專利名稱：一種銅合金上引連鑄管坯的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種主要用于銅合金上引連鑄管坯的制造方法，技術(shù)涉及凝固學(xué)原理和有色金屬加工工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。產(chǎn)品主要用于冷凝器制造工業(yè)。
本發(fā)明的目的在于提供一種高密度、無缺陷的優(yōu)質(zhì)上引連鑄合金鑄管坯生產(chǎn)方法，以期解決銅合金水平連鑄鑄管過程中存在的偏芯、組織疏松、晶粒不均勻性等問題，配套在線自動控制的最終儀器檢驗系統(tǒng)，保證鑄管直接用于拉伸管材的目的，省去擠壓、軋管兩高能耗工序，最終實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、低成本的目標。
目前國內(nèi)冷凝管生產(chǎn)制造技術(shù)，仍采用立式半連鑄和水平連鑄提供鑄坯，鑄坯經(jīng)擠壓機擠壓制成半成品管坯，管坯經(jīng)酸洗后在軋管機上軋制到拉伸所需要的尺寸，再經(jīng)拉伸、精整制成各種成品管材。此工藝路線生產(chǎn)流程長能耗大、生產(chǎn)成本高，技術(shù)已明顯落后于當今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的要求，尋求節(jié)能、低成本冷凝管生產(chǎn)技術(shù)勢在必行。本發(fā)明征對銅合金熔鑄工序進行闡述。
在有色金屬加工行業(yè)熔煉和鑄造(簡稱熔鑄)方法，分水平連鑄，立式半連鑄和上引連鑄。立式半連鑄其熔鑄過程是在同一臺電爐上完成的，結(jié)晶器是立式安裝，鑄錠過程是間斷性不連續(xù)的。在熔煉合金時，易氧化元素熔煉損失大，合金成分不易控制，能耗量大；在鑄錠時，鑄錠表面易出現(xiàn)麻面、橫裂和漏掛，鑄錠內(nèi)部易出現(xiàn)裂紋和疏松缺陷，鑄錠質(zhì)量波動性大，熔模具消耗高，要求操作人員須具備一定的技能，工作環(huán)境不盡理想，熔鑄成品率低。目前國內(nèi)基本采用此工藝路線為擠壓機提供銅合金鑄錠。水平連鑄其熔煉和鑄造過程分別在兩臺單體電爐上進行，結(jié)晶器水平安裝，鑄造過程可實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。該方法可提供鑄棒、線、管坯。但鑄管坯易出現(xiàn)偏芯、裂紋、組織疏松、晶粒不均勻和桔皮等缺陷，熔體在轉(zhuǎn)爐時金屬損失大，要求操作者須具有良好的生產(chǎn)操作技能，同時生產(chǎn)批量必須具備上一定規(guī)模時，才能體現(xiàn)出質(zhì)量與成本優(yōu)勢。上引連鑄其熔煉和鑄造過程是在一臺連體爐上同時進行，該過程可實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，適宜純銅金屬生產(chǎn)，采用此方法可生產(chǎn)小于φ16mm線坯和小于φ30mm管坯，目前管坯僅在純銅上應(yīng)用，且質(zhì)量不宜保證；而合金類鑄管坯目前還未發(fā)現(xiàn)公開的相關(guān)信息資料。
上述三種方法，水平連鑄和上引連鑄是今后該行業(yè)發(fā)展的方向，而立式半連鑄由于其獨特工藝特性，在生產(chǎn)大規(guī)格鑄錠方面仍具有一定的優(yōu)勢。但在生產(chǎn)小規(guī)格品種上，尤其在管坯生產(chǎn)上與上引連鑄相差甚遠，相比較立式半連鑄生產(chǎn)周期長，工序繁雜，金屬單耗高，能耗大，生產(chǎn)過程無法實現(xiàn)自動化，加之操作人員勞動強度大，環(huán)境不盡理想。而水平連鑄由于其鑄管易產(chǎn)生偏芯、裂紋、結(jié)晶晶粒不均勻等缺陷，要求生產(chǎn)人員具有豐富的生產(chǎn)技能，故限制了在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用。
以下所述上引連鑄合金管坯方法，是指未經(jīng)壓力加工變形的半成品鑄管坯。
本發(fā)明在吸收水平連鑄工藝工裝特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合上引連鑄工藝特點，對上引平面式有芯爐型結(jié)構(gòu)進行必要的改進，采用特制結(jié)晶器和特制加料裝置，及專用保護套，確保鑄管坯結(jié)晶組織均勻、細密、無疏松、無裂紋。該方案爐體結(jié)構(gòu)為熔煉爐爐膛上平面高出保溫爐爐膛上平面尺寸100-500mm之間，兩爐體組成高低式聯(lián)體爐結(jié)構(gòu)，在熔爐與導(dǎo)流裝置下側(cè)處配置一隔熱塊，保證熔煉爐感應(yīng)體不致過熱而生產(chǎn)故障；在熔煉爐與保溫爐爐膛之間配制可調(diào)導(dǎo)流裝置，實現(xiàn)熔煉合金化與鑄管過程的單獨完成。該結(jié)構(gòu)從爐型結(jié)構(gòu)上為生產(chǎn)銅合金提供了設(shè)備保證，解決了上引連鑄平面式爐型熔煉合金化學(xué)成分不均勻性的問題。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的在熔煉時，電銅和合金元素由電腦自動控制實現(xiàn)合金化配料過程，易氧化合金元素由特制加料器(對普通合金不適用)直接加入熔煉爐熔體內(nèi)合金化，升溫后從熔體中取樣經(jīng)化驗分析合格后，把熔體通過可調(diào)導(dǎo)流裝置轉(zhuǎn)入保溫爐內(nèi)，當其中任一元素含量分析不合格時，由電腦按設(shè)定程序重新自動跟蹤元素含量調(diào)整，保證熔煉爐熔體合金含量在轉(zhuǎn)爐前，須符合熔煉爐出爐標準。熔體在轉(zhuǎn)入保溫爐鑄造時，定期從保溫爐中取樣進行在線化學(xué)成分跟蹤復(fù)檢，控制合金化學(xué)成分滿足保溫爐出爐標準，保證鑄管合金含量控制在產(chǎn)品所要求合格范圍之內(nèi)。鑄管是把結(jié)晶器安裝到牽引機上，在結(jié)晶器內(nèi)冷管中輕輕插入引桿，緊固雙牽引輪壓緊引桿后，啟動牽引機升降電機，待結(jié)晶器緩慢浸入保溫爐熔體中一定位置時，稍等片刻，即可啟動牽引機無級調(diào)速電機牽引，牽引速度是根據(jù)所生產(chǎn)的規(guī)格尺寸不同，在電腦中預(yù)前設(shè)定后進行自動控制。保溫爐是保證鑄管過程中鑄造溫度的穩(wěn)定，鑄造溫度由浸入熔體中的溫感器同電腦聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)溫度自動控制；冷卻強度采用一、二次冷卻控制系統(tǒng)，對不同的合金采用不同的冷卻制度，實現(xiàn)冷卻強度的可調(diào)解性；導(dǎo)流控制器被用來控制熔體流量或關(guān)閉，熔煉爐熔化時，控制器處于關(guān)閉狀態(tài)，當需轉(zhuǎn)爐時，控制器處于開啟狀態(tài)，其過程實現(xiàn)由電腦自動控制；結(jié)晶器浸入熔體深度可通過液位自動跟蹤器控制，在熔體液面距保護套上沿15mm處安裝限位自動報警裝置，并同牽引機升降電機連通，當熔體液面達到保護套上極限位置時，報警裝置會自動啟動牽引機升降電機帶動牽引機上升，直至下極限位停止，組成牽引機升降自動控制系統(tǒng)，用來調(diào)整保護套與液面的相對穩(wěn)定。在生產(chǎn)線上配備金屬探傷儀，全面跟蹤監(jiān)測管坯內(nèi)部質(zhì)量狀況，相關(guān)信息直接反饋到系統(tǒng)電腦中，實現(xiàn)鑄管過程在全面受控狀態(tài)下進行。對每批鑄管坯化學(xué)成分、物理性能、金相全面檢測，確保鑄管坯完全滿足拉伸管坯技術(shù)質(zhì)量要求。
本發(fā)明的實現(xiàn)，對國內(nèi)銅管材產(chǎn)品競爭升級具有積極推動作用，在改善勞動工作環(huán)境，減輕操作人員勞動強度具有積極效果，可實現(xiàn)模具拆卸快捷方便，而不間斷生產(chǎn)；鑄管可獲得內(nèi)外觀表面光潔，內(nèi)部結(jié)晶組織均勻，致密度高的優(yōu)質(zhì)鑄管坯，提高鑄造速度，實現(xiàn)鑄管坯直接用于拉抻和在線控制自動化和程序化，簡化工序流程，縮短生產(chǎn)周期，真正體現(xiàn)規(guī)模效益化生產(chǎn)目的。生產(chǎn)成本將會顯著低于目前國內(nèi)先進水平，預(yù)計金屬單耗、能耗、成材率、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性效果顯著。尤其在提高生產(chǎn)率、節(jié)能、環(huán)保方面社會效益明顯。適用合金高磷銅合金0.01-7.0％P；，余量銅鋁-砷黃銅0.2-5.0％Al；0.01-0.2％As；0.001-0.2％B；余量銅錫-砷黃銅0.1-2.0％Sn；0.01-0.05％As；0.001-0.2％B；余量銅鋅白銅0.5-16％Zn，余量銅適用管坯規(guī)格φ30/φ20mm-φ100/φ80mm×6m；鑄造溫度1120-1250℃鑄造速度50-800mm/min；效果鑄管成品率96.5％；銅單耗1006kg/t；電單耗550kwh/t；下面對照附圖
進一步說明附圖中1-熔煉爐熔體；2-熔煉爐；3-加料器；4-導(dǎo)流控制器；5-升降電機6-電腦；7-牽引輪；8-鑄管坯9-金屬探傷儀10-牽引桿；11-牽引電機；12-牽引機13-結(jié)晶器；14-溫感器；15-保溫爐；16-保護套；17-保溫爐熔體；18-導(dǎo)流裝置；19-隔熱塊。
爐體設(shè)計為高低式結(jié)構(gòu)，熔煉爐(2)爐膛平面高出保溫爐(15)爐膛平面100-500mm，在熔煉爐(2)與保溫爐(15)聯(lián)接處設(shè)計導(dǎo)流裝置(18)，在熔煉爐(2)與導(dǎo)流裝置(18)下側(cè)處配置隔熱塊(19)，構(gòu)成一個完整上引連鑄合金爐型。該結(jié)構(gòu)即保持了上引爐型熱效率高，鑄造過程密封性好的特點，又可實現(xiàn)上引鑄造合金管坯的目的，最大限度地發(fā)揮上引連鑄的技術(shù)特性。
下面對照附圖對操作方法進行描述電銅與合金由電腦(6)按比例通過特制加料器(3)被投入熔煉爐(2)熔化、升溫，合金合量控制由熔煉爐(2)熔體(1)中取出試樣，經(jīng)快速處理被送往化驗室快速分析，分析結(jié)果符合熔煉爐(2)化學(xué)成分出爐標準時，即可轉(zhuǎn)爐；對不合格熔體(1)由電腦(6)按設(shè)定程序自動跟蹤，合格后轉(zhuǎn)爐；轉(zhuǎn)爐即熔煉爐(2)熔體(1)通過導(dǎo)流裝置(18)上的控制器(4)開啟來實現(xiàn)，當保溫爐(15)熔體(17)液位、溫度、合金含量滿足鑄造條件時，即可把預(yù)備好的結(jié)晶器(13)安裝到牽引機架(12)上，把牽引桿(10)垂直穿過兩牽引輪(7)間孔隙，輕輕插入結(jié)晶器(13)內(nèi)冷管中，用牽引輪(7)活動輪壓緊牽引桿(10)，啟動牽引機升降電機(5)慢慢下降，待結(jié)晶器(13)保護套(16)上沿距熔體(17)液面20mm左右時，停止牽引機(12)下降，此時可啟動牽引電機(11)牽引鑄造，經(jīng)化驗分析合格的熔體(17)，通過結(jié)晶器(13)結(jié)晶凝固，這樣就可獲得連續(xù)的合金鑄管坯(8)。鑄造速度由鑄造溫度，冷卻水溫和金屬探傷儀(9)監(jiān)測的鑄坯結(jié)晶組織缺陷信息，直接通過電腦(6)自動調(diào)整；鑄造溫度通過溫感器(14)與電腦(6)連接，實現(xiàn)鑄造(保溫爐)溫度自動控制，保溫爐(15)熔體(17)合金含量定期監(jiān)測，確保在線鑄管坯(8)化學(xué)成分合格。對鑄管坯(8)半成品每批布點抽檢化學(xué)成分全分析，并進行在線金屬探傷檢查跟蹤，確保送入下道工序鑄管坯(8)百分之百合格。
權(quán)利要求
1.一種銅合金上引連鑄管坯的生產(chǎn)方法。銅和銅合金元素按配比被加入普通上引連鑄熔煉爐中熔化，熔化后熔體經(jīng)化學(xué)成分檢測，熔煉爐熔體經(jīng)導(dǎo)流孔進入保溫爐，保溫爐熔體通過結(jié)晶器被冷卻結(jié)晶，鑄出連續(xù)的上引連鑄管坯。其特征是保溫爐(15)與熔煉爐(2)爐體為高低聯(lián)體結(jié)構(gòu)，配置可調(diào)導(dǎo)流裝置(4)、特制結(jié)晶器(13)和專用保護套(16)，從而有別于平臺式普通上引連鑄爐型，確保上引連鑄合金管坯(8)化學(xué)成分和結(jié)晶組織穩(wěn)定可靠，組成連續(xù)、可控、自動化上引連鑄銅合金鑄管坯(8)生產(chǎn)線，達到上引連鑄合金管坯(8)直接用于拉伸管材和降低生產(chǎn)成本的目的。
全文摘要
一種銅合金上引連鑄管坯的生產(chǎn)方法。技術(shù)涉及有色金屬壓延工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。在普通上引連鑄爐型基礎(chǔ)上進行改進,配套導(dǎo)流裝置,采用特制結(jié)晶器和電腦自動控制系統(tǒng),從鑄管生產(chǎn)操作方法,過程控制和最終控制方面,很好地解決了上引連鑄管的技術(shù)難題,可實現(xiàn)上引連鑄管坯直接用于位伸管材的目的。該方法可用于各種銅合金冷凝管材和其它管材生產(chǎn),其技術(shù)經(jīng)濟指標和社會效益明顯,屬節(jié)能綠色環(huán)保方法。
文檔編號B22D11/14GK1350897SQ01122700
公開日2002年5月29日 申請日期2001年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月6日
發(fā)明者李倬, 吳國仕, 楊守智 申請人:廣東南方特種銅材有限公司