一种铝合金铸轧过程中铝液温度的控制方法与流程

1.本发明涉及铝合金铸轧技术领域，具体为一种铝合金铸轧过程中铝液温度的控制方法。


背景技术：

2.熔体温度是铝合金铸轧过程中的重要工艺参数，熔体温度设定的合理与否关系到产品质量的好坏，尤其是影响熔体的过烧情况，也关系到产品的烧损，温度控制方法对铝液温度的精准稳定控制有着决定性的作用。
3.传统的温度控制方法是操作人员对保温炉内铝液温度频繁测量，当温度低于工艺控制下限时开启大功率加热，铝液迅速升温，当铝液升温达到工艺上限温度后根据经验降低加热功率，进入保温模式，低于工艺下限温度时再次加热升温。传统操作方法主要有以下几个方面的不足，一是保温炉处于频繁的加热升温和经验保温，然而经验保温并不完全可靠，温度始终处于持续的波动中，稳定性差；二是大功率加热会使高温炉气将保温炉内表层铝液温度过度加热，造成严重的铝液过烧，影响铸轧产品内部质量；三是频繁的测温致使炉门开启次数较多，耗费手持热电偶较多，操作人员劳动强度较大，也使保温炉热量的大量丧失，造成能源浪费，不利于环保。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种铝合金铸轧过程中铝液温度的控制方法，根据保温炉铝液温度变化情况连续对加热功率作出调整和判断，从而实现对保温炉铝液温度和保温炉输出铝液温度的稳定控制，避免因炉气温度的急剧变化造成保温炉内铝液温度的大幅波动，降低保温加热过程对铝液过烧的影响。
5.为解决上述技术问题，本发明一种铝合金铸轧过程中铝液温度的控制方法，包括还有如下步骤：s1.制定保温炉铝液温度升温方法:s1.1.当炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值在-5℃～0℃时，炉眼控温，加热功率按百分比进行匹配调节输出，温差精确到整数，炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值和加热功率百分比的对应关于如下：s1.1.1.炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值为-5℃时，对应的加热功率百分比为100%；s1.1.2.炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值为-4℃时，对应的加热功率百分比为90%；s1.1.3.炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值为-3℃时，对应的加热功率百分比为80%；s1.1.4.炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值为-2℃时，对应的加热功率百分比为70%；
s1.1.5.炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值为-1℃时，对应的加热功率百分比为60%；s1.1.6.炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值为0℃时，对应的加热功率百分比为50%；s1.2.当炉眼口铝液实际温度低于设定温度的差值在5℃以上或炉眼口铝液实际温度高于设定温度后，炉气控温，加热功率通过炉气实际温度与设定温度的温差进行匹配输出，炉气实际温度与设定温度的温差和加热功率百分比的对应关于如下：s1.2.1.炉气实际温度与设定温度的温差为-5℃时，对应的加热功率百分比为100%；s1.2.2.炉气实际温度与设定温度的温差为-4℃时，对应的加热功率百分比为90%；s1.2.3.炉气实际温度与设定温度的温差为-3℃时，对应的加热功率百分比为80%；s1.2.4.炉气实际温度与设定温度的温差为-2℃时，对应的加热功率百分比为70%；s1.2.5.炉气实际温度与设定温度的温差为-1℃时，对应的加热功率百分比为60%；s1.2.6.炉气实际温度与设定温度的温差为0℃或炉气实际温度高于设定温度时，对应的加热功率百分比为50%；s2.确定铸轧段铝液温度控制范围：s2.1.对于1系合金，保温炉炉气温度设定范围为：805℃-815℃；保温炉内铝液温度控制范围为：725℃-735℃；保温炉炉眼铝液目标温度为：720℃；保温炉炉眼铝液温度控制范围为：720℃
±
5℃；除气箱温度设定值为：705℃-715℃；过滤箱熔体温度设定值为：700℃-705℃；前箱熔体目标温度为：690℃
±
2℃；s2.2.对于3系合金，保温炉炉气温度设定范围为：810℃-820℃；保温炉内铝液温度控制范围为：730℃-740℃；保温炉炉眼铝液目标温度为：725℃；保温炉炉眼铝液温度控制范围为：725℃
±
5℃；除气箱温度设定值为：710℃-720℃；过滤箱熔体温度设定值为：705℃-710℃；前箱熔体目标温度为：695℃
±
2℃；s2.3.对于8系合金，保温炉炉气温度设定范围为：815℃-825℃；保温炉内铝液温度控制范围为：735℃-745℃；保温炉炉眼铝液目标温度为：730℃；保温炉炉眼铝液温度控制范围为：730℃
±
5℃；除气箱温度设定值为：715℃-725℃；过滤箱熔体温度设定值为：710℃-715℃；前箱熔体目标温度为：700℃
±
2℃；s2.4. 铸轧段温度设定规则为：保温炉炉气温度设定范围==熔体温度 80℃；保温炉内铝液温度控制范围=保温炉炉眼熔体目标温度 5～15℃；保温炉炉眼铝液温度控制范围=除气箱熔体温度设定值 10℃；除气箱温度设定值=过滤熔体温度设定值 5～10℃；过滤箱熔体温度设定值=前箱熔体目标温度 10～15℃；前箱熔体目标温度为工艺温度。
6.进一步的，在步骤s1中，遇铸轧机停机时，炉眼热电偶无法测量铝液实际温度，进行炉气控温，炉气温度设定值根据预计停机时间进行调整，立板前一个小时恢复正常温度设定值，预计停机时间与炉气温度设定值对应关系如下：
预计停机时间为小于4小时的，设定温度为760℃-780℃；预计停机时间为小于4小时-8小时的，设定温度为740℃-760℃；预计停机时间为大于8小时的，设定温度为720℃-740℃。
7.进一步的，步骤s1保温炉铝液温度控制采用炉眼控温结合炉气控温的双极控温模式，并可以自动切换控制，双极控温模式热源为电加热方式；炉气控温模式下，当炉眼口铝液温度低于设定温度0-5℃时，自动进入炉眼控温；当在炉眼控温模式下炉眼口铝液温度大于设定值或温差大于-5℃时，自动进入炉气控温模式；在炉气控温模式下，当炉眼温度高于目标值时停止升温。
8.进一步的，保温炉除精炼作业外，全程禁开炉门防止炉气热量流失，禁止人为断电、杜绝人为参与控温，不进行手动测温。
9.本发明的有益效果是：本发明充分的考虑了工业炉窑温度滞后性和热惯性的特点，保温炉铝液温度控制采用炉眼控温结合炉气控温的双极控温模式，两者根据炉眼口温度和目标温度温差可以自动切换控制，根据保温炉铝液温度变化情况连续对加热功率作出调整和判断，从而实现对保温炉铝液温度和保温炉输出铝液温度的稳定控制，避免因炉气温度的急剧变化造成保温炉内铝液温度的大幅波动，降低保温加热过程对铝液过烧的影响；通过对前箱、过滤箱和除气箱设定合理的温度梯度，规范各个环节的温度控制范围，使保温炉内铝液和后续各环节铝液温度均能保持稳定，有效避免了后续铸轧过程中的温度波动对铸轧产品质量的影响，显著减少了铸轧产品内部晶粒组织不均和晶粒粗大缺陷的产生；通过采用炉眼控温与炉气控温的双极控温自动切换控制模式，合理设定输出功率，调整保温炉加热功率，炉气温度与炉眼口铝液温度相互通讯，相互限制，实现了保温炉内铝业温度的精准控制；随着炉内液位变化自动匹配最佳炉气温度，实现温度趋势智能判断，消除延时，避免了低液位时的铝液表面过烧，改善产品质量；杜绝了保温炉内加热装置硅碳棒频繁的启停，延长了硅碳棒使用寿命，降低生产成本。
具体实施方式
10.本发明一种铝合金铸轧过程中铝液温度的控制方法，包括还有如下步骤：s1.制定保温炉铝液温度升温方法:s1.1.当炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值在-5℃～0℃时，炉眼控温，加热功率按百分比进行匹配调节输出，温差精确到整数，炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值和加热功率百分比的对应关于如下：s1.1.1.炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值为-5℃时，对应的加热功率百分比为100%；s1.1.2.炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值为-4℃时，对应的加热功率百分比为90%；s1.1.3.炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值为-3℃时，对应的加热功率百分比为80%；
s1.1.4.炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值为-2℃时，对应的加热功率百分比为70%；s1.1.5.炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值为-1℃时，对应的加热功率百分比为60%；s1.1.6.炉眼口铝液实际温度与设定温度的差值为0℃时，对应的加热功率百分比为50%；s1.2.当炉眼口铝液实际温度低于设定温度的差值在5℃以上或炉眼口铝液实际温度高于设定温度后，炉气控温，加热功率通过炉气实际温度与设定温度的温差进行匹配输出，炉气实际温度与设定温度的温差和加热功率百分比的对应关于如下：s1.2.1.炉气实际温度与设定温度的温差为-5℃时，对应的加热功率百分比为100%；s1.2.2.炉气实际温度与设定温度的温差为-4℃时，对应的加热功率百分比为90%；s1.2.3.炉气实际温度与设定温度的温差为-3℃时，对应的加热功率百分比为80%；s1.2.4.炉气实际温度与设定温度的温差为-2℃时，对应的加热功率百分比为70%；s1.2.5.炉气实际温度与设定温度的温差为-1℃时，对应的加热功率百分比为60%；s1.2.6.炉气实际温度与设定温度的温差为0℃或炉气实际温度高于设定温度时，对应的加热功率百分比为50%；s2.确定铸轧段铝液温度控制范围：s2.1.对于1系合金，保温炉炉气温度设定范围为：805℃-815℃；保温炉内铝液温度控制范围为：725℃-735℃；保温炉炉眼铝液目标温度为：720℃；保温炉炉眼铝液温度控制范围为：720℃
±
5℃；除气箱温度设定值为：705℃-715℃；过滤箱熔体温度设定值为：700℃-705℃；前箱熔体目标温度为：690℃
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2℃；s2.2.对于3系合金，保温炉炉气温度设定范围为：810℃-820℃；保温炉内铝液温度控制范围为：730℃-740℃；保温炉炉眼铝液目标温度为：725℃；保温炉炉眼铝液温度控制范围为：725℃
±
5℃；除气箱温度设定值为：710℃-720℃；过滤箱熔体温度设定值为：705℃-710℃；前箱熔体目标温度为：695℃
±
2℃；s2.3.对于8系合金，保温炉炉气温度设定范围为：815℃-825℃；保温炉内铝液温度控制范围为：735℃-745℃；保温炉炉眼铝液目标温度为：730℃；保温炉炉眼铝液温度控制范围为：730℃
±
5℃；除气箱温度设定值为：715℃-725℃；过滤箱熔体温度设定值为：710℃-715℃；前箱熔体目标温度为：700℃
±
2℃；s2.4. 铸轧段温度设定规则为：保温炉炉气温度设定范围==熔体温度 80℃；保温炉内铝液温度控制范围=保温炉炉眼熔体目标温度 5～15℃；保温炉炉眼铝液温度控制范围=除气箱熔体温度设定值 10℃；除气箱温度设定值=过滤熔体温度设定值 5～10℃；过滤箱熔体温度设定值=前箱熔体目标温度 10～15℃；前箱熔体目标温度为工艺温度。
11.进一步的，在步骤s1中，遇铸轧机停机时，炉眼热电偶无法测量铝液实际温度，进
行炉气控温，炉气温度设定值根据预计停机时间进行调整，立板前一个小时恢复正常温度设定值，预计停机时间与炉气温度设定值对应关系如下：预计停机时间为小于4小时的，设定温度为760℃-780℃；预计停机时间为小于4小时-8小时的，设定温度为740℃-760℃；预计停机时间为大于8小时的，设定温度为720℃-740℃。
12.进一步的，步骤s1保温炉铝液温度控制采用炉眼控温结合炉气控温的双极控温模式，并可以自动切换控制，双极控温模式热源为电加热方式；炉气控温模式下，当炉眼口铝液温度低于设定温度0-5℃时，自动进入炉眼控温；当在炉眼控温模式下炉眼口铝液温度大于设定值或温差大于-5℃时，自动进入炉气控温模式；在炉气控温模式下，当炉眼温度高于目标值时停止升温。
13.进一步的，保温炉除精炼作业外，全程禁开炉门防止炉气热量流失，禁止人为断电、杜绝人为参与控温，不进行手动测温。
14.实施例一：在线铸轧生产1100铝合金，保温炉铝液温度733℃，炉眼口温度719℃，plc程序采用炉眼控温。熔炼炉内铝液温度较高，倒炉后保温炉铝液温度升高，保温炉铝液温度738℃，炉眼口铝液温度727℃，超过炉眼控温模式控制温度715-725℃，plc程序自动切换到炉气控温模式，此时炉气温度821℃，需控制到805-815℃，保温炉加热功率降为50%，直至保温炉炉眼口铝液温度达715-720℃范围，plc程序由炉气控温模式自动切换到炉眼控温模式，保温炉加热功率保持在60-80%之间，并使炉眼口铝液温度持续保持在715-720℃范围内。
15.炉眼口铝液温度持续保持在715-718℃范围内，可使除气箱内铝液温度控制在705-710℃，过滤箱内铝液温度控制在700-702℃，前箱温度控制在690-692℃。
16.根据生产计划需铸轧机停机6小时，停机后保温炉plc控温程序手动进入炉气控温模式，并将保温炉炉气设定温度手动设置在750℃，铝液温度控制在720
±
5范围内，适当降低铝液温度减少铝液过烧情况的发生。立板前一个小时将保温炉炉气温度恢复到正常温度设定值805℃，对保温炉铝液温度进行温度恢复，达到正常的生产温度范围725-735℃，即可恢复生产。
17.实施例二：在线铸轧生产3003铝合金，保温炉铝液温度737℃，炉眼口温度722℃，plc程序采用炉眼控温。熔炼炉内铝液温度较高，倒炉后保温炉铝液温度升高，保温炉铝液温度741℃，炉眼口铝液温度732℃，超过炉眼控温模式控制温度720-730℃，plc程序自动切换到炉气控温模式，此时炉气温度825℃，需控制到810-820℃，保温炉加热功率降为50%，直至保温炉炉眼口铝液温度达720-730℃范围，plc程序由炉气控温模式自动切换到炉眼控温模式，保温炉加热功率保持在60-90%之间，并使炉眼口铝液温度持续保持在720-725℃范围内。
18.炉眼口铝液温度持续保持在720-725℃范围内，可使除气箱内铝液温度控制在710-715℃，过滤箱内铝液温度控制在705-710℃，前箱温度控制在695-697℃。
19.根据生产计划需铸轧机停机3小时，停机后保温炉plc控温程序手动进入炉气控温模式，并将保温炉炉气设定温度手动设置在770℃，铝液温度控制在725
±
5范围内，适当降低铝液温度减少铝液过烧情况的发生。立板前一个小时将保温炉炉气温度恢复到正常温度设定值810℃，对保温炉铝液温度进行温度恢复，达到正常的生产温度范围730-740℃，即可
恢复生产。
20.实施例三：在线铸轧生产8011铝合金，保温炉铝液温度741℃，炉眼口温度728℃，plc程序采用炉眼控温。熔炼炉内铝液温度较高，倒炉后保温炉铝液温度升高，保温炉铝液温度748℃，炉眼口铝液温度737℃，超过炉眼控温模式控制温度725-735℃，plc程序自动切换到炉气控温模式，此时炉气温度832℃，需控制到815-825℃，保温炉加热功率降为50%，直至保温炉炉眼口铝液温度达725-735℃范围，plc程序由炉气控温模式自动切换到炉眼控温模式，保温炉加热功率保持在60-90%之间，并使保温炉炉眼口铝液温度持续保持在725-730℃范围内。
21.炉眼口铝液温度持续保持在725-730℃范围内，可使除气箱内铝液温度控制在715-720℃，过滤箱内铝液温度控制在710-715℃，前箱温度控制在698-700℃。
22.根据生产计划需铸轧机停机10小时，停机后保温炉plc控温程序手动进入炉气控温模式，并将保温炉炉气设定温度手动设置在730℃，铝液温度控制在715
±
5范围内，适当降低铝液温度减少铝液过烧情况的发生。立板前一个小时将保温炉炉气温度恢复到正常温度设定值815℃，对保温炉铝液温度进行温度恢复，达到正常的生产温度范围735-745℃，即可恢复生产。
23.本发明充分的考虑了工业炉窑温度滞后性和热惯性的特点，保温炉铝液温度控制采用炉眼控温结合炉气控温的双极控温模式，两者根据炉眼口温度和目标温度温差可以自动切换控制，实现对传统的以个人经验为依据的手动操作方法的替代。根据保温炉铝液温度变化情况连续对加热功率作出调整和判断，从而实现对保温炉铝液温度和保温炉输出铝液温度的稳定控制，避免因炉气温度的急剧变化造成保温炉内铝液温度的大幅波动，降低保温加热过程对铝液过烧的影响。
24.通过对前箱、过滤箱和除气箱设定合理的温度梯度，规范各个环节的温度控制范围，可以使保温炉内铝液和后续各环节铝液温度均能保持稳定，有效避免了后续铸轧过程中的温度波动对铸轧产品质量的影响，显著减少了铸轧产品内部晶粒组织不均和晶粒粗大缺陷的产生。
25.通过采用炉眼控温与炉气控温的双极控温自动切换控制模式，合理设定双极控温模式下plc程序调节输出功率，调整保温炉加热功率，炉气温度与炉眼口铝液温度相互通讯，相互限制，实现了保温炉内铝业温度的精准控制。
26.随着炉内液位变化自动匹配最佳炉气温度，实现温度趋势智能判断，消除延时，避免了低液位时的铝液表面过烧，改善产品质量。杜绝了保温炉内加热装置硅碳棒频繁的启停，延长了硅碳棒使用寿命，降低生产成本。