一种铝合金铸造熔炼过程在线检测与数据应用方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种铝合金铸造熔炼过程在线检测与数据应用方法及系统，其中在线检测与数据应用方法包括：A，对溶体进行取样，将溶体样本送至测氢系统和浇注区；B1，对溶体样本中的含氢量进行测量，显示结果并决定是否进行二次除气精炼；B2，将浇注样品送至现场成分检测系统，现场成分检测系统对浇注样品中的化学元素成分进行检测，显示结果并决定是否需要调整化学元素成分；C，对铝合金铸造熔炼过程进行测温，显示结果并决定是否需要调整温度。本发明专利技术应用于铝合金铸造熔炼过程，检测自动化程度高、关键参数检测周期短、数据结果稳定可靠，生产应用实际价值大；保证铝合金铸造熔炼工艺过程始终受控，提升产品质量与可靠性，生产效率高。

An on-line detection and data application method and system for aluminum alloy casting melting process

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金铸造熔炼过程在线检测与数据应用方法及系统
本专利技术特别涉及一种铝合金铸造熔炼过程在线检测与数据应用方法及系统。
技术介绍
在科学技术创新与发展的推动下，工业零部件的检测技术也得到了迅速发展，尤其是近些年，在传统检测技术的基础上，不断地有新的检测原理和方法涌现，结合自动化、智能化、实时化和流程化等手段，各类先进检测技术和仪器开发出来，并成功应用到生产制造环节，实现了零部件制造过程质量控制关键参数以及工艺过程参数的在线检测、控制，达到提升产品生产效率和质量的目标。由于铝合金高端结构铸件的生产工序繁杂、流程长，任何一道工序质量和作业环境都会影响铸件的质量，因此，必须对每一道工序进行相关的检测和对生产环境进行监测，从而确保铸件生产质量的稳定。比如在铝合金铸造熔炼过程，首先需要对对金属液中Al、Mn、Mg、Ti、Fe、Si等元素进行在线检测分析，判定各元素化学成分是否合格，若检测合格，溶体进入后续工序，若判定不合格，则需及时调整化学成分至满足要求。其次，铝合金熔炼过程中需要对溶体中含氢量进行控制，对铝合金溶体含氢量进行在线检测，判定含氢量是否超标，决定是否需要进行二次除气精炼。同时，熔炼及浇注过程中铝合金液的温度亦需要在线监测来控制和保证金属液质量。但由于现有铸件生产过程的检测技术和装备的原因，目前尚无法做到实时快速检测和对检测数据实现深度挖掘利用。因此基于实时在线检测技术，获取铸造工艺过程第一手数据及信息，并结合大数据分析，反过来指导和提升产品的优化设计与仿真、结构计算与分析、材料的基因，从而形成制造过程改进闭环控制调节，对铸件产品质量控制及提升至关重要。目前，在铝合金铸造熔炼过程中金属液成分检测、含氢量检测、温度检测大部分采用人工操作仪器的方式，熔炼过程环境温度、设备参数等工艺参数均依靠手工记录，没有达到数据化分析阶段。现有技术中的大部分研究工作将铸造工艺统筹考虑，如申请号为CN201610551853的中国专利技术专利申请公开了一种铸造中合金成分在线检测与目视化控制的方法及其装置，其公开了铸造中合金成分在线检测与目视化控制的方法，并提供了相应的实施装置。所述方法采用制样模具提取熔炼炉钢水，直读光谱仪测定试样化学成分，化学成分目视化系统采集并记录试样化学成分，通过计算机调用铸造合金数据库进行标准化学成分与试样化学成分的比较，继而在LED显示屏上给出各合金添加剂的加入量，同时警报示警相应作业人员，最终控制钢水化学成分。CN201610551853在浇注前检测钢水试样的化学成分，并根据合金标准化学成分，给出各合金添加剂的加入量，具有结果稳定、可靠性高、分析周期短、分析成本低、简单易行的优点，能够有效控制铸件化学成分、降低生产成本、缩短生产周期，适于铸造过程中熔炼现场的炉前操作。综上，现有人工操作仪器的方式缺点在于过度依靠人为因素，无自动化操作辅助导致检测劳动强度大，检测效率低，检测结果一致性差，缺乏经验传承的有效手段和保障，检测数据的应用率相对低下，已经逐渐无法满足高品质、现代化铝合金铸造生产的需要。现有技术如CN201610551853的中国专利申请是对铸造过程成分检测的一个整体性概括，有一定的指导意义，但是该技术没有考虑到铝合金熔炼过程在线检测的特殊性，并且对缺乏对数据的利用分析，无法完全满足铝合金铸造信息化、智能化的生产应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种铝合金铸造熔炼过程在线检测与数据应用方法及系统，以提升铝合金铸造生产过程自动在线检测能力、质量管控手段、质量数据管理效率为基本需求，特别是针对铝合金铸造熔炼过程的金属液成分、含氢量、过程温度、工艺参数、环境参数、设备参数等关键点，基于实时在线检测技术，获取铸造熔炼过程第一手数据及信息，并结合大数据分析对检测数据实现深度挖掘利用，反过来指导和提升产品的优化设计与仿真、结构计算与分析、材料的基因，形成制造过程改进闭环控制调节，解决铝合金铸造熔炼过程检测环节自动化程度低、关键参数检测周期长、数据管理偏弱等生产实际问题，提升铝合金铸件产品质量。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种铝合金铸造熔炼过程在线检测与数据应用方法，其特点是包括以下步骤：步骤A，利用自动化取样系统对铝合金熔炼后形成的溶体进行取样，自动化取样系统将溶体样本送至测氢系统和浇注区；步骤B1，测氢系统对溶体样本中的含氢量进行测量，同时将含氢量测量结果送至现场显示系统进行显示，根据显示的含氢量测量结果决定是否进行二次除气精炼；步骤B2，浇注区完成对溶体样本的浇注并得到浇注样品，自动化样品转运装置将浇注样品送至现场成分检测系统，现场成分检测系统对浇注样品中的化学元素成分进行检测，同时将化学元素成分检测结果送至现场显示系统进行显示，根据显示的化学元素成分检测结果决定是否需要调整化学元素成分；所述步骤B1与步骤B2执行顺序不分先后；步骤C，利用测温系统对铝合金铸造熔炼过程进行测温，同时将测温结果送至现场显示系统进行显示，根据显示的测温结果决定是否需要调整温度。进一步地，还包括步骤D，检测现场生产制造设备的运行与工艺过程参数，并将运行与工艺过程参数送至现场显示系统进行显示。作为一种优选方式，所述步骤B1中，现场数据采集系统采集含氢量测量结果，并将含氢量测量结果发送至数据库服务器，数据处理与分析单元读取数据库服务器中的含氢量测量结果并对其进行处理与分析，再将处理与分析结果送至现场显示系统显示；所述步骤B2中，现场数据采集系统采集化学元素成分检测结果，并将化学元素成分检测结果发送至数据库服务器，数据处理与分析单元读取数据库服务器中的化学元素成分检测结果并对其进行处理与分析，再将处理与分析结果送至现场显示系统显示；所述步骤C中，现场数据采集系统采集测温结果，并将测温结果发送至数据库服务器，数据处理与分析单元读取数据库服务器中的测温结果并对其进行处理与分析，再将处理与分析结果送至现场显示系统显示；所述步骤D中，现场数据采集系统采集运行与工艺过程参数，并将运行与工艺过程参数发送至数据库服务器，数据处理与分析单元读取数据库服务器中的运行与工艺过程参数并对其进行处理与分析，再将处理与分析结果送至现场显示系统显示。进一步地，所述数据处理与分析单元的工作流程包括：1)铸造计划部门根据ERP下发的产品计划要求制定各车间的周生产计划；2)建立熔炼工艺参数标准库，不同牌号规格对应的不同元素成分比例的配料参数库，以支持系统对熔炼工艺过程参数数据的控制；3)对航空标准的铸造铝合金化学成分数据进行管理维护；支持按合金牌号条件查询；4)对国家标准铸造铝合金的牌号规格所对应的标准成分数据进行管理维护；5)与生产计划进行关联，根据待生产的材料规格、标准成分值、配料重量、合金含量等信息系统自动计算出单元素和合金的添加量，为生产检测提供必要的熔炼批次信息；6)自动分析检测结果并与标准数据对比，自动计算出差值，若结果超出标准不满足标注要求，则提示并自动计算出需添加金属元素或合金的量，以对金属液成分进行调整；7)实现熔炼过程中设备温度检测数据与溶液温度数据的实时整理与分析，并生成相应的统计曲线；8)实时采集熔炼的溶液温度和生产过程的炉膛温度，形成相应的温度趋势曲线，便于异常数据的快速捕获；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金铸造熔炼过程在线检测与数据应用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A，利用自动化取样系统(1)对铝合金熔炼后形成的溶体进行取样，自动化取样系统(1)将溶体样本送至测氢系统(2)和浇注区(8)；步骤B1，测氢系统(2)对溶体样本中的含氢量进行测量，同时将含氢量测量结果送至现场显示系统(3)进行显示，根据显示的含氢量测量结果决定是否进行二次除气精炼；步骤B2，浇注区(8)完成对溶体样本的浇注并得到浇注样品，自动化样品转运装置(4)将浇注样品送至现场成分检测系统(5)，现场成分检测系统(5)对浇注样品中的化学元素成分进行检测，同时将化学元素成分检测结果送至现场显示系统(3)进行显示，根据显示的化学元素成分检测结果决定是否需要调整化学元素成分；所述步骤B1与步骤B2执行顺序不分先后；步骤C，利用测温系统(6)对铝合金铸造熔炼过程进行测温，同时将测温结果送至现场显示系统(3)进行显示，根据显示的测温结果决定是否需要调整温度。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金铸造熔炼过程在线检测与数据应用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A，利用自动化取样系统(1)对铝合金熔炼后形成的溶体进行取样，自动化取样系统(1)将溶体样本送至测氢系统(2)和浇注区(8)；步骤B1，测氢系统(2)对溶体样本中的含氢量进行测量，同时将含氢量测量结果送至现场显示系统(3)进行显示，根据显示的含氢量测量结果决定是否进行二次除气精炼；步骤B2，浇注区(8)完成对溶体样本的浇注并得到浇注样品，自动化样品转运装置(4)将浇注样品送至现场成分检测系统(5)，现场成分检测系统(5)对浇注样品中的化学元素成分进行检测，同时将化学元素成分检测结果送至现场显示系统(3)进行显示，根据显示的化学元素成分检测结果决定是否需要调整化学元素成分；所述步骤B1与步骤B2执行顺序不分先后；步骤C，利用测温系统(6)对铝合金铸造熔炼过程进行测温，同时将测温结果送至现场显示系统(3)进行显示，根据显示的测温结果决定是否需要调整温度。2.如权利要求1所述的铝合金铸造熔炼过程在线检测与数据应用方法，其特征在于，还包括步骤D，检测现场生产制造设备的运行与工艺过程参数，并将运行与工艺过程参数送至现场显示系统(3)进行显示。3.如权利要求1所述的铝合金铸造熔炼过程在线检测与数据应用方法，其特征在于，所述步骤B1中，现场数据采集系统(7)采集含氢量测量结果，并将含氢量测量结果发送至数据库服务器，数据处理与分析单元读取数据库服务器中的含氢量测量结果并对其进行处理与分析，再将处理与分析结果送至现场显示系统(3)显示；所述步骤B2中，现场数据采集系统(7)采集化学元素成分检测结果，并将化学元素成分检测结果发送至数据库服务器，数据处理与分析单元读取数据库服务器中的化学元素成分检测结果并对其进行处理与分析，再将处理与分析结果送至现场显示系统(3)显示；所述步骤C中，现场数据采集系统(7)采集测温结果，并将测温结果发送至数据库服务器，数据处理与分析单元读取数据库服务器中的测温结果并对其进行处理与分析，再将处理与分析结果送至现场显示系统(3)显示；所述步骤D中，现场数据采集系统(7)采集运行与工艺过程参数，并将运行与工艺过程参数发送至数据库服务器，数据处理与分析单元读取数据库服务器中的运行与工艺过程参数并对其进行处理与分析，再将处理与分析结果送至现场显示系统(3)显示。4.如权利要求3所述的铝合金铸造熔炼过程在线检测与数据应用方法，其特征在于，所述数据处理与分析单元的工作流程包括：1)铸造计划部门根据ERP下发的产品计划要求制定各车间的周生产计划；2)建立熔炼工艺参数标准库，不同牌号规格对应的不同元素成分比例的配料参数库，以支持系统对熔炼工艺过程参数数据的控制；3)对航空标准的铸造铝合金化学成分数据进行管理维护；支持按合金牌号条件查询；4)对国家标准铸造铝合金的牌号规格所对应的标准成分数据进行管理维护；5)与生产计划进行关联，根据待生产的材料规格、标准成分值、配料重量、合金含量等信息系统自动计算出单元素和合金的添加量，为生产检测提供必要的熔炼批次信息；6)自动分析检测结果并与标准数据对比，自动...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泉，李志娟，胡兴，唐顺海，
申请(专利权)人：湖南航天天麓新材料检测有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43