給鑄造工藝生產(chǎn)盡可能 創(chuàng)造好的條件， 以及堆垛時能順利咬合， 應(yīng)允許大面厚度在一定范圍內(nèi)變動。 新錠翟尾幡與 凹凸臺的過渡斟面的兩頂端間隙。 這樣做的目的是適應(yīng)鑄造生產(chǎn)可能造成鋁錠大小塊不一致 的情況，使鋁錠重量只要在公差范圍內(nèi)均能順利咬合堆垛(實際上當鋁錠重 232

12、4kg時也能順利咬合)。錠型燕尾檀處兩蕊端舶間隙。隨著大面厚度增加，鋁錠重量也相應(yīng)增加，中問 間隙也逐漸減小，當大面厚度達到最大值時，間隙完全消失，這時鋁錠重量可達 2324kg。為使鋼帶有固定位置， 在鋁錠兩端增設(shè)了缺口， 有利于打捆在運輸裝卸中不致滑動脫落造成 散捆，。3.2 20kg 鋁錠鑄造模的設(shè)計單塊鋁錠外形尺寸為10 820 X 182 X 92 (mm)，單塊質(zhì)量20 ± 2(kg)梯形截面：大面寬 184mm,下底寬92mm，高85mm鋁錠模左右模壁厚為11: 40mm，鋁錠模外形尺寸為12: 920 X 310 X 210 （mm）鋁錠模下端配有固定鋁錠模的穿孔和支

13、角13。穿孔距鋁錠模的距離為110mm距鋁錠模下端的距離為33mm，穿孔的半徑為 40mm。電解鋁錠生產(chǎn)使用的鋁錠模普遍采用球鐵鑄造14。球鐵是目前各類鑄鐵中性能最好的材料,表現(xiàn)出優(yōu)良的抗熱疲勞性能，完全可以滿足電解鋁業(yè)鑄錠的需求。3.3鋁錠連續(xù)鑄造機3.3.1 鏈傳動的設(shè)計參數(shù)i 佝主要參數(shù)的確定齒數(shù)Z1 ,Z2和傳動比Zi=8, Z2=6Z2式（3.1）鏈節(jié)距P承受能力越大，但因起的沖擊，振動和噪聲也越大。為使傳動平穩(wěn)和結(jié)鏈節(jié)距P越大，構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量選用鏈節(jié)距較小的單排鏈，高速重載時，可選用的小節(jié)距的多排鏈。P =160mm中心距a和鏈節(jié)數(shù)Lp中心距a取大些，鏈長度增加，鏈條應(yīng)力循環(huán)次數(shù)越

14、少，疲勞壽命增加，同時，鏈的 磨損較慢，有利于提高鏈的壽命；中心距a取大些，則小鏈輪上包角增大，同時嚙合輪齒多, 對傳動有利。鏈條長度以鏈節(jié)數(shù) Lp來表示，L=PLpLp =2聖±叱±=衛(wèi)P2I 2兀丿a0式（3.2）Lp計算后圓整為整數(shù)。然后根據(jù) Lp計算理論中心距 a：a耳仃2丿I 2兀丿jP=160mmLp =120mmZ1=8Z2=6 代入數(shù)據(jù)：1 Lp 2丿匚Z1+Z2Lp 2-Z1式（3.3）260f2丿12兀丿式（3.4）a =4a = 9094mm3.3.2機架設(shè)計連鑄機總長度：10172mm連鑄機總高度：1400mm連鑄機的中心距為9049mm，連鑄機的安

15、裝長度為7800mm,鋁錠模的寬度為 270mm ,31由于安裝的要求鋁錠模的實際安裝寬度為254mm，所以連鑄機能夠安裝的鋁錠模最多為個，現(xiàn)取連鑄機一側(cè)安裝鋁錠模30個，所以一臺連鑄機可安裝60個鋁錠模16，主該連續(xù)鑄造機組由鑄造機、冷卻運輸機、堆垛機、成品運輸機、捆扎機、液壓系統(tǒng)、氣 動系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成1718。鑄造機是典型的遠距離水平雙鏈式輸送機要有機架、變頻調(diào)速電機、鑄模、輸送鏈、傳動鏈、傳動鏈輪、輸送鏈輪及鋁液分配器、打 印機、脫模裝置等組成。3.3.3 連鑄機技術(shù)指標 通過整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，以及參照連其他鑄機的技術(shù)參數(shù)，所以本太連鑄機的技術(shù)鑄造速度： （無級變速

16、 ）堆垛能力：78t/ h 故障排除能力； 8t h 打捆能力： 8t/h 成品鋁錠重量： 20± 2kg成品尺寸 （長X寬X高）=740 X 182X 92 （mm）垛重： 1080kg制品溫度：鋁液溫度 710 C；鑄機排出時500 C；堆垛機上60 C指標如下 22：3.3.4 連鑄機組結(jié)構(gòu)特點 機組采用直線排列，結(jié)構(gòu)緊湊，集鑄造、冷卻、堆垛于一體23 。 冷卻效果好，熱量由冷卻水帶走 , 成品溫度低，堆垛打捆后不需中間堆放散熱，可直接 入庫，減少了鑄造廠房占地，改善了工作環(huán)境及操作人員的勞動條件。 扒渣、堆垛、打捆為機械化自動化使產(chǎn)品合格率達 100%。鋁錠誤差小，垛形整齊美

17、觀，氣動打捆牢固集裝效果好，在堆放和運輸過程中不易散落。 機組采用了可編程控制器 （PLC） 及液壓氣動控制，所有元器件均為國產(chǎn)元件，國產(chǎn)化率 達 100% 。機組除具有 自動控制系統(tǒng)外，還可手動控制，并且還配有事故處理和報警裝置。 機組采用了偏心滑塊式單向離合器、 油氣雙作用氣缸和程序式組合開關(guān)。 扒渣機構(gòu)在樣機 的基礎(chǔ)上有較大改進，性能優(yōu)于樣機。16th。整機能耗低，最大生產(chǎn)能力為3.4 鋁錠混合爐選取3.4.1 鋁合金熔鑄對混合爐的基本要求 混合爐用于接受在熔煉爐中熔煉好的熔體，并在其中進行精煉、靜置和調(diào)整熔體溫度，構(gòu)有關(guān)在鑄造過程中對熔體起保溫作用。 因此， 熔體的最終質(zhì)量在許多情況下

18、與靜置爐的類型和結(jié) 24。對混合爐的基本要求是 25： 爐內(nèi)水蒸氣含量少 熔池內(nèi)熔體的溫差小、保溫良好并能準確控制爐溫。具有一定的升溫能力。 容量與熔煉爐相適應(yīng)。結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。由于混合爐為連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)顧選取 1 0噸的混合爐 混合爐技術(shù)參數(shù) 24 ：容量： 10 噸 功率： 220kw鋁液溫度：720 C 760 C爐膛溫度：900 C 鋁液最大升溫速度：40 C加熱方式：硅碳棒加熱爐殼尺寸（長X 寬 X 高）：6580mm X 2918mm X 2580mm 爐膛尺寸（長X寬）：5860mm X 1500mm爐墻砌磚厚度： 694mm(11)(12)(13)(14)爐底砌磚厚度：640

19、mm爐頂砌磚厚度：456mm爐頂隔熱：444mm爐膛鋁液深度：495mm爐門（長X 寬）：550mm X 350mm表3.1混合爐耐火材料及隔熱材料明細26耐火材料或隔熱材料26厚度/ mm導(dǎo)熱系數(shù)/ W （ mC） -1爐頂隔熱層硅藻土磚4400.093 + 0.24X 10-3 t爐頂耐火層高鋁質(zhì)耐火磚（剛玉磚）45612.18 0.81 X 10-3 t爐墻耐火層高鋁質(zhì)耐火磚（剛玉磚）23012.18 0.81 X 10-3 t爐墻隔熱層硅藻土磚4620.093 + 0.24X 10-3 t爐底耐火層高鋁質(zhì)耐火磚（剛玉磚）35012.18 0.81 X 10-3 t爐底隔熱層硅藻土磚+石

20、棉板6400.16+0.17 X 10-3t3.4.2硅碳棒選用硅碳棒表面負荷密度的計算27硅碳棒表面負荷密度是指棒的發(fā)熱部單位表面在使用中承擔的電功率，既:表面負荷密度=額定功率亠發(fā)表面積熱部），在爐溫相同的條件下，棒的單位表面負荷密度大，則棒的使用壽命就短，故切忌超負荷使用。負荷密度與爐膛溫度、棒體表面溫度有如下關(guān)系:卜1000丿 I 1000丿式（3.6）Ft-爐膛溫度C式中：Et-棒體表面溫度C 正確選用表面負荷密度是合理使用硅碳棒，延長棒體壽命的重要途徑。圖表示硅碳棒在表面為額定使用溫度時，不同爐溫下棒體所允許的最大表面負荷密度參考值。表3.2棒體所允許的最大表面負荷密度281450

21、 C爐膛溫度C允許最大負荷W/C rf100031110024120021125018130014135010棒體表面溫度1400廣Et + 274 4 f Ft + 273 廠計算：W =5.1000 丿 V 1000 丿值計算出結(jié)果為：Et-棒體表面溫度CFt-爐膛溫度C帶入數(shù)L竺吐竺幾30.9W=5450 +274止 1000 丿 I 1000 丿 J 硅碳棒規(guī)格的選擇及需用支數(shù)的計算:硅碳棒規(guī)格的選擇應(yīng)注意滿足電爐結(jié)構(gòu)尺寸，爐用功率和爐膛溫度及溫場分布等方面的要求，用時注意有利于外部接線和功率調(diào)節(jié)。等直徑硅碳棒規(guī)格、功率及電阻范圍表爐膛寬度為1500mn所以選取硅碳棒的規(guī)格為：D=40

22、mm 工作長度為1500mm總長2500mm規(guī)格確定后，每支棒承荷功率數(shù)為:P 棒=3.14DLW 允X 10-2P 棒=3.14DLW 允X 10-2式（3.8）-6=3.14 X 40 X 1500 X 30.9 X 10=5.82(W)P總所用根數(shù)：N=37.81000P供電設(shè)備的選擇及硅碳棒的聯(lián)結(jié)方式:3.4.3爐子熱平衡3.4.3.1熱量的收入3.4.3.1.1硅碳棒發(fā)熱的熱量Qt =317680(kw)R3.4.3.1.2金屬帶入的物理熱Q2 =GC金t 金 =161000 ( KJ/ h)3.4.3.2熱量的支出3.4.221金屬加熱所需的熱量1Qi丿 =一( Citi-C2t2

23、)=1244000 ( KJ/ h)3.63.4.2.2.2爐門及開孔的輻射熱損失Q2 = qA e =21.6( KJ)3.4.2.2.3爐門及開孔逸氣的熱損失Q3 - Vote =5400 ( KJ/ h)3.4.224經(jīng)過爐子砌體的散熱損失丿3.6x(ti-t2AQ4 =L =38230 ( KJ/ h)siS2+旦+ 0.06幾1幾23.4.4能量平衡列表表3.5能量平衡列表收入支出項目數(shù)量（kJ/h ）百分比（%項目數(shù)量（kJ/h ）百分比（%1.硅碳棒發(fā)114364887.7%1.金屬加熱所需124400095.4%熱的熱量的熱量2.金屬帶入16100012.4%2.爐門及開孔的2

24、1.60.001%的物理熱輻射熱損失3.爐門及開孔逸54000.41%氣的熱損失4.經(jīng)過爐子砌體382302.9%的散熱損失5其他損失16996.41.3%合計1304648100%合計1304648100%3.5車間布置3.5.1鑄造車間分類3.5.2鑄造車間平面布置3.5.3 鑄造車間的區(qū)劃3.5.3.1 在進行鑄造車間區(qū)劃時應(yīng)注意的3.5.4 鑄造車間的廠房建筑型式3.5.5 廠房環(huán)保通風3.5.5.1 該通風設(shè)備具有的特點參考文獻1 潘世民編譯 . 世界鋁連續(xù)鑄軋技術(shù)綜述 J. 有色金屬， 2003，(3)：51532吳錫坤鋁型材加實用用手冊技術(shù)手冊M.長沙：中國大學(xué)出版社,2006.

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