专利名称：水平连续铸造铝合金杆,以及用于制造该杆的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明设计水平连续铸造铝合金杆，以及用于制造该杆的方法和设备。
背景技术：
通常，通过铸造来制造水平连续铸造铝合金杆。具体地，将熔融铝合金铸成具有圆柱、方柱或空心柱形式的拉长铸锭。下面将说明该制造方法。
首先，将铝合金的原料填充到熔炉/保持炉内以制造熔融的铝合金。然后，使用熔融金属处理装置从该熔融铝合金除去氧化铝和氢气。随后，将处理过的熔融铝合金提供给水平连续铸造装置，以从而制造水平连续铸造铝合金杆。接下来，将该水平连续铸造铝合金杆切成预定长度，并进行后续处理(机加工和热处理)。参见例如JP-A SHO 63-104751和JP-A SHO62-89551。
特别地，使用具有柄杓的浇铸装置或使用耐热斜槽，将熔融铝合金从该熔炉/保持炉转移到熔融金属处理装置。
捆扎被切割、水平连续铸造铝合金杆，然后使用起重机或叉车进行运送。
但是，铸锭(连续铸造铝合金杆)会在其表面上形成不均匀微结构，通常为反偏析层。由于在使用连续铸造铝合金杆作为原料进行塑性加工期间这种不均匀的微结构会导致破裂等，因此生产连续铸造铝合金杆的生产过程需要包括用于通过切削除去不均匀微结构部分的去皮加工。
因此，通常，将所得到的连续铸造铝合金杆提供给去皮装置以便去除其相应的铸造表面部分(也为称为“表皮”)。
此外，在非破坏性检查过程中对其铸造表面部分(表皮部分)被去除的连续铸造铝合金杆进行质量检查，这种检查包括由操作员进行的目视检查或使用涡电流执行的表面检查，和使用超声波或X射线执行的内部检查(参照例如“Ultrasonic Technology Handbook”，The Nikkan KogyoShimbun，Ltd.，30 December 1985，pp.721-737)。
通常，在制造水平连续铸造铝合金杆时，已分批地执行上述过程。例如，该制造包括周期性地提供原材料，捆扎以便运输以及解除捆扎状态。结果是不能在较长的一段时间内高效地制造水平连续铸造铝合金杆。
执行从头至尾(through)的、连续的过程必须解决这些问题，即如何在较长的一段时间内以一致的方式连续提供铝合金，和如何在过程之间平顺地运送水平连续铸造铝合金杆。
因此，仅仅互连装置会难以执行从头至尾的连续的过程。
但是，通常，由于没有将连续铸造铝合金杆连续提供给去皮(peel)装置，因此该去皮处理难以高生产率地除去铸造表面部分。
由于生产过程和检查过程分别进行它们各自的分批过程，因此相邻过程之间的协作不够，并且检查结果反馈到生产过程包含时间延迟。结果，无法连续地生产质量一致的连续铸造铝合金杆。
考虑到上述情况，本发明的一个目的是，提供一种用于制造水平连续制造的铝合金杆的方法和设备，该方法和设备能够在较长的一段时间内高效地连续制造被水平连续铸造铝合金杆，本发明的目的还在于，提供一种由所述方法和设备制造的水平连续铸造的铝合金。
发明内容
本发明提供了一种用于制造水平连续铸造铝合金杆的方法，该方法包括熔化用于铝合金的原材料以提供熔融铝合金的熔化步骤；用于从该熔化步骤得到的熔融铝合金中除去氧化铝和氢气的熔融金属处理步骤；将从该熔化金属处理步骤得到的熔融铝合金铸造成水平连续铸造铝合金杆的水平连续铸造步骤；将该在水平连续铸造步骤内铸造的水平连续铸造铝合金杆切割为标准长度的切割步骤；输送该被切割的、水平连续铸造铝合金杆的输送步骤；矫直该被输送的、水平连续铸造铝合金杆的弯曲的第一矫直步骤；剥去该经矫直的、水平连续铸造铝合金杆的表皮部分的去皮步骤；检查其铸造表面部分被剥去的水平连续铸造铝合金杆的表面和内部部分的非破坏性检查步骤；将根据该非破坏性检查步骤的结果判定为合格品的水平连续铸造铝合金杆分捡的分捡步骤；以及将该被判定为合格品的水平连续铸造铝合金杆打包的打包步骤，所有步骤连续执行。
在该方法中，在熔化步骤和水平连续铸造步骤之间测量的熔融金属的平均温度下降率设定为15％或更低。
在任一所述方法中，在熔化步骤内，从熔炉/保持炉排放到熔融金属处理步骤是通过滴落排放方法实现的，在该方法中将被排放的熔融金属的表面高于被排放的熔融金属的表面，或者通过平齐供给排放方法实现，在该方法中将被排放的熔融金属的表面与排放的熔融金属的表面连续地连接。
在任一所述方法中，熔化步骤与熔融金属处理步骤相关联地使用多个并行设置的熔炉/保持炉。
在任一所述方法中，在切割步骤内，可以重新启动该水平连续铸造步骤内的至少一条铸造线。
第一所述方法在该切割步骤和非破坏性检查步骤之间还包括对该水平连续铸造铝合金杆进行热处理的热处理步骤。
第一所述方法在该输送步骤和第一矫直步骤之间还包括排列步骤，该排列步骤通过一种组合沿横向输送所述杆和沿纵向输送所述杆的输送方法排列水平连续铸造铝合金杆。
在第一所述方法中，所述非破坏性检查步骤包括第一非破坏性检查步骤和第二非破坏性检查步骤，所述第一非破坏性检查步骤用于表面检查以根据该第一非破坏性检查步骤的结果控制所述去皮步骤的切削条件，所述第二非破坏性检查步骤用于内部检查以根据所述第二非破坏性检查步骤的结果控制所述连续铸造步骤的铸造条件。
在上面所述的方法中，所述第一非破坏性检查步骤是用选自以下方法的至少一种方法执行的，即用于使用涡电流检查水平连续铸造铝合金杆的表面缺陷的涡电流检查方法，用于检查水平连续铸造铝合金杆的表面缺陷的图像处理检查方法和用于目视地检测水平连续铸造铝合金杆的表面缺陷的目视检查方法，该第二非破坏性检查步骤是用选自以下方法的至少一种方法执行的，即用于使用X射线检测水平连续铸造铝合金杆的内部缺陷的X射线检查方法，和用于使用超声波检查水平连续铸造铝合金杆的内部缺陷的超声波检查方法。
在第八所述方法中，所述非破坏性检查步骤结合内部检查和表面检查，该内部检查是使用选自以下方法的至少一种方法执行的，即用于使用X射线检测水平连续铸造铝合金杆的内部缺陷的X射线检查方法，和用于使用超声波检查水平连续铸造铝合金杆的内部缺陷的超声波检查方法，而所述表面检查是使用选自以下方法的至少一种方法执行的，即用于使用涡电流检查水平连续铸造铝合金杆的表面缺陷的涡电流检查方法，用于通过处理水平连续铸造铝合金杆的表面的图像来检查该水平连续铸造铝合金杆的表面缺陷的图像处理检查方法和用于目视地检测水平连续铸造铝合金杆的表面缺陷的目视检查方法。
在第一所述方法中，所述非破坏性检查步骤包括用于检查水平连续铸造铝合金杆的表面部分的第一非破坏性检查步骤和用于检查该合金杆的内部部分的第二非破坏性检查步骤，所述第一非破坏性检查步骤包括使该合金杆通过探头的环绕涡电流探伤步骤，和在该合金杆的纵向上旋转探头的旋转涡电流探伤步骤，所述方法还包括控制步骤，该控制步骤包括将在环绕涡电流探伤步骤和旋转涡电流探伤步骤检测的缺陷数量与检测数量判定标准相比较，以获得缺陷分布组，将每个缺陷分布组内的缺陷数量与分组判定标准相比较以获得超过该分组判定标准的组，并根据超过该分组判定标准的组控制熔融金属处理步骤的熔融金属处理条件、水平连续铸造步骤的铸造条件以及切割步骤的切割条件。
在第一所述方法中，所述非破坏性检查步骤包括用于检查水平连续铸造铝合金杆的表面部分的第一非破坏性检查步骤和用于检查所述杆的内部部分的第二非破坏性检查步骤，所述第一非破坏性检查步骤包括使该合金杆通过探头的环绕涡电流探伤步骤，和在该合金杆的纵向上旋转探头的旋转涡电流探伤步骤，所述方法还包括控制步骤，该控制步骤将在环绕涡电流探伤步骤和旋转涡电流探伤步骤检测的缺陷数量与检测数判定标准相比较，以获得缺陷分布组，将每个缺陷分布组内的缺陷数量与分组判定标准相比较以获得超过该分组判定标准的组，并根据超过该分组判定标准的组控制在第一浇铸步骤的矫直条件。
第六所述方法还包括在热处理步骤之前的用于将该水平连续铸造铝合金杆打捆的打捆步骤，和在该热处理步骤之后将被捆绑的合金杆解捆绑的解捆绑步骤。
第一所述方法还包括在热处理步骤之前将该水平连续铸造铝合金杆打捆的打捆步骤。
在刚刚所述方法中，将所述水平连续铸造铝合金杆堆叠在一起，同时只在所述合金杆的相对端部支承所述合金杆。
在第一所述方法中，所述输送步骤具有用于临时保持该水平连续铸造铝合金杆的保持功能。
在刚刚所述方法中，该保持功能使得可横向输送该水平连续铸造铝合金杆。
在第一所述和第十六所述方法中，该输送步骤使用平板输送机(slatconveyor)。
用于任一所述方法的用于制造水平连续铸造铝合金杆的设备。
利用任一所述方法或刚刚所述的设备制造的水平连续铸造铝合金杆。
所制造的水平连续铸造铝合金杆的直径为20mm-100mm。
所制造的水平连续铸造铝合金杆的硅含量按质量计算为7％-14％，铁含量按质量计算为0.1％-0.5％、铜含量按质量计算为1.0％-9.0％、锰含量按质量计算为0％-0.5％，而镁含量按质量计算为0.1％-1.0％。
根据本发明设想的用于制造水平连续铸造铝合金杆的方法和设备，可高效地制造其铸造表面部分被有效地去除并且具有非常好和一致的品质的水平连续铸造铝合金杆。
本发明的水平连续铸造铝合金杆的机械性能非常好，并且耐磨性提高。
图1是详细说明根据本发明的实施例的用于制造水平连续铸造铝合金杆的设备的流程图的一部分。
图2是详细说明根据本发明的实施例的用于制造水平连续铸造铝合金杆的设备的流程图的剩余部分。
图3是示出熔炉/保持炉的一个示例的说明性视图。
图4是示出熔炉/保持炉的另一个示例的说明性视图。
图5是示出熔融金属处理装置的一个示例的说明性视图，图5(a)为该装置的纵向剖视图，而图5(b)是储存部的俯视图，其中盖子被除去。
图6是示出水平连续铸造装置的示例说明性视图。
图7是示出切割(断)机构的示例的说明性视图，图7(a)为该切割结构的侧视图，而7(b)为该切割机构的俯视图。
图8是示出用于该切割机构等的输送引导机构的示例的说明性视图，图8(a)为该机构的正视图，而图8(b)为该机构的侧视图。
图9是示出重新启动机构的示例的说明性视图，图9(a)为该机构的侧视图，图9(b)为该机构的俯视图，而图9(c)是该机构的放大的侧视图。
图10是示出输送装置的示例的说明性视图。
图11是示出用于该输送机构的输送滚轮的示例的说明性视图，图11(a)为该滚轮的正视图，而图11(b)为该滚轮的局部放大侧视图。
图12是示出打捆(binding)装置的示例的说明性视图。
图13是示出打捆装置的示例的说明性视图。
图14是示出打捆装置的示例的说明性视图。
图15是示出第一矫直机的示例的说明性视图，图15(a)为该矫直机的俯视图，而图15(b)是该矫直机的侧视图。
图16是示出去皮装置的示例的说明性视图，图16(a)为该装置的透视图，其中省略了切削刃驱动机构，图16(b)是该装置的支承滚轮的侧视图。
图17是示出使用超声波脉冲反射技术的法向柱法的说明性视图。
图18是示出超声波检查法的一个示例的说明性视图。
图19是示出超声波检查法的另一个示例的说明性视图。
图20是示出超声波检查法的另一个示例的说明性视图。
图21是示出超声波检查法的另一个示例的说明性视图。
图22是打包装置的传送机械手的侧视图。
图23是详细说明根据本发明的另一实施例的用于制造水平连续铸造铝合金杆的设备的流程图的一部分。
图24是示出构成图23中所示的第一非破坏性的检查装置的涡电流探伤装置的示例的框图。
图25是示出用作环绕(encircling)探头的图24的探头的说明性视图。
图26(a)和26(b)是示出用作旋转探头的图24的探头的说明性视图。
图27是示出使用图23中所示的环绕涡电流探伤装置和旋转涡电流探伤装置检测到的缺陷组的说明性视图。
具体实施例方式
下面将详细说明本发明的实施例。
图1和图2示出详细说明根据本发明的一个实施例的用于制造水平连续铸造铝合金杆的设备的流程图。在图1和图2中，参考标号101表示熔化铝合金的原料以便生产熔融的铝合金的熔炉/保持炉(熔化步骤)。参考标号201表示从自熔炉/保持炉101得到的熔融铝合金中除去氧化铝和氢气的熔融金属处理装置(熔融金属处理步骤)。参考标号301表示水平连续铸造装置(水平连续铸造步骤)，该装置将由熔融金属处理装置201接收到的熔融铝合金铸造成水平连续铸造铝合金杆。
参考标号401表示部分构成切割装置(切割步骤)的切割机构，该切割结构将由水平连续铸造装置301铸造的水平连续铸造铝合金杆切割成标准长度。参考标号451表示部分构成切割装置(切割步骤)的重新启动机构，该机构重新启动已由于发生问题而停止铸造的水平连续铸造装置301的一条或多条铸造线，而不影响其它铸造线。参考标号501表示输送装置(输送步骤)，其将已被切割结构401切割的水平连续铸造铝合金杆输送给下一个步骤的打捆装置601。参考标号601表示打捆装置(打捆步骤)，其包括堆叠机构602和打捆机构651。该堆叠机构602以预定的形式堆叠已从该输送装置501输送给该堆叠机构的预定数量的水平连续铸造铝合金杆。打捆机构651捆绑已由堆叠机构602堆叠的水平连续铸造铝合金杆，并将其传送给下一个步骤的热处理装置701。
热处理装置(热处理步骤)701热处理该已捆绑成一束并从打捆装置601输送给该热处理装置的水平连续铸造铝合金杆，以便使该铝合金杆的铸造微结构均匀并调整其硬度。参考标号801表示解捆绑(unbinding)装置(解捆绑步骤)，该装置松开已捆绑成捆并从热处理装置701输送到该解捆绑装置的水平连续铸造铝合金杆，以便可单独处理水平连续铸造铝合金杆。参考标号901表示排列装置(排列步骤)，该装置将以被解捆绑装置801松开的水平连续铸造铝合金杆沿其纵向排列成一排。参考标号1001表示第一矫直机(矫直步骤)，该矫直机使已从排列装置901输送到该矫直机的水平连续铸造铝合金杆内的任何弯曲变直，以便通过在下一个步骤内利用去皮装置1101从该被矫直的水平连续铸造铝合金杆除去表皮部分(也被称为“表皮”的铸造表面部分)而得到具有预定直径的水平连续铸造铝合金杆。
该去皮装置(去皮步骤)1101从其弯曲部分已被第一矫直机1001矫直的水平连续铸造铝合金杆除去表皮部分。参考标号1201表示碎屑(chip-breaking)机(碎屑步骤)，在切屑返回熔炉/保持炉101之前，该碎屑器连续地破碎在利用去皮装置1101从该连续铸造的铝合金杆除去表皮部分的过程内产生的切屑。参考标号1301表示第二矫直机(矫直步骤)，该矫直机使其表皮部分已被去皮装置1101除去的水平连续铸造铝合金杆内的任何弯曲变直，以便允许下一个步骤的非破坏性的检查装置1401精确地检查已去皮的水平连续铸造铝合金杆内部。
所述非破坏性检查装置1401(非破坏性检查步骤)检查其弯曲已由第二矫直机1301矫直的水平连续铸造铝合金杆以发现不可接受的缺陷。所述检查装置包括第一非破坏性检查装置1410(第一非破坏性检查步骤)和用作第二非破坏性检查装置的超声波探伤装置1450(第二非破坏性检查步骤)，所述第一非破坏性检查装置用于检查水平连续铸造铝合金杆的表面部分的缺陷，所述超声波探伤装置用于检查水平连续铸造铝合金杆的内部部分内的缺陷。所述第一非破坏性检查装置1410(第一非破坏性检查步骤)包括环绕涡电流探伤装置1420和旋转涡电流探伤装置1430。
参考标号1501表示分捡装置(分捡步骤)，其包括第一分捡装置1510(第一分捡步骤)，第二分捡装置1520(第二分捡步骤)和第三分捡装置1530(第三分捡步骤)，该第一分捡装置用于将已在环绕涡电流探伤装置1420的检查中判定为合格品的连续铸造铝合金杆传送给下一个步骤的旋转涡电流探伤装置1430，以及将已在环绕涡电流探伤装置1420的检查中判定为次品的连续铸造铝合金杆传送到第一存放场1610，所述第二分捡装置用于将已在旋转涡电流探伤装置1430的检查内判定为合格品的连续铸造铝合金杆传送给下一个步骤的超声波探伤装置1450，以及将已在旋转涡电流缺陷探伤装置1430的检查内判定为次品的连续铸造铝合金杆传送到第二存放场1620，所述第三分捡装置用于将已在超声波探伤装置1450的检查内判定为合格品的连续铸造铝合金杆传送给下一个步骤的打包装置1701，以及将已在超声波探伤装置1450的检查内判定为次品的连续铸造铝合金杆传送到第三存放场1630。
参考标号1601表示存放场(存放步骤)，其包括第一存放场1610，第二存放场1620和第三存放场1630，所述第一存放场1610用于存放已被判定为次品并且从第一分捡装置1510接收到的连续铸造铝合金杆，所述第二存放场1620用于存放已被判定为次品并且从第二分捡装置1520接收到的连续铸造铝合金杆，所述第三存放场1630用于存放已被判定为次品并且从第三分捡装置1530接收到的连续铸造铝合金杆。存放场1601存放例如将在破碎之后将返回熔炉/保持炉101的连续铸造铝合金杆。打包装置(打包步骤)1701将预定数量的已进行热处理且除去表皮部分并且在非破坏性检查中判定为合格品的连续铸造铝合金杆打包成预定的形状。
参考标号2001表示切削控制装置，该装置根据第一非破坏性检查装置1410内的环绕涡电流探伤装置1420和旋转涡电流探伤装置1430的检查结果，控制去皮装置1101的切削条件。参考标号2101表示铸造控制装置，该装置根据用作第二非破坏性检查装置的超声波探伤装置1450的检查结果，控制连续铸造装置301的铸造条件。
图3和图4是示出熔炉/保持炉101的示例的说明性视图。图3和图4是垂直剖视图。在图3和图4中，参考标号101表示熔炉/保持炉，围绕支承轴(未示出)旋转以从而通过放出口102将熔融铝合金1排放(tap)到熔融金属处理装置201的斜槽202或202A。图3中所示熔炉/保持炉101使用滴落出钢方法(机构)，其中将熔融合金排放到熔融金属处理装置201(排放到具有防止溢流壁202a的斜槽202)，从而待排放的熔融合金的表面的液面高于熔融金属处理装置201(斜槽202)内的已排放的熔融合金的表面。图4中所示的熔炉/保持炉101使用平齐供给排放方法(机构)，其中将熔融合金排放到熔融金属处理装置201(斜槽202A)，使得待排放的熔融合金的表面的液面与熔融金属处理装置201(斜槽202A)内的已排放的熔融合金的表面连续连接。
图5(a)和图5(b)是示出熔融金属处理装置201的示例的说明性视图。图5(a)是垂直剖视图，图5(b)是无盖的存储部的俯视图。在图5内，熔融金属处理装置201包括存储部203和用于覆盖该存储部203的盖子204。存储部203在储液部分203a内容纳从斜槽202或202A提供给熔融金属进口203a的熔融铝合金1，并允许通过放出口203c将处理过的熔融铝合金1从储液部分203a排放到水平连续铸造装置301。如图5(a)所示，存储部203具有熔渣去除开口203d，在熔融铝合金1已被处理同时盖子204盖上时，从该开口除去渣面。盖子204具有开口204a。在存储部203被盖子204覆盖时，搅拌件210通过开口204a插入存储部203或从存储部203抽出。搅拌件210旋转搅拌存储部203内的熔融铝合金1，同时从存储部203的底部排出生产气体(惰性气体例如氩气)。
在本发明内，当特定的熔炉/保持炉101处于提供熔融铝合金1的过程中时，将铝合金的原料填充到另一个熔炉/保持炉101，并且进行所需的组分和温度调整以便对下面的熔融铝合金1供给做准备。当目前处于提供熔融铝合金1的过程中的熔炉/保持炉101内包含的熔融铝合金1的量降低到预定水平或更低，则从当前起作用的熔炉/保持炉101转换到准备供给的另一个熔炉/保持炉101。熔炉/保持炉101的交替操作使得可向熔融金属处理装置201连续提供熔融铝合金1，从而可连续铸造相同类型的连续铸造的铝合金杆。重要的一点在于，在操作转换时，在将熔融铝合金1提供给连续铸造装置301上不会出现不连续。
如图3所示，本发明可通过滴落排放方法实现排放控制，其中熔炉/保持炉101的放出口102高于已排放到斜槽202内的熔融合金的表面，并且熔炉/保持炉101倾斜以将熔融铝合金1供给到斜槽202内。此时，提供到斜槽202内的熔融铝合金1被搅动，并且与空气相接触，从而形成氧化铝。但是，可在熔融金属处理装置201内除去氧化铝。应指出，在完成供给熔融铝合金1时，倾斜的熔炉/保持炉101返回其初始位置。在提供熔融铝合金1的过程中，斜槽202内的熔融铝合金1的表面与熔炉/保持炉101内的熔融合金的表面脱离连接。
因此，熔炉/保持炉101的倾斜状态与斜槽202内的熔融铝合金1的液面(高度)无关。在熔炉/保持炉101交替工作的情况下，在操作切换时，多个熔炉/保持炉101连接到斜槽202以便排放(合金)。但是，在滴落排放方法内，由于斜槽202内的熔融铝合金1的液面与熔炉/保持炉101内的熔融铝合金1的表面不连接，因此，已完成熔融铝合金1的供给的熔炉/保持炉101可返回其初始位置，并可倾斜下一个熔炉/保持炉101。
结果，通常可抑制在切换熔炉/保持炉101时会导致的熔融合金的液面的波动。由于这样抑制了熔融合金的液面的波动，所以可抑制在向水平连续铸造装置301提供熔融铝合金1上发生不连续。通过使用滴落排放方法，在结束供给时，熔炉/保持炉101可倾斜很大程度以便减小其中剩余的熔融铝合金1的量，从而提高效率。使用滴落排放方法可防止熔融铝合金1溢出或泄漏到熔融金属处理装置201的外部(超过防止溢流壁202a)，而不必使用专门的防止泄漏或溢流机构(构件)。
下面，图4中所示的平齐供给排放方法(排放控制)为，熔炉/保持炉101内的熔融铝合金1的表面(液面)与斜槽202A内排放的熔融金属的表面(液面)连续地连接。因此，在切换熔炉/保持炉101时，相关联的倾斜运动会导致熔融金属液面的波动。但是，由于提供给斜槽202A的熔融铝合金1没有被搅动，所以与滴落排放方法相比，形成的氧化铝的量较小。
根据熔炉/保持炉101的数量、与熔炉/保持炉101的切换相关联的工作性能以及熔融金属处理装置201的处理能力，来选择滴落控制方法。优选地，设置监控相机和监控器以便监控多个熔炉/保持炉101的各个放出口102的情况，并且在监控供给的同时执行提供熔融铝合金1的操作。
熔融金属处理装置201可以是传统的装置(其存储部不具有熔渣去除开口的熔融金属处理装置)。但是，由于在较长的一段时间内连续供给熔融铝合金1，所以设置图5中所示的熔渣去除开口203d是优选的。在传统熔融金属处理装置的情况下，当除去熔渣时，停止提供用于熔融金属处理的惰性气体，然后打开盖子以便除去熔渣。因此，工作效率差。但是，由于熔融金属处理装置201具有熔渣去除开口203d，因此不需要移开盖子204就可除去熔渣。从而，可安全地执行熔渣去除工作。
接下来，熔炉/保持炉101的放出口102经由斜槽202或202A连接到熔融金属处理装置201的熔融金属进口203a。必要时，熔融金属处理装置201的放出口203c经由斜槽连接到水平连续铸造装置301的熔融金属进口。重要的一点是抑制将提供给熔融金属处理装置201的熔融铝合金1的温度波动，以及抑制将提供给水平连续铸造装置301的熔融铝合金1的温度波动。温度波动会导致不充分的熔融金属处理，并且会使对熔炉/保持炉101的温度控制变复杂。但是，抑制与熔炉/保持炉101的切换相关联的温度波动可抑制将提供给熔融金属处理装置201以及提供给水平连续铸造装置301的熔融铝合金1的温度波动。
优选地，在熔融铝合金1经由熔融金属处理装置201从熔炉/保持炉101流到水平连续铸造装置301期间，抑制熔融铝合金1的温度波动。例如，平均温度(℃)的降低率优选地抑制为15％或更小(更优选地，12％或更小)。
获得这样的降低率可抑制将从对应的熔炉/保持炉101提供给水平连续铸造装置301的熔融铝合金1内的温度变化。由于温度下降较小，因此熔炉/保持炉101内的温度保持较低。即，熔炉/保持炉101内的温度不需要保持不必要地高。因此，可以降低保持熔融铝合金1所需要的能量。对于特定的铝合金，即需要使熔融铝合金1具有高温以进行铸造，可容易地使待提供的熔融铝合金1满足该温度需求。
优选地，为了降低在从熔炉/保持炉1流到水平连续铸造装置301期间的熔融铝合金1的温度下降，在斜槽202或202A的外侧上设置绝热器，并且在斜槽202或202A上设置可打开的盖子，从而可防止热量从斜槽202或202A向上释放。优选地，斜槽202或202A以缩短熔融金属处理装置201与多个熔炉/保持炉101之间的距离的方式设置，或者设置成使得熔融金属处理装置201与多个熔炉/保持炉101之间的距离基本上相等，或者设置成使得该距离不会导致温度波动，以便抑制将从多个对应的熔炉/保持炉101提供给熔融技术处理装置201的熔融铝合金1内的温度变化。通过这样抑制温度变化，熔炉/保持炉101在对其内部温度的影响上的情况相同。因此，在熔炉/保持炉101内可建立共同的温度控制条件。结果，有助于温度控制，并且可抑制与熔炉/保持炉101的切换相关联的温度波动。由于抑制了温度波动，所以可抑制在将熔融铝合金1提供给水平连续铸造装置301时发生不连续。从而，可一致地制造质量一致的连续铸造杆。
图6是示出水平连续铸造装置301的示例的说明性视图。图6是垂直剖视图。在图6中，参考标号302表示容纳熔融铝合金1的浇口盘(tundish)，在浇口盘302的侧壁中形成有开口302a。参考标号303表示耐熔的盘状件，其以围绕开口302a的方式连接在浇口盘302的外侧上。在该耐熔的盘状件303内形成与开口302a连通的熔融金属供给口303a。参考标号304表示管形铸模，它这样连接在耐熔的盘状件303上，以使其轴线基本水平的延伸。铸模304包括供气通路304a，润滑剂供给通路304b以及冷却水供给通路304c，该供气通路用于通过耐熔的盘状件303和铸模304之间的交接部向铸模304和熔融铝合金1之间的周向交接部提供气体，该润滑剂供给通路用于向铸模304和水平连续铸造铝合金杆2之间的周向交接部提供润滑剂，该冷却水供给通路用于在该铸模的出口向该水平连续铸造铝合金杆2的圆周提供冷却水。
耐熔的盘状件303夹在浇口盘302和铸模304之间，该浇口盘和铸模通过机械夹紧装置例如螺钉、弹簧或带扣，或利用动力机构例如电动机或空气气缸连接在一起。这种结构可减小铸造停止的发生，所述铸造停止会导致熔融金属泄漏，从而易于实现长期连续的操作。空气气缸的特征为结构简单、安装成本低、固定时间短以及可提供一致的压缩力。
下面，将说明水平连续铸造铝合金杆2的铸造。通过耐熔的盘状件303的熔融金属供给口303a向铸模304提供从熔融金属处理装置201供给浇口盘302的熔融铝合金1，并且在铸模304的出口强行冷却该熔融铝合金1，以得到水平连续铸造铝合金杆2，其中所述铸模的轴线保持基本上水平。
为了监控水平连续铸造铝合金杆2的铸造情况，安装一监控室。在水平连续铸造装置301的上方安装监控相机，并且可在该监控室内监控由该监控相机捕捉到的铸造情况的图像。在存在大量铸造线的情况下，监控相机可监控所有铸造线的铸造情况。具体地，当水平连续铸造铝合金杆2的铸造表面强烈地出现皱折时，铸造变得不稳定，并且会扰乱连续操作。因此，监控铸造情况可预防性地调整工作条件，从而防止出现这种问题。优选地，为了防止在铸造期间产生的蒸汽干扰对铸造表面的监控，在观察区域内安装排风机以便可紧密/近距离地监控铸造表面。可用传统的水平连续铸造装置来代替水平连续铸造装置301。
下面将说明浇口盘302内容纳的熔融铝合金1的成分。优选地，熔融铝合金1包含按质量计算7％-14％的硅(优选地，按质量计算8％-13％，尤其优选地按质量计算12％-13％)。优选地，熔融铝合金1还包括按质量计算0.1％-0.5％的铁、按质量计算1.0％-9.0％的铜、按质量计算0％-0.5％的锰和按质量计算0.1％-1.0％的镁。具体地，包含按质量计算7％-14％的硅的水平连续铸造铝合金杆2是优选地，理由如下由于水平连续铸造铝合金杆2内包含的铝和硅形成精细的层状结构，因此可提供非常好的机械特性，并且坚硬的硅可提高抗磨性。
水平连续铸造铝合金杆2在合金成分上的组成百分比可用例如JIS H1305内所述的光电光度测量式的发射光谱分析器(例如，ShimazuCorporation的产品PDA-5500)确定。
图7(a)和7(b)是示出切割结构401的示例的说明性视图。图7(a)是侧视图，而图7(b)是俯视图。在图7内，参考标号305表示导辊。导辊305设置在铸模304的出口附近，并且支承和引导多行水平连续铸造铝合金杆2。参考标号306表示设置在导辊305的下游(在水平连续铸造铝合金杆2移动的方向上，下文与此相同)并与其相邻的压紧辊机构，该压紧辊机构在上部轧辊和下部轧辊之间夹紧多行水平连续铸造铝合金杆2，并且被驱动装置(未示出)驱动，以便以与铸模304的铸造速度相同的速度抽出并运送多行水平连续铸造铝合金杆2。
参考标号402表示同步夹紧机构，该机构设置在压紧辊机构306的下游并与其相邻，利用液力机构压紧和释放多行水平连续铸造铝合金杆2。参考标号403表示设置在同步夹紧机构402之下的驱动机构，该驱动机构适于沿该多行水平连续铸造铝合金杆2向上游(与水平连续铸造铝合金杆2移动的方向相反；下文也是这样)驱动同步夹紧机构402，并且允许同步夹紧机构402自由运动。参考标号404表示设置在同步夹紧机构402的下游的支承辊，该支承辊的位置不会阻碍同步夹紧机构402运动，并且支承多行水平连续铸造铝合金杆2。
参考标号405表示设置在支承辊404的下游的活动底部，该底部沿水平连续铸造铝合金杆2的行往复运动。参考标号406A和406B表示设置在该活动底部405上的导轨，该导轨设置成垂直于该水平连续铸造铝合金杆2的行并且相距预定的间隔。参考标号407A和407B表示电机。电机407A在水平连续铸造铝合金杆2的行的横向外部区域设置在活动底部405上，并且与导轨406A相关联。电机407B在水平连续铸造铝合金杆2的行的横向外部区域设置在活动底部405上，并且与导轨406B相关联。参考标号408A和408B表示切割机，该切割机分别由电机407A和407B驱动，并且每个均切割一半的水平连续铸造铝合金杆2的行。
参考标号409表示活动底部夹紧机构，该机构设置在活动底部405上，并且利用液力机构压紧和释放水平连续铸造铝合金杆2的行。参考标号410表示设置在活动底部405下方的驱动机构，该驱动机构适于沿水平连续铸造铝合金杆2的行向上游驱动活动底部405，并且允许活动底部夹紧机构409自由运动。参考标号411表示长度检测器，该检测器位于活动底部405的下游，并且检测将被切割的水平连续铸造铝合金杆2的长度。
下面，将说明多行水平连续铸造铝合金杆2的切割。首先，由导辊305支承和引导从各个铸模304中出来的水平连续铸造铝合金杆2的行，然后使用压紧辊机构306水平夹紧该铝合金杆，并通过驱动机构(未示出)的驱动力以与铸造速度相同的速度传送该铝合金杆。这样传送的水平连续铸造铝合金杆2的行被同步夹紧机构402压紧。同时，驱动机构403允许同步夹紧机构402自由运动。因此，随着水平连续铸造铝合金杆2的行被传送，同步夹紧机构402移动。
在上述操作期间，驱动机构410使活动底部405向上游(朝压紧辊机构306)移动，并且然后在达到预定位置时停止。驱动机构410进入备用状态，在该状态下该驱动机构可相对于活动底板405自由移动。只要水平连续铸造铝合金杆2的行的前端被传送到紧靠长度检测器411，活动底部夹紧机构409就夹紧水平连续铸造铝合金杆2的行，并且切割机408A和408B工作。由于活动底部405与所述水平连续铸造铝合金杆2的行一起移动，因此垂直于水平连续铸造铝合金杆2的传送方向切割该水平连续铸造铝合金杆2。
此时，切割机408A和408B分别在平行导轨406A和406B上移动，并且每个切割机在从该多行水平连续铸造铝合金杆2的横向外部区域朝横向内部区域移动的同时，切割该水平连续铸造铝合金杆2的行的(行数的)一半。如图7所示，这样切割的水平连续铸造铝合金杆行的前端呈现阶梯状。但是，下一个切割操作使其切割机408A与对应的水平连续铸造铝合金杆行的前端之间的长度和切割机408B与对应的多水平连续铸造铝合金杆行的前端之间的长度相等。在切割完成时，切割机408A和408B返回其初始位置。此时，释放活动底部夹紧机构409，驱动机构410使活动底部409向上游移动，并且然后在到达预定位置时停止，驱动机构410进入备用状态，在该状态下该驱动机构可自由移动。
同时，就在活动底部夹紧机构409夹紧水平连续铸造铝合金杆2的行之后，同步夹紧机构402释放该水平连续铸造铝合金杆2的行。驱动机构403使该同步夹紧机构向上游移动，并且然后在到达预定位置时停止，驱动机构403进入备用状态，在该状态下该驱动机构可自由移动。在切割机408A和408B完成切割水平连续铸造铝合金杆2的行之后，就在活动底部夹紧机构409释放水平连续铸造铝合金杆2的行之前，处于备用状态的同步夹紧机构402夹紧水平连续铸造铝合金杆2的行，并且与水平连续铸造铝合金杆2的行一起移动。
应指出，当切割机408A和408B的锯状刀刃的进给是步进式进给(以使在不切割期间的进给速率较高，该进给速率包括在水平连续铸造铝合金杆2之间进给的进给速率)时，可缩短一个切割周期的切割时间。因此，将步进式进给应用于切割机408A和408B的锯状刀刃的进给可提高铸造速度，也可以提高难以切割的材料的铸造速度。
如上所述，本发明的实施例提供了这样一种从头至尾的连续的过程，即该过程用于铸造水平连续铸造铝合金杆2并将该水平连续铸造铝合金杆2切割成标准长度以生产水平连续铸造铝合金杆。因此，可在较长的一段时间内高效率地连续制造水平连续铸造铝合金杆。
图8(a)和8(b)是示出例如用于切割结构401的输送引导装置的示例的说明性视图。图8(a)是正视图，而图8(b)是侧视图。在图8内，参考标号421表示输送引导装置，其包括多个用于在往复运动的同时输送和引导水平连续铸造铝合金杆2的输送导辊422，用于可旋转地支承该多个输送导辊422的支承轴423和用于支承该支承轴423的一对支架424。每个支架424均配置成其上部前端部分向后倾斜以形成斜面424a，而其上部后端部分向前倾斜以形成斜面424b。
如上所述，斜面424a和424b分别设置在各支架424的上部前端部分和上部后端部分上。因此，当如前面所述，输送引导机构421与同步夹紧机构402和活动底部夹紧机构409的往复运动成联锁关系地在该水平连续铸造铝合金杆2的纵向上往复运动时，水平连续铸造铝合金杆2与支架424的偶然碰撞不会导致水平连续铸造铝合金杆2弯曲或水平连续铸造铝合金杆2脱离其路线的问题。因此，可减少由例如水平连续铸造铝合金杆2的弯曲而导致的中止的发生，从而可在较长的一段时间内实现一致的、连续的运行。
图9(a)、图9(b)和图9(c)是示出重新启动机构451的示例的说明性视图。图9(a)是侧视图，图9(b)是俯视图，而图9(c)是放大的侧视图。重新启动机构451设置在图7中所示的压紧辊机构306的位置处。但是，压紧辊机构306可设置在重新启动机构451之后。在图9中，参考标号452表示一框架。框架452以彼此相对的方式设置在导辊305的下游以及水平连续铸造铝合金杆2的行的相对侧上。参考标号453A和453B表示相距一定间隔并且垂直于水平连续铸造铝合金杆2的行在框架452之间延伸的导轨。参考标号454表示垂直于水平连续铸造铝合金杆2的行且平行于导轨453A和453B在框架452之间延伸的螺纹杆，同时在该螺纹杆和导轨453A和453B之间建立预定的间隔。
参考标号455表示驱动电机，该驱动电机安装在一个框架452上，并且使螺纹杆454沿正常方向或相反方向旋转。参考标号456表示一基座，该基座与螺纹杆454螺纹接合，并且可随着螺纹杆454旋转而沿垂直于水平连续铸造铝合金杆2的行的导轨453A和453B移动。参考标号457表示安装在基座456的上部部分上的支架。参考标号458表示一臂，该臂的一端部(近端或上端部)可旋转地安装在支架457上，该臂延伸成与水平连续铸造铝合金杆2共同限定一平面，并使其另一端位于低于近端并且在近端下游的平面内。参考标号459表示其中间部分旋转的安装在支架457上的圆筒，杆459a的远端可旋转地连接在臂458的远端部分上。
参考标号460表示连接到臂458的远端的进料辊，该进料辊的外圆周贴靠水平连续铸造铝合金杆2的外圆周以便向下游提供水平连续铸造铝合金杆2。参考标号461表示安装在基座456上的驱动电机，该电机驱动外圆周贴靠水平连续铸造铝合金杆2的外圆周的进料辊460，并且可在从零到至少为该水平连续铸造铝合金杆2的铸造速度(输送速度)的范围内自由调整进料辊460的进给速度。参考标号462表示支承该进料辊460挤压的水平连续铸造铝合金杆2的支承辊。
下面，将说明重新启动机构451的操作。在稳定状态下，如上所述，以铸造速度(输送速度)依次输送水平连续铸造铝合金杆2，并且将该水平连续铸造铝合金杆2切割成预定长度。当(一个或一个以上的)水平连续铸造铝合金杆2的一部分发生问题，或者必须替换铸模304时，例如会使同步夹紧机构402和/或活动底座夹紧机构409释放有问题的水平连续铸造铝合金杆2。然后，移除水平连续铸造铝合金杆2。然后对有关铸模304进行检查、调整，并且在必要时用新的铸模代替。然后，在铸模304内设定启动代用杆(dummy rod)。接下来，操作驱动电机455以使螺纹杆454旋转以便将基座456移动到代用杆的位置并使进料辊460位于代用杆上方。随后，汽缸459伸长以增大臂458的俯角，从而以预定的压力将进料辊460压在代用杆上，并将代用杆夹在进料辊460和支承辊462之间。
然后，开始铸造，并且同时利用驱动电机461使进料辊460旋转从而在输送方向上输送代用杆。在这样做时，在重新启动之后铸造速度(输送速度)逐渐增加，并且调节驱动电机461的旋转速度以便到达稳定输送速度，从而代用杆的输送速度等于其它水平连续铸造铝合金杆2的输送速度。接下来，在确认进料辊460的旋转速度已达到稳定的输送速度之后，同步夹紧机构402或活动底座夹紧机构409夹紧代用杆。同样，汽缸459缩回从而升高进料辊460，并然后停止驱动电机461。这样，其铸造已重新启动的水平连续铸造铝合金杆2返回水平连续铸造铝合金杆2的行。
如上所述，当切割结构具有重新启动机构451时，其中发生问题的铸模304被检查、调整，或者用新的铸模代替，以恢复铸造水平连续铸造铝合金杆2。因此，可高效率地连续铸造预定数量的水平连续铸造铝合金杆2。
图10是示出输送装置501的示例的示意性俯视图。输送装置501是用于沿纵向输送水平连续铸造铝合金杆3的机构与用于沿横向输送水平连续铸造铝合金杆3的机构的组合。这种组合不仅可提供到下一步骤的输送，并且可相对于输送提供暂存作用。因此，例如，可调整相邻步骤之间的处理速度的差，或者可在发生问题时实现阻留(detention)过程。将输送装置501适当地布置在制造步骤之间可在较长的一段时间内实现一致的、连续的操作。图11(a)和图11(b)是示出用于输送机构501的输送辊的示例的说明性视图。图11(a)是正视图，图11(b)是局部放大的侧视图。在图10和11内，参考标号502表示作为用于纵向输送机构的示例的输送辊。驱动机构(未示出)驱动输送辊502以从而沿纵向输送被切割的水平连续铸造铝合金杆3。在每个输送辊502上形成多个以预定的间隔沿圆周设置的延长的凸出部503。每个延长的凸出部503具有从上游侧朝下游侧升高的斜面503a。因此，延长凸出部503以刮擦方式与水平连续铸造铝合金杆3相接触，从而输送水平连续铸造铝合金杆3，并且允许正在接近的水平连续铸造铝合金杆3越过它移动。
参考标号504表示止挡，所述止挡使输送辊502沿纵向输送的水平连续铸造铝合金杆3停止。参考标号505表示横向输送的输送机，该输送机是用于横向输送的机构的示例并且其形式为平板输送机。该横向输送的输送机505沿垂直于纵向的横向输送该水平连续铸造铝合金杆3，并且具有可临时保持水平连续铸造铝合金杆3的保持功能。
参考标号506表示输送装置，其将在横向输送的输送机505上输送的水平连续铸造铝合金杆3升高并输送到纵向输送的输送机507。以例如每分别包括四个杆的单元升高和输送杆3。输送装置506设计成与在下面将说明的打捆装置601内使用的输送装置603相类似。纵向输送的输送机507沿水平连续铸造铝合金杆3的纵向将从输送装置506接收到的水平连续铸造铝合金杆3输送到下一步骤的打捆装置601。
下面将说明水平连续铸造铝合金杆3的输送。首先，旋转输送辊502以沿纵向输送被切割的水平连续铸造铝合金杆3，直到该输送辊碰到止挡件504，并然后停止旋转。
尽管图10中没有示出，但是升高位于输送辊502的输送路径内的横向输送的输送机503的部分，以便一个接一个地将水平连续铸造铝合金杆3横向输送到输送装置506。优选地，在横向输送水平连续铸造铝合金杆3时，监控水平连续铸造铝合金杆3的弯曲状态，并除去可目视判定为次品的任何过度弯曲的水平连续铸造铝合金杆3。接下来，输送装置506工作，同时维持能够接纳四个水平排列的水平连续铸造铝合金杆3的预定间隔，从而以分别包括四个杆的单元将水平连续铸造铝合金杆3输送到纵向输送的输送机507。将这样输送的水平连续铸造铝合金杆3输送到下一步骤的打捆装置601。
例如，当输送装置501设置在与切割结构401相关联的步骤和与堆叠机构602相关联的步骤之间时，通过使用用于传送水平连续铸造铝合金杆3的横向输送的输送机505，可提供以下优点。当例如在后面的步骤的打捆装置601内出现问题时，保持水平连续铸造铝合金杆3直到问题解决。从而，可继续铸造该水平连续铸造铝合金杆3的操作。
图12、13和14是示出打捆装置601的示例的说明性视图。图12是俯视图，图13是侧视图，而图14是俯视图。在这些附图内，打捆装置601包括用于堆叠水平连续铸造铝合金杆3的堆叠机构602，以及打捆机构651，该打捆机构用于在多个位置捆扎已用堆叠机构602堆叠起来的水平连续铸造铝合金杆3。移送机构660沿水平连续铸造铝合金杆3的纵向将打捆机构651移动到预定位置，并在各个位置使打捆机构651停止。
堆叠机构602包括输送机构603，中间输送机构604，移送机构605，第一止挡606，计数输送机构607，第二止挡608，移送机构609和堆叠机构610。输送机构603例如以分别包括四个杆的单元输送已在纵向输送的输送机507上输送且被止挡508停止的水平连续铸造铝合金杆3。中间输送结构604接收到从输送机构603输送的水平连续铸造铝合金杆3，同时仅支承该水平连续铸造铝合金杆3的相对端，并利用该水平连续铸造铝合金杆3自身的重量在该输送装置的斜面上转动和/或滑动地输送该水平连续铸造铝合金杆3。移送机构605接收到从该中间输送机构604输送的水平连续铸造铝合金杆3，同时仅支承该水平连续铸造铝合金杆3的相对端，并利用该水平连续铸造铝合金杆3自身的重量在该输送机构的斜面上转动和/或滑动地输送该水平连续铸造铝合金杆3。第一止挡606用于在该移送机构605的中部使在移送机构605上输送的水平连续铸造铝合金杆3停止不动。计数输送机构607对由第一止挡606止动的水平连续铸造铝合金杆3逐个计数并进行输送。第二止挡608用于使已由计数输送机构607计数的并且在移送机构605上输送的水平连续铸造铝合金杆3停止。当以在垂直于铝合金杆的纵向的方向上积聚成紧密行的方式被第二止挡608止动的水平连续铸造铝合金杆3达到预定数量时，移送机构609移送水平连续铸造铝合金杆3，同时在其相对的端部支承所述铝合金杆。堆叠机构610用于以预定数量的层堆叠从移送机构609接收到的水平连续铸造铝合金杆3，同时在其相对的端部支承所述铝合金杆。
下面，在假定随后的步骤是成批处理式的热处理的情况下来说明打捆装置601的操作。如图12中所示，已在纵向输送的输送机507上输送并且由止挡508止动的水平连续铸造铝合金杆3位于纵向输送的输送机507上，同时它们的弯曲朝向不同方向。当输送机构603以分别包括四个杆的单元升高水平连续铸造铝合金杆3，并利用输送机构的斜面将其输送到中间输送机构604时，中间输送装置604利用其斜面以及铝合金杆自身的重量以旋转和/或滑动方式输送水平连续铸造铝合金杆3，同时支承水平连续铸造铝合金杆3相对的端部，从而将水平连续铸造铝合金杆3输送到移送机构605，并使移动机构605在水平连续铸造铝合金杆3相对的端部支承铝合金杆。
移送机构605利用其斜面以及铝合金杆自身的重量以旋转和/或滑动方式输送水平连续铸造铝合金杆3，同时支承水平连续铸造铝合金杆3相对的端部。如图13中所示，在这种输送的过程中，在到达第一止挡606的位置之前，单独的水平连续铸造铝合金杆3布置成使其弯曲部朝下。然后，水平连续铸造铝合金杆3被第一止挡606止挡。被第一止挡606止挡的水平连续铸造铝合金杆3由计数输送机构607逐个计数，然后在移动机构607上向下游输送，同时例如所述铝合金杆相对的端部以可移动过第一止挡606的方式被支承。这样输送的水平连续铸造铝合金杆3滑到第二止挡608的位置，并且在那里停止。
当预定数量的水平连续铸造铝合金杆3被第二止挡608止动并且布置在平面内，同时如图13所示它们的弯曲部朝下时，移送机构609将水平连续铸造铝合金杆3移送到堆叠机构610，同时以端部对齐的方式保持水平连续铸造铝合金杆3，并在堆叠机构610内对其进行堆叠。重复此移送-堆叠操作。当在堆叠机构610内堆叠的水平连续铸造铝合金杆3的层数达到预定数量时，利用打捆机构651在几个纵向位置用捆扎带652捆绑所述堆叠的水平连续铸造铝合金杆3，移送机构660可使打捆机构651在水平连续铸造铝合金杆3的纵向上移动，然后将铝合金杆输送到下一个步骤的热处理装置701。在本发明内，表示“被支承的相对端部”是指施加支承作用的区域，并且包括从每个相对端部向内的区域。
如上所述，在打捆装置601内，水平连续铸造铝合金杆3被输送和堆叠，同时铝合金杆在其相对的端部被支承。因此，如图13内所示，水平连续铸造铝合金杆3被输送和堆叠成使其弯曲部朝下。因此，水平连续铸造铝合金杆3被捆扎成使其弯曲部朝向相同的方向，从而水平连续铸造铝合金杆3可紧密地堆叠，因此可防止发生堆叠错移。应指出，移送机构605可由这样的输送机形成，即该输送机仅支承该水平连续铸造铝合金杆3相对的端部。计数输送机构607可以仅是计数器，从而该计数器的输出可导致第二止挡608止动水平连续铸造铝合金杆3或者允许水平连续铸造铝合金杆3自由移动，从而水平连续铸造铝合金杆3可滑动。优选地，为了控制工作流程，在打捆装置601附近安装监控相机，以便可监控打捆装置601的周边是否发生任何问题。
这样堆叠的水平连续铸造铝合金杆3传送到热处理装置701的热处理炉内，进行成批热处理，从该热处理炉输送出来，输送到解捆绑装置801并被解捆绑，以便可对单个的铝合金杆进行处理。当省略堆叠和打捆步骤时，热处理可这样执行，即水平连续铸造铝合金杆3单独或成束地通过活动的热处理炉。尽管未示出，但是通过使用具有图10中所示的输送机构的排列装置901，可将已解捆绑的水平连续铸造铝合金杆3从解捆绑装置801输送到纵向输送已解捆绑的水平连续铸造铝合金杆3的输送机内，从而在纵向上排列水平连续铸造铝合金杆3。可选择地，解捆绑的水平连续铸造铝合金杆3由输送机横向输送，被止挡止动，并使用其结构与例如堆叠机构602的结构相类似的排列装置901对其进行排列，然后被向前运送到纵向输送已解捆绑的水平连续铸造铝合金杆3的输送机。将这样纵向排列的水平连续铸造铝合金杆3供给随后的步骤(矫直机、去皮装置或非破坏性的检查装置)。优选地，排列的形式确定为与随后步骤的入口相适合。例如，排列可以是单行排列。排列装置901是用于纵向输送水平连续铸造铝合金杆3的机构和用于横向输送水平连续铸造铝合金杆3的机构的组合。该组合不仅提供了向下一个步骤的输送，而且可相对于输送提供暂存/缓冲作用。因此，例如，可调整相邻步骤之间的处理速度的差，或者可在发生问题时执行阻留过程。将排列装置901适当地布置在制造步骤之间可在较长的一段时间内实现一致的、连续的操作。
这样铸造和切割的水平连续铸造铝合金杆3具有不均匀的微结构，该微结构的特征为在其表面上形成的反偏析层。在塑性加工期间这种不均匀微结构会导致破裂，因此必须被除去。但是，由于这样铸造的、小直径的、水平连续铸造铝合金杆3沿纵向弯曲，所以铸造之后的热处理会增大弯曲程度。例如，其直径等于或小于60mm的水平连续铸造铝合金杆3弯曲成在由去皮装置1101或非破坏性的检查装置1301处理时不可忽略的程度。
例如，当由去皮装置1101进行去皮的水平连续铸造铝合金杆3的弯曲度为5mm/1000mm或更大时，在去皮期间会发生偏转(runout)，从而会导致形成未去皮部分或者不均匀的去皮。因此，优选地，为了连续地从头至尾地制造表面质量一致的水平连续铸造铝合金杆3，在使用去皮装置1101对该水平连续铸造铝合金杆3去皮时，将水平连续铸造铝合金杆3的弯曲度调整为小于5mm/1000mm(优选地，2mm/1000mm或更小)。结果，可更容易执行一致的、从头至尾的、连续的操作。应指出，AAAmm/1000mm是指每1000mm的纵向长度，弯曲量为AAAmm。
当弯曲度为5mm/1000mm或更大时，例如用作非破坏性的检查装置1401的涡电流检查装置的检测器与待检查的水平连续铸造铝合金杆3的圆周表面之间的间隙变得不均匀。结果，检查结果变得不一致。同样，当水平连续铸造铝合金杆3通过设置在例如非破坏性检查专职1401的入口处以便抑制间隙内的不均匀的导向衬套时，水平连续铸造铝合金杆3的表面会由于与该导向衬套相接触而出现刮痕。当弯曲度为5mm/1000mm或更大时，在输送期间水平连续铸造铝合金杆3的间隙会增大，并且因此在水平连续铸造铝合金杆3通过导向衬套期间会削弱通过光滑性。因此，优选将弯曲度抑制为小于5mm/1000mm(更优选地为2mm/1000mm或更小，尤其优选地为0.5mm/1000mm或更小)。结果，可更容易实现一致的、连续的、从头至尾的操作。
优选地，使用辊式矫直机来从水平连续铸造铝合金杆3消除上述弯曲。该辊式矫直机的作用为，使水平连续铸造铝合金杆3通过例如凹入成形的轧辊和凸出成形的轧辊从而减小弯曲度。优选地，根据矫直情况选择凹入成形的轧辊和凸出成形的轧辊。通过调整滚转角、压制载荷和旋转辊速度来设定工作条件。结果，由于减小弯曲度，所以可减小在输送或提供给装置期间发生问题的频率。因此，可更容易实现一致的、连续的、从头至尾的操作。
图15(a)和15(b)是示出第一矫直机1001的示例的说明性视图。图15(a)是俯视图，而图15(b)是侧视图。在图15内，参考标号1002表示设置成在平面上观察其轴线相互交叉的轧辊对，并且包括上部的凹入成形的轧辊1003和下部的凸出成形的轧辊1004。根据待矫直的水平连续铸造铝合金杆3的外径最优地设置相邻的一对轧辊1002。符号α代表滚转角。
下面，将说明水平连续铸造铝合金杆3内的弯曲的矫直。首先，通过驱动机构(未示出)至少使轧辊对1002内的轧辊1003或轧辊1004旋转。然后，将水平连续铸造铝合金杆3引入例如最右边的一对轧辊1002，以使其通过该对轧辊的轧辊1003和1004之间。在旋转的同时向左进给水平连续铸造铝合金杆3，从而可从铝合金杆除去弯曲和不光滑度/不圆度(out-of-roughness)。
调整滚转角α可调整连续铸造的铝合金杆3和凹入成形的轧辊1003之间的接触距离。因此，即使在水平连续铸造铝合金杆3的横截面具有不光滑度(out-of-roughness)时，也可有效地矫直该弯曲。
这样矫直的水平连续铸造铝合金杆3的反向偏析层的范围依赖于在铸造时的相关联的水平连续铸造铝合金杆3的组成、铸模结构、铸造条件等，该反向偏析层是将被除去的铸造表面的示例。例如，该反向偏析层从表面到大约1mm的深度。应指出，从表面到大约1mm的深度的区域包括由于熔融铝合金1与铸模304、润滑剂或气体相接触而产生的缺陷，并且是将被除去的铸造表面的另一个示例。优选地，除去其范围为上述距离该表面的范围的两倍或更多倍的区域。
图16(a)和图16(b)是示出去皮装置1101的示例的说明性视图。图16(a)是不包括切削刃驱动装置的透视图，图16(b)是示出支承辊的侧视图。在图16内，参考标号1111表示输送辊。如沿横向看过去的，四个输送辊1111输送水平连续铸造铝合金杆3，同时从上面和下面保持该水平连续铸造铝合金杆3。相邻的输送辊1111根据将被输送的水平连续铸造铝合金杆3的长度相隔预定的间隔。参考标号1116表示切削刃。四个切削刃1116围绕被输送辊1111纵向输送的水平连续铸造铝合金杆3，相隔90度的间隔沿圆周设置，以便完全切除水平连续铸造铝合金杆3的皮肤部分。切削刃1116被切削刃机构(未示出)旋转地驱动。参考标号1117表示支承辊。该支承辊1117支承将进行去皮的水平连续铸造铝合金杆3，从而防止该水平连续铸造铝合金杆3的间隙。参考标号1118表示支承辊。该支承辊1118已经进行去皮的水平连续铸造铝合金杆4，从而防止该水平连续铸造铝合金杆4的间隙。支承辊1117和1118分别支承防止水平连续铸造铝合金杆3和4，同时相隔60度间隔地沿周向设置。
下面，将说明水平连续铸造铝合金杆3的去皮。首先，利用驱动机构(未示出)旋转输送辊1111，并利用切削刃驱动机构(未示出)旋转切削刃1116。在输送辊1111之间引入水平连续铸造铝合金杆3。输送辊1111向左输送水平连续铸造铝合金杆3。这样供给的水平连续铸造铝合金杆3的皮肤部分(具有不均匀微结构的铸造表面)被旋转的切削刃1116完全切除，从而得到具有预定直径的水平连续铸造铝合金杆4。
与通常使用的车床相反，去皮装置1101不包含待去皮的工件(水平连续铸造铝合金杆3)的旋转，而是包含切削结构部分(刀头和切削刃)的旋转，通过成对的输送辊1111向工件上施加推进力，和通过使工件通过该切削机构部分来切削该工件。因此，可通过零处理时间连续执行切除。与其中工件的长度由于与处理有关的限制而有限的车削加工过程相反，本发明的表皮部分去除过程(去皮过程)理论上可接受长度无限的工件，从而提供好的生产率。因此，去皮装置是有利的。具体地，在切削具有小直径(例如，直径为20mm到100mm)的工件的情况下，由于工件本身严重弯曲，因此去皮(去皮/peeling)过程要优于车削加工过程，该车床加工过程会在该工件内遗留未切除的部分。优选地，由于使用去皮装置1101去除铸造表面而生成的碎片(chip)会连续破裂并返回熔化步骤。例如，使用碎屑机将碎片粉碎成小块，并使用压缩空气在压力下输送这样生成的小块。上述特征可避免暂时地收集碎片，以及操作人员使用叉车或类似物运输收集的碎片，从而可更容易执行从头之尾的、连续的操作。
当使用去皮装置1101从连续铸造的铝合金杆3去除表皮部分时，由于切削阻力等，会在所得的连续铸造的铝合金杆4上出现例如为3mm/1000mm或更大的弯曲。另外，受到去皮装置1101切削的连续铸造铝合金杆4在其表面上具有粗糙度为大约100μm的切削印记。在将在该连续铸造的铝合金杆4上施加一些工作条件的情况下，该切削印记会遗留在锻造的产品上作为印记。
因此，必须使用其结构与第一矫直机1001类似的第二矫直机1301矫直该连续铸造的铝合金杆4，并必须消除切削印记。通过调整滚转角α，连续铸造的铝合金杆4的弯曲减小，并且几乎不会形成切削印记，从而得到接近镜面的表面。因此，会容易执行从头至尾的、连续的操作。
当这样去皮、矫直、连续铸造的铝合金杆4在其表面或内部部分内存在缺陷时，通过塑性加工形成的产品为次品。因此，必须利用非破坏性的检查装置1401检查该连续铸造的铝合金杆4的内部缺陷。可在铸锭上进行上述内部检查。但是，由于粗糙的铸锭表面会干扰检查精度，因此优选地，在使连续铸造的铝合金杆4具有光滑表面的去皮步骤之后执行该内部检查。优选地，非破坏性的检查装置1401包括第一非破坏性检查装置1410和超声波探伤装置1450(第二非破坏性检查装置)。优选地，第一非破坏性检查装置1410包括环绕涡电流探伤装置1420和旋转涡电流探伤装置1430。但是，第一非破坏性检查方法(装置)可以是用于通过处理连续铸造的铝合金杆4的表面图像来检查连续铸造的铝合金杆4的表面部分缺陷的图像处理检查方法(装置)，或用于目视地检查连续铸造的铝合金杆4的表面部分缺陷的目视检查方法。第一非破坏性检查方法(装置)可以是从涡电流检查方法(装置)、图像处理方法(装置)、目视检查方法和其他这样的方法(装置)中选择的至少一个方法。
涡电流探伤装置从因电磁感应现象而在检查对象的表面上感应产生的涡电流内的变化，来判定是否存在缺陷。涡电流探伤装置包括用作检测器的线圈，信号处理装置和判定装置，该判定装置用于通过比较处理过的信号和预置的条件来形成合格-不合格判定并输出合格-不合格结果。环绕涡电流探伤装置1420检测在检查对象(连续铸造铝合金杆4)移动通过线圈时感应产生的涡电流内的变化。优选地，该环绕涡电流探伤装置1420用于检查一表面层部分，该表面层部分是其范围是从表面到3mm深度处的区域。可通过调整用于生成涡电流的线圈的激发频率来设定检查范围。
旋转涡电流探伤装置1430以这样的方式检测在检查对象(连续铸造的铝合金杆4)的表面上感应出的涡电流内的变化，即设置在该检查对象周围的小线圈围绕该检查对象旋转。旋转涡电流探伤装置1430允许探头尺寸减小，从而可检测从表面到1mm深度的区域内的细小缺陷。可通过调整用于生成涡电流的线圈的激发频率来设定检查范围。应指出，超声波探伤装置1450的检查包含盲区范围，例如从表面到2mm深度处。为了弥补该盲区，使用包括环绕涡电流探伤装置1420和旋转涡电流探伤装置1430的第一非破坏性检查装置1410。
优选地，使用超声波检查装置作为第二非破坏性检查装置1401。超声波检查装置包括探头，信号处理装置和判定装置，该判定装置用于通过比较处理过的信号和预设的条件来形成合格-不合格判定并输出合格-不合格结果。超声波检查通过观察在检查从探头发出的超声波在对象内的行为，来检查该检查对象(水平连续铸造铝合金杆4)的内部。X射线照相术是内部检查的另一种选择。X射线照相术需要用于生成X射线的高电压装置，因此设备管理比较麻烦。因其原理，所以X射线照相术检查大体积缺陷例如杂质和空腔的能力较高，但是对X射线照射在其上的水平连续铸造铝合金杆4的表面内的尺寸为连续铸造的铝合金杆4的直径的0.5％或更小的缺陷例如裂缝的检查能力较低。相反，超声波检查甚至对裂缝的检查能力也较高。与需要图像处理的X射线照相术相比，超声波检查处理检测出的电信号，从而有助于自动判定缺陷。因此，可高精度地一致地执行超声波检查。应指出，该第二非破坏性检查方法(装置)可以是X射线检查方法(装置)和超声波检查方法(装置)中的至少一个。
本发明内的超声波检查技术的示例包括反射技术、穿透技术、斜角波束探伤技术、表面波技术、共振技术和接触扫描技术。介质的示例包括水、机油、水玻璃、油脂和凡士林。测量方法的示例包括接触法、浸没法、脉冲波方法、连续波方法、2-探头方法、1-探头方法和多反射法。本发明可使用这样的方法，即接收到源于发射的超声波脉冲信号的反射或穿透的信号，并从所接收到的信号内的变化(反射、折射或散射)来检查缺陷的存在。
图17是输出使用超声波脉冲反射技术的法向波束法的说明性视图，该方法是非破坏性检查方法。在图17内，与水平连续铸造铝合金杆4的区域相关联地在水平连续铸造铝合金杆4之下示出将在显示部分显示的反射波(回波)。在图17内，参考标号1451表示具有信号处理装置的一个示例的发射型超声波探伤装置。该探伤装置包括同步器部分1452，发射机部分1453，探头1454，转换部分1455，接收机部分1456和显示部分1457。同步器部分1452输出同步信号、扫描信号和线性比例信号(distance scalesignal)。发射机部分1453输出与同步器部分1452输出的同步信号同步的超高频信号的电压。探头1454朝水平连续铸造铝合金杆4发射基于发射机部分1453输出的超高频信号的电压的超高频信号，捕获来自水平连续铸造铝合金杆4的表面或缺陷4a的反射波，并将捕获的反射波转换成电压。转换部分1455将发射机部分1453的输送给探头1454，或将由探头1454捕获的与反射波相关的电压输送给接收机部分1456。接收机部分1456放大捕获反射波的探头1454的电压，并经由转换部分1455输出放大的电压。显示部分1457显示基于接收机部分1456的输出和同步器部分1452输出的扫描信号和线性比例信号的反射波随时间的变化。在图17内，符号Ss表示表面回波范围，符号S表示水平连续铸造铝合金杆4的表面回波，符号Fs表示水平连续铸造铝合金杆4的探伤回波范围，符号F表示源于水平连续铸造铝合金杆4内的缺陷4a的缺陷回波，符号Bs表示底面回波范围，符号B表示水平连续铸造铝合金杆4的底面回波，符号N是位于探伤回波范围Fs的各相对侧的盲区。应指出，显示部分1457上显示的波形与表面回波S同步地显示。
下面，将说明水平连续铸造铝合金杆4内的缺陷4a的检测。首先，当表面回波范围Ss内的表面回波S超过一阈值时，开始探伤。当底面回波范围Bs内的底面回波B降低到阈值之下时，缺陷探测停止。因此，当超过阈值的缺陷回波F存在于位于表面回波范围Ss和底面回波范围Bs之间的探伤回波范围Fs内时，缺陷回波F表示在缺陷回波F的位置存在缺陷4a。
优选地，反射型超声波探伤装置1451的探伤使用2MHz-8MHz的频率。考虑到其直径、材料、波束扩散角等来选择合适的探头1454。入射到水平连续铸造铝合金杆4上的超声波沿直线传播并然后扩散。当直线传播距离或近声场(near acoustic field)长度过长时，不能检测到小直径杆内的缺陷。因此，必须根据水平连续铸造铝合金杆4的大小选择可提供最优灵敏度的探头1454。为了提高S/N比率，必须考虑材料等以便即使放大率较低也能得到足够的波形。为了减小探头1454的数量并提高探伤速度，必须考虑声束扩散角。
优选地，在进行探伤时，在探头1454和水平连续铸造铝合金杆4之间形成间隙，并且该间隙由介质填充。这是因为，即使当水平连续铸造铝合金杆4的表面粗糙度不均匀时，超声波也可一致地照射在该水平连续铸造铝合金杆4上。优选地，使用水或机油作为该介质，这是因为使用这种介质可减少超声波衰减。
可通过底面回波方法或对比试块方法来调整探伤的工作灵敏度。在该底面回波方法内，探伤装置的灵敏度可调整为从试样的声音部分的底面的回波具有预定的输出值。必须指出，该底面回波法对水平连续铸造铝合金杆4的表面粗糙度敏感，结果会导致灵敏度不稳定。在对比试块法内，探伤装置的灵敏度调整为从具有标准孔的基准试块的回波有预定的输出值。
考虑到表面粗糙度的变化以及多个探头1454的使用，对比试块方法对于本发明的水平连续铸造铝合金杆4的检查是优选的。
下面将说明盲区4n。在图17内，盲区4n是水平连续铸造铝合金杆4的(位于虚线之外的)外部圆周部分。导致盲区4n出现的示例包括输送间隙、由水平连续铸造铝合金杆4的弯曲导致的检查装置与该杆之间的变化的距离，发射脉冲(超声波)的宽度的扩散，以及近声场。具体地，减小输送间隙是有效的。输送间隙对盲区4n的出现影响最大。
下面将具体说明用于抑制盲区4n的方法的示例。方法的适当组合可将盲区4n抑制到预定宽度或更小。首先，将说明解决间隙的措施。在探头1454之前和之后设置导向衬套和导辊，以便在输送期间抑制水平连续铸造铝合金杆4的弯曲和水平连续铸造铝合金杆4的间隙。使用上述方法可防止预定的波形落在探伤回波范围Fs之外，否则这会由在检查期间的探伤对象的突然偏转而产生。使用可抑制由移动到输送辊上而导致的振动的结构能使间隙小于预定程度。
下面将说明处理近声场的方法。在法向入射探头的情况下，在探头1454的附近的其中声波不会扩散并且声场被干扰的区域被称为“近声场”。在比近声场距离远的区域内，超声波压力随着压力增加而减小。近声场的范围被称为“近声场长度(x)”并通常表示为x＝d2/(4×λ)，其中d是探头1454的直径(mm)，而是超声波的波长(mm)。由于该近声场部分不能进行探伤或者会导致不一致的探伤结果，所以该近声场部分变为盲区4a。这是因为，假定该近声场部分对应于表面波(S波)的倾斜部分。但是，探头1454优选设置成横跨探伤对象彼此相对。每个探头1454设置成可检查位于该探伤对象的中心的远端上的探伤部分(表面波和底面波之间的从中心朝底部偏置的区域用于探伤)，从而可消除近声场的影响。另外，探头1454的使用以及包含一个窄的近声场的频率条件也很重要。
下面将说明处理源于弯曲的偏转的方法。探伤对象稍微弯曲。这种探伤对象被输送装置以每分钟几十米的速度纵向传送，并进入设置有超声波检查探头1454的测量站。例如，在弯曲度为5mm/1000mm或更大的情况下，当探伤对象进入或离开探头1454安装在其上的保持器时，探伤对象会因弯曲而与该保持器有一定程度的接触，并且会出现探伤对象的间隙。此间隙对于探伤有负面影响。优选地，作为解决上述问题的方法，使用前文所述的矫直来除去弯曲。探头1454很好地遵从探伤对象的轮廓也很重要。
下面将说明其它方法。在浸没法的情况下，其中探头1454与探伤对象之间的距离较长，当利用探头1454测量的绝对位置设定探伤回波范围Fs时，探伤范围根据探伤对象的位置精度变化。为了避免上述问题，预先在出现表面波的位置附近设定具有足够宽度的表面回波范围Ss。这样设定的表面回波范围Ss的位置用作设定探伤回波范围Fs的开始点。总是以高速根据与表面回波范围Ss有关的信息设定探伤回波范围Fs。因此，可避免受探伤对象的输送间隙或类似因素的影响。
下面将说明超声波检查方法的优选实施例。优选地，如图18所示，超声波检查方法为多个探头1454围绕纵向移动的检查对象(探伤对象水平连续铸造铝合金杆4)的周向设置，从而检查可覆盖该检查对象的全部区域。由于检查对象的输送仅包括沿纵向直线移动，所以所使用的输送装置可以很便宜。用于沿纵向移动检查对象的装置的示例为辊式输送机。探头1454设置成缺陷(缺陷4a)探测灵敏度的降低不会超过预定程度。这种设置是根据灵敏度降低的容许程度、探头1454的波束扩散角等而确定的。
优选地，如图19所示，超声波检查方法为固定探头1454螺旋地扫描纵向移动同时旋转的检查对象，从而检查可覆盖该检查对象的全部区域。由于探头1454的数量减少，所以使用的探伤装置可以很便宜。用于纵向移动检查对象同时使其旋转的装置的示例包括图15内所示的第一矫直机和螺旋进给输送机。优选地，术语“螺旋地”表示螺旋轨道的螺距不超过超声波的扩散宽度。这是因为，可以检查全部区域而检查性能不会降低。
优选地，如图20所示，超声波检查方法为探头1454沿纵向移动的检查对象的圆周旋转，从而检查可覆盖该检查对象的全部区域。由于探头1454的数量较少，并且检查对象的输送为沿纵向的直线运动，因此可实现高速探伤。
优选地，如图21所示，超声波检查方法为探头1454沿检查对象的纵向移动，该检查对象旋转而没有纵向移动，从而检查可覆盖该检查对象的全部区域。这是因为可使用数量较少的探头1454来进行探伤，并且在一些情况下，可在切割工作之后进行探伤。用于旋转检查对象的装置的示例为车床。优选地，检查对象的旋转速度和探头1454沿检查对象的纵向的移动速度为使得，相对螺旋轨道的螺距不超过超声波的扩散宽度。这是因为可检查全部区域而检查性能不会降低。
第一分捡装置1510将已在环绕涡电流探伤装置1420的检查中判定为合格品的水平连续铸造铝合金杆4发送到旋转涡电流探伤装置1430，并将已在环绕涡电流探伤装置1420的检查中判定为次品的水平连续铸造铝合金杆4发送到第一存放场1610。第二分捡装置1520将已在旋转涡电流探伤装置1430的检查中判定为合格品的水平连续铸造铝合金杆4发送到下一步骤的超声波探伤装置1450，并将已在旋转涡电流探伤装置1430的检查中判定为次品的水平连续铸造铝合金杆4发送到第二存放场1620。第三分捡装置1530将已在超声波探伤装置1450的检查中判定为合格品的水平连续铸造铝合金杆4发送给下一步骤的打包装置1701，并将已在超声波探伤装置1450的检查中判定为次品的水平连续铸造铝合金杆4发送到第三存放场1630。
下面，将说明检查结果的反馈。当执行检查时，发现通过涡电流检查检查出的许多表面瑕疵缺陷是由源自去皮步骤。围绕涡电流探伤装置1420不仅可检查到源自去皮步骤的表面缺陷，而且还可检查到更深部分的缺陷。切削工具的刀刃在去皮步骤内的切削过程中会碰上更深部分的缺陷，从而导致缺陷。但是，缺陷的这种诱发并不意味着去皮装置1101有问题，而是源于铸造步骤。旋转涡电流探伤装置1430检测到的许多缺陷是源自该去皮步骤的表面缺陷。因此，切削控制装置2001将涡电流检查的结果反馈回该去皮装置1101，以便调整去皮装置1101的主轴的旋转速度、工件的进给速率以及替换切削工具的时间，从而可防止发生表面缺陷。由于环绕涡电流探伤装置1420检测到的更深部分的缺陷是源自铸造步骤，所以对连续铸造装置301的反馈优选地与更深部分的缺陷的检测有关。已经发现许多由超声波探伤装置1450检测到的内部缺陷源于铸造步骤。因此，铸造控制装置2101将超声波检查结果反馈回水平连续铸造装置301，以便调整熔融铝合金1的温度、铸造速度(进给速度)、润滑剂输送条件等，从而可防止出现内部缺陷。
通过将涡电流检查结果反馈给去皮步骤以及将超声波检查结果反馈给铸造步骤，如下面所述可防止出现缺陷。首先，通常，涡电流检查可以100m/min或更高的速度进行。但是，除非检查速度为大约10m/min，否则超声波检查不能充分表现其检查能力。因此，它们的处理能力在应用于连续(生产)线方面相互适合。其次，涡电流检查所检测到的表面缺陷的数量大于超声波检查所检测到的内部缺陷的数量。因此，通过除去数量较大并且是通过涡电流检查检测到的表面缺陷，检查的总的处理能力可获得平衡，并且容易防止出现缺陷。由于在水中执行超声波检查即使用浸没法(执行检查)，所以上述实践可避免这样的问题，即当对已受到超声波检查并因此具有浸湿面的检查对象进行涡电流检查时，测量的精度倾向于降低。因此，容易实现一致的、从头之尾的、连续的操作。
下面将说明非破坏性检查方法的另一个示例。图23是示出根据本发明的另一实施例的用于制造连续铸造的铝合金杆的设备的部分的说明性视图，其中与图1和图2相同的参考标号表示与图1和图2中的那些元件相同或类似的元件。在图23内，非破坏性检查装置1401包括第一非破坏性检查装置1410(第一非破坏性检查步骤)，该第一非破坏性检查装置结合环绕涡电流探伤装置1420和旋转涡电流探伤装置1430以检查在将被检查的工件的表面部分内是否存在缺陷；和检查工件的内在缺陷的超声波探伤装置(第二非破坏性检查装置，第二非破坏性检查步骤)。在图23内，参考标号2201表示判定控制装置，如下所述，该装置根据环绕涡电流探伤装置1420和旋转涡电流探伤装置1430的输出执行反馈。
图24是示出构成第一非破坏性检查装置1410的涡电流探伤装置(环绕涡电流探伤装置(环绕涡电流探伤步骤))1420和旋转涡电流检查装置(旋转涡电流检查步骤)1430的框图。在图24内，参考标号3001表示输出正弦波AC电压的振荡器，3002表示放大该振荡器的输出的功率放大器，而3003表示用来自功率放大器3002的电能供电的电桥。电桥3003内结合有探头3004，并且具有电桥平衡调节器3005，该调节器连接在该电桥上以便除去不平衡的电压并提取信号。参考标号3006表示放大电桥3003的输出的放大器，该放大器的放大率由放大率调节器3007调节。参考标号3008表示移动振荡器2001的输出的相位的移相器，并且可被相位调节器3009调节相位。参考标号3010表示使移相器3008的输出的相位移动90°的90°移相器。参考标号3011表示第一同步波检测器，该检测器被供给放大器3006和移相器3008的输出，并由此提取出特定相位分量信号(基准相位信号)。参考标号3012表示除去第一同步波检测器3011的输出内的噪声的第一滤波器，并且参考标号3013表示被供给第一滤波器3012的输出的输出终端。参考标号3014表示第二同步波检测器，该检测器被供给放大器3006和90°移相器3010的输出，并提取出特定相位分量信号(从基准相位信号移相90°的相位信号)。参考标号3015表示除去第二同步波检测器3014的输出内的噪声的第二滤波器，并且参考标号3016表示被供给第二滤波器3015的输出的输出终端。使用第一和第二同步波检测器3011和3014可输出相对于基准相位的复电压的实数和虚数。参考标号3018表示抑制部件，其禁止其信号电平小于与第二滤波器3005提供的信号的幅值有关的给定电平的信号通过，以抑制噪声，并且参考标号3019表示记录抑制部件3018的输出的记录器。上文就是涡电流探伤装置的基本构型。应指出，参考标号4001表示将被检测的工件，而参考标号4002表示工件的缺陷。
图25是示出用作环绕探头的图24的探头的说明性视图，图26(a)和26(b)是示出用作旋转探头的图24的探头的说明性视图。
图27是示出由环绕涡电流检查装置1420和旋转涡电流检查装置1430检测的缺陷组的说明性视图。构成第一非破坏性检查装置的环绕涡电流检查装置1420的环绕探头和旋转涡电流检查装置1430的旋转探头各自的灵敏度预先被校准，并且它们的缺陷检测判定标准和缺陷检测数量判定被分别设定。环绕探头和旋转探头检测出的缺陷数量与对应的缺陷检测数量判定标准相比较，以得到可分类的组。如图27内所示，例如，被分类的组为组A(环绕探头检测到缺陷数量高于缺陷检测数量判定标准，且旋转探头检测到缺陷数量高于缺陷检测数量判定标准)、组B(环绕探头检测到缺陷数量低于缺陷检测数量判定标准，且旋转探头检测到缺陷数量高于缺陷检测数量判定标准)、组C(环绕探头检测到缺陷数量高于缺陷检测数量判定标准，且旋转探头检测到缺陷数量低于缺陷检测数量判定标准)和组D(环绕探头检测到缺陷数量低于缺陷检测数量判定标准，且旋转探头检测到缺陷数量低于缺陷检测数量判定标准)。对可分类成四个组A-D的工件(测试件、连续铸造的铝合金杆)4001的检测数量给定一分组判定标准，以将该数量与该标准相比较，从而判定多缺陷的组是哪一组。应指出，当需要时，每个缺陷检测数量判定标准和分组判定标准可设定为多步标准。
根据缺陷的形状和种类分类为组A-D。环绕探头可沿周向高精度地检测工件的表面，并且与旋转探头相比，检测工件表面上的或工件内的杂质的能力非常好。相反，旋转探头可高精度地微小的明显缺陷，并且与环绕探头相比，沿纵向检测工件的缺陷的能力非常好。因此，还根据缺陷形状的走向以及是否存在杂质而分类为组A-D。由于这些缺陷会受任何一个制造步骤影响，因此分类的缺陷的生成状态会受制造步骤的状态影响。
通过反馈制造条件可获得稳定的制造方法。具体地，当反映铸造表面状态时反馈铸造条件，并且当反映机械加工状态时反馈工作条件。
具体地说，在判定之后按以下方式执行反馈操作。当存在大量分类为组A(环绕探头检测到缺陷数量高于缺陷检测数量判定标准，且旋转探头检测到缺陷数量高于缺陷检测数量判定标准)的工件时，这指示在工件的表面存在大量的大的明显缺陷。当铸造表面很粗糙时，更易于出现此类缺陷。由于此类缺陷经常在铸造步骤出现，因此如图23所示执行铸造条件到连续铸造装置301的反馈F3是有效的。简单地说，因为在铸造过程中提供的润滑剂和气体的量可能会不合适，因此例如，将该量调整为合适的量。否则，要对连续铸造装置301的机械状态进行检查和修理。例如，将被检查的部分是同步夹紧机构402(图7)和切割结构401(图7)的工作速度，连续铸造装置301施加在铸锭上的压紧力，振动生成条件。
当存在大量分类为组B(环绕探头检测到缺陷数量低于缺陷检测数量判定标准，且旋转探头检测到缺陷数量高于缺陷检测数量判定标准)的工件时，在机械加工步骤会更易于出现缺陷。例如，当在切削工作内切削刃的碰撞状态不合适时，当由于不充分的矫直而残留刀痕时，或相反当矫直装置的滚轧痕迹因加强的矫直力而被传递从而损坏该表面时，以及当在输送线上存在损坏连续铸造的铝合金杆的表面的凸出部时，缺陷更易于出现。因为此状态的缺陷更多地在处理步骤出现，因此，如图23所示执行机械加工条件到矫直装置1001和去皮装置1101的反馈F1和F2是有效的。具体地说，调整表皮切削情况(切削情况)和矫直情况(在对连续铸造的铝合金杆进行表皮切削之后以及在进行非破坏性检查之前执行的矫直)。否则，对去皮装置1101、矫直装置1001和输送线的机械状态进行检查和修理。
当存在分类为组C(环绕探头检测到缺陷数量高于缺陷检测数量判定标准，且旋转探头检测到缺陷数量低于缺陷检测数量判定标准)的工件时，沿圆周方向在工件的表面上更易于出现缺陷。当构成铸模的耐火材料出现咬粘、氧化和缠绕时此类缺陷更易于出现。此类缺陷是由于存在杂质而导致的，并且在熔化和铸造步骤内出现。因此，如图23内的反馈F3和F4所示，将熔融金属处理条件反馈到熔融技术处理装置201以及将铸造条件反馈给连续铸造装置301是有效的。熔融金属处理条件的反馈操作的示例是调整将使用的惰性气体的流量，调整搅拌件的每分钟转数(rpm)，检查搅拌件的磨损状态以及检查气体泄漏。铸造条件的反馈操作的示例是将润滑剂和气体的量分别调整为合适的量，这是因为过多的量会导致这些缺陷。
优选地，考虑超声波探伤所得的信息。在存在大量分类为组C的工件且存在少量的作为超声波探伤结果的缺陷时，可判定水平连续铸造铝合金杆处于完好的内部状态。因此，主要执行对铸造条件的调整。即，主反馈是反馈F3。相反，在当存在大量分类为组C的工件时存在大量的作为超声波探伤结果的缺陷时，可判定铸锭内很可能包含杂质。因此，熔融铝合金可能会被污染。即，主要执行对熔融金属处理条件的调整。换句话说，主反馈是反馈F4。
当存在大量分类为组D(环绕探头检测到缺陷数量低于缺陷检测数量判定标准，且旋转探头检测到缺陷数量低于缺陷检测数量判定标准)的工件时，可判定满足质量条件。
环绕探头的检查信号频率(线圈激励频率)可处于使用双频率的高频道(10kHz-100kHz，优选地为20kHz-50kHz)或低频道(1kHz-10kHz，优选地为1.5kHz-5kHz)。另一方面，旋转探头的检查信号频率可以为100kHz-1000kHz(优选地为300kHz-700kHz)。因此，(环绕探头频率)＜(旋转探头频率)是重要的。这是因为当旋转探头的探测频率设定为高于环绕探头的探测频率时，旋转探头可有效地利用其可高精度地探测微小表面缺陷的特性。另一方面，环绕探头的探测频率优选地设定为小于旋转探头的探测频率，但是设定为可进行从表面到稍深处的检查，以覆盖超声波的盲区。
使用这种探测方法可多方面地分析缺陷信息，并从而有助于根据缺陷信息假设制造步骤情况，并且将所假设的情况反馈给制造步骤，这样导致可制造品质稳定的铸造杆。
实施例将水平连续铸造铝合金杆作为连续铸造铝合金杆的示例。但是，当然，连续铸造的铝合金杆并不局限于水平连续铸造铝合金杆，对其它连续铸造铝合金杆也是适用的。
在已如上所述进行非破坏性检查的水平连续铸造铝合金杆4之中，必须输送那些不存在内部和表面缺陷并因此被判定为合格品的铝合金杆并将其打包。优选地，利用预定的排出或去除装置从输送线除去已在非破坏性检查内被判定为次品的水平连续铸造铝合金杆4，将该铝合金杆切割成具有预定尺寸的件，并将其传回熔化步骤。
图22是打包装置1701的移送机械手的侧视图。在图22内，打包装置1701包括移送机械手1702，堆叠机构1731例如输送机，该堆叠机构用于将已被移动机械手1702传送到该机构的水平连续铸造铝合金杆4堆叠成预定层，以及用于将堆叠机构1731上的一堆水平连续铸造铝合金杆4打包的打包机构1451(该附图中未示出)。移送机械手1702例如是三铰链的。三个臂1703可枢转地移动，并且其中之一可在垂直平面内移动。在该个臂1703的远端并沿垂直于臂1703的枢转运动的平面的直线设置多个真空盘1704。真空盘1704可真空吸附单个水平连续铸造铝合金杆4，并通过打破真空释放该单个水平连续铸造铝合金杆4。
下面，将说明打包装置1701的操作。首先，水平连续铸造铝合金杆4在纵向输送的输送机上一个接一个地输送，并被止挡在预定位置止动。然后，臂1703例如如图22的双点划线所示移动，以便利用真空盘1704真空吸引被止挡停止在预定位置的水平连续铸造铝合金杆4。其次，使真空盘1704保持该水平连续铸造铝合金杆4。随后，臂1703如图22内的实线所示移动，以便将水平连续铸造铝合金杆4移送到堆叠机构1731，并以叠置方式将水平连续铸造铝合金杆4放置在堆叠机构1731上。当将预定数量的水平连续铸造铝合金杆4堆叠成预定数量的层时，打包机构1751(图22中未示出)利用捆扎用带材在几个纵向位置捆扎该堆水平连续铸造铝合金杆4。这样捆绑的一堆水平连续铸造铝合金杆4作为产品被输送。
利用移送机械手1702堆叠弯曲度为0.5mm/1000mm的水平连续铸造铝合金杆4允许堆叠成任何形式，并且可防止在杆表面上发生刮痕。利用打包机构1751进行打包可提供恒定的捆绑力，从而可防止发生堆叠错移。堆叠机构1731的构型可类似于打捆装置601的堆叠机构610。
下面将说明如上所述被制造的水平连续铸造铝合金杆4。水平连续铸造铝合金杆4的直径的范围为从20mm到100mm。水平连续铸造铝合金杆4的直径可落在上述范围之外。但是，优选地，由于减小了塑性加工例如锻造、滚锻、拉拔、轧制或冲击加工的下一个步骤内的设备的大小和成本，所以水平连续铸造铝合金杆4的直径为20mm-100mm。其的被去皮装置1101作用的铸造表面部分已被切割的水平连续铸造铝合金杆4的表面粗糙度Rmax为100μm或更小，并且在其表面上没有切削痕迹。文中所用的“切削痕迹(去皮痕迹)”是指由于在去皮装置1101内使用的切割工具例如切削工具内生成的碎片的缠绕而形成的刮痕。
工业适用性如上所述，根据本发明的用于制造水平连续铸造铝合金杆的方法或设备可有效地制造具有一致质量的水平连续铸造铝合金杆。另外，可有效地制造其铸造表面部分被有效地去除的高质量的水平连续铸造铝合金杆。
本发明的水平连续铸造铝合金杆有很好的机械性能，且耐磨性提高。
权利要求
1.一种用于制造水平连续铸造铝合金杆的方法，该方法包括熔化用于铝合金的原材料以制造熔融铝合金的熔化步骤；用于从该熔化步骤接收到的熔融铝合金中除去氧化铝和氢气的熔化金属处理步骤；将从该熔化金属处理步骤接收到熔融铝合金铸造成水平连续铸造铝合金杆的水平连续铸造步骤；将该在水平连续铸造步骤内铸造的水平连续铸造铝合金杆切割为标准长度的切割步骤；输送该被切割的、水平连续铸造铝合金杆的输送步骤；矫直该被输送的、水平连续铸造铝合金杆的弯曲的第一矫直步骤；剥除该被矫直的、水平连续铸造铝合金杆的表皮部分的去皮步骤；检查其铸造表面部分被去皮的水平连续铸造铝合金杆的表面和内部部分的非破坏性检查步骤；将根据该非破坏性检查步骤的结果判定为合格品的水平连续铸造铝合金杆分捡的分捡步骤；以及将该被判定为合格品的水平连续铸造铝合金杆打包的打包步骤，所有步骤连续执行。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，如在熔化步骤和水平连续铸造步骤之间测量的，熔融金属的平均温度下降率设定为15％或更低。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在该熔化步骤内，从熔炉/保持炉排放到熔融金属处理步骤是通过滴落排放方法实现的，在该方法中将被排放的熔融金属的表面高于被排放的熔融金属的表面，或者通过平齐供给排放方法实现，在该方法中将被排放的熔融金属的表面与排放的熔融技术的表面连续地连接。
4.根据权利要求1-3中的任何一个的方法，其特征在于，该熔化步骤使用与熔融金属处理步骤相关联的多个并行设置的熔炉/保持炉。
5.根据权利要求1-4中的任何一个的方法，其特征在于，在该切割步骤内，能够重新启动该水平连续铸造步骤内的至少一条铸造线。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法在切割步骤和非破坏性检查步骤之间还包括对该水平连续铸造铝合金杆进行热处理的热处理步骤。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法在该输送步骤和第一矫直步骤之间还包括排列步骤，该排列步骤通过一种组合沿横向输送所述杆和沿纵向输送该杆的输送方法排列水平连续铸造铝合金杆。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述非破坏性检查步骤包括第一非破坏性检查步骤和第二非破坏性检查步骤，所述第一非破坏性检查步骤用于表面检查以根据该第一非破坏性检查步骤的结果控制所述去皮步骤的切削条件，所述第二非破坏性检查步骤用于内部检查以根据该第二非破坏性检查步骤的结果控制该连续铸造步骤的铸造条件。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述第一非破坏性检查步骤是用选自以下方法的至少一种方法执行的，即用于使用涡电流检查水平连续铸造铝合金杆的表面缺陷的涡电流检查方法，用于检查水平连续铸造铝合金杆的表面缺陷的图像处理检查方法和用于目视地检测水平连续铸造铝合金杆的表面缺陷的目视检查方法，所述第二非破坏性检查步骤是用选自以下方法的至少一种方法执行的，即用于使用X射线检测水平连续铸造铝合金杆的内部缺陷的X射线检查方法，和用于使用超声波检查水平连续铸造铝合金杆的内部缺陷的超声波检查方法。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述非破坏性检查步骤结合内部检查和表面检查，所述内部检查是使用选自以下方法的至少一种方法执行的，即用于使用X射线检测水平连续铸造铝合金杆的内部缺陷的X射线检查方法，和用于使用超声波检查水平连续铸造铝合金杆的内部缺陷的超声波检查方法，而所述表面检查是使用选自以下方法的至少一种方法执行的，即用于使用涡电流检查水平连续铸造铝合金杆的表面缺陷的涡电流检查方法，用于通过处理水平连续铸造铝合金杆的表面的图像来检查该水平连续铸造铝合金杆的表面缺陷的图像处理检查方法和用于目视地检测水平连续铸造铝合金杆的表面缺陷的目视检查方法。
11.根据权利要求1的方法，其特征在于，其中该非破坏性检查步骤包括用于检查水平连续铸造铝合金杆的表面部分的第一非破坏性检查步骤和用于检查该合金杆的内部部分的第二非破坏性检查步骤，该第一非破坏性检查步骤包括使该合金杆通过探头的环绕涡电流探伤步骤，和在该合金杆的纵向上旋转探头的旋转涡电流探伤步骤，该方法还包括控制步骤，该控制步骤包括将在环绕涡电流探伤步骤和旋转涡电流探伤步骤检测的缺陷数量与检测数两判定标准相比较，以获得缺陷分布组，将每个缺陷分布组内的缺陷数量与分组判定标准相比较以获得超过该分组判定标准的组，并根据超过该分组判定标准的组控制熔融金属处理步骤的熔融金属处理条件、水平连续铸造步骤的铸造条件以及切割步骤的切割条件。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述非破坏性检查步骤包括用于检查水平连续铸造铝合金杆的表面部分的第一非破坏性检查步骤和用于检查该合金杆的内部部分的第二非破坏性检查步骤，所述第一非破坏性检查步骤包括使该合金杆通过探头的环绕涡电流探伤步骤，和在该合金杆的纵向上旋转探头的旋转涡电流探伤步骤，所述方法还包括控制步骤，所述控制步骤将在环绕涡电流探伤步骤和旋转涡电流探伤步骤检测的缺陷数量与检测数判定标准相比较，以获得缺陷分布组，将每个缺陷分布组内的缺陷数量与分组判定标准相比较以获得超过该分组判定标准的组，并根据超过该分组判定标准的组控制在第一浇铸步骤的矫直条件。
13.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述方法还包括在热处理步骤之前的用于将该水平连续铸造铝合金杆打捆的打捆步骤，和在该热处理步骤之后将被捆绑的合金杆解捆绑的解捆绑步骤。
14.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述方法还包括在热处理步骤之前将该水平连续铸造铝合金杆打捆的打捆步骤。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，将所述水平连续铸造铝合金杆堆叠在一起，同时只在所述合金杆的相对端部支承所述合金杆。
16.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述输送步骤具有用于临时保持该水平连续铸造铝合金杆的保持功能。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于，所述保持功能使得可横向输送该水平连续铸造铝合金杆。
18.根据权利要求1或16的方法，其特征在于，所述输送步骤使用平板输送机。
19.用于根据权利要求1-18内的任何一个的方法的用于制造水平连续铸造铝合金杆的设备。
20.利用根据权利要求1-18内的任何一个的方法或根据权利要求19的设备制造的水平连续铸造铝合金杆。
21.根据权利要求21的水平连续铸造铝合金杆，其特征在于，所述铝合金杆的直径为20mm至100mm。
22.根据权利要求20或21的水平连续铸造铝合金杆，其特征在于，所述铝合金杆的硅含量按质量计算为7％-14％，铁含量按质量计算为0.1％-0.5％、铜含量按质量计算为1.0％-9.0％、锰含量按质量计算为0％-0.5％，而镁含量按质量计算为0.1％-1％。
全文摘要
本发明涉及品质非常好的水平连续铸造铝合金杆，它可使用以下装置有效地制造，即产生熔融铝合金的熔炉/保持炉(101)，从该熔融铝合金中去除氧化铝和氩气的熔融金属处理装置(201)，将该处理过的熔融铝合金铸造成水平连续铸造铝合金杆的水平连续铸造装置(301)，将该铸造的杆切割成标准长度的切割机(408A、408B)，矫直该被切割的杆的弯曲的第一矫直机(1001)，剥去该被矫直的杆的皮肤部分的去皮装置(1101)，检查该被去皮的杆的表面和内部部分的非破坏性检查装置(1401)，将根据该非破坏性检查步骤的结果判定为合格品的被检查的杆分捡的分捡装置(1501)，和将该分捡的杆打包的打包装置，并且连续使用至少一个该第一矫直装置(1001)。
文档编号C22C21/04GK1795068SQ200480014480
公开日2006年6月28日 申请日期2004年3月26日 优先权日2003年3月26日
发明者小田岛康秀, 藤井理史, 柳本茂 申请人:昭和电工株式会社