有色金屬熔煉與鑄錠電子課件項目九

1、第九章 有色金屬鑄錠技術(shù)9.1鐵模鑄錠技術(shù)9.2立式連續(xù)及半連續(xù)鑄錠技術(shù)9.3臥式連鑄技術(shù)9.4線坯連鑄及連鑄連軋技術(shù)9.5電磁鑄錠技術(shù)9.6其他鑄錠技術(shù)9.1鐵模鑄錠技術(shù)立模鑄錠（鐵模、水冷模）；斜模鑄錠；無流鑄錠；平模鑄錠。9.2立式連續(xù)及半連續(xù)鑄錠技術(shù)一、鑄錠機，包括：鑄錠升降機構(gòu)、地坑及冷卻水井、結(jié)晶器。按傳動機構(gòu)的不同，鑄錠機可分為：絲桿傳動式連鑄機、油壓式連鑄機、鋼絲繩式連鑄機、鏈條式連鑄機、輥輪式連鑄機。絲桿傳動式鑄錠機的特點：設(shè)備運行平穩(wěn)、牽引力較大，但設(shè)備制造、維護較復(fù)雜，絲母易磨損，造價較高。鋼絲繩傳動式鑄錠機的特點：設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)、造價較低、載重量大，但升降底盤移

2、動不夠平穩(wěn)，鋼繩粘上金屬液不易清理，且易斷損，釀成事故。油壓式連鑄機的特點：運行平穩(wěn)，可任意調(diào)速，適用于小鑄錠，但設(shè)備制造、維修困難，鑄造速度會變化，易漏油。二、結(jié)晶器 1、整體式結(jié)晶器：一般用于Cu合金扁錠上。組成：壓板、模體（T2）、托板。2、組合式結(jié)晶器：一般用于Cu、Al及其合金圓錠，Al及其合金扁錠上。（1）圓錠用結(jié)晶器，組成：內(nèi)套 Cu : T2、銅合金、石墨，Al : LD5、LY11 。外殼 鑄鐵、鋼、鍛Al。（2）Al及其合金扁錠用結(jié)晶器。立式直接水冷半連續(xù)鑄錠DC鑄錠（Vertical Direct Chill Casting） 鑄錠在結(jié)晶器內(nèi)開始，從液態(tài)到固態(tài)室溫，先后要

3、受到兩次冷卻作用（也有僅有一次或三次的冷卻方式）。a段：一次冷卻作用，間接冷卻。其作用使鑄錠成型，形成足夠厚的凝殼。特點：徑向?qū)?、徑向結(jié)晶。間接冷卻 冷卻強度弱只導(dǎo)走1520%熱量。徑向結(jié)晶凝殼薄易產(chǎn)生拉裂（橫向裂紋）。b段：凝殼收縮 空氣隙二次加熱和重熔反偏析瘤、粗晶格帶。c段：二次冷卻作用，直接冷卻。其作用促進軸向凝固，獲得致密組織。 特點：軸向?qū)帷⑤S向結(jié)晶。直接冷卻冷卻強度大導(dǎo)走7080%熱量，易產(chǎn)生裂紋（非橫向裂紋）。軸向結(jié)晶使液穴淺平。一次冷卻能力有限，DC法鑄錠的凝固結(jié)晶主要由二次冷卻水完成。 9.3臥式連鑄技術(shù)一、水平連鑄原理 銅液進入結(jié)晶器后，受一次冷卻水的冷卻作用形成一層

4、凝固殼，并開始凝固收縮。由于自重作用，鑄錠下側(cè)緊貼結(jié)晶器壁，冷卻強度較大；而上側(cè)由于收縮，離開結(jié)晶器壁并形成空氣隙，散熱條件差，冷卻強度小。同時，由于液穴內(nèi)熱液體的對流作用，熱量上浮，因而鑄錠下側(cè)的結(jié)晶優(yōu)于上側(cè)（鑄錠上部凝固滯后于下部），下側(cè)的柱狀晶比上側(cè)發(fā)達(dá)，導(dǎo)致：（1）液穴底部偏離幾何中心向上移動，造成液穴形狀不對稱。（2）結(jié)晶組織中心上移，偏離幾何中心，造成組織分布不均。 二、臥式連鑄技術(shù)特點（1）澆鑄系統(tǒng)封閉，可避免熔體的二次氧化和吸氣，對環(huán)境污染?。唬?）無需人工控制液流，自動化程度高；（3）設(shè)備水平布置，無需高大廠房及深井，設(shè)備操作、維修方便；（4）投資少，見效快；（5）鑄錠質(zhì)量好

5、（尤其表面質(zhì)量）。9.4線坯連鑄及連續(xù)鑄錠技術(shù)一、概述 錠是煉鋼生產(chǎn)過程中最后一個重要工序。煉鋼爐煉好的鋼液,除了極少部分直接用于鑄造外,絕大多數(shù)都要鑄成鋼錠,然后送至軋鋼車間軋成各種鋼材。 鑄錠方法有鋼錠模法和連續(xù)鑄錠法。鋼錠模法是將盛鋼桶中的鋼液注入在予先準(zhǔn)備好的鋼錠模中,鋼錠冷卻后從模中脫出,并送往軋鋼車間。 連續(xù)鑄錠法是新發(fā)展的鑄鋼工藝。連續(xù)鑄鋼是從本世紀(jì)六十年代發(fā)展成熟起來的煉鋼生產(chǎn)鑄錠工藝新技術(shù)。其簡單原理是將冶煉好的鋼水注人中間罐再連續(xù)不斷地注人連續(xù)鑄鋼機的結(jié)晶器內(nèi),然后逐步冷卻凝固、剪斷成鋼坯。 用這種方法生產(chǎn)鑄坯是連續(xù)不斷的,理論上可以達(dá)到無限長。 用連續(xù)鑄鋼技術(shù)生產(chǎn)鋼坯,可

6、以省掉模鑄鋼錠的許多工序,不需要復(fù)雜的初軋機設(shè)備,是解決開坯問題的一個重要途徑。目前工業(yè)生產(chǎn)上使用的連續(xù)鑄鋼機主要型式有立式、立彎式、弧型、橢圓型。其中弧型連鑄機應(yīng)用最為廣泛。 具有設(shè)備高度低、速度快、投資省等優(yōu)點?；⌒瓦B續(xù)鑄鋼機主要組成部分有:中間罐、結(jié)晶器、二次冷卻區(qū),拉輥矯直機、切割設(shè)備、運輸輥道及其輔助設(shè)備鑄錠與連續(xù)鑄鋼 鑄錠是煉鋼生產(chǎn)過程中最后一個重要工序。二、Properzi法技術(shù)特點 第二次世界大戰(zhàn)之后,Properzi連鑄連軋機開始用于生產(chǎn)有色金屬桿材。起先用于生產(chǎn)鉛和鋅,后來用于生產(chǎn)鋁桿。目前,在世界各地已有一百五十條這種連鑄連軋生產(chǎn)線用于生產(chǎn)鋁及鋁合金桿。美國和蘇聯(lián)取得的成

7、就 1963年,首先在美國和蘇聯(lián)有兩臺連鑄連軋設(shè)備用于生產(chǎn)銅桿,當(dāng)然銅桿的生產(chǎn)是在大量鋁桿生產(chǎn)線的成功操作經(jīng)驗中取得了有益借鑒。三、SCR法技術(shù)特點相對于SNCR工藝，SCR工藝具有如下特點： 工作溫度低。SNCR法工作溫度大于850，而SCR法的工作溫度范圍為：225420，無需GGH，投資和運行成本較低。 脫硝效率高。SNCR法脫硝率僅為30左右，而SCR工藝可高達(dá)90以上。 反應(yīng)產(chǎn)物是氮氣和水，不會出現(xiàn)二次污染。 具有多種布置方式：高溫高含塵布置方式（省煤器后、空預(yù)器前）、中溫低含塵方式（除塵器后，煙囪前）、低溫低含塵布置方式（濕法脫硫后，煙囪前） 提供尿素、氨水和純氨等三種還原劑供應(yīng)方

8、式； 出口氨氣逃逸率 3ppm（ppm十萬分之一），不會引起二次污染； SO2氧化率 1。9.5電磁鑄錠技術(shù) 依賴于連續(xù)壓向鑄錠液穴的側(cè)向電磁壓力作用使熔體連續(xù)成型的鑄錠工藝。 電磁鑄錠的基本原理如圖所示，電流I流經(jīng)感應(yīng)線圈時，在液穴中便產(chǎn)生了感應(yīng)電流I2，電流I2與I1產(chǎn)生的磁場H之間形成一種從液穴外圍連續(xù)壓向液穴的力即電磁推力F，而液態(tài)金屬便依賴電磁推力作用而成型。實現(xiàn)電磁成型時，在磁場中，只有沿液體金屬柱的高度h上的電磁推力F大于或等于液態(tài)金屬靜壓力p時，才能保證整個液體金屬柱不流散；同時，只有沿液體金屬柱高度h上的電磁推力F全部等于各對應(yīng)點的金屬靜壓力戶時，才能保證金屬液柱為垂直狀態(tài)，

9、液態(tài)金屬柱表面上金屬靜壓力p=h，式中為金屬的密度，欲使金屬液柱呈垂直圓柱，必須使各對應(yīng)點的電磁推力F=h。但當(dāng)感應(yīng)線圈串聯(lián)各匝中流過同樣電流時，不能保持電磁推力沿高度的變化率為。因此，在裝置中安裝上一個電磁屏蔽。電磁推力表征式：式中F為電磁推力；L為感應(yīng)線圈高度；w為感應(yīng)線圈匝數(shù)；Q為自由變量、及a決定的函數(shù)(與電流頻率，電磁結(jié)晶器結(jié)構(gòu)有關(guān)的函數(shù))。 電磁成型不同于金屬結(jié)晶器鑄錠，電磁成型的特點是：液體金屬與固體工具之間不相互接觸、不相互摩擦，因此，不產(chǎn)生拉痕和拉裂的缺陷；同時也不產(chǎn)生偏析、結(jié)疤和冷隔等缺陷，表面質(zhì)量大大改善，可以不銑面(見錠坯銑面)，減少銑面損失3%；結(jié)晶組織明顯細(xì)化，晶粒度在一級以上；力學(xué)性能相應(yīng)提高；化學(xué)成分均勻，偏析少；鑄造速度比用金屬結(jié)晶器鑄錠高出10