水平連鑄大截面紫銅空心

1、水平連鑄大截面紫銅空心、實(shí)心錠的開發(fā)生產(chǎn)實(shí)踐劉才富﹙江蘇金奕達(dá)銅業(yè)股份有限公司，江蘇蘇州215143﹚摘要；在銅管生產(chǎn)當(dāng)中，大口徑和厚壁管材的坯料供應(yīng)，國(guó)內(nèi)基本上都是采用半連鑄生產(chǎn)的大截面銅錠，控制銅錠質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。從生產(chǎn)方式來(lái)說(shuō)；如果選用水平連鑄生產(chǎn)，各項(xiàng)效果都應(yīng)明顯優(yōu)于半連鑄。目前；水平連鑄￠150mm以上大截面銅錠，只有少數(shù)企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)成功。筆者認(rèn)為，今后；水平連鑄取代半連鑄供坯將是銅加工行業(yè)發(fā)展的

2、必然趨勢(shì)，本文就水平連鑄生產(chǎn)￠150mm以上的大截面銅錠的成功實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)介紹。關(guān)鍵詞；大截面；空心錠；實(shí)心錠；水平連鑄；半連鑄；1；前言1.1水平連續(xù)鑄造小截面鑄錠，在國(guó)內(nèi)發(fā)展很快，尤其近10年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)對(duì)銅管材的需求量和出口量的急劇上升，迎來(lái)了水平連鑄的高速發(fā)展期。同時(shí)；對(duì)大口徑和厚壁管材需求量也急劇上升，而且對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高，競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈。生產(chǎn)效率和成本控制，尤其顯得突出，因此；水平連鑄的優(yōu)點(diǎn)逐漸明顯，生產(chǎn)技術(shù)也有了新

3、的突破。目前國(guó)內(nèi)銅管材產(chǎn)量約占銅加工材總量的20～25％，其中壁厚在10毫米以下及中細(xì)外徑的銅管，生產(chǎn)工藝技術(shù)已經(jīng)很成熟，生產(chǎn)技術(shù)裝備也很先進(jìn)，生產(chǎn)工藝流程基本都是鑄—軋—拉方法。但是大口徑和厚壁管﹙外徑≥150350mm、壁厚在10～30mm﹚的生產(chǎn)，目前還僅僅局限于幾家企業(yè)，如中鋁洛銅、浙江海亮、江蘇包羅，浙江金鷹等，生產(chǎn)方式為鑄—擠﹙斜軋穿孔、冷軋﹚拉伸﹙擴(kuò)孔﹚，使用的坯錠基本都是采取半連續(xù)鑄造大截面銅錠。1.2筆者當(dāng)時(shí)在包羅銅材

4、公司時(shí)，大口徑和厚壁管生產(chǎn)也是采取半連鑄鑄錠。半連續(xù)鑄造的缺點(diǎn)是；單位生產(chǎn)電耗高，成材率低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不好控制，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)銅錠鋸開有氣孔。生產(chǎn)TP2鑄錠時(shí)，鑄造工藝稍把握不好的話，就會(huì)出現(xiàn)鑄錠中心裂紋，造成后續(xù)加工報(bào)廢，而且容易發(fā)生安全事故，對(duì)操作工人技術(shù)掌握要求高。為此；筆者在2006年6月向公司建議開發(fā)水平連鑄生產(chǎn)￠150mm以上的大截面銅錠，方案前提條件是；一爐多規(guī)格生產(chǎn)，從￠160￠200mm，既能生產(chǎn)實(shí)心又能夠生產(chǎn)空心

5、銅錠，生產(chǎn)牌號(hào)為TAg、T2、TP2。既然開發(fā)生產(chǎn)，首先要解決的是設(shè)備，然后確定工藝，最終到生產(chǎn)，形成一套合理完整的工藝和操作規(guī)程。1.3從提案到設(shè)備制作安裝完成，前后花了3個(gè)月時(shí)間，9月份正式筑爐試產(chǎn)，由于進(jìn)行了周密的工藝設(shè)計(jì)，試產(chǎn)十分順利，從￠160mm、￠185mm、￠200mm的實(shí)心錠到￠16060和￠20075的空心管坯先后成功生產(chǎn)，結(jié)果表明使用水平連鑄坯錠加工的銅管質(zhì)量和各方面指標(biāo)明顯優(yōu)于半連鑄坯錠，而且鑄錠的成材率和成品銅

6、管的加工成材率各提高了68％。鑄坯生產(chǎn)用電單耗也比原來(lái)降低了將近100KWH。車間的生產(chǎn)環(huán)境和員工的勞動(dòng)強(qiáng)度有了明顯改善，生產(chǎn)TP2￠200銅錠時(shí)，也沒(méi)有出現(xiàn)中心裂紋現(xiàn)象。11月份公司將2臺(tái)紫銅半連鑄爐全部拆除。2007年我們又相繼開發(fā)生產(chǎn)成功大截面黃銅和青銅坯錠，同年5月公司將另外2臺(tái)銅合金半連鑄爐拆除。從此；由于潛流式組合爐是連續(xù)生產(chǎn)，在生產(chǎn)時(shí)；熔化爐不停的熔化和不停的加料，溫度可以不計(jì)。保溫爐采取銅的熔點(diǎn)溫度加50—100℃為拉鑄

7、溫度。在拉鑄空心坯錠時(shí)溫度可以提高至1180—1200℃。待引錠頭拉出結(jié)晶器后，迅速降至1150℃，設(shè)定為10℃，可以實(shí)行自動(dòng)控溫，在生產(chǎn)時(shí)保持結(jié)晶溫度的穩(wěn)定性。3.2拉鑄速度在業(yè)內(nèi)很多人會(huì)認(rèn)為水平連鑄坯錠的晶粒度會(huì)不如半連鑄生產(chǎn)的晶粒度，通過(guò)生產(chǎn)相同規(guī)格￠200鑄錠的晶粒對(duì)比，實(shí)際不然；半連鑄銅錠是統(tǒng)一的柱狀晶，但是晶粒相當(dāng)粗大，經(jīng)常出現(xiàn)微小的氣孔存在于晶粒當(dāng)中，生產(chǎn)TP2鑄錠時(shí)，會(huì)出現(xiàn)中心裂紋。而水平連鑄銅錠的晶粒有60％的細(xì)小等軸

8、晶，還有40％是稍微粗大枝狀晶粒，但是都比半連鑄銅錠的晶粒小。半連鑄紫銅￠185鑄錠內(nèi)部組織圖片水平連鑄紫銅￠16050組織圖片水平連鑄紫銅￠185鑄錠內(nèi)部組織圖片如何取得細(xì)小的晶粒，這和拉鑄速度有直接關(guān)系，確定拉鑄速度既要保證生產(chǎn)安全，又要盡可能的提高生產(chǎn)效率，還要兼顧鑄錠的內(nèi)部質(zhì)量。銅液進(jìn)入結(jié)晶器后形成3個(gè)區(qū)域；液相區(qū)、凝固區(qū)、固相區(qū)，拉鑄時(shí)形成液穴，液穴長(zhǎng)度與拉鑄速度成正比，要取得好的內(nèi)部和表面質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)不同規(guī)格選擇不同的速度，

9、以￠160mm為例；每分鐘拉鑄速度為100mm—140mm最佳。但是；〝拉—?！栓暤念l率和節(jié)奏配合必須得當(dāng)，合理的工藝參數(shù)，能夠有效的避免表面裂紋，還能夠提高石墨模具的使用壽命。3.3冷卻強(qiáng)度冷卻強(qiáng)度取決于冷卻水的流量和壓力，一次冷卻水是使銅錠成形，并且形成凝殼，抵抗?fàn)t內(nèi)銅液的靜壓力，使鑄錠與石墨結(jié)晶器摩擦?xí)r不產(chǎn)生變形和開裂。二次冷卻水主要是保證鑄錠出結(jié)晶器口的余熱能夠快速的導(dǎo)出，通過(guò)鑄錠本身的軸向傳導(dǎo)，對(duì)一次冷卻進(jìn)行強(qiáng)化，最終使銅液

10、完全由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)形成鑄坯。在生產(chǎn)控制當(dāng)中；一般一次冷卻弱于二次冷卻，對(duì)鑄坯的質(zhì)量有好處。尤其加強(qiáng)二次冷卻是保證能夠順利、安全的鑄造大截面銅錠成功的關(guān)鍵，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐，鑄造￠200mm銅錠時(shí)，冷卻水壓力在0.3—0.4Mpa為最佳。4；水平連鑄大截面鑄坯常見(jiàn)問(wèn)題及解決水平連鑄大截面銅鑄錠一般會(huì)遇到裂紋、夾雜、內(nèi)部氣孔、皮下氣孔、彎曲、表面溝槽等問(wèn)題，基本上和半連鑄生產(chǎn)一樣，半連鑄生產(chǎn)碰到的問(wèn)題，水平連鑄也會(huì)遇到，但是；水平連鑄比半