高效连铸结晶器铜管制造与修复工艺浅析.pdf

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1、第26卷第3期2013年5月机电产品开发与刨舞Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProducLqV01．26。No．3May．，2013文章编号：1002—6673(2013)03—082—03高效连铸结晶器铜管制造与修复工艺浅析刘建忠．张毅(中冶东方工程技术有限公司，内蒙古包头014010)摘要：通过对连铸结晶器铜管加工及修复工艺的介绍与对比。分析了连铸结晶器铜管在两种不同的加工工艺下制造的工序、精度、质量和成本的繁简及优劣。关键词：连铸结晶器铜管；机械切削挤压成型及修复；爆炸成型及修复中图分类号

2、：THl6文献标识码：Adoi：lO．39691j．issn．1002—6673．2013．03．0350引言连铸机实现高效连铸的核心目的就是在保证铸坯质量的前提下通过提高拉坯速度。进而实现提高产能，多锥度结晶器铜管这一部件则是连铸机的心脏，担负着将液态钢水凝固成所需坯型的主要任务，而这种结晶器铜管又存在着刚度较大、不易变形，制造成本较高、难于修理等优缺点并存的问题。如何保证结晶器铜管的制造方法能适应现代高效连铸的需求，并具备制作简单降低成本、修复廉价便于拆卸等优点。则是现代结晶器铜管成型技术的重要研究课题。1国内现行结晶器铜管制造工艺国内现行结晶器铜

3、管制造方法主要有：机械切削挤压成型和爆炸成型两种工艺。1．1结晶器铜管简介结晶器铜管是结晶器的核心，主要由纯铜锭或铜合金(如含银0．08—0．12％的银铜合金)材料制作，内层为高性能金属镀层(0．08～0．1硬铬或镀镍合金)，长度约为700～1000mm(一般控制在850ram和900ram之间)，壁厚一般控制在坯体规格的8-10％，一般按照下限选择较为合理，内圆角半径一般控制在6～8ram，内腔多为单锥度、双锥度及多锥度等几种，因高速拉伸连铸机铸坯在结晶器铜管中的凝固收缩规律与多锥度结晶器铜管内腔形状非常接近．因此现行设计多采用多锥度结晶器铜管以提高

4、连铸机拉速，尤其在多钢种浇铸中更具有优势，能有效提高连铸拉坯生产效率。修稿日期：2013—03—25作者筒介：刘建忠(1978-)，男，内蒙古包头人，大学本科，毕业于内蒙古工业大学材料成型及控制专业：张毅(1984一)，男，内蒙古鄂尔多斯人，研究生硕士，毕业于哈尔滨工业大学。82结晶器铜管作为连铸机的重要部件，应具备以下特性：①具有良好的导热性能且内表面耐磨损、多锥度几何形状；②具有较好的结构钢性：高强度、高硬度、散热好；③有较好的耐高温、耐腐蚀和抵抗热应力的性能；④质量要相对较轻，便于拆卸和调整，易于加工制造。1．2机械切削挤压成型基本原理机械切削挤

5、压成型主要采用凸、凹模在卧式或立式压力机(300吨以上)挤压成型，断面尺寸较大的结晶器铜管，通常要求压力机的压力要达到至少800吨，并且要多道次挤压成型。工艺流程：原料铜锭一加热一挤压一冷拔一退火一矫形一成品。结晶器铜管制作工艺的关键是铜管与模具的贴合性，即铜管的内腔尺寸要完全符合模具的制作精度。机械切削挤压成型在加工过程中有几个关键技术难点，主要因素有两点：①壁厚变形量的选择。若铜管在挤压过程中变形量选择小了，铜管内表面不能产生足够的塑性变形。造成铜管不贴模：变形量选择大了，挤压阻力增大．易把成型后的管壁拉直．所以选择合适的挤压变形量是影响铜管内腔精

6、度的关键；②铜管成型的应力变形控制。壁厚较大的铜管，在挤压变形中，内外表面的变形量不一样；外表面的金属被拉的很长，而内表面变形较小甚至有的局部没有变形，这就造成了铜管中存在着很大的内应力，在铜管的后续机加工时，这些应力会释放出来而引起铜管变形．所以在铜管成型过程中要采取适当的工艺措施，消除内应力。得到合格产品。1．3爆炸成型基本原理爆炸成型是指利用可控的化学爆炸能量使金属加工成所需的形状所进行的加工作业。爆炸成型可追溯到1876年，据今已有近140年历史，最初就是利用火药爆炸研究铁板和钢板承受冲击压力的行为研究。后又借助·产品与市场·镂花模板和钢丝网模

7、块在金属表面雕刻图案等都是人类从事爆炸成型的早期案例。目前金属爆炸成型的范围主要包括成型、校形、胀形、翻边、雕刻、压绞、粉末压制成型、焊接、表面硬化和切割等。在金属爆炸成型领域应用中的爆炸是在限定的条件下受控的爆炸形式，其具有独特的理论体系和工程条件。工艺流程：原料铜板一加热一挤压焊接一装模一爆炸成型一脱模一成品。采用爆炸成型技术加工连铸结晶器铜管，就是利用敷设在毛坯材料表面炸药爆轰所释放出来的巨大能量．对结晶器铜管管坯进行加载，使管坯材料获得足够的能量向芯模表面高速碰击，当管坯材料与芯模完全贴合时，管坯材料的高速运动停止，结晶器铜管管坯内腔则形成与芯

8、模形状完全一致的型腔。这种爆炸成型是一种使毛坯材料在三向压应力状态下发生塑性流动的爆炸压缩成型