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铜杆生产工艺

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铜杆生产工艺

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【摘要】:
导读:铜杆生产工艺有哪些呢?铜杆生产工艺的过程是怎么样的呢?铜杆生产工艺中会有哪些缺陷呢?铜杆生产工艺中的缺陷该怎么解决呢?那么到底什么才是铜杆呢?铜杆其实就是指熔化的电解铜经过热轧或冷轧而制成的杆材。?铜杆可以分为低氧铜杆和无氧铜杆。所谓的低氧铜杆氧含量在200(175)—400(450)ppm。低氧铜杆拉制直径>1mm时优点就非常明显。无氧铜杆是用电解铜生产的。无氧铜杆电阻率低于低氧铜杆。可以

导读:铜杆生产工艺有哪些呢?铜杆生产工艺的过程是怎么样的呢?铜杆生产工艺中会有哪些缺陷呢?铜杆生产工艺中的缺陷该怎么解决呢?那么到底什么才是铜杆呢?铜杆其实就是指熔化的电解铜经过热轧或冷轧而制成的杆材。

 

铜杆可以分为低氧铜杆和无氧铜杆。所谓的低氧铜杆氧含量在200(175)—400(450)ppm。低氧铜杆拉制直径>1mm时优点就非常明显。无氧铜杆是用电解铜生产的。无氧铜杆电阻率低于低氧铜杆。可以说无氧铜杆比较经济。那么关于铜杆的分类就介绍到这了。我们还是马上来说说铜杆生产工艺吧。

  铜杆生产工艺之连铸连轧法流程:电解铜→加料机→竖炉→上流槽→保温炉→下流槽→浇堡→铸造机→夹送辊→剪切机→坯锭预处理设备→轧机→清洗冷却管道→涂蜡→成圈机→包装机→成品运输。

  铜杆生产工艺之连铸连轧生产线:当前世界各国采用的铜杆连续生产线新工艺主要有:意大利的Properzi系统(缩称CCR系统),美国的SouthWire系统(缩称SCR系统)、联邦德国的Krupp/Hazelett系统(缩称Contirod系统)、以及将法国的SECIM系统。这些系统在原理上基本相同,工艺上也大同小异,其差异主要是在铸机和轧机的形式和结构上。

1、CCR系统:CCR系统沿用铝连铸连轧的双轮铸机和三角轧机形式连铸连轧铜杆。最初铜铸锭截面1300mm2,现在最大可达2300mm2,理论能力18t/h,轧制孔型系“三角——圆”系统。当锭子截面太大时,原轧机前面加两平一立辊机架,采用箱式孔型开坯,箱孔型道次减缩率在40%左右。

2、SCR系统:SCR系统是在CCR的基础上改进而成的如图1,铸机由双轮改为五轮(一大四小),轧机则改为平一立辊式连轧机,孔型改为箱—椭—圆系统。头上两道箱式孔型同样起开坯作用。SCR五轮铸机可铸铜锭截面6845mm2,理论能力2518t/h。

  3、Contirod系统:Contirod系统工艺和生产规模基本上和SCR一样,只是铸机改用了“无轮双钢带式”即Hazelett式。

  4、法国SECIM系统:见图2,采用四轮式连铸机,(一大三小),最大铸锭截面4050mm2,11机架,孔型前三道为箱—扁—圆系统。生产铜杆φ7~16mm,重量达到5t,生产能力30 t/h。

  铜杆生产工艺之连铸连轧法设备:

  1、竖炉竖炉熔铜炉(见图3)是由美国熔炼公司研究设计的,它是用来连续熔化电解铜,也可以加入一些清洁的废铜屑,这种竖炉简称ASARCO,它具有生产效率高,控制方便不需要吹氧去硫和插木还原,就能获得合格的铜液。在技术,经济上的优越性是反射熔铜或电炉熔铜不能相比的,其主要特点归纳如下:

(1)生产工艺简单,不需要“吹氧去硫”及“插木还原”;

(2)生产质量高,由于炉内保持微还原性气氛,铜液含氧量可以控制在很低的范围内;

(3)生产效率高;

(4)占地面积小;

(5)控制方便,容易开、停炉;

(6)劳动条件好、无公害、金属回收率高;

(7)炉子热效能高,燃料消耗少,还可节约大量木材。

  2、清洗、涂蜡轧机终轧温度控制在600℃左右,在此温度下进入清洗管,冷却到80℃,清洗管用不锈钢制造,管长约6.7米。为防止在运转过程中的氧化,铜杆在成圈前进行涂蜡处理,涂蜡方法过去是通过一个蜡箱使铜杆表面上涂上一层,但这种方法涂层不均匀,拉损耗大,环境脏。现改为喷蜡方法,空气先经过干燥处理及净化处理后,进入喷蜡头,蜡则由蜡泵输送到喷头,在压缩空气作用下,蜡形成雾状直接涂在铜杆上。

上引法生产铜杆形成气孔的原因和解决措施:

1、原材料的影响:

(1)阴极电解铜:电解铜质量的好坏是生产合格无氧铜杆最关键因素,按生产工艺规定:用于制造无氧铜杆的铜板必须符合GB/T467-1997标准中规定的一号阴极铜的技术要求。若铜板表面有铜豆(含S、H)和铜绿(CuSO4〃5H2O),铜板在熔炼过程中,随温度的升高会分解出H2和O2及S并大量溶解在铜液中,在结晶成杆时又会析出形成气孔。因此,低于此标准的电解铜都不能投料生产。

(2)回炉废铜线:熔炼过程本身不能减少杂质含量,所以废铜线入炉前必须干燥、洁净,其表面不得附着油、乳液、水份,有油污的要挑拣除掉,有水份的一定要烘干后再入炉,否则不洁废铜杆入炉熔炼产生的有害杂质和气体一旦溶入铜液后,会导致结晶的铜杆电阻率超标,析出的气体形成“空心”杆或缩孔

2、覆盖剂的影响:现用覆盖剂为木炭,覆盖在熔炉内铜液表面,主要被用来还原脱气,除掉铜液中的氧,木炭和氧结合生成氧化碳,变成气体排除,而达到除氧的目的,同时木炭还具有隔离空气和保温的作用,避免铜液从空气中吸氧和氢。但若木炭质量差且潮湿,未烘烤入炉,会使木炭中的氢和氧等有害物质进入铜液,会使铜杆产生气孔,因此木炭的质量必须符合生产工艺规定,木炭入炉之前必须经过粒度选择,净化再进行烘烤备用。

3、生产设备的影响:上引感应炉一般为连体组合炉,由熔化炉、静置过渡仓和保温炉三部分组成,但我分厂3号上引机的感应炉组成只有二部分即熔化炉和保温炉,从这几年的使用情况看,该机生产的铜杆出现气孔的机率要比1、2号上引机高,经研究发现问题出在缺少静置过渡仓,其结果会导致:

(1)温度波动大。刚放入一块铜板时,熔化炉这边呈低温状态,保温炉的温度相应下降好几度,当固态铜一化完时,铜水流动性骤然提高,铜液温度跟着提高,这对形成稳定的铜杆结晶环境不利,铜杆的结晶状态性能沿长度方向就不一致;  

(2)不利于铜水净化。所谓净化,包括两方面:一是气体的析出,二是杂质的悬浮。气体主要来自电解铜、木炭和炉气,除部分极少的硫、磷有害气体外,02、H2、H20是主要的,若过饱和会在铜杆中心析出,形成“空心”,所以设置过渡仓的目的就是为了有更多的时间完成脱气的物理,化学反应。

为弥补3号上引机熔炉先天不足,操作中要做好几项工作:

①适当增加炉子的清渣,换炭次数,确保覆盖剂不失效;

②注意均衡加料,减小铜液温度的波动;

③尽量少用或不用打包废铜线入炉,改用剪断的废铜线。

 

4、工艺参数的影响:炉温、冷却水流量和引杆速度是直接影响铜杆质量的三大因素。

(1)炉温一般要求,熔化炉温度为1175±5℃,保温炉的温度为1145±5℃,在实际操作时,一般都是控制保温炉的温度,若铜液温度过高,铜杆结晶就粗大,其组织较疏松易产生缩孔等缺陷,还易于从空气中吸氢和氧;铜液温度过低,铜液流动性差,铜杆外观易产生裂纹和冷隔等缺陷。因此控制好炉温是引好铜杆的关键,操作时要特别注意均衡加料。

(2)冷却水流量若结晶器进水温度太高且流量太小时,会导致铜液冷却不好、结晶不均匀、铜杆温度高、易氧化并产生空心杆。在日常生产中,铜液温度与引杆速度基本是不变的,操作工唯一可调节的就是水压与出水量。因此调节水压及水量是引好铸杆的前提条件,要根据不同季节、不同进水温度来调节水压和水量,并要经常检查铜杆表面及出水温度是否正常。

(3)引杆速度引杆速度必须与铜液温度,冷却强度相匹配,如在其它条件一定的情况下,引杆速度快时,铜杆结晶粗大,组织疏松,加工性能不好,易形成缩孔;引杆速度慢时,铜杆易产生表面裂纹,产量又低,不能完全发挥出设备的生产效力。

 

5、操作工应注意的事项:

(1)定期做好结晶器的日常维护。除垢保洁,确保水路畅通;

(2)电解铜入炉前须洁净,要先在炉膛上烘烤预热,除去水份等,不符工艺规定的电解铜和废铜杆线严禁入炉;

(3)加料须均衡,要少加勤加,保持炉温恒定和铜液面稳定,且加入的铜板或回炉废铜料,不能浮在铜液表面,要及时用木棒压入铜液中;

(4)木炭入炉前必须烘烤,木炭覆盖层一定要严密,且保持足够厚度,避免铜液吸入空气中的氧和氢;

(5)清渣换炭一定要按工艺规范认真操作,避免铜液暴露在空气中吸气;

(6)定期清除炉壁挂渣,防止有害物质再次溶入铜液;

(7)要随时注意观察铜杆质量,铜液液面高度和木炭覆盖情况及各工艺参数的变化。若发现铜杆质量异常,则应及时采取措施处置。

 

铜杆生产工艺的比较:

1、上引生产的铜杆,工艺得当氧含量在20ppm以下,叫无氧铜杆。

2、连铸连轧生产的铜杆是在保护条件下的热轧,氧含量在200-500ppm范围内,但有时也高达700ppm以上,一般情况下,此种方法生产的铜外表光亮,俗称光亮杆。(铜信宝)

 
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