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无锡市新侠电炉厂
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顾国梁无锡市新侠电炉厂产品展示-无锡市元龙电炉机械有限公司
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文档介绍：
1999 年第 2 期电线电缆 1999 年 4 月上引法生产无氧铜杆若干问题的讨论梁志海( 广东电工公司, 广东佛山 528000)
摘要: 通过“上引法”生产无氧铜杆多年实践经验, 对无氧铜杆生产中的若干问题: 沟式感应炉设计与炉令提高; 铜杆质量影响的因素分析等进行较详细地论述。 关键词: 上引法; 无氧铜杆; 沟式感应炉; 铜杆质量影响因素 自 1986 年我国引进第一条上引法无氧铜生产线投产以来, 国产和引进无氧铜生产线如雨后春笋纷纷建成。为此, 笔者着重对引进的上引法生产线的主要几方面提出个人浅见以此抛砖引玉, 请同行提出宝贵意见。沟式感应炉 目前无论是引进还是国产上引熔炉均采用沟式感应炉。该炉具有热效率高、熔损少、炉温易控及劳动条件好等优点, 尤其大功率感应器可分式的感应炉的使用, 能缩短调换感应器内衬的时间, 随着材料、施工工艺及烘焙工艺的改进使得大功率感应器可分式感应炉得到广泛的应用。感应器设计、安装及使用直接影响到感应炉的寿命。国产设备多为两个或三个感应器的组合炉, 而引进设备则为分离式, 其优点: 除更换感应器方便快捷、易于安装, 作为保温则温度平稳, 炉温可控制在&#177;5&#176;C, 这是铸杆的重要参数, 也是其他炉子难以做到的。沟式感应器的工作原理如一台带短路次级线圈的变压器, 初级线圈是一组绕着铁芯缠绕的多匝线圈, 而线圈四周为熔沟里的熔融金属作为次级线圈, 熔化或保温金属是产生于熔沟内的有功功率。延长感应器使用时间是提高生产率, 降低成本的重要因素, 因此感应器的制备很重要, 下面简介感应器制备的几个注意问题:( 1) 熔沟的准备。无论是熔化炉或是保温炉( 用湿料而采用木模熔沟除外) , 其铜熔沟板应以纱布及少灰胶纸包上一层, 目的是作为铜熔沟受热膨胀的缓冲层, 避免熔沟受热变形而堵塞。( 2) 感应器的捣固料石英粒度的配比。石英为非吸湿性材料, 一般含水率都在0. 1%以下, 无需烘焙。这些散料粒度配比对捣后的密度及气孔率影响很大。因此要得到高的填充率就必须配制各种粒度捣固料, 我们曾以筛选办法实测进口捣固料的粒度配比如下:粒度/ mm配比( % ) 0. 1~0. 12,5 0. 12~0. 17,40 1~3,34 3~7 21由于设备问题只做了四级筛选, 但可以认为这种粒度的配比可能得到较大密度的捣固料, 经烧结后其致密度高、气孔率低、抗裂、抗蚀、抗机械冲击好, 实际使用寿命都在三年,熔化炉则更长一些。( 3) 感应器准备好后再装熔沟板, 当然应在各规定需检测绝缘的地方认真检测合格后再装熔沟。装的时候要注意做到铜熔沟模内圆心与一次线圈圆心相合, 调整好后即可进行捣固。捣固是用电动振动器分层进行, 每层加入约 6 cm 厚石英砂。石英砂是配入1. 2%硼酸经充分搅拌再用。在倒入每层石英后先用特制工具以人工擀紧再以电动振捣器进行捣固, 振捣至压缩比为 1. 2~1. 3, 然后再进行第二层捣固。捣固的好坏关系到感应器使用寿命, 要均匀捣固, 保证压缩比。在捣固中不要让杂物混在捣固料中, 如包水套的&#183;23&#183;绝缘料, 包熔沟板的胶纸等, 否则会造成烧结死角, 容易发生漏铜。要特别注意熔沟与水套处的捣固, 该处是最容易混入杂物的地方, 而恰恰又是受到熔融金属的冲刷、腐蚀和不同程度的冷却交替变化等恶劣条件运行的地方。最常出现的是被冲刷腐蚀而使熔沟整体增大。图 1 为使用了 21 个月因水套漏水被迫拆下的已凝固的熔化炉熔沟。从图 1 中可见熔沟截面增大了, 说明了熔沟冲刷腐蚀, 以及高熔点杂质等在熔沟局部地方所造成的局部截面减少, 甚至堵塞, 这种情况往往是同时发生的, 对熔沟截面小的保温炉除受冲刷造成整体截面增大外, 局部堵塞的倾向更大。图 1 被腐蚀的熔沟( 加括号的尺真诚是拆下后实测值)
( 4) 焙烧。焙烧目的一方面是为烘烤炉体, 而更主要是烧结感应器熔沟, 使铜熔沟形成一个熔融金属次级线圈。熔烧工艺也是决定感应器寿命的因素之一。由于在加热时石英产生的相变伴随着体积的变化, 为使其产生的应力降至最小, 必须严格按照升温曲线来控制升温速度。图 2 是沿用了十多年的升温曲线, 烧结后的熔沟使用寿命很长。 烧结的目的总是希望得到最大鳞石英化, 如果温度升得过快鳞石英化程度就小, 而最终温度保持在 ;C 20 h, 这样就能达到鳞石英化程度高的目的, 从而使熔沟坚硬耐蚀耐冲刷, 提高熔沟使用寿命。反之, 如果温度不够或时间短则石英转化不完全, 在起动生产后将继续转化, 而产生更大内应力, 使图 2 感应器焙烧升温曲线熔沟产生裂缝, 影响使用寿命。在烧结中还应注意铜熔沟模有断开的可能。铜熔沟一般为铸造件, 铸件在冷却至室温时还存在残余应力, 因此在熔沟烧结过程中熔沟板和捣固料的膨胀等复杂条件下, 在一定温度范围内熔沟的应力可能将本身拉断。因此必须严格按规定的升温曲线进行升温。一个好熔沟可使用很长时间, 但要在各方面都要加以注意才能达到。除了上述感应器的制备烧结外, 在运行中如原材料由电解铜板带入的硫酸铜、氧化铜、碳酸铜、其他杂质及夹杂物都是引起腐蚀炉衬及堵塞熔沟的原因。熔沟的堵塞除了杂质形成高熔点的氧化物外还有被冲涮出来的内衬材料或炉渣的粘附, 因此电解铜板的质量是十分重要的。感应器因熔沟的横截面积变化和熔沟与初级线圈的径向距离均会影响其电阻及电感, 从而可计算出其电阻, 电感值。各种容量不同的感应器有自己的特性图。从特性图的变化可知道熔沟堵塞或腐蚀扩大情况, 从而可以采取相应措施疏通熔沟或拆换感应器。引 杆引杆实际是向上连续铸造, 铜液通过结晶管的石墨模向上拔出铸杆, 石墨模与冷却器以罗纹形式连接, 铜液在石墨模内凝固而被引出。从图3 可见, 一次冷却区是热传导方式通过结晶器内铜液与石墨模接触面传导,当铸杆离开一次冷却区后即以辐射方式向管内空间处散发, 经辐射散射而被水冷套的水带走。&#183;24&#183;1999 年第 2 期电线电缆 1999 年 4 月图 3
凝固过程往往是外生凝固与内生凝固同时发生, 亦即在过冷金属液中生核成长过程,而这决定于过冷度。而外生过程是液态金属在冷却面上生核, 这种凝固速度就决定于热传导速度。从图 4 可见, 其冷凝情况与半连续铸造相仿, 只是刚好倒置。其冷凝过程亦有内生凝固也有外生凝固, 其冷却面为铜液与石墨模的接触面。从金相图看, 其结晶为粗大柱状晶, 从结晶器的结构及结晶条件看, 其冷却强度不会变。图 4
对纯金属而言, 冷却速度越大则柱状结晶越细, 组织越密实。快速凝固工艺有很大优点, 如细化铸造微观组织, 改善偏折状况, 获得较高性能材料等, 而在上引法中是难以达到的。但尽管无氧铜结晶粗大( 上引法) , 但实际上其延伸率非常好, 甚至可从 14. 4 mm铸件杆拉制到 0. 1 mm 线, 而且无须中间退火。一次冷却区是铜液与石墨模接触而产生热传导, 由水冷却将热量带走, 因此接触面越大冷却效果越好。接触紧密及接触均匀也是很重要的。结晶管及石墨模除加工精度有要求外, 还应该涂上高温润滑脂, 这样1
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