一、對鋁合金半連續鑄造機的基本要求及設備分類

1．對鋁合金半連續鑄造機的基本要求
    對鋁合金半連續鑄造機的基本要求是：
    1)運行可靠；
    2)生產率高；
    3)鑄造質量好，鑄錠成品率高；
    4)對主要鑄造參數(鑄造速度、冷卻水壓或水量、鑄錠長度等)能方便地控制調節及指示；
    5)結構簡單，維護方便。
    鑄造機的工作可靠性主要取決于鑄造機的類型、結構、各部件的制造和安裝情況以及對鑄造機的維護質量。通常，鑄造機只有在實現多模鑄造的條件下，才能得到很高的生產率。而要保證鑄錠具有良好的質量和高的成品率，在整個鑄造過程中，鑄造機必須運行平穩，保證鑄錠以嚴格固定的速度垂直下降，不跑車，不停頓，不悠晃。
2．連續鑄造機的類型
    鋁合金立式半連續鑄造機有鏈帶傳動鑄造機、鋼絲繩傳動鑄造機、液壓傳動鑄造機、絲杠傳動鑄造機和輥式鑄造機等五種類型。其中，鋼絲繩傳動式和液壓傳動式比較常用。
    輥式鑄造機是利用兩個彼此相向轉動的輥子從結晶器中把鑄錠拉出，通過改變輥子的轉速來調節鑄造速度的。這種鑄造機結構最簡單、制造費用低，鑄造速度穩定、能生產很長的鑄錠。但這種鑄造機每次只能澆鑄一根直徑小于500 mm的圓鑄錠，生產率很低；而且對鑄錠直徑變化的適應性小，一臺鑄造機僅能澆鑄直徑尺寸相差不大的鑄錠。此外，這種鑄造機生產的鑄錠實際上總是存在著較大的彎曲，因此，這種鑄造機在生產中已被逐漸淘汰。
    液壓式鑄造機是利用活塞桿當引錠器，將鑄錠從結晶器中拉出．通過改變活塞下方油缸中的壓力來調節鑄造速度的。這種鑄造機可任意調整鑄造速度，運行平穩性是五類鑄造機中最好的，最適用于電磁鑄造，熱頂鑄造等要求高平穩性的場合。缺點是結構復雜，在鑄錠重量增加時，為了保證液壓活塞均勻降落，需要采用各種復雜的調節系統。此外，在鑄錠長度相同時，它比其他幾種鑄造機要求更深的鑄造井，這就提高了基建費用。實際采用的液壓式鑄造機，活塞行程都比較短，因而限制了鑄錠長度。
    絲杠傳動鑄造機是借絲杠的運動帶動底座上下升降的，鑄造時可以通過機械或電機進行有級或無級調速。這種鑄造機運行平穩，但制造，安裝和維護都比較復雜，絲杠易變形，絲母易磨損，更換麻煩，鑄造長鑄錠比較困難。
鋼絲繩傳動鑄造機是通過卷筒(絞車)纏繞鋼絲繩帶動底座上下升降的，鑄造時可以通過饑械或電機進行有級或無級調速。這種鑄造機的優點是：運行比較平穩，結構比較簡單，能使結晶器最大限度地靠近靜置爐流口，使結晶器配置緊湊，還能根據靜置爐的形狀，以最小的間隔盡可能多的配置鑄造機。操作方便，適用于澆鑄各種規格的圓鑄錠和扁鑄錠。缺點是鋼絲繩的不均勻拉伸，可能引起平臺歪斜；甚至被卡住，導致運行不平穩，影響鑄錠品質。
此外，鋼絲繩磨損快，需經常更換，工作可靠性差。
    鏈帶傳動鑄造機是借鏈帶的運動帶動底座平臺上下升降的，鑄造時可以通過機械或電機進行有級或無級調速。這種鑄造機具有結構簡單、工作可靠、運行平穩、操作方便等優點，適用于鑄造各種規格的扁鑄錠和圓鑄錠。

二、鋼絲繩傳動鑄造機

    我國目前普遍采用的鋼絲繩傳動鑄造機的主要性能示于表2—12—15。

表2—12—15  國產鋼絲繩傳動半連續鑄造機的主要性能 

典型的鋼絲繩傳動半連續鑄造機是由機架、傳動裝置、平臺及升降機構、蓋板、供排水系統、鑄造參數指示裝置及操縱臺等部分組成。
    機架是型鋼結構的，固定在鑄造井中，其上裝有除傳動裝置以外的所有部件。通常，機架上部的固定鋼架上裝置有定滑輪組，機架的立柱上裝有引導平臺升降的導軌。導軌的數量按鑄造機的大小而定，有四根的，也有八根的。
傳動系統示于圖2—12—34。它由鑄造電機、提升電機、減速機、卷筒、滑輪組及鋼絲繩等部分組成。鑄造電機功率較小，用以實現工作速度；提升電機功率較大，用以快速提升或下降平臺。兩個電機借助于差動減速機或行星齒輪減速機聯系在一起。這種結構省去了換向離合器，既保證了傳動系統的工作可靠性，又使操作得以簡化。鑄造速度的調節采取兩種方式：一種是用交流變頻電機做鑄造電機，通過改變頻率來改變電機轉數的無級調速；一種是通過更換變速齒輪改變傳動比的有級調速。平臺升降的轉換通常是通過改變電動機的運轉方向來實現的。

平臺是鑄鋼的，兩端橫梁中間各裝有一組動滑輪，平臺靠鋼絲繩懸掛在機架的定滑輪組上，并借助于卷筒沿導軌上下移動。平臺移動的最終位置用極限開關控制。
    蓋板是安裝鑄造工具的，有的兼作冷卻器。鑄造完畢，為了取出鑄錠，需要移開蓋板。蓋板的移動方式有液壓翻轉和小車平移兩種類型，小型鑄造機的井上蓋板則由人工搬移。
    給水系統由循環水進水管道、電動水闊(亦可手動)、過濾裝置等組成。鑄造井中的積水用水泵排走。水泵的起動和停止多采用自動控制的方法。水位報警的方法很多，目前常采用的有浮標帶動滑桿撥動限位開關的方法，利用晶體管開關電路控制的方法等。
    鑄錠長度由行程指示器顯示。鑄造速度由測速發電機傳送脈沖至速度指示器而顯示，并可通過自動裝置對速度進行自動調節。
    操縱臺是鑄造機的指令中心，通常，各種數字指示器、水壓表、給水排水開關、水位報警鈴、升降開關、蓋板起閉開關等都安裝在這里。
    鑄造工在使用鋼繩傳動半連續鑄造機時應注意下列問題：
    1)使用前，必須按照設備使用維護規程的要求，對設備的傳動機構進行認真仔細地檢查，并按規定在各潤滑點注油潤滑。檢查時，重點放在鋼絲繩、滑輪及卷筒上，要求鋼絲繩固定牢靠，不出槽，不打節，不斷殷，滑輪及卷筒轉動靈活。發現鋼絲繩破損，要嚴格執行報廢標準，絕不允許湊合使用。
    2)確認傳動機構正常后，應進行空負荷試車，檢查平臺升降、抱閘制動、行程指示、水泵運轉、水位報警、各終斷開關位置控制等是否正?？煽?。其中應重點檢查平臺升降情況，要求升降平穩。確認一切正常無誤后，方能開車鑄造。
    3)采用變速齒輪調整鑄造速度的鑄造機，在更換齒輪時，要注意下列問題：①、齒數應符合規定；②、必須在空負荷情況下進行；③、更換前應將平臺下降至距鑄造井底0.5～1 m的高度；④、平臺下降后，立即停電，并掛上“嚴禁送電”的明顯標志；⑤、更換時先用卡緊齒輪卡死；⑥、更換后將變速齒輪用定位鍵和螺絲把緊。以上確認正常后，卸下卡緊齒輪，送電試車。   
    4)鑄造過程中，一要注意及時開動水泵，抽出井中積水。二要防止“跑流子”，一旦出現應立即堵流口，停止鑄造，清除設備上的冷凝鋁塊，然后檢查設備，繼續鑄造。三是鑄造中發生突然停電、停水事故時，應立即堵住流口，攀動鑄造電機對輪，使平臺下降，直至流盤中的鋁水鑄完為止。
    5)起動提升電機時，要特別注意平臺和蓋板的距離，當平臺上升離頂部零位200 mm左右時，應改用慢速上升，嚴格防止超過上部極限位置而造成設備損壞。
    6)吊取鑄錠時，要正確指揮吊車，絕對不許碰撞鑄造機。
    7)鑄造結束后，要清理設備上的鋁渣和工具，并定期清理鑄造井中的積渣和冷卻水過濾箱中的過濾網。
8)停產以后必須將鑄造井內積水抽干，并在導軌和鋼絲繩上涂油保護。

三、液壓傳動式鑄造機

液壓傳動鑄造機由可液壓傾動(或平行移動)的澆注平臺、帶扭力限制器的引錠座、導軌、液壓系統、水冷系統和電器控制系統組成(見圖2—12—35)。澆注平臺供安裝結晶器和水冷系統用，引錠座由高強度鋼焊接而成，上面裝有底座，還配有若干對導輪(在導軌上滾動)，導輪軸和墊片分別采用不銹鋼和聚四氟乙烯制作。導軌(液壓缸內部導向的自導式無導軌)由型鋼制作，上面固定，下面依靠一個滑動件可防止因溫度變化而導致漲縮時不會變形并能快速準確的調節。引錠座由鍍有硬鉻的活塞頂桿支撐，澆注平臺的翻轉由兩個液壓傳動裝置驅動，鑄造速度由專門的調節閥調節(不受錠重和液壓油溫度的影響)，并由帶有脈沖發射器的計數器對鑄造速度和鑄錠長度進行測量，整個液壓系統由電動泵、加熱油箱、帶有控制閥的管路等組成。冷卻水的流量通過一個環狀活塞式電動閥來調節?？刂乒癜惭b在靠近機器設備的地方，通過各種控制和指示元件對相關參數進行控制。國內生產的自導式液壓鑄造機目前可鑄造最大質量27 t、長度為6.5 m的鑄錠，鑄造速度精度達±l%，鑄造長度顯示精度達±0.5%，液壓缸/平臺旋轉精度±0.1°，液壓缸垂直度±1.5 mm，平臺水平度±1 mm，而且控制系統采用PLC，并與保溫爐的控制系統連鎖，可實現鋁液溫度、流速和冷卻水流量、溫度及鑄造速度的最佳匹配。

    目前國內使用較多的液壓傳動式鑄造機的主要技術參數如下： 
最大鑄錠質量：8 t 
鑄錠長度：6.2～6.7 m 
澆注平臺面積：2 m×1.5 m 
鑄造速度：20～300 mm/min 
空載上升下降速度：2 m/min 
負載上升速度：300 mm/min 
油壓：7 MPa(可調節) 
油流量：70 L/min 
油箱體積：700L 
進水壓力：0.3 MPa 
最大輸出流量：153 m3/h 
進水溫度：20～25℃ 
出水溫度：最大室溫+20℃ 
工作電壓：3×380V 50HZ 
控制電壓：220 V 50HZ 
液壓閥電壓：24 V 
液壓泵功率：l5 kW 
水閥功率：0.18 kW 
液壓加熱功率：6 kW 
總功率：22 kW 
蘇州新長光熱能科技有限公司開發的50 t大型扁錠液壓半連續鑄造機的主要技術參數如下： 
    鑄錠斷面尺寸：(400～700)mm×(900～2300)mm 
    鑄錠最大長度：5540 mm 
    每次鑄造錠數：大錠2～3個，小錠4～5個 
    每次最大鑄造量：50 t 
    鑄造速度：10～200 mm/min 
    平臺滿負荷時上升速度：0～600 mm/min 
    平臺快速升降速度：0～2000 mm/min 
    平臺慢速升降速度：0—200 mm/min    
鑄錠長度精度：±l%  
鑄錠速度精度：±0.5% 
鑄錠縱向彎曲(全長)≤2 mm 
鑄造平臺尺寸：3200 mm×4000 mm 
冷卻水供水量：630 m3/h 
上海鑫業熔鑄設備制造有限公司開發的25 t內導雙作用液壓鑄造機的主要特點和技術參數如下：
該鑄造機的鑄造質量設計為每次最大鑄造量27t，鑄造速度為20～250 mm/min，快升快降速度為20～2000 mm/min，而且整臺鑄造機在工作狀態下所有速度均可以實現無級調速。
    升降平臺的下降及提升裝置設計為液壓驅動，采用德國洪格爾進口的內導式雙作用油缸(全新)。鑄造機在各種工作狀態下均可實現平穩移動，在設定的鑄造速度中無振動、顫抖與爬行現象。
澆鑄平臺傾翻機構按需方技術條件設計和制造，澆鑄平臺可傾翻85°～90°，澆鑄平臺傾翻速度恒定，無震動現象。鑄造平臺復位精度可達lmm。冷卻水流量控制采用意大利OMAL公司WAFER氣控組合閥及上海高科技企業上海一諾的流量計，通過標準信號反饋與主控PLC聯接實行全自動控制。
    該鑄造機所有與水接觸鋼結構與重要部件均采用噴丸及噴涂船用防腐油漆，涂層厚度不小于l mm，以保證鑄造系統使用l5年以上的正常使用壽命。
    本液壓鑄造機采取軸向柱塞泵驅動工作系統，可實現鑄造調速，和快速升降，快速升降用于在鑄造工作完成以后，將鑄錠快速升至起吊工作區，或在鑄造初始時將引錠頭快速升至結晶器定位區域與結晶器定位。本系統配置液壓油溫控調節器，液壓油獨立過濾系統。所有液壓元器件均采用德國博世·力士樂，流量計采用德國威士容積式齒輪流量計。
    本設備電氣控制系統采用德國西門子公司生產的S7—300模塊化可編程控制器及MP370彩色觸摸式高性能可視圖形操作液晶界面，并可以通過上位機遠程監控鑄機的運行和修改、保存鑄造參數。其他的電氣元件均采用進口或國內外資企業的名牌產品組成。①軟件系統中分合金鑄造工藝軟件與鑄造電液控制軟件二個組成部分。由東北大學電磁鑄造國家重點實驗室與浙江大學電液控制中心國家重點實驗提供技術支持。所有的操作過程均可通過軟件PLC可編程指令(軟件)在觸摸屏實現，對冷卻水流量、冷卻水壓力、冷卻水溫度、鋁液溫度、鑄造速度、鑄造長度等均可實現實時顯示，并可對鑄造速度與冷卻水流量實現自動閉環控制；在控制系統中可存儲數百組相關的不同合金牌號、不同規格鑄錠的產品的工藝參數，在鑄造開始之前只需輸入合金牌號及產品規格，即可自動控制調整相關鑄造工藝參數，并可在授權下對參數進行修改和增補。每鑄次的鑄造參數條件將被PLC自動記錄，并寫入上位機，便于對不同鑄造效果的生產工藝條件進行追蹤。各控制單元系統設置具有(單位)量程上/下限位應急報警功能。②本電控系統PLC自動控制傾斜式靜止爐的自動流量供給程序，可通過前端流槽的光感液位控制器或桿式傳感器的反饋信號，自動開/斷傾斜式靜止爐的電磁控液滑閥(件)時適調節靜止爐的傾斜角度，保證鑄造時所需的額定相對鋁液流量。并通過設定溫度與爐內溫度比較，控制溫度控制燃燒器啟、停，保證鋁液的溫度。提高設備的安全使用效率及機組自動化聯動的使用性能。

    該鑄造機系統是國產鑄機中機、電、液結構為最優選配的變形鋁合金鑄造系統。即在液壓閥控元件的選配上，優選國際品牌(液壓閥控元件)德國制造-博世力士樂(BoschRexroth)公司的(進口)液壓閥控元件。設備配置的功能軟件完全能滿足鑄造工藝的需要，實用性極強。設備的綜合使用性能可與引進國外制造商提供給中國的現行鑄造設備實行同比，可廣泛與各種先進的工裝結晶器配合生產出高品質的變型鋁合金坯料，如采用油潤滑結晶器生產1XXX～8XXX大方錠。結晶器整個鑄造粗晶層可減少30%，表面品質可提高50%以上。
設備主要技術參數為：
    額定鑄造質量：25000 kg
    最大鑄造質量：27000 kg
    液壓缸額定支撐質量：35000 kg
    最大行程：7000 mm
    液壓缸安裝垂直度：0.083 mm/m
    最大鑄造長度：6700 mm
    鑄造速度：20～250 mm/min(無級調速)
    快速升降速度：20～2000 mm/min(無級調速)
    鑄造平臺飄移：1 turn/30 min
    鑄造長度控制精度：≤+1.5%(實際鑄長-PLC顯示鑄長)
    鑄造速度控制精度：≤設定點+3% 
    鑄錠彎曲度：l.5 mm/m：6 mm/6.7 m
    傾翻角度：0°～90°
    傾翻復位精度：±l mm
    冷卻水調節范圍：30～300 m³ 
    鑄造水流量誤差：≤設定點±2% 
    頂板水平度：≤1.5 mm
    升降平臺極限偏載偏差：最大水平偏差≤3 mm，最大垂直偏差≤2 mm
    安裝總功率：44 kW
    鑄造冷卻水所需量：300 m³/h
    鑄造冷卻水所需壓力：按需方現有的供水條件
    壓縮空氣壓力：0.4～0.7 MPa，流量5 m³/h
    液壓工作介質：L-HM46液壓油
    液壓系統額定工作流量：40 L/min
    液壓系統最大工作流量：340 L/min
    液壓介質正常工作溫度：20～50℃、
    液壓系統額定工作壓力：3 MPa
    液壓系統最高工作壓力：5 MPa
    液壓電機功率：30 kW一只  11 kW一只   3 kW一只
液壓電機轉速：n=1440 r/min

四、水平連續鑄造機

    我國目前普遍采用鏈帶傳動的水平連續鑄造機。這種鑄造機具有結構簡單、運行平穩、制造維護方便、成本低廉等優點。它主要由機架、傳動系統、引錠系統、鋸切裝置和供排水系統等幾部分組成。
    機架由型鋼焊接而成，機架前部分鋪設有為鑄錠導向的輕型鋼軌，后部分安裝有支承鑄錠的輥道。鑄造機的傳動系統示意于圖2—12—36。它由電機、蝸輪蝸桿減速機、主動鏈輪、被動鏈輪、張緊鏈輪及拉曳機架下部的傳動輥等幾部分構成。鑄造時，通過調整頻率改變電機的轉速來調節鑄造速度。引錠系統由引錠桿、導軌、拉曳機等部分組成。引錠桿的一端開有錐形空穴，并通過活動銷釘與凝固的鑄錠聯在一起；引錠桿的另一端通過插銷與鏈條掛聯。鑄造開始時，通過鏈條的運動帶動引錠桿沿導軌牽桿、導軌、拉曳機等部分組成。引錠桿的一端開有錐形空穴，并通過活動銷釘與凝固的鑄錠聯在一起；引錠桿的另一端通過插銷與鏈條掛聯。鑄造開始時，通過鏈條的運動帶動引錠桿沿導軌牽引鑄錠。有的水平連鑄機的機架較短，而引錠桿較長，鑄造開始時，將引錠桿的一端插入結晶器內，而另一端伸進拉曳機的兩個V形輥之間，通過上部的壓緊輥和下部的傳動輥夾緊并牽引。當引出的鑄錠進入拉曳機后，卸下引錠桿。傳動輥直接由電機經鏈輪傳動，與鏈條速度同步。壓緊輥由風缸驅動夾緊和提升。鋸切裝置見圖2—12—37。經拉曳機牽引出的鑄錠進入鋸切裝置的V形托架并達到規定的鋸切尺寸后，夾緊氣缸壓下將鑄錠夾緊，借助鑄錠的推力，使裝在軌道上的鋸切小車與鑄造速度同步向前移動，即實現同步鋸切。供排水系統是單獨的，通常安裝在鑄造機的頭部靠近結晶器的地方。

生產中常使用的水平連鑄機的主要技術性能是：
    鑄錠直徑                    80～150 mm
    鑄造速度                    50～500 mm/min
    最大生產能力                8.6 t/h
    調速方式                    直流電機無級調速
    鑄造根數                    6根
    鋸片直徑                    710 mm
    鋸片厚度                    8 mm
    鋸片主軸轉數                40，68，75 r/min
    鋸片橫向最大位移            1600 mm
    鑄造工在使用水平連鑄機時，應注意下列問題：
    1)使用前，必須按照設備使用維護規程的要求和潤滑卡片，對鑄造機的各部件進行認真的檢查和潤滑。確認正常后進行空負荷試車，重點檢查鏈條和鏈輪的磨損及運行情況、夾緊裝置是否靈活可靠，并調整鑄造速度。
    2)鑄造前，仔細安裝引錠桿，并嚴格保證結晶器、引錠桿和軌道的工藝中心線在同一水平線上。
    3)鑄造機開車后，要立即將壓緊輥升起，待引錠桿進入適當位置時再將壓緊輥緩慢放下壓緊。鑄造過程中，一要預防掉鉤脫銷；二要避免碰撞鑄錠；三要防止傳動輥和壓緊輥打滑；四要防止“跑流子”，避免鋁水凝在牽引鏈條上。
    (4)鑄造完畢應將設備清理干凈。