CN1350897A - 一种铜合金上引连铸管坯的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种铜合金上引连铸管坯的生产方法。技术涉及有色金属压延工业技术领域。在普通上引连铸炉型基础上进行改进,配套导流装置,采用特制结晶器和电脑自动控制系统,从铸管生产操作方法,过程控制和最终控制方面,很好地解决了上引连铸管的技术难题,可实现上引连铸管坯直接用于位伸管材的目的。该方法可用于各种铜合金冷凝管材和其它管材生产,其技术经济指标和社会效益明显,属节能绿色环保方法。
Description
本发明提供了一种主要用于铜合金上引连铸管坯的制造方法,技术涉及凝固学原理和有色金属加工工业技术领域。产品主要用于冷凝器制造工业。
本发明的目的在于提供一种高密度、无缺陷的优质上引连铸合金铸管坯生产方法,以期解决铜合金水平连铸铸管过程中存在的偏芯、组织疏松、晶粒不均匀性等问题,配套在线自动控制的最终仪器检验系统,保证铸管直接用于拉伸管材的目的,省去挤压、轧管两高能耗工序,最终实现节能、环保、优质、低成本的目标。
目前国内冷凝管生产制造技术,仍采用立式半连铸和水平连铸提供铸坯,铸坯经挤压机挤压制成半成品管坯,管坯经酸洗后在轧管机上轧制到拉伸所需要的尺寸,再经拉伸、精整制成各种成品管材。此工艺路线生产流程长能耗大、生产成本高,技术已明显落后于当今科学技术发展的要求,寻求节能、低成本冷凝管生产技术势在必行。本发明征对铜合金熔铸工序进行阐述。
在有色金属加工行业熔炼和铸造(简称熔铸)方法,分水平连铸,立式半连铸和上引连铸。立式半连铸其熔铸过程是在同一台电炉上完成的,结晶器是立式安装,铸锭过程是间断性不连续的。在熔炼合金时,易氧化元素熔炼损失大,合金成分不易控制,能耗量大;在铸锭时,铸锭表面易出现麻面、横裂和漏挂,铸锭内部易出现裂纹和疏松缺陷,铸锭质量波动性大,熔模具消耗高,要求操作人员须具备一定的技能,工作环境不尽理想,熔铸成品率低。目前国内基本采用此工艺路线为挤压机提供铜合金铸锭。水平连铸其熔炼和铸造过程分别在两台单体电炉上进行,结晶器水平安装,铸造过程可实现连续化生产。该方法可提供铸棒、线、管坯。但铸管坯易出现偏芯、裂纹、组织疏松、晶粒不均匀和桔皮等缺陷,熔体在转炉时金属损失大,要求操作者须具有良好的生产操作技能,同时生产批量必须具备上一定规模时,才能体现出质量与成本优势。上引连铸其熔炼和铸造过程是在一台连体炉上同时进行,该过程可实现连续化生产,适宜纯铜金属生产,采用此方法可生产小于φ16mm线坯和小于φ30mm管坯,目前管坯仅在纯铜上应用,且质量不宜保证;而合金类铸管坯目前还未发现公开的相关信息资料。
上述三种方法,水平连铸和上引连铸是今后该行业发展的方向,而立式半连铸由于其独特工艺特性,在生产大规格铸锭方面仍具有一定的优势。但在生产小规格品种上,尤其在管坯生产上与上引连铸相差甚远,相比较立式半连铸生产周期长,工序繁杂,金属单耗高,能耗大,生产过程无法实现自动化,加之操作人员劳动强度大,环境不尽理想。而水平连铸由于其铸管易产生偏芯、裂纹、结晶晶粒不均匀等缺陷,要求生产人员具有丰富的生产技能,故限制了在国内的广泛应用。
以下所述上引连铸合金管坯方法,是指未经压力加工变形的半成品铸管坯。
本发明在吸收水平连铸工艺工装特点的基础上,结合上引连铸工艺特点,对上引平面式有芯炉型结构进行必要的改进,采用特制结晶器和特制加料装置,及专用保护套,确保铸管坯结晶组织均匀、细密、无疏松、无裂纹。该方案炉体结构为熔炼炉炉膛上平面高出保温炉炉膛上平面尺寸100-500mm之间,两炉体组成高低式联体炉结构,在熔炉与导流装置下侧处配置一隔热块,保证熔炼炉感应体不致过热而生产故障;在熔炼炉与保温炉炉膛之间配制可调导流装置,实现熔炼合金化与铸管过程的单独完成。该结构从炉型结构上为生产铜合金提供了设备保证,解决了上引连铸平面式炉型熔炼合金化学成分不均匀性的问题。
本发明是这样实现的:在熔炼时,电铜和合金元素由电脑自动控制实现合金化配料过程,易氧化合金元素由特制加料器(对普通合金不适用)直接加入熔炼炉熔体内合金化,升温后从熔体中取样经化验分析合格后,把熔体通过可调导流装置转入保温炉内,当其中任一元素含量分析不合格时,由电脑按设定程序重新自动跟踪元素含量调整,保证熔炼炉熔体合金含量在转炉前,须符合熔炼炉出炉标准。熔体在转入保温炉铸造时,定期从保温炉中取样进行在线化学成分跟踪复检,控制合金化学成分满足保温炉出炉标准,保证铸管合金含量控制在产品所要求合格范围之内。铸管是把结晶器安装到牵引机上,在结晶器内冷管中轻轻插入引杆,紧固双牵引轮压紧引杆后,启动牵引机升降电机,待结晶器缓慢浸入保温炉熔体中一定位置时,稍等片刻,即可启动牵引机无级调速电机牵引,牵引速度是根据所生产的规格尺寸不同,在电脑中预前设定后进行自动控制。保温炉是保证铸管过程中铸造温度的稳定,铸造温度由浸入熔体中的温感器同电脑联网实现温度自动控制;冷却强度采用一、二次冷却控制系统,对不同的合金采用不同的冷却制度,实现冷却强度的可调解性;导流控制器被用来控制熔体流量或关闭,熔炼炉熔化时,控制器处于关闭状态,当需转炉时,控制器处于开启状态,其过程实现由电脑自动控制;结晶器浸入熔体深度可通过液位自动跟踪器控制,在熔体液面距保护套上沿15mm处安装限位自动报警装置,并同牵引机升降电机连通,当熔体液面达到保护套上极限位置时,报警装置会自动启动牵引机升降电机带动牵引机上升,直至下极限位停止,组成牵引机升降自动控制系统,用来调整保护套与液面的相对稳定。在生产线上配备金属探伤仪,全面跟踪监测管坯内部质量状况,相关信息直接反馈到系统电脑中,实现铸管过程在全面受控状态下进行。对每批铸管坯化学成分、物理性能、金相全面检测,确保铸管坯完全满足拉伸管坯技术质量要求。
本发明的实现,对国内铜管材产品竞争升级具有积极推动作用,在改善劳动工作环境,减轻操作人员劳动强度具有积极效果,可实现模具拆卸快捷方便,而不间断生产;铸管可获得内外观表面光洁,内部结晶组织均匀,致密度高的优质铸管坯,提高铸造速度,实现铸管坯直接用于拉抻和在线控制自动化和程序化,简化工序流程,缩短生产周期,真正体现规模效益化生产目的。生产成本将会显著低于目前国内先进水平,预计金属单耗、能耗、成材率、产品质量稳定性效果显著。尤其在提高生产率、节能、环保方面社会效益明显。适用合金:高磷铜合金:0.01-7.0%P;,余量铜
铝-砷黄铜:0.2-5.0%Al;0.01-0.2%As;0.001-0.2%B;余量铜
锡-砷黄铜:0.1-2.0%Sn;0.01-0.05%As;0.001-0.2%B;余量铜
锌白铜:0.5-16%Zn,余量铜适用管坯规格:φ30/φ20mm-φ100/φ80mm×6m;
铸造温度:1120-1250℃
铸造速度:50-800mm/min;
效 果:铸管成品率96.5%;铜单耗1006kg/t;电单耗550kwh/t;下面对照附图进一步说明:附图中:1-熔炼炉熔体;2-熔炼炉;3-加料器;4-导流控制器;
5-升降电机6-电脑;7-牵引轮;8-铸管坯
9-金属探伤仪10-牵引杆;11-牵引电机;12-牵引机
13-结晶器;14-温感器;15-保温炉;16-保护套;
17-保温炉熔体;18-导流装置;19-隔热块。
炉体设计为高低式结构,熔炼炉(2)炉膛平面高出保温炉(15)炉膛平面100-500mm,在熔炼炉(2)与保温炉(15)联接处设计导流装置(18),在熔炼炉(2)与导流装置(18)下侧处配置隔热块(19),构成一个完整上引连铸合金炉型。该结构即保持了上引炉型热效率高,铸造过程密封性好的特点,又可实现上引铸造合金管坯的目的,最大限度地发挥上引连铸的技术特性。
下面对照附图对操作方法进行描述:
电铜与合金由电脑(6)按比例通过特制加料器(3)被投入熔炼炉(2)熔化、升温,合金合量控制由熔炼炉(2)熔体(1)中取出试样,经快速处理被送往化验室快速分析,分析结果符合熔炼炉(2)化学成分出炉标准时,即可转炉;对不合格熔体(1)由电脑(6)按设定程序自动跟踪,合格后转炉;转炉即熔炼炉(2)熔体(1)通过导流装置(18)上的控制器(4)开启来实现,当保温炉(15)熔体(17)液位、温度、合金含量满足铸造条件时,即可把预备好的结晶器(13)安装到牵引机架(12)上,把牵引杆(10)垂直穿过两牵引轮(7)间孔隙,轻轻插入结晶器(13)内冷管中,用牵引轮(7)活动轮压紧牵引杆(10),启动牵引机升降电机(5)慢慢下降,待结晶器(13)保护套(16)上沿距熔体(17)液面20mm左右时,停止牵引机(12)下降,此时可启动牵引电机(11)牵引铸造,经化验分析合格的熔体(17),通过结晶器(13)结晶凝固,这样就可获得连续的合金铸管坯(8)。铸造速度由铸造温度,冷却水温和金属探伤仪(9)监测的铸坯结晶组织缺陷信息,直接通过电脑(6)自动调整;铸造温度通过温感器(14)与电脑(6)连接,实现铸造(保温炉)温度自动控制,保温炉(15)熔体(17)合金含量定期监测,确保在线铸管坯(8)化学成分合格。对铸管坯(8)半成品每批布点抽检化学成分全分析,并进行在线金属探伤检查跟踪,确保送入下道工序铸管坯(8)百分之百合格。
Claims (1)
1、一种铜合金上引连铸管坯的生产方法。铜和铜合金元素按配比被加入普通上引连铸熔炼炉中熔化,熔化后熔体经化学成分检测,熔炼炉熔体经导流孔进入保温炉,保温炉熔体通过结晶器被冷却结晶,铸出连续的上引连铸管坯。其特征是:保温炉(15)与熔炼炉(2)炉体为高低联体结构,配置可调导流装置(4)、特制结晶器(13)和专用保护套(16),从而有别于平台式普通上引连铸炉型,确保上引连铸合金管坯(8)化学成分和结晶组织稳定可靠,组成连续、可控、自动化上引连铸铜合金铸管坯(8)生产线,达到上引连铸合金管坯(8)直接用于拉伸管材和降低生产成本的目的。
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