权利要求
1.一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统，包括方形结构的模具本体(1)，其特征在于：所述模具本体(1)内设置有敞口的模腔(2)，在模腔(2)的外部设置有中空夹层(5);在模具本体(1)的下端设有模具冷却水进水口(11)和模具冷却水出水口(12);模具本体(1)内冷却水的进出均由控制器控制。
2.根据权利要求1所述的一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统，其特征在于：所述模腔(2)底部设置有贯穿模具本体的销钉安装孔(21)及顶杆孔(22)。
3.根据权利要求1所述的一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统，其特征在于：在夹层(5)的内腔(51)设置有销钉(52)和插管(53)。
4.根据权利要求1所述的一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统，其特征在于：模具冷却水进水口(11)和模具冷却水出水口(12)分别连接有进水管路(3)和出水管路(4)，模具本体(1)下部还设置有排水口(13)。
5.根据权利要求4所述的一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统，其特征在于：在进水管路(3)设置有模具控制回路(6);在出水管路(4)设置有出水电磁阀(41)。
6.根据权利要求5所述的一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统，其特征在于：所述模具控制回路(6)包括电动调节阀(31)、涡轮流量计(32)和电磁阀(33)。
7.根据权利要求1—5任一条所述的一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统，其特征在于：模具本体(1)还设置有温压检测装置(7)。
8.根据权利要求7所述的一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统，其特征在于：温压检测装置(7)包括温度传感器(71)和压力传感器(72)。
9.根据权利要求8所述的一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统，其特征在于：所述温度传感器(71)、压力传感器(72)、电动调节阀(31)、涡轮流量计(32)及电磁阀(33)分别与控制器信号连接。
10.一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统的控制方法，使用由权利要求9所述的一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：模具充水升温：启动装置，由进水口(11)向模具本体(1)内注入冷却水，由出水口(12)流出，循环注入，使中空夹层水冷模具升温至冷却水温度;
S2：冷却水循环冷却：有色金属锭浇铸时根据温度传感器(71)、压力传感器(72)，调节电动调节阀31控制循环冷却水量，并使用涡轮流量计(32)实时反馈调节;
S3：模具排水：待停止浇铸有色金属锭时，需将模具中的冷却水全部排空，打开排水口电磁阀(14)，使中空夹层水冷模具中冷却水全部排空。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及有色冶金浇铸设备技术领域，具体涉及一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统及其控制方法。
背景技术
[0002]有色金属经过冶炼合格后，一般通过将高温金属熔融物注入金属铸锭模具，冷凝后形成具有一定断面形状和尺寸的金属铸锭，然后才能经塑性加工得到各种用途的型材。目前，如铝锭、合金锭等有色金属铸锭多采用模腔呈底小口大的倒凸字形结构铸锭模，并在模腔两侧的台阶上分别放置下大上小的锥台形销钉，然后在合金熔体浇铸后，自然冷却或进行浇水冷却，待冷却后进行铸锭脱模，存在机械化程度低，人工劳动强度大，产品质量不易控制，水冷形式不符合高温溶体管理规范等问题。金属铸锭冷却过程中之所以会产生裂纹，是由于金属结晶时收缩应力超过当时温度下金属的强度。即金属铸锭在凝固和冷却过程中，其各部位的冷却速度不同，收缩量和收缩率也不同。在金属铸锭外层和内层之间便会相互阻碍收缩而产生应力，当收缩应力超过材料的变形抗力时，就产生了裂纹。另外在结晶后期晶界间有一层很薄的液膜存在，当液膜受到的拉伸量或拉伸率超过一定值后，便会形成裂纹。对于水冷模具铸锭来说，因其大面的中心部位冷却慢而受压应力，小面及底部受三面冷却因冷却快呈拉应力。如果拉应力超过金属的允许变形范围，则在小面的两侧或底部产生裂纹。随着水冷模铸锭的规格增大产生的温差也越大，从而产生的收缩应力也越大，导致产生铸锭裂纹的倾向性也增大。为提高生产效率及解决水冷模具金属铸锭产生裂纹的问题，解决现有生产需求：高温熔体安全管理的需要，由于铝锭和合金大锭生产的每台炉子均配有冷却水箱，在生产过程中存在冷却水外溢的情况;另外，冷却采用上表面“人工”水冷的方式，均不符合高温熔体相关管理规定;产品质量不断提升的需要，就是利用水冷模具循环水冷系统解决在表面水冷过程中造成的表面裂纹、水印、成分偏析等产品缺陷，从技术上不断提高合金锭质量水平。
[0003]为此，通过技术创新采用金属空心浇铸模具，并在浇铸模具的模腔内设置冷却水循环冷却，通过对冷却水流量温度控制实现金属铸锭温度控制，既能提高脱模效率，而且还能改善金属铸锭质量。
发明内容
[0004]本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种结构合理、降温可控的有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统及其控制方法，解决冷却不均、裂纹频发、安全隐患等问题。
[0005]本发明的技术方案如下：
[0006]本发明一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统，包括方形结构的模具本体，所述模具本体内设置有敞口的模腔，在模腔的外部设置有中空夹层;在模具本体的下端设有模具冷却水进水口和模具冷却水出水口，形成闭合的冷却水循环通道;模具本体内冷却水的进出均由控制器控制。
[0007]进一步地，所述模腔底部设置有贯穿模具本体的销钉安装孔及顶杆孔，分别用于固定锥台形销钉及连接脱模顶杆。
[0008]进一步地，在夹层的内腔设置有销钉和插管。
[0009]进一步地，模具冷却水进水口和模具冷却水出水口分别连接有进水管路和出水管路。
[0010]进一步地，在进水管路设置有模具控制回路;在出水管路设置有出水电磁阀。
[0011]进一步地，所述模具控制回路包括电动调节阀、涡轮流量计和电磁阀。
[0012]进一步地，模具本体还设置有温压检测装置。
[0013]进一步地，温压检测装置包括温度传感器和压力传感器，用于实时监测夹层内冷却水的温度与压力。
[0014]进一步地，所述温度传感器、压力传感器、电动调节阀、涡轮流量计及电磁阀分别与控制器信号连接，控制器接收温度、压力及流量数据，动态调节电动调节阀和电磁阀的开度，形成闭环控制接收温度、压力及流量数据，动态调节电动调节阀和电磁阀的开度，形成闭环控制。
[0015]一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统的控制方法，使用上述的一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统，包括以下步骤：
[0016]S1：模具充水升温：启动装置，由进水口向中空夹层水冷模具内注入冷却水，由出水口流出，循环注入，使中空夹层水冷模具升温至冷却水温度，浇铸前向中空夹层循环注入冷却水，使模具温度与冷却水温度一致，避免热应力冲击。
[0017]S2：冷却水循环冷却：有色金属锭浇铸时根据温度传感器、压力传感器，调节电动调节阀控制循环冷却水量，并使用涡轮流量计实时反馈调节，浇铸过程中，根据温度传感器和压力传感器的反馈数据，通过控制器调整电动调节阀的开度，控制冷却水流量，确保模腔各区域冷却速率均匀。
[0018]S3：模具排水：待停止浇铸有色金属锭时，需将模具中的冷却水全部排空。打开排水口电磁阀，使中空夹层水冷模具中冷却水全部排空，浇铸结束后，排空夹层内的冷却水，防止残留水影响后续操作或锈蚀模具。
[0019]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0020]1、本发明一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统及其控制方法通过设置与各中空夹层水冷模具对应的控制回路，在中空夹层水冷模具冷却水进水管路上设置电磁阀、涡轮流量计、电动调节阀，在中空夹层水冷模具的侧壁上部还设置有温度传感器和压力传感器，控制器接收涡轮流量计、温度传感器和压力传感器采集的流量、温度、压力信息，经分析处理后向电动调节阀发送调节指令，从而可及时调节对应中空夹层水冷模具冷却水进水流量，形成温降速度和冷却水流量的闭环反馈调节，实现中空夹层水冷模具稳步降温。
[0021]2、本发明通过设置PID控制器控制对应的中空夹层水冷模具的控制回路，控制器采用智能PID控制器控制，通过对流量、温度、压力等信息的计算分析，向电动控制阀发送调节指令。
[0022]3、本发明通过设置中空夹层水冷模具的水冷进水方式采用低处进水，高处出水方式，以保证中空夹层里充满冷却水。中空夹层水冷模具的水冷出水口选择“销钉”位置，“销钉”是冷却的重要位置，为了防止水气化后气体充满“销钉”空腔，水进不去，使销钉得不到冷却，采用从销钉的“插管”里出水的方式。
[0023]4、本发明在中空夹层水冷模具的侧壁上部处设置与控制器连接的压力传感器，既能避免中空夹层水冷模具温差过大产生形变，继而产生压力差而导致中空夹层水冷模具破裂，又能与温度传感器配合形成相互验证，能够有效减少乃至避免中空夹层水冷模具温差过大产生形变，提高了装置的整体可靠性。
[0024]综上所述，本发明具有结构合理、简单可靠、降温效果好、温度压力可控的特点。
附图说明
[0025]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0026]图1为本发明一种有色金属锭水冷浇铸系统水冷控制系统的结构示意图;
[0027]图2为本发明的中性面剖视图;
[0028]图3为本发明的侧视图;
[0029]图4为本发明的进水管路布置图;
[0030]图5为本发明的出水管路布置图;
[0031]图6为本发明的控制回路图;
[0032]图7为本发明的模具本体的部分剖视图。
[0033]附图标记：1-模具本体，11-进水口，12-出水口，13-排水口，14-排水口电磁阀，15-排水管，2-模腔，21-销钉安装孔，22-顶杆孔，3-进水管路，31-电动调节阀，32-涡轮流量计，33-电磁阀，4-出水管路，41-出水电磁阀，5-夹层，51-内腔，52-销钉，53-插管，6-模具控制回路，7-温压检测装置，71-温度传感器，72-压力传感器，8-油缸座进水管，81-油缸进水电磁阀，9-油缸座出水管。
具体实施方式
[0034]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0035]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0036]下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0037]如图1—7所示，所述系统包括方形结构的模具本体1，模具本体1由耐高温金属材料(如铸钢)制成，其内部设有敞口的模腔2，模腔2的截面为倒凸字形结构，用于容纳高温有色金属熔体。模腔2的外部设有中空夹层5，夹层5的内腔51环绕模腔2四周，形成闭合的冷却水循环通道。模腔2的底部设有贯穿模具本体的销钉安装孔21及顶杆孔22。销钉安装孔21用于安装锥台形销钉52，销钉52插入后与模腔2的台阶配合，固定铸锭形状;顶杆孔22与外部脱模机构的顶杆相连，用于脱模时顶出铸锭。
[0038]模具本体1的下端设有模具冷却水进水口11和模具冷却水出水口12，分别连接进水管路3和出水管路4。进水管路3的入口端与外部冷却水源连接，管路上依次安装电动调节阀31、涡轮流量计32和电磁阀33，构成模具控制回路6;出水管路4上设有出水电磁阀41，用于控制排水。
[0039]夹层5的内腔51中布置有销钉52和插管53。插管53沿夹层5的内壁延伸，用于引导冷却水流向，确保模腔2各部位均匀冷却。模具本体1的外侧安装温压检测装置7，包括温度传感器71(如热电偶)和压力传感器72，分别监测夹层5内冷却水的温度和压力。温度传感器71、压力传感器72、电动调节阀31、涡轮流量计32及电磁阀33均通过信号线与控制器(如PLC)连接，控制器根据实时数据动态调整冷却水流量和温度。
[0040]控制方法实施步骤：
[0041]以下以铝锭浇铸为例，说明本系统的控制流程：
[0042]步骤S1：模具充水升温
[0043]启动系统，控制器打开进水管路3的电磁阀33和出水管路4的出水电磁阀41，外部冷却水从进水口11注入夹层5，经出水口12流出，形成初始循环。
[0044]持续注水5-10分钟，使模具本体1的中空夹层5温度与冷却水温一致(例如25℃)，避免浇铸时因温差过大导致模具热应力变形。
[0045]步骤S2：冷却水循环冷却
[0046]将铝熔体(约700℃)浇注入模腔2，温度传感器71实时监测夹层5内水温变化。当检测到水温超过设定阈值(如60℃)时，控制器调节电动调节阀31的开度，增加冷却水流量(例如从5m3/h提升至8m3/h)，涡轮流量计32将实时流量数据反馈至控制器，形成闭环控制。
[0047]压力传感器72监测夹层5内水压，若压力异常(如超过0.5MPa)，控制器触发报警并调整阀门开度，防止爆模风险。
[0048]通过插管53引导水流，使模腔2大面中心与小面区域的冷却速度趋近一致，减小温差应力，避免铸锭裂纹。
[0049]步骤S3：模具排水
[0050]浇铸结束后，控制器关闭进水管路3的电磁阀33，并打开排水口电磁阀14，将夹层5内的冷却水通过出水口12排空，防止残留水锈蚀模具或影响下次浇铸。
[0051]脱模机构通过顶杆孔22顶出铝锭，完成脱模。
[0052]以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
说明书附图(7)
