上引法連鑄的工藝與設(shè)備(共3頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上上引法連鑄的工藝與設(shè)備關(guān)鍵詞 上引法連鑄 感應(yīng)爐 連鑄機(jī) 結(jié)晶器 異型銅材摘要 摘要 本文介紹了上引法連鑄機(jī)的工藝特點(diǎn)及裝備，為進(jìn)一步開(kāi)拓市場(chǎng)，增強(qiáng)國(guó)產(chǎn)上引法設(shè)備在國(guó)際貿(mào)易中的競(jìng)爭(zhēng)力，不斷改進(jìn)上引法的工藝裝備是十分必要的。同時(shí)，此舉也可以進(jìn)一步開(kāi)拓上引法在其它工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。一、概述隨著電氣工業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)電線電纜制品的質(zhì)量要求也隨之提高，需要使用更多的雜質(zhì)含量少，含氧量低的高純銅，高純銅的特點(diǎn)在于高導(dǎo)電率、高密度、極優(yōu)的塑性和良好的抗疲勞強(qiáng)度。目前世界上普遍采用的生產(chǎn)高純銅的方法有銅的連鑄連軋法（Continuous Casting and Rolling）、浸涂

2、法（Dipforming）和上引法（UP-Casting）。上引法與連鑄連軋和浸涂法相比，其特點(diǎn)是： 1. 由于拉軋工藝與鑄造工藝不是連續(xù)的，拉軋是在常溫下進(jìn)行的，不需氣體保護(hù)，銅材也不會(huì)被氧化。因此設(shè)備投資小，廠房布置也靈活。 2. 單機(jī)產(chǎn)量變化范圍大，年產(chǎn)量可以從幾百?lài)嵉綆兹f(wàn)噸，可供不同規(guī)模的廠家選用不同型號(hào)的上引機(jī)組。此外，由于連鑄機(jī)是多頭的，可以很容易地通過(guò)改變鑄造規(guī)格（鑄桿直徑），來(lái)改變單位時(shí)間的生產(chǎn)量，因此其產(chǎn)量可視原材料的供應(yīng)情況和產(chǎn)品的需求情況來(lái)決定，便于組織生產(chǎn)，節(jié)約能源。 3. 只需更換結(jié)晶器和改變石墨模的形狀，即可生產(chǎn)銅管，銅排等異型銅材，并可在同一機(jī)器上生產(chǎn)不同規(guī)格、品

3、種的銅材，靈活機(jī)動(dòng)，這可說(shuō)是上引法的最大特點(diǎn)了。 4. 如果采用分體爐，即熔化和保溫在二個(gè)感應(yīng)爐中進(jìn)行，則就比較容易實(shí)現(xiàn)用上引法生產(chǎn)合金銅材。二、工藝原理上引法連鑄銅桿的基本特點(diǎn)是無(wú)氧，即氧含量在10ppm以下，在電解銅熔化，銅液轉(zhuǎn)移，結(jié)晶成型的整個(gè)工藝過(guò)程中，采用木碳還源和鱗片石墨覆蓋、隔氧等措施。氧在熔融銅液中是以氧化銅（CuO）和氧化亞銅（CuO2）的形式存在的，木碳（C）在高溫下與其作用，可以脫氧，使其氧含量小于10ppm，反應(yīng)方程式如下： CuO+CuO2+CCu+CuO+CO2Cu+CO2在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的CO保護(hù)氣氛和鱗片石墨的隔氧作用，使銅液在熔化腔向保溫腔的轉(zhuǎn)移及結(jié)晶過(guò)程中，

4、銅液不再被氧化。三、設(shè)備簡(jiǎn)介電解銅經(jīng)剪切（或整塊），用人工（或機(jī)械）加入工頻感應(yīng)熔化爐（或連體爐的熔化部分），熔化是在木碳覆蓋保護(hù)下進(jìn)行的，熔融的銅液經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的靜止還原脫氧并達(dá)到一定的溫度后，通過(guò)有CO氣體保護(hù)的流槽（或連體爐的溢流口）經(jīng)過(guò)渡腔（銅液在此進(jìn)一步還原脫氧、清除渣質(zhì)），進(jìn)而平穩(wěn)地流入保溫爐（或連體爐的保溫腔），銅液的溫度由熱電偶測(cè)量，溫度值由儀表顯示。爐子輸入功率可以根據(jù)設(shè)定的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)，也可根據(jù)銅液的實(shí)際溫度電動(dòng)調(diào)節(jié)，以控制銅液的溫度在一定的范圍內(nèi)。連鑄機(jī)固定于保溫爐的上方，有6頭、8頭、多至20多頭等多種形式，分兩排各自固定在連鑄機(jī)的兩側(cè)，每根鑄桿有上、下兩對(duì)輥輪間歇向上

5、牽引、輥輪由一臺(tái)（或多臺(tái)）直流電動(dòng)機(jī)（或步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)）驅(qū)動(dòng)，每根結(jié)晶器可單獨(dú)裝拆而不影響其他結(jié)晶器的正常工作。根據(jù)保溫爐內(nèi)銅液液位的高低，連鑄機(jī)可上、下自行運(yùn)動(dòng)，以保證結(jié)晶器和保溫爐內(nèi)銅液液位相對(duì)位置恒定。每根鑄桿都有一控制器和撓桿機(jī)，鑄桿經(jīng)導(dǎo)輪裝置從連鑄機(jī)引到控制器和撓桿成圈，成圈完畢后把鑄桿剪斷，并把成圈鑄桿吊運(yùn)走，供下道工序加工。四、新型上引連鑄設(shè)備的特點(diǎn)上海電纜研究所從1978年研究試制上引法至今已有25個(gè)年頭了，上引法的爐、連鑄機(jī)和撓桿機(jī)在這25年中都有了很多改進(jìn)，以進(jìn)一步開(kāi)拓市場(chǎng)，增強(qiáng)國(guó)產(chǎn)上引法在國(guó)際貿(mào)易中的競(jìng)爭(zhēng)力。 1. 工頻感應(yīng)電爐是連鑄機(jī)的基本設(shè)備要生產(chǎn)高質(zhì)量的無(wú)氧銅桿

6、，首先要提供高質(zhì)量的無(wú)氧銅熔液，工頻有芯感應(yīng)爐可以滿足這個(gè)要求。新型的上引法用工頻感應(yīng)電爐有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 把熔化爐膛設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方形，可以整塊電解銅加料而不增加爐膛的散熱面積。 用連體爐取代了分體爐，不但可以減少銅液在從熔化爐到保溫爐轉(zhuǎn)移過(guò)程中的氧化和溫度及液位的波動(dòng)，而且省掉了分體爐必須的煤氣發(fā)生爐，從而減少了投資和運(yùn)行成本。 在熔化腔和保溫腔之間增設(shè)一個(gè)過(guò)渡腔，銅液從熔化腔經(jīng)過(guò)渡腔流入保溫腔時(shí)避免直接流入，這不僅有利于溫度和液位的平穩(wěn)，而且在過(guò)渡腔內(nèi)使銅液得到更充分的還原，同時(shí)可以比較容易在過(guò)渡腔內(nèi)清除渣質(zhì)。有了過(guò)渡腔以后，使銅液的溫度穩(wěn)定均勻，液位平穩(wěn)，銅液清潔，從而使銅桿質(zhì)量穩(wěn)定。 采用

7、不等截面熔溝，使銅液在熔溝內(nèi)形成定向高速流動(dòng)，有充分的熱交換，使各種高熔點(diǎn)的氧化渣及已蝕損的石英砂隨液流流出熔溝。加速熔銅內(nèi)銅液的流動(dòng)，這不僅可以縮短熔煉時(shí)間，提高電爐生產(chǎn)能力，而且降低了熔溝內(nèi)的溫度，避免熔渣堵塞，從而提高爐子的工作壽命。 在一般情況下，爐體的壽命是感應(yīng)體壽命的25倍，而且熔化爐和保溫爐的感應(yīng)體壽命也不一樣，因此設(shè)計(jì)可拆卸式感應(yīng)體是合理的，也是必須的。這樣可以在某一感應(yīng)體發(fā)生故障時(shí)，不需要拆除整個(gè)爐子，而只需拆下?lián)p壞的感應(yīng)體重筑，從而節(jié)省停爐時(shí)間和生產(chǎn)投入。 2. 連鑄機(jī)是上引法的關(guān)鍵設(shè)備 上引連鑄是間歇向上牽引實(shí)現(xiàn)的，間歇牽引每次動(dòng)作的升程的節(jié)距。間歇牽引的開(kāi)停比例，牽引頻

8、率和節(jié)距都會(huì)影響鑄桿的質(zhì)量。從上引法誕生至今，連鑄機(jī)的牽引部分經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段是機(jī)械牽引系統(tǒng)，超越離合器、棘輪棘爪、螺桿步進(jìn)機(jī)構(gòu)和凸輪步進(jìn)機(jī)構(gòu)都屬于這一類(lèi)，這種牽引機(jī)構(gòu)維修方便，造價(jià)便宜，它的最大缺點(diǎn)是易磨損、打滑，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。此外引桿速度低，節(jié)距調(diào)節(jié)困難等等。目前新型的連鑄機(jī)已不采用這種機(jī)構(gòu)。第二階段是步進(jìn)電機(jī)牽引系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是為了克服機(jī)械牽引系統(tǒng)的缺點(diǎn)而研究出來(lái)的，不易打滑，牽引力矩大，有利于鑄桿質(zhì)量的提高，但引桿速度不快，常用于大直徑（14mm以上）鑄桿的牽引系統(tǒng)。第三階段是伺服電機(jī)牽引系統(tǒng)：近年來(lái)8mm小直徑鑄桿的上引機(jī)很受青睞，可以省去冷軋機(jī)或巨拉機(jī)，降低生產(chǎn)成本30

9、以上。8mm鑄桿的截面積僅為14mm鑄桿截面積的1/3，為了保持同樣頭數(shù)的上引機(jī)的產(chǎn)量，必須要提高上引速度，間歇牽引的開(kāi)停動(dòng)作達(dá)每分鐘600次左右，機(jī)械牽引和步進(jìn)電機(jī)牽引都很難達(dá)到，于是產(chǎn)生了伺服電機(jī)牽引系統(tǒng)，不僅滿足了高頻率的間歇牽引，節(jié)距可根據(jù)不同鑄桿直徑任意調(diào)節(jié)，而且不會(huì)打滑，運(yùn)行穩(wěn)定。 結(jié)晶器是連鑄機(jī)的重要部件，對(duì)鑄桿的質(zhì)量和上引速度起決定性的作用，尤其是一次冷卻區(qū)的結(jié)構(gòu)、材料的選用和加工精度，卻直接影響到熱傳導(dǎo)的效果和結(jié)晶速度，結(jié)晶器二次冷卻區(qū)的銅管內(nèi)壁與鑄桿間的間隙大小對(duì)鑄桿冷卻效果也有很大的影響。鑄桿與銅管內(nèi)壁間是一個(gè)近乎真空的氣隙，其熱阻為1/k 1/k=1/（d2/d1） ：

10、為氣隙的放熱系數(shù)是一常數(shù) d2：為銅管內(nèi)壁之直徑 d1：為鑄桿的直徑因此為達(dá)到冷卻效果，合理選擇內(nèi)套管的直徑是很重要的，而且鑄桿直徑越小，其氣隙應(yīng)更少。在使用過(guò)程中，結(jié)晶器內(nèi)管的外側(cè)和隔套的內(nèi)側(cè)，常會(huì)結(jié)水垢，每厚1毫米的水垢相當(dāng)于30毫米厚的鋼板的熱阻，可見(jiàn)水垢對(duì)冷卻效果的影響有多大！為了保證引桿的速度和質(zhì)量，對(duì)冷卻水的要求絕不能輕視。 3. 電控系統(tǒng)上引法連鑄的工藝過(guò)程簡(jiǎn)單是它的特點(diǎn)之一，但是對(duì)工藝操作的要求卻非常嚴(yán)格，銅液的溫度、液位的高低結(jié)晶器插入銅液的溫度，牽引的節(jié)距、頻率以及冷卻水的壓力、流量和溫度等都必須控制在一定的范圍內(nèi)，以往常常憑經(jīng)驗(yàn)，由人工操作、控制，這難免會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò)，導(dǎo)致產(chǎn)

11、品質(zhì)量不穩(wěn)定。新型的上引連鑄機(jī)組有一套比較完善的控制和報(bào)警系統(tǒng)，例如銅液溫度的自動(dòng)控制和極限高溫與極限低溫的報(bào)警，液位自動(dòng)跟蹤和高位與低位的報(bào)警及緊急停車(chē)，冷卻水壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，此外，牽引的伺服電機(jī)控制由PLC系統(tǒng)來(lái)完成并配備彩屏顯示和打印裝置，可以把即時(shí)的運(yùn)行參數(shù)顯示出來(lái)并能定時(shí)打印，這不但省去了抄表記錄繁瑣的工作，而且避免了差錯(cuò)，這不僅有利于穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量還便于生產(chǎn)管理。五、上引連鑄技術(shù)的發(fā)展前景及延伸產(chǎn)品在本文的概述部分，已經(jīng)闡述了與連鑄連軋和浸涂法相比，上引法的最大特點(diǎn)是其產(chǎn)品的多樣性-可以生產(chǎn)異型銅材。用上引法生產(chǎn)異型銅材是近幾年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的，到目前為止，我們已經(jīng)可以用上引法生產(chǎn)外圓內(nèi)圓、外方內(nèi)圓