上引法连铸的工艺与设备.doc

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1、上引法连铸的工艺与设备关键上引法连铸感应炉连铸机结晶器异型铜材摘要本文介绍了上引法连铸机的工艺特点及装备，为进一步开拓市场，增强国产上引法设备在国际贸易中的竞争力，不断改进上引法的工艺装备是十分必要的。同时，此举也可以进一步开拓上引法在其它工业领域的应用。一、概述随着电气工业的蓬勃发展，对电线电缆制品的质量要求也随之提高，需要使用更多的杂质含量少，含氧量低的高纯铜，高纯铜的特点在于高导电率、高密度、极优的塑性和良好的抗疲劳强度。目前世界上普遍采用的生产高纯铜的方法有铜的连铸连轧法（ContinuousCastingandRolling）、浸涂法（Dipforming）和上引法（UP-Cast

2、ing）。上引法与连铸连轧和浸涂法相比，其特点是：1.由于拉轧工艺与铸造工艺不是连续的，拉轧是在常温下进行的，不需气体保护，铜材也不会被氧化。因此设备投资小，厂房布置也灵活。2.单机产量变化范围大，年产量可以从几百吨到几万吨，可供不同规模的厂家选用不同型号的上引机组。此外，由于连铸机是多头的，可以很容易地通过改变铸造规格（铸杆直径），来改变单位时间的生产量，因此其产量可视原材料的供应情况和产品的需求情况来决定，便于组织生产，节约能源。3.只需更换结晶器和改变石墨模的形状，即可生产铜管，铜排等异型铜材，并可在同一机器上生产不同规格、品种的铜材，灵活机动，这可说是上引法的最大特点了。4.如果采用

3、分体炉，即熔化和保温在二个感应炉中进行，则就比较容易实现用上引法生产合金铜材。二、工艺原理上引法连铸铜杆的基本特点是"无氧"，即氧含量在10ppm以下，在电解铜熔化，铜液转移，结晶成型的整个工艺过程中，采用木碳还源和鳞片石墨覆盖、隔氧等措施。氧在熔融铜液中是以氧化铜（CuO）和氧化亚铜（CuO2）的形式存在的，木碳（C）在高温下与其作用，可以脱氧，使其氧含量小于10ppm，反应方程式如下：CuO+CuO2+C→Cu+CuO+CO→2Cu+CO2↑在反应过程中产生的CO保护气氛和鳞片石墨的隔氧作用，使铜液在熔化腔向保温腔的转移及结晶过程中，铜液不再被氧化。三、设备简介电解铜经剪切（或整块），用

4、人工（或机械）加入工频感应熔化炉（或连体炉的熔化部分），熔化是在木碳覆盖保护下进行的，熔融的铜液经过一段时间的静止还原脱氧并达到一定的温度后，通过有CO气体保护的流槽（或连体炉的溢流口）经过渡腔（铜液在此进一步还原脱氧、清除渣质），进而平稳地流入保温炉（或连体炉的保温腔），铜液的温度由热电偶测量，温度值由仪表显示。炉子输入功率可以根据设定的温度自动调节，也可根据铜液的实际温度电动调节，以控制铜液的温度在一定的范围内。连铸机固定于保温炉的上方，有6头、8头、多至20多头等多种形式，分两排各自固定在连铸机的两侧，每根铸杆有上、下两对辊轮间歇向上牵引、辊轮由一台（或多台）直流电动机（或步进电机或伺

5、服电机）驱动，每根结晶器可单独装拆而不影响其他结晶器的正常工作。根据保温炉内铜液液位的高低，连铸机可上、下自行运动，以保证结晶器和保温炉内铜液液位相对位置恒定。每根铸杆都有一控制器和挠杆机，铸杆经导轮装置从连铸机引到控制器和挠杆成圈，成圈完毕后把铸杆剪断，并把成圈铸杆吊运走，供下道工序加工。四、新型上引连铸设备的特点上海电缆研究所从1978年研究试制上引法至今已有25个年头了，上引法的炉、连铸机和挠杆机在这25年中都有了很多改进，以进一步开拓市场，增强国产上引法在国际贸易中的竞争力。1.工频感应电炉是连铸机的基本设备要生产高质量的无氧铜杆，首先要提供高质量的无氧铜熔液，工频有芯感应炉可以满足

6、这个要求。新型的上引法用工频感应电炉有以下几个特点：⑴把熔化炉膛设计成长方形，可以整块电解铜加料而不增加炉膛的散热面积。⑵用连体炉取代了分体炉，不但可以减少铜液在从熔化炉到保温炉转移过程中的氧化和温度及液位的波动，而且省掉了分体炉必须的煤气发生炉，从而减少了投资和运行成本。⑶在熔化腔和保温腔之间增设一个过渡腔，铜液从熔化腔经过渡腔流入保温腔时避免直接流入，这不仅有利于温度和液位的平稳，而且在过渡腔内使铜液得到更充分的还原，同时可以比较容易在过渡腔内清除渣质。有了过渡腔以后，使铜液的温度稳定均匀，液位平稳，铜液清洁，从而使铜杆质量稳定。⑷采用不等截面熔沟，使铜液在熔沟内形成定向高速流动，有充分

7、的热交换，使各种高熔点的氧化渣及已蚀损的石英砂随液流流出熔沟。加速熔铜内铜液的流动，这不仅可以缩短熔炼时间，提高电炉生产能力，而且降低了熔沟内的温度，避免熔渣堵塞，从而提高炉子的工作寿命。⑸在一般情况下，炉体的寿命是感应体寿命的2－5倍，而且熔化炉和保温炉的感应体寿命也不一样，因此设计可拆卸式感应体是合理的，也是必须的。这样可以在某一感应体发生故障时，不需要拆除整个炉子，而只需拆下损坏的感应体重筑，从而节省停