[发明专利]一种铝合金熔体含气量智能控制系统

说明书

本发明提供了一种铝合金熔体含气量的智能控制,所述系统包括含气量快速分析系统、熔体品质修正系统、自动精炼系统。含气量快速分析系统实时采集铝合金熔体的氢含量，将数据输入品质修正系统，修正系统经计算对比，分析获得匹配的精炼参数，将精炼参数输入自动精炼系统，对熔体进行自动精炼，循环修正控制、直至含气量合格，该系统可有效控制铝合金熔体含气量达到工艺要求值，并实现精炼成本最小，在降低铝合金铸件针孔度、气孔缺陷的同时，提高铝合金铸件的合格率。

技术领域

本发明属于铝合金铸造技术领域，具体涉及一种铝合金熔体含气量的智能控制。

背景技术

氢在固体铝中的溶解度约为在液态中1/20，铝合金铸件凝固时氢气析出，形成针孔或气孔。因此，在铝合金熔体制备过程中，需将铝熔体中的氢含量降至最低，可有效控制针孔等缺陷，提高铸件内部质量。铝合金精炼时，一方面通过氩气析氢，氩气在铝液中几乎不溶解，氢气附着氩气从熔体表面逸出；另一方面采用精炼剂，通过氢气附着渣表面逸出；同时借助精炼机对熔体进行搅拌，使铝液中溶解的氢气更好地与氩气、精炼剂接触、吸附并析出。目前，现有铝合金熔体含气量控制技术普遍采用炉前制备断口，通过人工经验判断精炼效果，熔体品质控制精度差，因熔体含气量超标常导致铸件针孔、缩孔缺陷超标，铸件合格率低，生产成本高。

发明内容

本发明的一种铝合金熔体含气量的智能控制，首先获得铝合金熔体实时含气量，结合熔体重量、精炼温度等条件，采用相应的控制算法，获得精炼剂加入量、氩气流量、搅拌速度、精炼时间等精炼参数，通过精炼机作用铝合金熔体，实现熔体含气量的有效控制，降低铸件针孔度、气孔等缺陷，提高内部质量。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

铝合金熔体含气量的智能控制系统包括含气量快速分析系统、熔体品质修正系统、自动精炼系统。含气量快速分析系统实时采集铝合金熔体的氢含量，将数据输入品质修正系统，修正系统经计算对比，确定是否满足质量指标要求，满足则定时循环测氢，否则将比对结果传输至熔体品质修正系统，生成匹配的精炼参数，将精炼参数输入自动精炼系统，对熔体进行修正，循环控制、直至含气量合格。自动精炼系统是精炼执行机构。

含气量快速分析系统通过机械手从熔体中取样，并检测含气量，获取熔体含气量实时数据，并将数据输入熔体品质修正系统。

熔体品质修正系统将获得的含气量实时数据，结合熔体重量、熔体温度，计算获得品质修正工艺参数，并将工艺参数输入自动精炼系统。品质修正工艺参数计算过程如下。

预知参数：W_Al：铝液重量，kg；C_H：实测氢含量，ml/g；C_Ht：目标氢含量，ml/g；P_ra：精炼剂单价，元/kg；P_r：精炼综合成本单价(含能源、工时等)，元/min；V₁：铝液中氢含量随精炼时间变化的下降速率，ml/min；V₂：铝液中氢含量随搅拌速度变化的下降速率，ml/(r/min*min)；V₃：铝液中氢含量随精炼剂浓度变化的下降速率，ml/(kg*min)。

决策变量：T_r：精炼时间，min；S_s：搅拌速度，r/min；W_r：精炼剂加入量，kg。

目标函数：

minC＝C_ra+C_r＝P_ra×W_r+P_r×T_r

式中：C：精炼总成本，元；C_ra：精炼剂成本，元；C_r：精炼综合成本(含能源、工时等)，元。