铜止水规范

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铜止水铜合金熔炼和铸造

  铜止水铜合熔炼
  铜止水铜合金的熔炼是将原料(电解铜、铜合金废旧料等)熔化成金属液体,通过配制合金和精炼,使熔体化学成分符合要求并保持一定温度的过程。它包括配料一加料一熔化一(配制合金)一精炼一静置等作业过程。目前铜合金的熔炼般采用感应熔炼电炉。


  感应电炉适合于各种铜止水铜及铜合金的熔炼,具有熔体洁净、有利于保证熔体质量的特点。感应电炉根据炉型结构,分为有芯感应电炉和无芯感应电炉。有芯感应电炉具有生产效率高、热效率高的特点,通合于单品种连续化生产,如紫铜、黄铜。无芯感应电炉具有加热速度快、容易更换合金牌号的特点,适合于熔炼高熔点、多品种的铜合金,如青铜、白铜等。

真空感应电炉是为感应电炉配置了真空系统,适合于熔炼易吸气、易氧化的铜及铜合金,如电真空用无氧铜、锆青铜、铍青铜、镁青铜等。


  反射炉和竖式炉仅适合于纯铜熔炼。反射炉熔炼可以对熔体进行精炼去杂,主要应用于废杂铜再生熔炼。竖式炉是一种快速连续化熔化炉,具有热效率高、熔化速度快、停开炉方便的特点,可采用燃气作为燃料。熔炼过程没有精炼,因此要求原料绝大多数为阴极铜。竖炉一般配合连续铸造机进行连续铸造,也可以配合保温炉进行半连续铸造。


  近年来铜止水铜及其合金无芯感应炉的容量有了较大的变化,以前一般容量较小,多为0.5-1t,少有3t以上的;近年来随着技术的不断进步,无芯感应电炉36t的炉子已经多有应用。有芯感应炉通常在3~5t,近年有大型化的趋势,2030t的已不少见。铜加工用反射炉一般在30t以上。一台竖炉可保证年产6万10万吨的线坯。


  熔体除气及净化技术、感应体技术、炉衬及筑炉技术、转流及熔体保护技术是铜合金熔炼的四大关键技术,无论过去还是现在都是从业人员关注的重点。


  铜止水铜合铸造
  铜止水铜及铜合金的铸造是将化学成分合格的熔体通过一定的铸型(结晶器)冷凝结晶成锭坯以便进行后续压力加工的过程。铜及铜合金的铸造一般分为立式半连续铸造、立式全连续铸造、水平连续铸造、上引连续铸造和铁模铸造等铸造方法。


  立式半连续铸造
  立式半连续铸造由于设备简单、生产灵活,适合于铸造各种铜合金圆锭、扁锭,是目前铜合金铸造生产广泛采用的铸造方法。该铸造机传动方式分为液压丝杠和钢丝绳三种。液压铸造机因运行平稳,目前被广泛采用。


  立式全连续铸造
  立式全连续铸造具有产量大、成品率高(约达98%)的特点,适合于大规模连续化生产品种、规格单一的铸锭,已成为现代大型铜板带生产线上熔铸工序的主要生产方式之一。该铸造结晶器采用非接触式激光液面控制,铸造机采用液压夹持、机械传动、在线锯切等,设备结构复杂,自动化程度高。


  水平连续铸造
  水平连铸可以生产带坯、管棒线坯。水平连铸带坯原本为生产热轧困难、易开裂的铜合金,如锡磷青铜、铅黄铜等产品而开发的,而目前为了减少设备投入,缩短工艺流程,紫铜类合金也开始采用该方法生产。为了提高生产效率,水平连铸带坯变一头(流)铸造为多头(流)铸造。一般带材的厚度为1420mm,宽度为350~650mm。管棒线坯的水平连铸根据不同合金和规格可以同时铸造1-20根坯料。一般棒线坯的直径为6~400m;管坯外径为25~300m,壁厚为5~50mm;方锭边长为20-30m。水平连铸的优点在于生产工序短、制造成本低、生产效率高,但存在石墨工具消耗量大、铸坯在横断面上的结晶组织上下均匀性不易控制等缺点。


  上引连铸法
  上引连续铸造是近20年来迅速发展起来的铸造技术,被广泛应用于光亮铜线杆的生产。它利用真空(负压)吸铸原理,采用停一拉技术实现连续多头铸造。该方法具有设备简单、投资少、金属损耗少、环境污染程度低等特点。上引连铸一般适宜于紫铜、无氧铜线坯的生产。近年来正在开发大直径管坯和黄铜、白铜的上引连铸技术,并在d100mm以上管坯的上引铸造、二元普通黄铜和锌白铜等三元合金线坯的上引连铸上得到应用,取得良好效果。


  铁模铸造
  该方法多用于单个铸件和铸坯的生产、试验,生产效率较低。


  其他铸造技术
  近年来,电磁辅助铸造技术得到了长足的发展和应用,其主要特点是改善铸锭内部组织的均匀性,降低工模具费用;定向凝固铸造技术由于具有表面质量优良、组织更加均匀纯净等特点,其定向铸造管坯技术的开发已基本完成;轮带式连铸紫铜线坯技术已在大型生产上普遍采用,生产效率极高。铜合金的铸造新技术的发展方向是根据凝固理论通过定向凝固、快速凝固半固态成形、电磁搅拌、变质处理、液面自动控制等多种技术手段和改进结晶器结构,使铸坯的组织更加细化、致密、均匀、纯净,并实现连续化作业和近终成形。

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