安徽梦舟实业股份有限公司安徽芜湖241006
摘要:随着我国国民经济快速发展,人们生活质量不断提高,客户对汽车用电线、电脑用连接线、漆包线和电磁线需求量越来越大,对铜杆的综合性能要求越来越高。本产品研究采用国际上先进的竖炉连铸连轧生产工艺,熔化炉采用先进的激光料位测量技术,确保料面稳定,连铸采用轮式铸机,保障铸坯质量,钢带清刷采取在线清洗,延长钢带使用时间,乳化液浓度和空气-燃气比例均采用自动化控制技术,确保低氧铜杆产品质量。
关键词:低氧;铜杆;生产工艺
导言
我国工业快速超常规发展,促进了电线电缆行业的迅速发展,从而带动了电线电缆企业对铜杆的需求,铜杆再拉后可用于汽车线、电脑连接线、漆包线、电磁线等产品。本产品采用国际上先进的竖炉连铸连轧生产工艺,包括熔化、保温、连铸、收卷等生产工序,研究过程中采用了激光料位测量技术,乳化液浓度自动控制等国内先进技术,保障了低氧铜杆产品性能和表面质量,满足了市场需要。
1国内低氧铜杆生产现状
目前,国内低氧铜杆生产方法主要有3种,分别是美国SCR法、德国Contirod法、意大利Properzi法,三种方法均采用竖炉连铸连轧生产低氧铜杆,其特点是技术先进、产品质量好、生产能力大,生产成本低,表面光滑,适合于大批量生产。但国内也有部分企业采用废杂铜连铸连轧法生产低档低氧铜杆。
尽管国内生产企业都在努力提高低氧铜杆产品质量,但是,铜杆含氧量、表面质量还不能满足高端客户要求,尤其是铜杆再拉断线问题比较突出。
2本产品主要技术指标
查阅了GB/T3952-2016《电工用铜线坯》标准,结合市场要求,确定了本产品研究技术指标,详细内容见表1和表2。
表1T1铜线坯杂质化学成分
表2T1铜线坯伸长率、体积电阻率及含氧量
3产品研究技术方案
3.1产品牌号、状态、规格的确定
产品牌号确定为低氧铜杆T1;产品状态为热轧(M20);直径为8.0毫米。
3.2产品工艺路线的确定
本次研究的产品是低氧铜杆产品,属于国内同类产品中的高端产品,生产难度大、技术含量高,需要采用先进的生产工艺和先进的生产设备。本次产品研究采用国际上先进的竖炉连铸连轧生产工艺,发挥连铸连轧生产工艺流程短等优点。主要工艺流程:熔化、保温、流槽及撇渣、连铸、旋转剪和卸料台、铸坯预整、粗轧、精轧、清洁、冷却、涂复、收卷等工序。
4产品研发主要生产工艺及分析
4.1熔化
熔化炉加料系统将电解铜加入熔化炉内,加料机将电解铜从车间地面提升到熔化炉的进料口进行加料。熔化炉是垂直的竖炉,它的断面是圆形的,有耐火材料衬和焊接钢结构外壳。熔炉的内部表面衬有碳化硅砖,耐火砖和隔热耐火材料用于碳化硅砖和钢壳之间。钢壳的顶部有一个加料口,电解铜从该口加入。熔化炉采用天然气喷嘴燃烧,燃烧前,空气-燃气比例自动控制,燃烧充分,保障铜水质量,喷嘴沿竖炉圆周设置在炉子底部,铜料在靠近炉底处熔化,熔融铜从出铜口流出炉外,随着铜料的熔化,熔化炉内铜料向下移动,使竖炉底部铜液稳定。
研究过程中为了确保竖炉料面的稳定性和可控性,改善竖炉燃烧控制。采用了国内先进的激光料位测量技术,激光料位测量系统采用先进的激光测距技术,准确性高,稳定性好,对竖炉内填入的铜料进行测量,在料位超出设定值的情况下发出声光报警和显示,此项目技术的运用对本产品研发有较大帮助,对提高铸坯质量非常有益。
4.2保温
保温炉控制进入铸机的铜液流量和保持其温度稳定,向熔融铜液提供保护气氛,防止形成氧化。
保温炉可旋转,作为熔融铜的储存容器,保温炉由钢制炉壳,内衬碳化硅砖等材料组成,炉子上安装喷嘴,用以维持正常的浇铸温度。
4.3流槽和撇渣槽
流槽的作用是将铜液从熔化炉送入保温炉,再从保温炉送至铸机。为保持铜液的温度,防止铜液氧化,降低燃料消耗,流槽上方带有钢盖。流槽包括上流槽和下流槽,上流槽包括一个倾倒式撇渣槽,该槽在浮渣进入保温炉之前将其收集起来,大大降低清洁保温炉的次数,铜液去渣后质量得到提高。
4.4连铸
铜液从熔化炉送入保温炉,再从保温炉送至铸机。连铸机由钢带、铸轮组件、传动轮等构件组成,其作用是将铜液转化成晶粒结构、冶金性能和外形尺寸均符合要求的固体铸坯。
研究过程中为了确保铸坯质量的稳定性,采用了钢带在线清刷技术,设计了一种可移动式清刷装置,由移动小车、轨道、连轴器等组成,铜刷与钢带的接触力可以在线调节,利用现场压缩空气为动力,操作方便,确保清除钢带表面圬垢,避免对钢带表面产生损伤。在线清刷提高了钢带清洁度,保障了工艺效果,延长了钢带使用寿命。
4.5旋转剪和卸料台
当铸坯不符合要求时,旋转剪连续剪断铸坯,以保证铸坯符合轧制要求。电动剪升降台后面有一个卸料台,剪断后铸坯即时运走。
4.6铸坯预整
铸坯进入轧制工序,需对铸坯进行预整,预整包括修剪和矫直。首先将铸坯上多余的部分修剪掉,然后对铸坯进行矫直,符合要求后再将铸坯夹紧送入粗轧机进行轧制。
4.7粗轧
粗轧机能将连续的铸坯轧制成适合于精轧机轧制的尺寸,每个轧辊机架都由独立变速交流电机单独驱动。粗轧机轧辊是工具钢材质,其机架安装在一块预制钢座上,盖有一个密闭的、电动钢板罩。轧辊安装时,能够精确定位,极少偏心运转,所轧铜杆的径向尺寸公差较好。
4.8精轧
精轧是将铜坯轧制到成品所需直径。精轧机安装在一块共用的预制钢座上,盖有一个密闭的、电动钢板罩。各机架通过单独变速交流电机传动,单独传动轧机机架使轧辊可以再次磨削,极大地延长了轧辊寿命。
4.9铜杆清洁、冷却和涂复系统
减少铜杆表面氧化物,将铜杆冷却到较低的温度,以便处理,并向铜杆表面涂复保护层,以防在储存和运输过程中发生表面腐蚀。
4.10乳化液系统
用于铸坯的冷却,同时润滑和冷却轧辊。研究过程中为了确保铸坯质量的稳定性,设计了一套乳化液自动添加装置,为保障粗、精轧乳化液浓度的稳定性,消除因人工添加带来的不确定性,通过编码器准确测量乳化液的添加量,通过PLC控制电磁阀,根据在人机界面设定的工艺参数定时、定量的添加乳化液,并对乳化液添加量进行记录。该系统能够根据预先设定乳化液添加工艺参数自动的对粗、精轧乳化液进行添加补充,能够更好地保障粗、精轧乳化液浓度稳定性,提高轧辊使用寿命,降低生产成本,减轻工人劳动强度。
4.11成卷铜杆压实及入库
将成卷铜杆压紧,使其更加密实,在运输过程中更加稳定。用塑料带或钢带将成卷铜杆固定,再进行入库。
5产品测试结果
产品试制后送检测中心检测,测试结果符合相关要求,详细内容见表3和表4
表3T1铜线坯杂质化学成分
6结束语
6.1本次产品研究采用国际上先进的竖炉连铸连轧生产工艺,从改善铸坯质量入手,在竖炉周围合理布置烧嘴,控制竖炉燃烧系统,同时,熔化过程中采用了国内先进的激光料位测量技术,确保竖炉料面稳定和可控,提高铸坯质量。
6.2产品研制采用了竖炉熔化、铜水保温、连铸、粗轧、精轧、收卷等生产工序,使产品性能达到相关标准和客户使用要求,其中,连铸工序中首次采用了钢带在线清刷技术,延长了钢带使用时间,提高了铸坯质量,同时,自行设计了一套乳化液自动添加装置,保障了轧制过程中乳化液浓度的稳定,使轧辊的使用寿命得以提高。
6.3为了提高低氧铜杆产品质量,控制含氧量,采用红外线一氧化碳分析仪和空气-燃气比例控制系统自动控制熔化炉、保温炉和流槽系统的所有燃烧区域的空气-燃气比例,使混气进入燃烧区时,气氛稳定,燃烧充分,保障成品铜杆含氧量稳定。
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