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行业‖ 铜杆生产工艺
来源: | 作者:pmo0cbdb2 | 发布时间: 2018-06-20 | 7036 次浏览 | 分享到:
    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
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。
图1：SCR系统
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。
图2：法国SECIM系统
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：
图3：熔铜炉的剖面图
　　（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。清洗—涂蜡系统见图4，图5。

图4：清洗—涂蜡系统
图5：清洗—涂蜡系统
铜杆生产工艺之上引法生产线：如下图6
图6：上引法生产线
　　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。
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