（东北轻合金有限责任公司黑龙江哈尔滨150060）
摘要：国内铝加工行业熔铸部分的生产设备多为国外进口，其设备的供货周期长，并且成本较高，随着国内部分铝加工熔铸大型配套设备厂家的自主创新、技术进步，吸收国外设备的先进技术，铝加工的熔铸设备走向国产化。在机械加工过程中，因工艺技术要求，机床会需要多种机械运动进行配合，而这些机械运用会通过电气系统对电动机的控制配合实现，基于此，本文简要结合500Kg中试熔铸线设备机械工艺及电气控制相关方面进行简要阐述分析。
关键词：机械；工艺；电气
1引言
500Kg中试熔铸线设备，主要适用于铝及铝合金熔炼、在线处理、过滤及铸造。其主要是由熔化炉、在线除气装置、过滤装置含流槽、铸造机含铸造工装几方面构成的。下文简要就其机械工艺及其电气控制方面进行相关分析。
2500Kg中试熔铸线设备概述分析
2.1相关工艺流程
人工将原铝锭投加到熔化炉中，在完成熔化、扒渣及铸造成份调节后通过倾翻装置将铝液转入除气装置中。
熔化炉内的金属熔体满足铸造要求后，进入铸造环节。金属熔体通过在线除气装置进行除氢，除碱金属以及除杂质等净化操作，然后进入铸造过程。在线净化操作应使熔体满足一定除氢、除碱金属、除杂质等指标以保证最终铸锭产品的质量。
过滤箱镶嵌过滤板完成对铝液中杂质的过滤功能。
在铸造开始前，应该准备好相应的铸造工具，将各个分体设备、检测装置等装配、安放在相应的位置并固定好，检查在线处理设备、流槽、铸造工具等无问题进入铸造步骤，按铸造操作程序进行铸造，铸造完成后，并将各种控制、检测装置复位。如果铸造过程中发生故障时，应立即启动紧急结束铸造功能。
2.2主要的技术参数
2.2.1铝合金熔炼炉
其额定容量为500Kg＋10%；炉型主要是坩埚式电阻炉；熔体温度在700～850℃；熔化率≥150Kg/h；炉膛最高温度为950℃；熔体温度控制精度为±8℃；
2.2.2在线除气装置
在线除气装置的处理量≥500Kg/h；除气介质为Ar2；其主要是单转子、箱式的类型；除气率应大于65%，或出口氢含量低于0.12ml/100gAL；箱体内熔体温度范围为700～800℃；其空炉炉膛温度是800℃（MAX）；升温能力≥10℃/h；熔体温度控制精度应在±5℃左右。
2.2.3过滤流槽
一般而言，此种过滤箱结构形式主要是采用单室单级过滤装置，同时应采用17寸过滤片，上盖电加热，箱体外壁温度≤70℃（热短路点除外），流槽支架的高度可调，此外，配保温上盖，上盖外壳采用SUS304不锈钢材质。
2.2.4铸造机
铸造机铸造重量500Kg+10%；主要形式是钢丝绳；其设备主要组成为坩埚式熔化炉，在线除气装置，过滤流槽，铸造机，冷却水循环系统（含水过滤装置）及其电气及自动化控制系统。
3设备具体机械工艺与电气控制分析
3.1铝合金熔炼炉
3.1.1铝合金熔炼炉结构描述
炉体外壳用6mmA3钢板滚筒焊接制作，炉口法兰板用10mm钢板，炉底用10#槽钢加固，炉盖为圆弧封头式结构，手压式启动，可360℃旋转，操作简易方便，翻转支架与底座用12#槽钢制作。
液压缸倾倒方式；设计有液压泵站，采用台湾叶片泵，噪音低性能稳定。采用手动或自动电磁阀启动，方便完成倾倒回转动作。液压罐增大规格，保证旋转轴与出液口同一条轴线，保证90度可倾度。智能比例阀调节，通过PLC设置参数来控制可倾速度。速度为0-60kg/min。
带嘴石墨坩埚胆放在加热室内，炉体底部设有排液门，当坩埚破裂时便于铝液流出来，并设计有自动报警装置，迅速自动切断电源，以免对炉膛造成严重的破坏。
3.1.2铝合金熔炼炉电气控制系统分析
电器控制柜为立式独立电控柜，内层门为仪表面板、外层门为透明玻璃结构，美观大方，并能有效防护仪表电器免受外界灰尘污染，外形尺寸为宽800×高1600×厚450mm。
采用2块数显智能仪表自动控温加热：一块用于主控加热，一块用于监控保护。配两支热电偶：测炉膛温度一支，测炉内铝液一支。
在运行工作中设有3相工作电流、电压显示，同时设有接地漏电保护、漏液、超温报警断电等控制功能。
其加热元件控制主要是采用电子触发SSR模块控制，加热功率大小可调，控温精度高。
在设计原则上工艺设定全部由PLC控制系统来完成，但作为直接控制装置，温度控制仪表具备独立的温度设定，测量显示功能，当程序控制器发生故障时，温度设定控制可独立完成工艺自动化控制。
在其主要系统控制部分中，系统单元采用西门子可编程控制器PLC来完成，系统采用模块化编程技术，输出、输入点自由配置。PLC触摸屏控制系统由主机、主板和工作电源具备可靠性和抗干扰功能，系统软件在生产过程中，以及整个工艺执行过程中，全部由PLC控制自动进行，无需人工干预，PLC根据实时测控炉内温度，直带到工艺要求。能够直观显示整个系统的实时运状态和各主要参数的测控值。同时能够显示温度、控制超限、断偶报警及各工作点故障报警等。对上述界面及工艺实测参数及曲线，可随时打印和定时报表打印。
3.2在线除气装置
3.2.1机械工艺过程描述
在线除气装置安装在熔化炉和铸造机之间，主要作用是在熔体流入除气装置后后进行保温，同时通过旋转叶轮将惰性气体弥散进入铝熔体中，经过碰撞、捕捉、吸附、分压作用，随气体上浮将熔体中的气体带出铝液面，从而实现除气的目的。
电热式保温装置可使除气炉中铝液24h保温无温降；除气炉气体压力、熔体温度异常时报警；气体流量及转子转速均可适度调整，以控制气泡的大小及分布，使通入气体发挥最大的除气、除渣及精炼效果；转子驱动机构关键部分采用耐热耐腐蚀不锈钢材料，数控加工成型，保证转子垂直度，确保微气泡床形成，除气率稳定；高纯石墨转子材料采用特殊材料复合处理，增加耐冲刷能力，大大延长使用寿命。采用抗涡流结构设计，防止形成涡流造渣吸气的缺陷
3.2.2电气控制系统
配备压力调节器；加热器的电流、电压、温度、炉内铝液温度、石墨转子的转数均可在仪表或终端上显示，并可在一定范围内调整和设定；控制实行连锁。即只有在通气情况下，转子才允许被伸入到铝熔体中，以保证转子通气孔不被铝液堵塞；当精炼气体压力、熔体温度异常时发出报警；除气率≥65%或氢含量≤0.12ml/100gAl。
3.3过滤装置工艺分析
在线过滤装置安装在除气炉和小铸造机之间，通过流槽连接在一起，熔体流量范围是1-6吨/小时。铸造过程中熔体流入除气室内除气后，除气装置通过升降平台将除气装置提升，使除气装置放流口与过滤箱入口对接，将除气后的铝水注入过滤箱进行过滤，除去杂质，得到洁净的铝熔体。
电热式保温装置可补充部分铝水热量损失；熔体温度可实现连续测量和显示；采用国外最先进技术及优良保温材料高温烧结而成的高强度不粘铝、耐铝液冲刷、不污染铝的陶瓷内衬，优良的保温材料及设计。
3.4铸造机（钢丝绳）
3.4.1工艺描述
精炼后的铝熔体通过分配流槽（模盘）进入结晶器经冷却水冷却铸造。其设备组成：卷扬机、分配流槽及模盘、铸造平台，结晶器、引锭头。
3.4.2电气控制
控制变频器控制变频电机升降速度主要是手动和自动控制；铸造机水压控制主要是进水用进水泵，出水用排水泵；电控柜使用琴台柜，采用触模屏和一些按钮；铸锭长度采用计数器测量，实际铸造长度在触摸屏上显示；铸锭采用电动起吊装置吊运；冷却水采用水塔自来水，冷却用过的水直接排到水管，不循环利用。
4结论
总之，随着科学技术的进步与经济的飞速发展，在全球经济一体化的思想背景推动下，应加大结构调整力度，以求更均衡地利用与配置资源，不断扩大铝工业规模，增加铝材的品种与规格，降低能耗，改善环保，不断完善和推进铝材设备的稳定安全发展。
参考文献：
[1]宋春玉，谢晓会.大型铝熔铸设备的国产化[J].有色设备.2013（05）
[2]刘静安.浅议铝合金材料及加工工业与技术的发展动向（下）[J].铝加工.2012（02）