本發(fā)明涉及鋁合金加工鑄造，具體涉及一種用于測控大規(guī)格垂直半連鑄鋁合金溫度場的裝置與方法。

背景技術：

1、垂直半連續(xù)鑄造是快速制備大規(guī)格、成分均勻的工業(yè)鋁合金的最佳方法。但在半連鑄制備大型鋁合金過程中，金屬內(nèi)部的固-液相線、受到熱敏感性導致的熱裂、拉裂、宏/微觀偏析都與半連鑄中溫度場有極大關聯(lián)，可以說，熔體內(nèi)溫度的分布直接影響到了鑄錠的成品質(zhì)量。

2、由于鑄坯的凝固是在模具內(nèi)部完成的，無法直接觀測到其凝固的過程，鑄坯的溫度測量難度極大，其熔體內(nèi)部溫度分布也很難通過實驗的方法來測量，但這些參量對最終的鑄坯質(zhì)量有重要影響，尤其在大截面鑄錠中這種溫度場影響呈指數(shù)性增長。目前一些常用的方法是將熱電偶測溫桿件裝夾在熔體頂端探測金屬液溫度，或在結晶器內(nèi)部打孔伸入熱電偶測溫桿件探測鑄錠表皮溫度，但這些方法只能探測金屬單一局部溫度，且無法深入熔體內(nèi)部測量。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于測控大規(guī)格垂直半連鑄鋁合金溫度場的裝置與方法，以解決背景技術中提出的問題。本發(fā)明能夠?qū)Π脒B鑄大規(guī)格鑄錠溫度場進行全局域測量，并能夠測定工藝從起始到結束全過程溫度變化情況。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于測控大規(guī)格垂直半連鑄鋁合金溫度場的裝置，包括主支架和驅(qū)動件，所述主支架的外側面上設置有至少一個滑槽，所述主支架上且對應于每個滑槽設置有一組平行伸縮桿件機構；每組所述平行伸縮桿件機構均包括連桿數(shù)量相同的第一連桿機構和第二連桿機構，所述第一連桿機構的內(nèi)端通過第一銷軸轉(zhuǎn)動安裝在所述主支架上，所述第一銷軸上下滑動設置于對應的所述滑槽內(nèi)，所述第二連桿機構的內(nèi)端通過第二銷軸轉(zhuǎn)動安裝在所述主支架上，所述第二銷軸設置于對應所述滑槽的下方；所述第一連桿機構和所述第二連桿機構的每個對應連桿之間分別設有銜板，每個所述銜板上均設置有用于夾持熱電偶測溫桿件的夾持部；所述驅(qū)動件設置在所述主支架的頂部，且所述驅(qū)動件能夠在外部驅(qū)動力的作用下沿所述滑槽上下滑動，以驅(qū)動所述第一連桿機構和所述第二連桿機構運動，進而實現(xiàn)所述平行伸縮桿件機構的開合。

3、進一步的，所述第一連桿機構包括依次鉸接連接的第一連桿、第二連桿和第三連桿，所述第二連桿機構包括依次鉸接連接的第四連桿、第五連桿和第六連桿，所述第一連桿和第四連桿的自由端分別與所述第一銷軸和所述第二銷軸轉(zhuǎn)動連接，且所述第一連桿和所述第二連桿分別與所述第四連桿和所述第五連桿交叉設置；所述第一連桿與所述第四連桿之間相連鉸接有內(nèi)銜板，所述第二連桿和所述第五連桿之間相連鉸接有中銜板，所述第三連桿和所述第六連桿之間相連鉸接有外銜板。

4、進一步的，所述滑槽內(nèi)且于所述第一銷軸的下方設置有第三銷軸；所述平行伸縮桿件機構還包括第一平行桿、第二平行桿、第三平行桿和第四平行桿，所述第一平行桿一端與所述第三銷軸鉸接相連，另一端與所述內(nèi)銜板和所述第四連桿的鉸接軸鉸接；所述第二平行桿一端與所述第一平行桿鉸接相連，另一端與所述第四連桿和所述第五連桿的鉸接軸鉸接；所述第三平行桿一端與所述第一連桿和所述第二連桿的鉸接軸鉸接，另一端與所述第二平行桿鉸接相連；所述第四平行桿一端與所述第五連桿和中銜板的鉸接軸鉸接，另一端與所述第三連桿鉸接相連。

5、進一步的，所述內(nèi)銜板的上下兩端分別與所述第一連桿和所述第四連桿的中心部鉸接相連；所述中銜板的上下兩端分別與所述第二連桿和第五連桿的中心部鉸接相連；所述外銜板的上下兩端分別與所述第三連桿和所述第六連桿的自由端鉸接相連。

6、進一步的，所述內(nèi)銜板、中銜板和外銜板均包括平行設置的第一板和第二板；所述夾持部設置在所述第一板的外側頂部，所述夾持部與所述第一板之間形成一側開口的卡槽。

7、進一步的，所述主支架的四個外側面上各設置有一個滑槽，每個所述滑槽的下方設置有一組安裝座；所述第三銷軸設置在所述安裝座上。

8、進一步的，所述主支架的中心部設置有用于超聲導波桿或超聲波變幅桿伸入熔體內(nèi)的貫穿孔。

9、進一步的，所述驅(qū)動件包括驅(qū)動頂板和位于所述驅(qū)動頂板底部的至少一塊驅(qū)動部，所述驅(qū)動頂板上開設有與所述貫穿孔對應的中心通孔，所述驅(qū)動部的數(shù)量與所述平行伸縮桿件機構數(shù)量相等，所述驅(qū)動部滑動設置在對應的所述滑槽中，所述驅(qū)動部包括位于外側的l型驅(qū)動板和位于內(nèi)側的驅(qū)動塊，所述l型驅(qū)動板下端設置有用于與所述第一連桿機構相配合的安裝凹槽，所述l型驅(qū)動板的底部橫板與所述驅(qū)動塊底部之間形成有第一銷軸容納槽。

10、本發(fā)明還提供一種用于測控大規(guī)格垂直半連鑄鋁合金溫度場的方法，使用上述的用于測控大規(guī)格垂直半連鑄鋁合金溫度場的裝置對大規(guī)格垂直半連鑄鋁合金溫度場進行測控，所述方法包括以下步驟：

11、s1、在半連鑄的起始階段，先使金屬液從進液澆鑄口流入半連續(xù)鑄造裝置，直至所述半連續(xù)鑄造裝置內(nèi)充滿金屬液；然后將夾持有多根熱電偶測溫桿件的所述用于測控大規(guī)格垂直半連鑄鋁合金溫度場的裝置以完全收縮的形式沿豎直方向向下通過保溫帽端蓋中心孔處完全伸入至半連續(xù)鑄造裝置內(nèi)，并使每根熱電偶測溫桿件下端部直插至熔體底部，直到測溫桿件底端觸及熔體中糊狀區(qū)固相位置處停止；

12、s2、當所述用于測控大規(guī)格垂直半連鑄鋁合金溫度場的裝置完全伸入至半連續(xù)鑄造裝置內(nèi)部后，利用外部驅(qū)動力對所述驅(qū)動件施加壓力使所述平行伸縮桿件機構慢慢張開，所述熱電偶測溫桿件也隨所述平行伸縮桿件機構的打開而均布開來；其中，所述用于測控大規(guī)格垂直半連鑄鋁合金溫度場的裝置最外側的熱電偶測溫桿件的測溫端部布置在金屬液固相表層區(qū)域；

13、s3、等待一定時間后，底部熔體發(fā)生凝固并向上蔓延至熱電偶測溫桿件下方端部，使得熱電偶測溫桿件下方端部被“埋入”鑄錠固體內(nèi)；待所有熱電偶測溫桿件下方端部位置均已固定后，再利用外部驅(qū)動力使所述平行伸縮桿件機構(a)收縮并沿豎直方向上升從保溫帽上方取出；同時，半連鑄的引錠頭開始向下拉拔，金屬液繼續(xù)從進液澆鑄口不斷進入所述半連續(xù)鑄造裝置內(nèi)，此時半連續(xù)鑄造正式開始；半連續(xù)鑄造過程中，熱電偶測溫桿件隨著鑄錠向下拉拔被徹底埋入鑄錠中，直到最終鑄造完成。

14、進一步的，所述步驟s3中，等待8~15s后凝固向上蔓延至熱電偶測溫桿件(5)下方端部。

15、相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果：

16、(1)、本發(fā)明的用于測控大規(guī)格垂直半連鑄鋁合金溫度場的裝置，包括具有四面滑槽的主支架、四組平行伸縮桿件機構以及用于推拉平行伸縮桿件機構的驅(qū)動件，平行伸縮桿件機構均包括第一連桿機構和第二連桿機構，第一連桿機構和第二連桿機構中連桿的數(shù)量相同，第一連桿機構和第二連桿機構的每個對應連桿之間分別設有銜板，每個銜板上均設置有用于夾持熱電偶測溫桿件的夾持部；驅(qū)動件設置在主支架的頂部，且驅(qū)動件能夠在外部驅(qū)動力的作用下沿滑槽上下滑動，以驅(qū)動第一連桿機構和第二連桿機構運動，進而實現(xiàn)平行伸縮桿件機構的開合。本發(fā)明的裝置結構設置合理，可適用于測控大規(guī)格垂直半連鑄（尤其在直徑為630mm的工業(yè)大型鑄錠）中全域的溫度場。

17、(2)、本發(fā)明的用于測控大規(guī)格垂直半連鑄鋁合金溫度場的裝置采用純機械結構，有利于保持裝置服役工作的穩(wěn)定性，且便于在長期工作中更換零部件，維護成本低。

18、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。