5G节能优化结晶炉制造技术

本发明专利技术5G节能优化结晶炉，涉及5G节能与优化压铸微观组织结构，特点是在不粘铝内衬炉材研发，与特种软质保温浇铸料的基础上结合实用的结构设计制造新型压铸保温炉，在该新型保温炉引入电脉冲优化压铸结晶的微观组织结构技术，并探索在现有压铸机铸造出单晶或微晶微观组织结构的可能性；应用5G最新蜂窝移动通信物联压铸系统的，熔炼炉、转运罐，静置炉，浇包、压铸保温炉实现智能调控各个环节的温度稳定，缩小温度波动范围，铝液数量调配携带热能量随数字化流动分享，精准温度的铝液供应流动，最大限度的降低铝液温度，支持现有压铸机推广电脉冲压铸制造单晶或微晶微观组织结构的技术升级制成品。

【技术实现步骤摘要】
5G节能优化结晶炉
本专利技术涉及5G节能与优化压铸微观组织结构，尤其优化铸造轮毂微观组织结构。
技术介绍
有一申请号：2019102354107，名为“高温减震保温块”专利申请，还有申请号：201910396404.X”名为“两维旋盖浇包”专利申请，都提及一种“软质保温浇筑料”的保温耐火材料，所述名为“软质保温浇筑料”的保温耐火材料，是在专利号：201510564465.4炉门柔性密封环装置中所述“弹性块”材料选材配料的基础上，优选少水或无水浇筑工艺加工成型的一种材料，一种具有一定可塑性与回弹力的软质保温耐火材料。该材料在一种两维旋盖浇包的工业实验取得十分理想的保温效果，两维旋盖浇包采用了保温“软质保温浇筑料”做保温耐火材料后，铝液降温速率由普通浇包的≥1.6℃/每分钟，降为约0.2℃/每分钟。按照这组数据，浇包每次使用前的火焰烘烤提温的工艺过程完全可以免除，可节约大量的烘烤煤气能源，实际验证不但铝水温度不低还有些过高，需要采取一些降温措施。从2015年“弹性块”材料在兴隆公司初次试用，到2019年在戴卡一号线工业化使用“软质保温浇筑料”的，研发与工业应用经历了前后四五年的时间，终于2019年在中信戴卡公司工业化实验有了实验结果。取得了“软质保温浇筑料”在压铸炉推广使用可行性的依据数据，实验数据表明不仅仅适用浇包或也十分适用保温压铸炉、转运罐、静置炉、熔炼炉等。“软质保温浇筑料”是专门针对冶金系统能源浪费现状的设计改进而研发的一种保温耐火材料。本发的目的是把现有研究成功的，适合冶金、冶炼、铸造、电解铝、稀土提纯等业内节能的保温材料推广开来。为了提高行业内的认知便于推广，首先在铸造业，尤其是压铸领域确切的解决一些现实问题，证明保温能够获得意想不到的有效益效果，以大规模工业化生产轮毂的压铸为突破的起点，用在该领域获得的实际效果，证明该效果在所有冶金、铸造电解铝等业内推广所应有的前景。现有压铸炉所存在的缺点是：a.新炉烘烤20多天才能上线时间太长，b.浇筑炉开裂100％，寿命3-5年太短，c.压铸炉也称保温炉，但所谓的保温炉并不保温，需要配备36千瓦时的电加热器，耗电巨大完全是靠加热维持恒温，d.浇筑成型的压铸炉衬材料粘铝粘渣，清理铝渣粘结的炉堂十分辛苦，这个问题不解决压铸进入不了5G物联网时代，e.浇筑成型的压铸炉配备大功率加热器，温度恒定在700±5℃的范围还有些困难，f.铝水液面以上的空间温度高，大于850℃铝液氧化损耗大铝液650℃是氧化快慢的临界温度。所述五个问技术题需要结合“软质保温浇筑料”的应用有效解决。解决上述五个问技术题的同时，为了技术效益的最大化，还有一个在先申请没有解决好的问题，就是如何优化铸造轮毂铝合金结晶微观构造，有效的提高轮毂的总体机械强度。在先申请虽然提出相关技术方案，也进行了一些相关的理论研究，但并没研究透，还基本是在已知现有电脉冲优化金属铸造微观组织结构理论指导进行的，本次再申请是在研究透彻相关理论的前提下，修改了原技术方案不符合相关理论的技术方案。有关电脉冲能够帮助金属结晶细化，在美国提出后许多大学都有论文涉及，论点与结论也较多，其多数的相关实验，据说都能证明金属结晶时有帮助晶粒细化的作用，也有的说实验效果有时有，有时没有，多数的立论与观点以及结论都相对的有些复杂，不容易直接指导现有传统产业的技术改进实践。本专利技术关注研究现有传统铸造产业的技术改进实践，但多年没有技术突破，近来发现没有简单易懂的实用理论指导是盲人瞎马，开始关注摸索简单易懂的，适合没有专业理论从业者的，易理解的理论学说。先弄明白一点浅显道理，同时也进行一些工业化小型实验研究，验证简单易懂的实用理论的价值所在。不专业的研究专业的微观世界深奥理论，或不能严谨也不能够十分科学，但简单实用，能够指导现有传统技术升级改善产业的投入产出效益就好。本专利技术摸索研究简单易懂实用的电脉冲优化金属结晶细化原理是：在微观四维时空中描述结晶的表象和电脉冲优化金属结晶结构的细化原理，既电脉冲优化结晶的微观四维时空说，在液态金属结晶微观四维时间空间，金属液相固相界面是两维度平面空间，在两维度金属液相固相界面的平面空间一侧是固相另一侧是液相，这是第三维度的三维空间，液相电阻大于固相，固相温度低于液相，液相在液固相界面一定距离内的温度成梯度降低到接近固相温度。电脉冲释放到液相金属中的电子在释放的那一刻既运动在离开液相金属的路经上，运动的方向始终指向最近液固相界面的一个点，这个点以远的液态金属温度，由远到点成梯度降低到接近或低于固相温度，既所谓过冷态液相，电子沿电阻逐渐变小的路径到点消盾到固态金属中。过冷态液相有充分的机会以路过电子为晶核首先形成准结晶态，准结晶态的表象为强度几乎为零，其尺度大小与晶核尺度相关，电子比原子分子小许多倍，以电子为晶核的准结晶态尺度可以相当或接近分子、原子的尺度大小，相当或接近接近分子、原子大小的准结晶态，被电子动能引领随动漂移至液固相界面，释放结晶热凝为结晶体，电子也完成使命消盾在电阻小固相里。准结晶态随动电子漂移和热量的传导时间、空间，既所述四维时空第四维度。所以上述电理论原理称：“电脉冲优化结晶的微观四维时空说”电脉冲优化结晶的总体概念通俗描述：每一个电脉冲击穿两电极之间的金属液体，瞬间在金属液体里喷发有电子雾云，电子雾云中的电子是动态的总是扩散态的离开，电脉冲击穿两电极之间的金属液体瞬间电压降到0位，扩散态离开的电子暂短滞留，暂短滞留电子成自由态扩散，扩散的离开方向趋于朝向电阻低一些的地方，这一特点正符合垂直穿过结晶过程的液固两相界面，在液固两相界面的液相侧成为临时晶核，电子晶核足够的小为结晶足够小提供了可能，而且电子晶核也容易实现足够的多，满足微小结晶或单晶需求天文数字多的晶核；结晶越快越所需瞬间电子数量越多，优化结晶出微晶或单晶所需电子的能量是在极短的时限极高的功率，极高功率与铝液的温度成反比例关系。符合该规律的电脉冲优化处理有效果，不符合该规律率电脉冲优化处理或没应该有的实际效果，尤其试图极快速冷却结晶出微晶或单晶铸体更是如此，电脉冲优化结晶的微观四维时空说，揭示电子是如何优化金属铸造体微观组织结构的。附图15所示的是在Q235方形钢坯使用，电脉冲优化结晶的低倍纹理形态垂直液固相界面示意线的照片，照片是大于方坯断面四分之一的一部分，照片画有逐渐凝固，由外向内生长结晶过程中的7圈液固相界面线，7圈液固相界面分别代表逐渐凝固过程中的7个阶段的结晶排列走向，界面线和结晶生长纹路均垂直相交，说明结晶由准晶粒到成熟结晶的排列规则是垂直于液固相界面的，证实电子有能力引导准晶粒跟随电子的行进路径排列，和“电脉冲优化结晶的微观四维时空说”电子总是向电阻小的方向运动相吻合。附图15所示的是，Q235钢坯电脉冲结晶低倍照片画有液固相界面线的示意图；附图16所示的是，Q235钢坯电脉冲结晶低倍照片未画有液固相界面线；附图17所示的是，没有电脉冲的Q235方形钢坯的结晶形态纹理低倍照片。选用Q235钢坯的电脉冲结晶低倍照片做样本，是因为金属由液体结晶到固态的性质和规律相同，钢铁的结晶比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种5G节能优化结晶炉，具有本体，包括：PC机，激光测距仪E，温度传感器F，浇包存铝量的图像识别装置，该装置由摄像头(52)和运算程序或模块CX-4组成，软质保温浇筑料，气流通道，空心球保温层，内胆壁，盔甲砖，炉壳，其特征是：所述炉壳壁内侧设置俯视形状弧弯曲线的内胆壁，内胆壁是半圆弧板(10)与两侧圆弧板(17)相切连接成型，两侧圆弧板(17)相切半圆弧板(10)成型的曲线内胆壁连接炉口板，炉口板上设置有炉口(11)，与内胆壁俯视形状相似曲线的炉壳板(31)上部设置有一段椎体部(4)，椎体部(4)上面螺栓密封连接有炉盖板(1)，炉盖板(1)至炉口板之间的炉顶板部，设置有激光测距仪E，测距仪E按设定的间隔时间照射铝液面，测量液面高度变化的距离，距离越大液面为越低，越低液面的铝液存量越少，距离变化量的数值和温度传感器F每次同时测量与传输两组数值的的指令，由浇包叉车司机的手机5G-N3发出，发出数值启动指令的手机5G-N3同时也指令浇包温度传感器(51)的手机5G-N4，传输浇包温度传感器(51)温度的数值和浇包铝液存量数值，PC机(47)的手机5G-N0收到的两组保温炉温度以及铝液存量数值，加之浇包铝液存量数值和温度数值存入CX-2存储器，传输的两组数值由CX-3识别运算程序或模块运算出的兑铝量数值转至手机5G-N0发微信到浇包叉车司机的手机5G-N3，5G-N3机主浇包叉车司机依据微信实施兑铝作业，或由兑铝叉车自动驾驶的人工智能处理器或机器人自主运算数据操作；/n炉盖板(1)和设置有激光测距仪E的炉顶部下面设置有封闭式隔热板(19)，封闭式隔热板(19)下面浇筑炉顶层的软质保温浇筑料(2)，而且是封闭式隔热板(19)下面浇筑的炉顶软质保温浇筑料(2)成型出能够分离的锥形分离面(29)，在炉顶层软质保温浇筑料(2)的下方，浇筑内胆壁内侧软质保温浇筑料(2)，内侧浇筑软质保温浇筑料(2)的内胆壁外侧也同样浇筑有软质保温浇筑料(2)，内胆壁内侧软质保温浇筑料(2)的内侧设置空心球保温层(15)，空心球保温层(15)锚挂半弧盔甲砖(9)和侧弧盔甲砖(14)的锚挂凸起部(8)，半弧盔甲砖(9)和侧弧盔甲砖(14)的下方设置有转角盔甲砖(12)，转角盔甲砖(12)衔接底盔甲砖(13)，底盔甲砖(13)和转角盔甲砖(12)下方设置空心球保温层(15)，空心球保温层(15)下方浇筑底层软质保温浇筑料(2)，底层软质保温浇筑料(2)的下面铺设双曲面垫底层；/n软质保温浇筑料(2)与空心球保温层(15)之间的界面处设置有导线(18)，导线(18)的一段连接电源接头(20)，连接电源接头(20)的导线(18)有一段连接电极对(16)，电极对(16)成对设置，成对设置的电极对(16)至少设置有四对，至少设置有四对的电极对(16)其中三对或对应三项电源星形接线或角形接线，由可调压的变压器供电，电压0-51V，电流小于100A；或由0-100A可调控电流或电压的可控硅整流装置供给直流电输出，输出电压0-51伏，三对电极对(16)并联或串联，实现电极对之间的铝液电阻产生热量平衡调控保温炉内的铝液恒温；/n电极对(16)成对设置，成对设置的电极对(16)至少设置有四对，设置四对电极对(16)其中有一对电极对(16)用于，在导电材质铸造模具入口(41)与电极对(16)之间释放高压电脉冲；/n所述的内胆壁外侧的软质保温浇筑料(2)上方设置有气流通道(3)，气流通道(3)的上方边界位置在炉壳椎体部(4)内侧下方，内胆壁上部外侧的气流通道(3)的一段连通有弯曲气道(7)，弯曲的气道(7)连通炉膛，炉膛内的气体通过弯曲气道(7)连通气流通道(3)，气流通道(3)的另一段连通三通(5)，三通(5)连通进出气口(6)。/n...

【技术特征摘要】
20191111 CN 2019110929568;20191111 CN 2019110929571.一种5G节能优化结晶炉，具有本体，包括：PC机，激光测距仪E，温度传感器F，浇包存铝量的图像识别装置，该装置由摄像头(52)和运算程序或模块CX-4组成，软质保温浇筑料，气流通道，空心球保温层，内胆壁，盔甲砖，炉壳，其特征是：所述炉壳壁内侧设置俯视形状弧弯曲线的内胆壁，内胆壁是半圆弧板(10)与两侧圆弧板(17)相切连接成型，两侧圆弧板(17)相切半圆弧板(10)成型的曲线内胆壁连接炉口板，炉口板上设置有炉口(11)，与内胆壁俯视形状相似曲线的炉壳板(31)上部设置有一段椎体部(4)，椎体部(4)上面螺栓密封连接有炉盖板(1)，炉盖板(1)至炉口板之间的炉顶板部，设置有激光测距仪E，测距仪E按设定的间隔时间照射铝液面，测量液面高度变化的距离，距离越大液面为越低，越低液面的铝液存量越少，距离变化量的数值和温度传感器F每次同时测量与传输两组数值的的指令，由浇包叉车司机的手机5G-N3发出，发出数值启动指令的手机5G-N3同时也指令浇包温度传感器(51)的手机5G-N4，传输浇包温度传感器(51)温度的数值和浇包铝液存量数值，PC机(47)的手机5G-N0收到的两组保温炉温度以及铝液存量数值，加之浇包铝液存量数值和温度数值存入CX-2存储器，传输的两组数值由CX-3识别运算程序或模块运算出的兑铝量数值转至手机5G-N0发微信到浇包叉车司机的手机5G-N3，5G-N3机主浇包叉车司机依据微信实施兑铝作业，或由兑铝叉车自动驾驶的人工智能处理器或机器人自主运算数据操作；
炉盖板(1)和设置有激光测距仪E的炉顶部下面设置有封闭式隔热板(19)，封闭式隔热板(19)下面浇筑炉顶层的软质保温浇筑料(2)，而且是封闭式隔热板(19)下面浇筑的炉顶软质保温浇筑料(2)成型出能够分离的锥形分离面(29)，在炉顶层软质保温浇筑料(2)的下方，浇筑内胆壁内侧软质保温浇筑料(2)，内侧浇筑软质保温浇筑料(2)的内胆壁外侧也同样浇筑有软质保温浇筑料(2)，内胆壁内侧软质保温浇筑料(2)的内侧设置空心球保温层(15)，空心球保温层(15)锚挂半弧盔甲砖(9)和侧弧盔甲砖(14)的锚挂凸起部(8)，半弧盔甲砖(9)和侧弧盔甲砖(14)的下方设置有转角盔甲砖(12)，转角盔甲砖(12)衔接底盔甲砖(13)，底盔甲砖(13)和转角盔甲砖(12)下方设置空心球保温层(15)，空心球保温层(15)下方浇筑底层软质保温浇筑料(2)，底层软质保温浇筑料(2)的下面铺设双曲面垫底层；
软质保温浇筑料(2)与空心球保温层(15)之间的界面处设置有导线(18)，导线(18)的一段连接电源接头(20)，连接电源接头(20)的导线(18)有一段连接电极对(16)，电极对(16)成对设置，成对设置的电极对(16)至少设置有四对，至少设置有四对的电极对(16)其中三对或对应三项电源星形接线或角形接线，由可调压的变压器供电，电压0-51V，电流小于100A；或由0-100A可调控电流或电压的可控硅整流装置供给直流电输出，输出电压0-51伏，三对电极对(16)并联或串联，实现电极对之间的铝液电阻产生热量平衡调控保温炉内的铝液恒温；
电极对(16)成对设置，成对设置的电极对(16)至少设置有四对，设置四对电极对(16)其中有一对电极对(16)用于，在导电材质铸造模具入口(41)与电极对(16)之间释放高压电脉冲；
所述的内胆壁外侧的软质保温浇筑料(2)上方设置有气流通道(3)，气流通道(3)的上方边界位置在炉壳椎体部(4)内侧下方，内胆壁上部外侧的气流通道(3)的一段连通有弯曲气道(7)，弯曲的气道(7)连通炉膛，炉膛内的气体通过弯曲气道(7)连通气流通道(3)，气流通道(3)的另一段连通三通(5)，三通(5)连通进出气口(6)。


2.一种5G节能优化结晶炉，具有本体，包括：PC机(47)，转运罐温度传感器(48)，静置炉温度传感器(49)，浇包温度传感器(51)，静置炉压力传感器(50)，保温炉群(53)，激光测距仪E，保温炉温度传感器F，浇包存铝量图像识别装置，该装置由摄像头(52)和运算程序或模块CX-4组成，根据浇包的容积是一定的与兑铝时浇包的倾倒成度的不同识别出浇包内的存铝量；
PC机的手机5G-N0，转运罐温度传感器的手机5G-N1，静置炉温度传感器的手机5G-N2，浇包叉车司机的手机5G-N3，浇包温度传感器(51)的手机5G-N4，静置炉压力传感器的手机5G-N5；保温炉群(53)温度传感器数据传输装置L1-L12，保温炉群(53)激光测距仪E的据传输装置E1-E12；
其特征是：所述PC机(47)包括附带的手机5G-N0，CX-1主运算程序或模块，CX-2存储器，CX-3识别运算程序或模块，L1-L12保温炉群(53)的温度传感器数据传输装置，E1-E12保温炉群(53)激光测距仪E的据传输装置，L1-L12和E1-E12是光纤信号传输系统，同时传输保温炉群(53)的全部温度数值与激光测距仪E的测量长度数值，测量的液面高度变化的距离为，距离越大液面既越低，越低的液面其铝液存量越少，距离变化的变量数值每一次测量的多个数值设定为一组，每一次传输的全部温度数值也设定为一组；每次同时测量与传输两组数值的的指令，由浇包叉车司机的手机5G-N3发出，发出数值启动指令的手机5G-N3同时也指令浇包温度传感器(51)的手机5G-N4，传输浇包温度传感器(51)温度的数值和浇包铝液存量数值，PC机(47)的手机5G-N0和L1-L12与E1-E12收到的两组保温炉群(53)温度以及铝液存量数值，加之浇包铝液存量数值和温度数值存入CX-2存储器，其中L1-L12与E1-E12传输的两组数值由CX-3识别运算程序或模块将铝液存量数值筛选排列为铝液存量由少到多的炉号序列形式，温度数值筛选排列为温度由低到高的炉号序列形式，两组排序炉号的数值序列传导至CX-1主运算程序或模块，主运算程序或模块将浇包铝液存量数值和温度数值与两组排序炉号的数值序列智能混合优选出该优先兑铝保温炉的炉号，保温炉的炉号与运算出的兑铝量数值转至手机5G-N0发微信到浇包叉车司机的手机5G-N3，5G-N3机主浇包叉车司机依据微信实施兑铝作业；
浇包温度精准波动范围小是保证保温炉兑铝温度精准的必要，保证浇包温度精准的是静置炉温度精准，影响静置炉温度精准的是转运罐的温度波动范围，解决转运罐温度波动的方法是：转运罐装铝液后按定时间隔，由转运罐温度传感器的手机5G-N1传输转运罐铝液的温度，到PC机(47)附带的手机5G-N0，PC机(47)依据温度数据链的温降幅度智能预判转运罐到达静置炉时铝液温度，自动预先调节静置炉的能源消耗功率，以实现静置炉最小的温度波动，或PC机依据以往历次温度规律数据预判出装铝水的合适温度；
静置炉依据温度传感器(49)的温度数值和压力传感器(50)的测量数值，预先计算转运罐兑铝后静置炉内铝液温度波动范围，兑铝后的温度算法是，(兑入铝温度×兑入铝量+炉内铝量温度×炉内铝量)÷(兑入铝量+炉内铝量)；
合理的降低保温炉内的铝液温度即可加快压铸的生产节奏，又可提高机械性能和表面质量，降低炉内的铝液温度和快压铸的生产节奏都是相当节能，5G节能优化结晶炉在与浇包、静置炉、转运罐在蜂窝移动通讯5G装备的信息互联互通环境下，智能化的合理降低保温炉内的铝液温的试探操作方法是：静置炉与保温炉同步极缓慢的降低平均控制温度，平均每小时降低0.3℃，直至有问题出现回升0.5℃若还有问题再回升0.3℃，直到没有有问题维持现状，铸造微晶或单晶微观组织结构的主要手段是尽可能的降低温度与电脉冲优化结晶并举，智能优化调控每一次的兑铝温度精度，配合炉的加热装置对温度偏差微量调整，通过PC机的数据运算与智能学习能力，编入逐渐调控温度到最适合的最小波动范围程序，初始运行设定的温度控制参数范围表1，表1输入到CX-1主运算程序或模块边运行，边自主优化修改完善，加电脉冲优化铸造晶粒细化铸体的优势，铸造晶粒细化铸体温度控制参数是：
铸造晶粒细化铸体的温度控制参数范围表1





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【专利技术属性】
技术研发人员：边仁杰，孙永泽，陆志强，卜哲岩，张宝，袁必辉，马春刚，史国飞，白帮伟，梁鑫，
申请(专利权)人：边仁杰，
类型：发明
国别省市：河北;13