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铜管坯水平连铸工艺的原理及其生产过程总结分析

2019-05-06 02:38:51

1、引言

水平连铸是常用的一种连铸工艺,因其铸坯的牵引方向与地平面平行,故称之为水平连铸。水平连铸技术由于其   的优点而许多   冶金工作者的重视,发展,较初它只适用于有色金属的生产,随着技术的不断   和进步,它开始应用于铸铁和各种钢的生产。水平连铸除了具有连铸技术的一般优点之外还有其他一些优点:对厂房的高度要求低、占地面积小、设备少且简单易于维修、易于安装电磁搅拌器、可浇铸的金属和合金品种多、保温炉和结晶器密封减少液态金属的氧 化、可浇铸铸坯的断面和形状范围大等。

2、水平连铸的设备

水平连铸工艺的主要设备有:加料装置,熔化炉,保温炉,流槽,熔铸设备(一次冷却器,二次冷却器,石墨模具,铜套,冷却器框架,水流量计),牵引装置,剪切机,其他一些辅助工具。

2.1熔化炉和保温炉

感应电炉是熔炼有色金属及合金的主要设备之一。感应电炉熔炼金属过程中,金属的氧 化损失较少,熔炼出的金属及合金的质量较高,感应电炉的工作条件比反射炉好很多,因此在铜及铜合金的生.产中,用感应电炉替代反射炉。

2.1.1感应电炉的分类

感应电炉根据其供电频率不同,分为低频炉(也叫工频炉,50Hz)、中频炉(2500Hz左右)和高频率(I0000Hz以上);根据炉子的结构特点分为有铁芯炉和无铁芯炉。

2.1.2工频感应电炉的工作原理

铜管的熔化炉和保温炉采用有铁芯式的工频感应电炉,也叫熔沟式感应电炉或者低频感应电炉,它相当于在短路状态下工作的变压器。工频有铁芯感应电炉的原理炉体相当于一个带铁芯的变压器,炉子的感应线圈相当于变压器的一次线圈,熔沟中的金属相当于变压器的二次线圈。将工业频率的交流电引入一次线圈时,根据电磁感应的原理,在熔沟金属中将感应出很大的电流,电流在熔沟中产生使金属发热的功率,使金属加热熔化,溶化的金属流入炉膛使炉膛中的原料熔化。

2.1.3工频感应电炉的结构

工频有铁芯感应电炉包括炉体,水冷系统和电气设备三部分;炉体包括炉盖、炉架、炉体、感应线圈、水冷套、铁芯、倾动装置等。工频感应炉的电气部分包括电源变压器、主接触器、平衡电抗器、平衡电容器、补偿电容器及控制装置。容量1t以下的工频感应炉可以不使用电源变压器,直接从低压电网连接;大容量的炉子   由电源变压器供电。工频感应妒的电容器、感抗器和软电缆等部位均需要水冷。由于工频感应炉感应器匝数多,通水的截面小,为了冷却效果,需要采用多管路并联水路冷却。各条水路应设置节门,以便调节水量。在炉子运行过程中,水压应大于202.6kPa,以感应器的冷却效果。当进水温度低于35℃时,出口水的温度应小于50℃。

2.1.4工频感应电炉的优点

工频有铁芯感应电炉的优点是:熔炼,热;氧 化少,金属的烧损少;操作简单,节省人力;设备周围温度低,工作环境较好;设备占地面积小,单位耗电量少;在电磁力作用下对熔体进行自动搅拌,能成分及温度均匀等。

3、冷却器框架

水平连铸过程需要一次和二次冷却水,一次冷却水在铜套表面循环,带走热量;二次冷却水直接喷射在铸坯表面。冷却器框架就是用来固定一次、二次冷却器的。

(l)一次冷却器主要作用是通过冷却水把石墨模具内铜液的热量带走并使其凝固成固体铸坯而被牵引出来;铜液的热量先通过石墨模具传递出来,石墨模具外面是铜套,一次冷却水直接在铜套表面流动,这样就连续不断的把热量传递出来。在铸坯的上部有一个进水口和一个出水口,下部也有一个进水口和出水口。

(2)二次冷却器主要作用是通过循环冷却水把高温铸坯冷却至较低温度下,使铸坯不在高温下氧 化。

铜套要有良好的导热性能、高硬度、高温抗磨性能、高的抗变形能力,纯铜导热性能很好但是硬度与抗变形能力太低,因此在纯铜中加入铬,提高其硬度,增加其抗磨性能。铜套作用是固定石墨模具,传递热量。

铜套壁厚主要取决于铸坯的断面大小和铜套材质,并要能承受冷却水压力引起的机械应力,一般为10~15mm。水平连铸TP2铜管坯所用铜套壁厚为10mm,铜套长度要与冷区器框架相适应。铜套和石墨外膜是过盈配合,装配时常常采用两种方法,一种是先把铜套放到加热炉加热到   温度,然后把石墨模具装入铜套中,空冷至室温;另外一种是先通循环高温水加热铜套一段时间,然后用压力机把石墨模具压入铜套中。