铝合金杆连铸连轧工序

铝合金杆（电缆）连铸连轧工序铝连铸连轧生产属于热加工工艺。是电工用铝加工的第一道生产工序，也是公司生产中的重要生产工序。它的主要生产功能是把电工用铝锭加工成©9.5大小的圆铝杆。连轧机的主要控制参数有：保温炉铝液温度、浇铸下浇煲铝液温度、铸锭温度、冷却水温度、冷却水压力、乳化液温度、乳化液压力、浇铸电机反馈电压、连轧、电机反馈电压、连轧电机反馈电流等主要参数。铝连铸连轧生产共分为9个生产工序，由3个操作机台来完成。9个工序为：装料、熔化、保温、精炼、过滤、连续浇铸、剪头、连续轧制、成3个操作机台是：熔化、浇铸、轧制。其中装料、熔化、精炼工序为熔化机台部分；过滤、连续浇铸工序为浇铸机台部分；剪头、连续轧制工序为轧制机台部分。一、装料工序1、 电线电缆使用的电工铝纯度一般要求不低于99.70%,并符合GB/T1196—93规定。为了防止铝单线出现裂纹倾向和单线机械强度不达标，必须使Fe含量大于Si含量，其中Fe含量和Si的比例应控制在1.3〜2.0之间。配方2.1若铝锭中Fe含量和Si含量比例达不到1.3或Fe含量小于Si含量时，在尽量少降低铝导电率的条件下为了保证铝线的强度，应对铝进行控铁处理，在铝中加入适当的铝铁合金。2.2若铝锭中V、Mn、Ti、Cr4种微量元素总量大于0.01%时，需加入铝硼合金。硼在铝中可以降低V、Mn、Ti、Cr微量元素杂质对导电率的影响。另外硼的加入可以起细化晶粒的作用。2.3若Si含量在0.09〜0.13%时，在加料过程中加入一定的铝稀土合金，使硅与稀土结合形成化合物，减少游离硅对铝组织结构的危害，提高铝杆的导电性能与机械性能。2.4对优质产品的化学成分应控制为：FeV0.15%,SiV0.12%,CuV0.01%。杂质总和小于0.29%。开始上料时，应连续上料到炉满为止，炉膛上部空炉端不允许超过400mm，防止火焰外冲，也不允许装料过满。采用铝稀土、铝硼和铝铁中间合金作为辅助材料加入，根据原材料和可能的配料结果以及生产实践经验，可以采用一种或几种处理方法，以保证取得最佳的技术经济效果。设备主要技术参数（提升小车及料斗）提升高度：8.7m最大提升重量：500kg提升速度：2.5m/min二、熔化工序熔化工序在熔化炉（即冲天炉）中完成。熔化工序的作用是把铝锭通过加热熔化成铝液。铝锭熔化后铝液的温度控制在720°C〜740°C，不大于760°C。温度过高，铝液大量吸气，气体与铝液在高温下反应形成铝液中夹渣，直接影响铝杆质量。技术参数炉膛腔直径：1400mm有效高度：7.14m有效容积：10.8m3熔炉总高：7.78m熔化标称速度：5T/h天然气用量：130m3/h铝金属烧损：最佳状态0.5%〜1.0%，平均值约为0.7%，最大烧损在3%以内。控制要点2.1尽量避免水分与铝液接触，与铝水接触的进出口、出水口、流槽等各类工具都应涂上涂料并用火烤干，各类原料、工具应保持干燥。2.2装料熔化时，在炉内维持小火的情况下，迅速装料至满炉，以减少空炉烧损时间，待料装满后，关闭炉门，并适当关闭烟道闸门，使炉内形成正压，正常熔化火焰为桔红色，炉内温度在1200°C左右，炉内保持微还原性，减少烧损比。三、精炼部分目的：除气、除渣以及均匀其化学成分，从而提高产品的质量。因为在熔化过程中，如氧化、吸气、混入夹渣等都会造成铝杆机械性能和电性能变坏，成分不同的调配料，熔化后成分不均匀，因此精炼过程中要充分进行搅拌，使其均匀。精炼形式：精炼分为化学精炼和物理精炼两种。化学精炼是依靠精炼剂产生的吸附作用来达到去除氧化夹渣、气体的结果，也称吸附精炼；物理精炼是依靠物理作用达到精炼目的的精炼方法。连铸连轧生产工艺中多采用化学精炼法。精炼在保温炉中完成。保温炉由两个分别独立的炉体组成。精炼方法：采用喷吹精炼装置。以氮气为载体，将精炼剂粉末均匀吹入到熔体内，在精炼的过程中要进行充分的搅拌，以保证铝液成分的均匀性，使精炼剂与铝液中的杂质充分接触反应，然后静置铝液20分钟以上，便于的杂质与铝液分离。保温炉技术参数熔池底面尺寸：3240X1940=6.29m2炉壁厚度：580mm最大盛铝深度：490mm炉膛平均高度：1.32m熔铝最大允许容积：3m3X2最大容量8TX2熔铝池长宽比：1.67：1精炼原理：用喷吹式精炼装置将氮气吹入铝液中，产生氮气气泡后，由于存在分压差，铝液内的氢气向氮气泡扩散，随着气泡在铝液中上升，将铝液内的氢气带出铝液表面，达到除气的目的。保温炉温度：铝液温度越高，氢在铝液中溶解度就越大，铝液含气量就越高，同时温度过高，铝液和炉衬相互作用反应越快，会使铝液质量下降，因此应防止铝液过热，保温炉铝液的温度一般控制在730°C〜750°C。以保证后续工序的生产。注意事项：尽量避免水分与铝液接触，氮气及精炼剂应保持干燥。保温炉铝水装满后，加精炼剂精炼，精炼剂应加热到铝液的每一个角落，充分精炼后，上下左右均匀搅动，将铝液表面浮渣扒出，扒渣一定要干净，不允许有残留，然后静置，静置后的铝水不允许搅动，防止浮渣浮起，造成渣子进入铝液，轧制或拉丝时断杆、断线。清渣静置到规定时间后，快速进行炉前化学分析，符合标准后，即可放入铝水浇铸轧杆。常用的涂料组成及配比8.1滑石粉（3MgO〜4SiO2,H2O）：22%水玻璃（Na2SiO3）：3%水（H2O）:75%8.2所有与铝水接触的铁质工具必须涂上涂料。8.3涂料应随用随配，防止变质，配料时，先将所有涂料筛分，再将水预热到60〜80C，缓慢加入水玻璃并搅拌均匀，然后加粉料仔细搅拌均匀即可使用。8.4涂覆时，将清理工具预热至200〜250C，温度过高，喷涂时会起粒子，温度过低，则涂料不干，会产生流痕，涂不均匀，预热后，要迅速均匀地涂覆。四、过滤工序过滤的作用：主要是清除铝液中部分氧化铝及其它杂质。在生产中可采用网状过滤器和块状过滤器过滤。该工序在连续浇铸工序中的中间煲完成。原理：铝水通过中性或活性材料制成的过滤器，使铝水中处于悬浮状态的夹杂物受到机械阻隔而达到分离排除目的。五、连续浇铸工序设备组成及技术参数1.1连续浇铸工序设备包括流槽、过滤器、中间煲、液面控制器、结晶轮、张力装置、压轮、钢带、内外冷却装置、送锭引桥、剔锭器及钢带涂油装置。1.2技术参数结晶轮直径：1500mm结晶轮截面积：244mm2铸锭截面积：2420mm2浇铸速度：7.6〜15m/min冷却水水压：0.2〜0.3Mpa冷却水水量：60t/h（内冷40t/h，外冷20t/h） 钢带最大长度：10.6m厚度：1.9〜2.0mm宽度：120〜125mm 含碳量为0.3%的低碳钢浇铸工艺参数浇铸温度应在690°C〜720°C。浇铸温度在保证能正常浇铸条件下越低越好，因为浇铸的铝水温度越低，铸锭结晶组织越细小，这对于保证连铸连轧的生产质量有着非常重要的作用。浇铸速度与冷却速度应配合一致，保证铸锭离开引桥后的温度在480C~520C之间，同时浇铸速度与轧制速度匹配。冷却一区水量（中）二区水量（最大），三区（大），四区（随铝锭调节）。循环水初温：25〜40C，终端：35〜50C。浇铸原理熔化的铝液从保温炉经流槽流入浇煲，经过滤器过滤，浮动的塞头控制流量，铝液从下浇煲水平浇铸到由结晶轮和钢带组成的模膛内，冷却水喷射到钢带上从而使铝液逐渐冷却并铸成铝锭，结晶轮上已结晶的铝锭由剔锭器剔出，并沿引桥送入丫形连轧机。影响因素冷却速度对于金属及合金的结晶组织有决定性影响。如果冷却速度速度很小，则所获得的结晶组织必然是粗大的等轴晶体；冷却速度增加，就会出现柱状晶体；冷却速度越大，柱状晶体的公布范围也越广。如果冷却速度极大，可以获得十分细密的连续柱状晶体组织及极细微的等轴晶体组织。浇铸温度及速度对结晶组织也有很大的影响。通常过低的浇铸温度易获得细小的结晶组织；过高的浇铸温度易获得粗大的的结晶组织。浇铸速度对于结晶组织的影响如下：较低的浇铸速度易获得具有显著方向性的结晶组织；过高的浇铸速度易获得过分发育的致密性较差的树枝状晶体。六、 铸条剪头工序目的铸条剪头工序是通过油压剪剪掉刚生产时处于不稳定状态的铸条，保证轧制出的铝杆质量稳定。并可以使铸条端头被压成利于咬入轧机的形状。设备技术参数最大剪切力：12000kgf最大剪切行程：65mm最大剪切面积：2600mm2工艺控制要点铸条在进入轧机前，由于刚开始浇铸，流槽、浇煲、结晶器、冷却水等处于不稳定状态，铸条质量不稳定，因此刚开始的7米左右要剪掉，并回炉重熔，断口要整齐，不能错扭，箭头完毕后，用铁锤对头部不规则部分打成规则形状，利于咬入轧机，铸条飞边必须铲除，进入轧机的铸条温度应在480〜520°C，温度过低不能进入轧机。七、 连续轧制工序目的属于一种热加工工艺，它的目的是使线材变形，并改变铸造组织。轧制是金属塑性加工方法之一。轧制过程是借助于旋转轧辊与轧件间的接触磨擦，将轧件带入辊缝间隙中，在轧辊压力作用于下，使轧件在长、宽、高三个方向上产生塑性变形。轧制方式分为三种：纵轧、斜轧和横轧。根据轧件的温度状态分为热轧和冷轧。铝连铸连轧轧制方式属于纵轧方式。根据温度状态属于热轧。热轧不但有大的加工量，而且在热轧过程中，铸造组织中的缩孔、疏松、空隙、气泡等缺陷得到压密和焊合，能有效提高组织的均匀性，改善金属的强度和韧性。连续轧制工序设备主要包括三辊Y型连轧机、传动系统、润滑油系统、冷却系统、电气控制系统、安全保护装置、收线系统。连轧机由15架三辊Y型机架构成。偶数架供七付，奇数架8付左右交替布置，Y型连轧机的孔型结构一般采用弧三角一圆孔型系统，每付机架前后分别装有导卫装置，奇数架入口导卫为滚动式，偶数架入口导卫为滑动式。这种结构使金属在轧制过程中处于三向压缩状态。在连轧机中，导卫装置的主要作用是：正确的诱导轧件连续地进、出轧辊孔型，进行稳定的轧制，并防止一旦轧件产生堆挤现象时，不致使其进入机架轧辊内部。轧制基本原理：一根轧件同时在两个或两个以上的机架中轧制时称为连续轧制，也称为连轧。在连过程中，任何一机架的轧制条件都要受到相邻机架的轧制条件的影响。轧制金属每秒钟内通过各机架的量（体积）应该是常数，也就是说，连轧各机架在每秒内所轧制的金属流量应保持相等，即秒流量体积不变。F1V1=F2V2=……=FnVn=Fn+1Vn+1=常数F—金属截面积 V—轧制速度实际上，在生产中是保持不了秒流量体积不变的原则，而是同时存在着三种状态：（1） 自由轧制状态：Vn=Vn+1，第n道轧制速度等于第n+1道的咬入速度，在连轧中不存在速度差，称无速差轧制。（2） 推力轧制状态：Vn>Vn+1，n道的轧出速度大于n+1道的咬入速度，即在两机架间产生堆料现象。（3） 张力状态轧制：Vn<Vn+1的咬入速度，即在两机架间产生张力。在实际生产中由于设备、工艺、轧件、孔型等因素的变化，因此在连续轧制过程中三种状态是在交替变换下进行的，而后两种轧制状态的堆、拉值，即张力系数（或称堆拉系数），是保证连续轧制进行的关键。如果堆拉值超过允许值，则会造成挤线或拉断轧件情况，破坏了正常轧制状态。轧辊孔形设计时对张力系数的选择要保证在1〜2%之间，前两道要采用负张力一即堆挤，因为铸件一旦有轻微的裂纹，可以进行压合，其它道次采用正张力，由大逐渐变小。设备参数机架数：15架 轧辊名义尺寸：255mm 相邻机架传动比：1：1.25轧制中心高：902.5mm润滑油温度：35〜45°C绕杆头转速调节范围：80〜200r/min收线框外径：1800mm收线框内径：800mm收线框高度：1400mm工艺规程6.1铝条从引桥出来以后，要对铝条进行打头，打头的目的是减小咬入角，便于轧机咬入。铝条要保持平直，无开裂，无飞边，打头结束后，由4〜5人将铝条抬平，不允许弯曲，把头部喂入机架，一齐用力将铝条推入第一轧孔内，并同时迅速压下导向轮，并观察铝杆是否顺利通过各机架，直到铝杆从绕杆机穿管中进入铝杆绕线框内。6.2乳化液浓度一般为20%，水与乳化液比例为4：1，流量大小的规则是：前三个机架及后三个机架流量大，中间4-6小些，7-10偏小，目的是便于轧杆，保证铝杆温度控制在300〜330°C左右，即保证产品延伸率。连铸连轧在完成铝杆成圈后即结束连铸连轧工序生产。连铸连轧工艺过程中应注意事项：烘炉应遵循“逐步升温，适当保温，内外干透”的原则。每升温100C