復雜金屬構件用熔鑄設備的研究

二戰以后，全球經濟飛速向前，各國的裝備制造業的整體水平的也在不斷攀升，在材料領域，軍用及民用的各個領域都對高性能材料提出了更高的要求，尤其是金屬材料。金屬，因其致密性、均勻性、純凈度、表面光滑平整等優點，成為當今世界應用最廣泛的材料之一。目前，市面上有超過350種金屬材料構件需要經常性應用。因此，制造這些構件的熔鑄設備的需求也越來越大

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當前，常規的金屬構件用熔鑄設備主要用于重熔形狀簡單的金屬錠或金屬坯。但是，在熔鑄復雜金屬構件時，熔鑄設備必須y要具有能快速更換電極、結晶器的能力，且設備必須能做到精準控制、高安全性。現今，我國在這方面的研發依舊缺乏自主性和創新性，嚴重依賴國外技術，但是由于條件限制，先進技術在我國有的出現了水土不服的狀況，這就要求我們需要努力自主研發復雜金屬構件用的熔鑄設備。

1 我國熔鑄設備的發展

我國的金屬熔鑄技術研究是起步于20世紀70年代，主要用于研究生產簡單型金屬產品。80年代初，我國已初步掌握了中小型金屬構件的生產技術。90年代初，我國考慮到產品的安全性考慮和使用壽命，對金屬構件質量提出了更嚴苛的要求，隨著質量的提升打開了國際市場的大門。21世紀開始后，國內企業采用熔鑄方法所生產的一般鑄件的質量都可以達到國際最優等級，市場反應優異。從熔鑄工藝上來講，金屬構件產品的純凈度、均勻性、耐疲勞性能等方面也一直處于國際領先地位。從產品應用方面來說，我國的熔鑄設備由于結構簡單、功能單一還僅限于熔鑄一般性中小金屬構件，不能滿足生產復雜性金屬構件的市場需求。國際市場上，高品質高端的復雜金屬構件越來越多的占領市場份額，也促動了國內的生產企業的，與此同時也推動著我國金屬熔鑄設備的革新。

2 復雜金屬構件用熔鑄設備的構造

主流的金屬構件熔鑄設備的系統構造主要包括機械系統、供電系統以及冷卻系統。

醫院場地比較小，院方總是希望患者在醫院逗留的時間越少越好，于是就推出分時段掛號。醫院經過對患者就診數據分析，計算出每位患者就診、檢查的平均時間；以半小時為一個時段，把患者預約時間限定在相對精準的時段；讓患者在更為精準時間段來就醫，沒有必要提早來醫院。

在設計復雜金屬構件用的熔鑄設備的系統構造時，我們主要是要借鑒國內外的此方面設備的優點基，而且要抓住三項關鍵技術：其一是設備電極如何準確簡單更換、其二，我們要弄準設備的電極裝卡方式，其三設備的供電系統、冷卻系統和自動控制系統需要借鑒過去的經驗也要結合當前情況，對其完善和改進，并時刻確保系統安全性能。

設計該復雜構建用熔鑄設備的基本原理需要參照國際先進熔鑄設備的構造和熔鑄基本原理。整個系統需要囊括，自耗電極、結晶器、殘渣收集器、金屬熔化槽、金屬坯放置槽、水箱、絕緣裝置、變壓器。其基本原理是將固態或液態金屬渣加入到結晶器中，然后利用液態渣阻所產生的焦耳熱把金屬電極熔化掉，然后把金屬熔滴凈化一次。在整個過程中，控制住自耗電極下降速度就可以直接控制電極埋入深度。當電極下降速度超過熔化速度時，電極就會很可能和金屬熔池發生短路。傳統上來說，由于設備供電方式的差異，設備內部的結構也差別較大。很多傳統電渣供電方式無法在同一熔煉設備設備使用是當前的基本現狀。因此，我們要在傳統的設備供電方式基礎上，進行改進，改變設備中的短網接線方式，這樣就能實現熔煉設備的新功能。（短網，secondary conductors and terminals，由電爐變壓器次級向電爐熔池供電的低電壓大電流電路系統。由水冷軟電纜、水冷導電橫臂、電極把持器等組成的大電流輸電導體。

）

2.1 構造原理

2017年新改版“檢測和校準實驗室能力認可準則（ISO/IEC 17025:2017）”[1]由中國合格評定國家認可委員會于2018年3月1日發布，2018年9月1日實施。其中的“6.2 有關人員要素”有較大改動，首次提出“公正”，不再區別在培員工、長期雇傭人員、簽約人員，全部納入“人員”進行管理；刪除了“人員培訓活動的有效性評價”“并包含授權/或能力確認的日期”“這些信息易于獲得”等內容，更加重視人員的培訓和培養，將人員全過程的監督和監控放在比較重要的地位。

圖4中，1為自耗電極，2為結晶器，3為殘渣收集器，4為金屬熔化，5為金屬坯放置槽，6為水箱，7為絕緣裝置，8為短網，9為變壓器。

2.2 設備電極

目前，對于金屬構件熔鑄設備中的電極，常規來講，主要通過兩種途徑進行更換：第一種是，通過旋轉設備本體來進行更換。第二是種是利用滑動式臺車來進行金屬電極更換。但是，當需要熔鑄復雜金屬鑄件時，絕大多數情況都是使用滑動式臺車來進行更換。因為滑動式臺車在更換電極的過程中可以同步完成設備結晶器的臨時更換。

綜上所述，此次個稅的改革是為了能夠更加合理的解決收入分配不公的現象，盡可能縮短貧富差距，從而提高我國人民生活的幸福指數。但是，由于地區經濟水平的差異，收入與支出都會存在差異，如果不劃分檔級，可能會因為個稅基數的差異而引發矛盾。所以，個稅改革過程中出現的問題還需我們進一步做出研究與探討。

2.3 電極裝卡方式

目前，市面上常見的技術構建熔鑄設備中的電極裝卡主要有3種，即對半開式電極夾頭、自動裝卡式電極夾頭、頂桿式電極夾頭

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2.4 復雜金屬構件用熔鑄設備的供電設計

由此可知，炎癥應答是NAFLD疾病進展的關鍵節點，起到承前啟后的作用。而炎癥應答的產生及其發揮作用的分子機制，目前仍不明確。

2.5 復雜金屬構件用熔鑄設備的冷卻設計

從常規角度來看，目前大部分的熔鑄設備中的結晶器形狀單一，很少進行更換，設備內部的冷卻系統也較為簡單。但是，對于金屬構件來說，結晶器形狀就會變得復雜許多，更換的次數也再增多，其內部的冷卻系統各方面的要求都極為嚴格。

綜合考慮復雜金屬用熔鑄設備的各項需求，和空間利用率，我們需要設計出雙循環冷卻系統，并配套安裝多項自動監測裝置為實現生產安全提供保障。

2.6 復雜金屬構件用熔鑄設備的自動控制系統

操作步驟：先將結晶器用螺絲固定在含有四層結構的臺車上。臺車下方需事先配備好稱重設備，然后我們可以快速地移動支臂，再慢速地移動電極，這樣就可以準確的將其與結晶器中心線對齊。當進行金屬構件熔鑄時，在調整結晶器的垂直角度之后，我們就可以采用手動方式來操作。

在設計金屬構建用熔鑄設備的供電系統時，我們需要掌握兩項關鍵技術，即三相平衡技術和單項熔鑄和雙極串聯熔鑄兼容技術。因此，在設計時，我們可以引進當下流行的t型AC變壓器，并結合中性抽頭接線法來在設備中完美實現了兩項關鍵技術。在實際使用過程中，設備誤差極小，平衡度超出預期水平。目前，該項技術已取得國家創新專利。

通過交流變頻器模塊，我們可以輕松控制電機快速升降。但是，這也可以改由智能模塊自動控制。此外，我們也可以安裝伺服控制器模塊來代替交流變頻器模塊，這樣我們也可以簡易控制電機的上升和下降。需要注意的是，電機的電磁離合器需要配合模塊的使用，從而滿足控制復雜金屬構件在熔煉過程的擺動速度的要求。

在對金屬坯進行熔煉時，無論是采用單電極熔煉法還是雙電極熔煉法，我們都可以輕松控制設備，并能保證熔鑄時間的準確性以及金屬構件的質量。本研究中，我們采用了固定式結晶器、滑動式臺車、熔鑄支臂交換熔煉工位的方式進行復雜金屬構件的熔鑄。

2.6.1 控制要求

2.6.2 控制方式

本研究中設計的金屬熔鑄設備的控制系統包含了兩個極組，即上位極組和下位機組，上位機組負責人機交互程序的啟動完成，下位機組負責控制系統中的各項操作功能。主要控制方式包括：

調壓控制模塊安裝在操作面板上，可進行手動操作來對電壓進行高低控制。此外，我們也可通過上位機組中安裝的手動桿來操控高低電壓。

在設備的控制系統中，微機系統安裝有自動調壓功能模塊。當變壓器的電流發生了過載或者熔鑄設備的內部液壓油的溫度高于設定值時，狀態和參數數據立即實時回傳至PLC模塊，并由其自動檢測并記錄，然后自動斷路器會立即跳閘進入控制保護狀態。

在PLC模塊上，我們安裝了高壓真空斷路器，通過這種控制模塊和方式我們可分別地在不同的兩處，分別地進行控制高壓柜和控制室的主操作臺，而且不會出現相互干擾。

比較金屬坯的常規數據后，按金屬坯的最大尺寸ф300×600厘米來計算，我們可以估算出變壓器容量約為14400kVA。

另外，在互動式臺車的控制面板中，我們安裝了控制按鈕以及液晶顯示器，這樣就可以單獨單人地進行控制操作，且安全性高。熔煉設備的參數顯示后，設備運行狀況一目了然，其中包括熔煉電流、熔煉電壓、溫度、速度、功率、時間等多項指標參數。實時趨勢畫面以及歷史趨勢畫面也有顯示器提供并由后臺進行分析，以便于工藝改進和流程長期監視。

另據了解，本次進博會中，拜耳展臺主要分為4個板塊，包括處方藥業務之健康醫院主題、健康消費品業務之自我保健主題、作物科學業務之綠色農場主題，以及拜耳04勒沃庫森俱樂部展示區域。值得一提的是，根植中國農業60余年，拜耳的創新作物解決方案以可持續的方式，幫助種植戶提升產量，提高生產效率，為大眾提供安全、營養、可負擔的糧食產品，同時兼顧環境。拜耳在水產養殖、寵物保健和農場畜牧等業務領域也提供了全面地解決方案。

通過以上控制方式，我們就可以可根據復雜金屬構件的熔煉工藝要求，簡單查詢并選擇操作曲線來進行整體操作完成制備。

男性，51歲，右側腋窩淋巴結活檢病理確診為間變性大細胞淋巴瘤，化療前及化療3個療程后顯像. A：經“uWS-MI”處理腋窩病灶的PET、PET/CT、MIP圖像；B：經“GE AWS46”處理的腋窩病灶CT、PET、MIP圖像

3 結論

本研究通過對金屬熔鑄設備的發展歷史，系統構造設計、控制系統、控制方式等問題進行了系統性研究，研發出高性能高穩定性的適用于復雜金屬構件熔鑄的新型設備。通過對熔鑄過程中的熔鑄工藝參數對比和工藝研究，總結提出系統的復雜金構件用熔鑄工藝流程并使設備達到國際先進標準。

在系統整體設計方面，考慮到熔鑄復雜金屬構件的需要，采用滑動式臺車與多種方式相結合，實現了多自由度以及電極和結晶器的更換。

一般情況下，普通硅酸鹽水泥或者是硅酸鹽水泥是道路橋梁施工中常用的施工材料，但是，為了能夠切實提高整體建設項目的質量，就可以考慮適用鋼纖維混凝土材料。主要是鋼纖維混凝土在施工過程中，其厚度攤鋪量可以比較小，同時它具備抗壓、抗磨抗凍等特點，因此，水泥的選擇上可以采取鋼纖維混凝土進行施工。

通過計算對比熔鑄過程中各項工藝參數，完善了當前的復雜金屬構件的熔鑄工藝技術。本文針對復雜金屬構件的工藝需求，采用滑動式臺車和t型AC變壓器相結合的方式，通過中性抽頭解決了熔鑄兼容問題，也實現了三相供電平衡，且平衡度超出預期值。本文提出的設計理念和方法，使復雜金屬構件的力學性能達到高標準要求。在可視化控制方面，采用了上下位機組相結合的方式，實現人機交互。總體上，實現了對復雜金屬構件熔煉的整體控制和品質工藝的提升。

[1]李正邦．電渣冶金原理及應用．北京冶金工業出版社 1996．233．

[2]陳偉慶．美國的煉鋼技術現狀鋼鐵2000（6）66-69．

[3]陳紹隆、姜興渭．特殊鋼電渣冶金專集，1987，95．