SCR法和Contirod法铜杆生产线的比较
连铸连轧法生产铜杆---图
连铸连轧法生产铜杆一、连铸连轧铜杆生产工艺过程: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二、连铸连轧铜杆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。
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。
SCR系统是在CCR的基础上改进而成的如图2-35,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6845 mm²,理论能力2518t/h。
图2-351——提升机及加料台2——熔化炉3——保温炉4——液压剪5——铸锭整形器6——飞剪7——酸洗8——卷取装置9——精轧机组10——粗轧机组11——连铸机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。
SECIM系统(图2-36),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2-361——熔化炉2——保温炉3——四轮式连铸机4——去切边角装置5——予处理装置6——粗轧机7——中间剪刀8——精轧机9——清洗管道10——自动绕杆机三、主要工艺设备1.竖炉竖炉熔铜炉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。
(完整word)CONTIROD8毫米铜杆生产线,影响产品质量因素
CONTIROD生产线影响产品质量因素铜杆生产工序是一个组合的生产整体,当某一个工序出现异常时,都会影响产品质量,所以每个工序对质量控制有一定的严格控制标准,才能生产出合格产品。
一。
竖炉1.竖炉原材料为电解板质量要求:表面无铜豆、铜绿、无污泥、油污现象。
单板铜绿的总面积应不大于单面面积的3%;单板铜豆的总面积(5mm以上)不大于单板总面积的10%;单块重量不小于15kg或中心厚度不小于5mm.原因分析:1)电解铜表面铜豆多时,砷、锑、铋、铅、氢等杂质含量较高,由于此类杂质为脆性,生产的铜坯容易脆断。
电解铜表面烫洗不干净、存放在潮湿的环境中较久,会造成较多铜绿,常见于阴极铜的挂耳处。
因碱式碳酸铜,硫酸铜晶体(CuSO4 ·5H2O= CuO + SO2 +H2O ,又因SO2与CO反应生成S,另外CuO还可以与CO作用生成高熔点脆性化合物Cu2O)在高温下可产生硫和氧化亚铜。
硫会显著降低铜线坯的加工塑性,氧化亚铜是脆性化合物。
另外因铜液中水蒸汽分解成H2,它使晶界间破裂和产生较大的气孔,引起“氢脆”。
问题的解决方法:加入微量的富铈稀土,能把光亮铜杆的有害物质硫和过量的氧脱离出来.因为硫与铜生成硫化亚铜,降低铜的塑性,氧与铜生成氧化亚铜,降低了铜的韧性。
稀土元素与氧、硫的结合能力很强。
因此可以代替铜,生成稀土氧化物和稀土硫化物,部分形成的渣出去,稀土能把铜中少量的硫去除,(CU2S+CE=2CU+CES)稀土能把氧化亚铜分解(CU2S+CE=2CU+CEO)。
实践证明:稀土的加入使铜铸坯得到改善。
从铸坯的断面看出,晶粒得到细化,柱状晶区域缩小,等轴晶扩大;对铜杆试样进行了拉伸、扭转实验,延伸率和扭转均有所提高;导电率试样都在0.0017Ωmm2/m,其数据低于铜线杆一级杆导电率标准;加入富铈稀土对铜液确实起到了净化作用,对氧和硫的脱除能力很强,结果表明:添加微量稀土元素,不仅能明显提高材料的延伸率,而且还提高了其导电性能,同时降低了材料中的氧含量,性能指标从原来的2级品上升为1级品,从而提高了最终产品的档次。
电炉炼钢四种废钢预热技术对比:吊篮型、直流双壳炉型、竖炉、康斯迪
电炉炼钢四种废钢预热技术对比:吊篮型、直流双壳炉型、竖炉、康斯迪我国电炉炼钢的综合能耗偏高,尚未达到国际先进水平。
而电炉炼钢中富氧技术的应用直接导致了电炉烟气温度上升,温度可达1300℃,随烟气显热带走的热量占总投入热量的13%~20%。
理论上废钢预热温度每增加100℃,可节约电能20千瓦时/吨钢。
除节约能源、降低消耗外,废钢预热还可缩短冶炼周期,提高生产率。
目前,成功得到工业应用的废钢预热技术主要有吊篮型、直流双壳炉型、竖炉型和Consteel(康斯迪)型4种。
吊篮型预热方式是将装满废钢的吊篮放入容器中进行预热,同时备用吊篮轮流连续使用。
实践表明,吊篮型废钢预热的效果受到废钢种类、烟气温度、预热时间等因素影响,不同电炉节省电力的大小差别较大,通常可以回收20%~30%的烟气余热,降低电耗10千瓦时/吨钢~35千瓦时/吨钢(平均为20千瓦时/吨钢),冶炼周期缩短3分钟/炉,节约电极0.3千克/吨钢~0.5千克/吨钢,提高生产率约5%。
随着电炉炼钢技术的发展,电炉冶炼周期时间缩短,要提高烟气余热回收率,就需要提高废钢预热的时间和预热废钢的比例,从而需要多个吊篮进行预热,通过串联形成吊篮型多级废钢换热,提高了预热效果。
吊篮型废钢预热在节约电力的同时,也带来了污染物排放问题,特别是二氧芑(致癌物)的产生,其主要是废钢中的油分、涂料、橡胶、化学合成品等有机物和锌、镉镀层挥发物在预热装置中温度较低时加热而产生。
受到吊篮局部过热变形、废钢黏结的限制,预热温度不能太高,预热效果有限,限制了该方法的推广使用。
直流双壳炉型废钢预热法寻求节能突破,为提高电炉生产能力,日本率先开发出直流双壳电炉,可达到100%废钢预热,可减少电耗60千瓦时/吨钢~90千瓦时/吨钢。
受换热能力和废钢类型的限制,直接采用烟气余热来预热废钢的双壳炉型实际很难取得预期效果,故多采用带有烧嘴的双壳炉型废钢预热方法,而且需要增加其他燃料。
尽管这种方法吨钢耗电量能够减少,生产率提高20%以上,通常节约20千瓦时/吨钢~40千瓦时/吨钢,但因增加了其他能源,导致节能效果下降。
低氧铜杆及其生产工艺研究
低氧铜杆及其生产工艺研究摘要: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/T 3952-2016《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1 T1铜线坯杂质化学成分表2 T1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。
铜及铜合金线材生产概况
AWS ERCuAl-A3
高强耐蚀,用于氩弧焊, 热加工性良好,冷加工性 能较差,组织α+β,主 要用于耐海水腐蚀部件的 焊接,可以用做低氢电弧 焊焊芯。
7
高锰铝青铜 C63380 CuP7 CuPAg2 CuPAg5 CuPAg15 C71580
含硅锌白铜
蒙奈尔
镍合金
1/2H
Φ2~4 AWS ERCuMnNiAl
规格 mm 2.6 3 2.6 8 2.6~22 2.6~22 2.6
用途 飞机、医疗器件 滑接线 电线 整流器铜条、耐热线、滑接线 汽车、滑接线 针-格-网
250
198.8
200
183.9
150
20.2
60.2
0 2000
2001
2002 2003 年度
2004
近年来,铜及铜合金线材发展的特点主要表现在: 1、高导电纯铜线增长迅速,主要用于制造各种电缆导线,我国自九十年代开始,陆续引进 数条先进的铜线杆连铸轧机组,使目前高导纯铜线生产能力达到年产 200 万吨的水平,基本 满足国内市场需求; 2、世界铜合金线材产量大约 50 万吨,主要生产国为美国、日本、德国,2004 年三国铜合 金线材产量及出口量见表 1。随着我国加工制造业的蓬勃发展,铜合金线材市场需求旺盛, 平均增幅达 15%,预计今后增幅可达 10%左右,市场年需求量在 9~10 万吨之间,占线材总 用量的 5~6%,占铜加工材的 2~3%,主要消费领域需求量及所占百分比见表 2,各种铜合 金线材市场需求及所占百分比见表 3,其中增长幅度较大的应用领域如表 4 所示,主要发展 方向如下: ·以各种铜合金焊丝、汽车电气连接线、插接线、电极丝、高能电池线为代表的特种复杂 铜合金线材国内、外市场供应严重不足,其生产特点是多品种、小批量,属于高附加值产品, 其品种性能分布间图 5。近年来随着造船、化工、各类大型管道、海洋工程的蓬勃发展,该 类合金线材已成为目前最具发展潜力的线材品种,其中正在形成市场规模的高性能线材品种 及用途见表 5; ·轻工用铜合金线材需求量日益增长,以 H65、C36000 等为代表的黄铜线材市场巨大,其 用量占铜合金线材总量的 65%左右,产量稳中有升。 ·目前我国铜合金线材生产主要集中在如下企业: 广州金一百、宁波有色合金有限公司(现 博威集团)、天津有色线材厂、上海棒线厂、宁波金田、沈阳有色金属加工厂、上海斯米克、 南京合金线材厂、西北铜加工厂,这 9 家企业产能约 5 万吨,尚不能满足日益增长的合金线 材的市场需求。
连铸连轧生产铜线杆技术述评
连铸连轧生产铜线杆技术述评毛允正【期刊名称】《资源再生》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】4页(P53-56)【作者】毛允正【作者单位】西部矿业投资(天津)有限公司【正文语种】中文1965年美国南方线材公司联合摩根公司和西屋电气公司开发建成世界第一条铜杆连铸连轧生产线(SCR法)。
1973年德国克虏伯公司在比利时霍博特奥费尔特冶金厂开发成功新型连铸连轧光亮铜杆生产方法:哈兹列特——克虏伯法,即Contirod法,现该技术属德国西马克梅尔公司。
上世纪七十年代末意大利康梯纽斯公司在铝杆连铸连轧生产线的基础上开发出Properzi铜杆连铸连轧生产线。
八十年代中期,康梯纽斯公司和西班牙拉法格公司联合米兰大学和巴塞罗那大学的专家学者开发一项全废铜为原料连铸连轧生产铜杆的专利技术,称为FRHC法杂铜精炼工艺,即火法精炼高导电铜生产工艺。
上世纪八十年代,上海冶炼厂联合洛阳有色金属加工设计研究院、北京钢铁设计总院和上海机电设计院建成我国自行设计、制造了第一条铜杆连铸连轧生产线,规模3万到5万吨。
连铸连轧技术利用铸造时的热量进行轧制成材,而不经中断和加热,具有对原料要求低、产量大、生产效率高、能耗成本低、质量稳定、性能均匀、表面光亮等特点,给铜工业发展带来一次伟大变革。
目前世界上90%以上的铜线杆都用连铸连轧技术生产。
用阴极铜为原料的连铸连轧生产铜杆一般分为四个步骤:熔化——铸坯——轧制——绕杆,目前建成单条生产线最大产能已达到48吨/小时,年产可达到35万吨。
SCR法、CONTIROD法、PROPERZI法在设备的总体流程配置上均相似,仅具体到某个设备上有些不同而已。
连铸连轧设备主要有熔炼炉、铸造机、轧机。
三种连铸连轧法最大的区别在铸机上,三种不同的铸机如图1所示。
1. SCR法SCR法是由美国南方线材公司、摩根公司和西屋电气公司共同研制开发的。
主要的工艺设备为:熔化采用美国精炼公司的竖炉,铸造采用五轮钢带式连铸机连铸,轧制配备了摩根二辊悬臂式连轧机组。
SCR法和Contirod法铜杆生产线的比较资料讲解
美国SCR法和德国Contirod法铜杆连铸连轧生产线的比较美国南方线材公司的SCR法美国南方线材公司的SCR法是由美国南方线材公司、摩根公司和西屋电气公司共同研制开发的。
主要的工艺设备为:熔化采用美国精炼公司的竖炉,铸造采用五轮钢带式连铸机连铸,轧制配备了摩根二辊悬臂式连轧机组连轧。
连铸机铸出铸坯截面为梯形,铸坯从连铸机引出后只须弯曲一定角度后即可直接进入连轧机组。
美国SCR连铸连轧铜杆生产线型号规格见表SCR法主要工艺设备连接图德国西马克·梅尔公司的Contirod法德国西马克·梅尔公司的Contirod法又叫康特洛德法。
主要的工艺设备为:熔化同样采用美国精炼公司的竖炉,铸造采用美国哈兹列特公司的双带式连铸机,轧制配备了德国克虏伯公司的二辊连轧机组。
双带式连铸机上下钢带之间的距离与左右側壁之间的距离均可根据工艺的要求进行调整,铸坯截面为矩形,因此也能用来轧制扁铜带。
Contirod连铸连轧铜杆生线型号规格见表德国Contirod连铸连轧铜杆生线主要工艺设备连接图美国SCR法和德国Contirod法铜杆连铸连轧生产线简述1.美国SCR法和德国Contirod法铜杆连铸连轧生产线工艺流程表观相似:首先都是将电解铜和返回料由地面叉车运止加料机,经加料口加入竖炉内。
但是风机送来的空气与燃气美国SCR法和德国Contirod法的混合方式不同,SCR法是分组混合后送烧嘴,Contirod法是在烧嘴前单独混合后进入炉膛,整个熔化过程通过对燃气中CO的自动控制,使熔化过程处于微还原气氛中。
炉内熔化铜液的温度控制在1115℃左右,正常生产时出竖炉铜液中氧含量一般小于100ppm。
熔化了的铜液经过上流槽流入可转动的保温炉。
保温炉根据连铸机的浇铸速度的快慢,控制通过下流槽进入浇铸包或中间包的铜液。
为防止流动铜液被氧化,上、下流槽都加盖板封闭,用燃气加热保温。
连铸机的浇铸温度控制在1120℃左右。
铜线杆
1 铜线杆生产基本概述铜线杆是生产电线电缆,漆包线,电子线等铜线材的必需坯料,而铜线材是电子, 电气及通讯等工业的重要基础材料之一,因铜及铜合金材质具有良好的导电性,导热性及加工塑性,而被广泛地应用于电子,电气,通讯等领域.随着世界电子电信高速稳定的发展,电线电缆,漆包线及电子线等行业对铜线材的需求也高速的增长,因而带动其上游产品铜线杆的需求越来越大,对其质量要求也越来越高. 从世界铜线的发展历史和现状来看,线材生产与消费总体上保持平衡,线材生产大国同时也是线材消费大国,线材的主要消费市场均在西方工业发达国家,这些国家的铜线材消费均居世界前列.目前世界上线材消费最多的国家是美国,其次是日本和德国.据有关资料统计,2000年铜线材的消费量美国,日本,德国分别为253×104t,88×104t和63×104t.世界电子工业,电气工业和通讯工业的发展巨大地拉动着铜加工工业的发展,目前世界铜产量的60%用于导体的生产.铜导体虽受到铝线和光纤的冲击,但在许多领域仍然有广阔的市场(如低压电线,地下电缆,设备,仪表和电机等还在大量的使用铜线),并还在不断地扩展新的应用领域,至今铜导体的用量有增无减.据有关部门统计,每年国际市场需要各种漆包线150×194t,其中日本40×104t,美国60×104t;年需各种低压电缆约3000万公里,电话线市场需求量大于1300万对公里,CATV电缆大于140万公里.由此可见,在国际市场上,铜线的需求量非常大.2 铜线杆生产设备特点铜线杆生产中最主要四种方法的设备,我国都应有尽有.拥有2台套浸涂法设备和至少700余台套的上引法机组用于生产无氧铜线杆,保守估计,设备年生产能力在180万吨至200万吨;从德国,美国,意大利引进的铜铸轧机组超过10台套,加上国产的连铸连轧机组,光亮铜线杆的生产能力至少为50万吨至60万吨;至于原有常用的横列式轧机轧制黑铜线杆,加上用水平连铸法制作型材的坯料,其年生产能力不低于30万吨至50万吨.也就是说,我国拥有的生产设备中,无氧,低氧铜线杆的年生产能力在220万吨至250万吨左右.加上黑铜线杆生产能力,将超过300万吨.由于乡镇企业的大量出现,一些简易的生产铜线杆的方法,也就无法在此估计之中.但上引法生产铜线杆规模小,产量低,无法与连铸连轧大规模生产竞争;传统的热轧法生产的黑铜线杆不仅产品质量差,而且对环境污染严重,能耗高,国家将要淘汰生产.目前世界上铜线杆生产主要采用连铸连轧法,其特点:连铸速度快,长度大,产量大,节能;产品质量稳定,性能均一,表面光亮.传统的热轧法在世界工业发达国家已逐渐被连铸连轧取代.国际上铜的连铸连轧生产线主要有:意大利的Properzi系统(缩称CCR系统),美国的South Wire系统(缩称SCR系统),德国的Krupp/Hazelett系统(缩称Contirod系统),以及法国的SECM系统.这些系统在原理上基本相同,其差别主要在铸机和轧机的形式和结构上.CCR系统采用双轮铸机和Y型轧机,对大截面锭子,在原轧机前加两平一立辊机架,箱式孔型.SCR系统采用一大四小的五轮铸机,平立辊连轧机,箱一椭一圆系统.Contirod系统与SCR 基本相同,但铸机改为"无轮双钢带式",即Hazelett式.SEC1M系统采用一大三小的四轮式连铸机,箱一扁一圆,扁一扁一圆系统.世界上拥有连铸连轧生产线最多,生产能力最大的国家有美国,日本和德国.连铸连轧生产线中采用最多的是SCR(美国南方线材公司)生产线,目前世界上拥有的SCR连铸连轧生产线已达69条,分布在世界上25个国家和地区,产量占世界铜线杆产量的50%以上.我国拥有CCR,SCR和Contirod的铜连铸连轧机十余台,其中产量高的年产10万吨铜线杆,而且这些连铸连轧机生产出来的铜线杆质量都十分好,特别像Contirod系统生产的铜线杆,深受用户喜爱,而且有很大的出口份额.我国还自己设计制造铜连铸连轧机,但采用者较少.3 铜线杆生产工艺分析铜线杆制造技术当前最主要的有四种,分别生产不同材质的铜线杆.生产含氧量在20ppm以下的无氧铜线杆,采用浸涂成型法和上引冷轧法;采用连铸连轧法制造的铜线杆为光亮铜线杆;采用铸锭,回线式(或称横列式)轧制的铜线杆为黑铜线杆.六十年代末,美国通用电气公司开发浸涂成型法(Dip—forming)新工艺制造铜杆.浸涂成型是利用冷铜杆吸热的能力,用一根较细的冷纯铜芯杆(或称种子杆),垂直通过一只能保持一定液位高低的铜水池,使铜水与该移动的种子杆表面铜熔合在一起,并逐步凝固结合成较粗的铸造状态铜线杆,然后经冷却,热轧,冷却,绕制成圈,整个过程是在封闭的,有惰性气体保护下进行的.哈尔滨电缆厂引进了浸涂法设备后,生产出质量优良的含氧量在20ppm以下的铜线杆,在八十,九十年代中为该厂获得良好声誉与经济效益.七十年代初,芬兰的Outokumpu公司成功的采用上引冷轧法制造无氧铜线杆.它是利用一种管式铜套(即石墨结晶器)其下端伸入并浸没在熔化的铜液面下,上端与真空泵连通,开始时将结晶器内空气抽出,在真空作用下,使管内产生负压,铜液徐徐吸引向上,并在引升器附近很快凝固成光亮铸锭.然后经冷轧或冷拉成杆.上引法生产的铜杆含氧量在lOppm以下,表面光亮.自八十年代初,我国由芬兰引进上引法生产铜线杆的机组以后,以上海电缆研究所为主对上引组仿制并国产化,获得很大成功.目前上引法铜产量占有我国用铜线杆数量的一半.上海电缆研究所生产的上引法机组,产量世界第一,且由于质优价廉而畅销国内外.这是九十年代铜线杆生产的很大成功.常规的,传统的铜线杆生产法,是把铜液铸成船形锭后再加热,经横列式(或称回线式)轧机轧制而成黑铜线杆.这种铜线杆表面发黑有一层氧化皮,长度又受到铜船形锭重量的限制,含氧量超过200ppm至500ppm,因此影响下道工序加工的性能,特别拉细线时更受影响,拉线时断线事故更易发生.现对上述四种方法生产的铜线杆作一个比较: 浸涂成型法:能生产大长度光亮无氧铜线杆,导电率为101~102%1ACS,含氧量20ppm以下,铜线杆圈重3.5~10吨.上引冷轧法:能生产大长度光亮无氧铜线杆,导电率为101~101.4%1ACS,含氧量lOppm以下,铜线杆圈重2吨.连铸连轧法:能生产大长度光亮低氧铜线杆,导电率为101~102%1ACS,含氧量200~300ppm,铜线杆圈重达5吨.回线轧制法:生产短长度有氧化皮的黑铜线杆,导电率为99.5~100.5%1ACS,含氧量200~500ppm,铜线杆圈重只有86~136公斤. (因受船形铜锭重量的限制) 在欧洲曾对上述四种方法的下道工序和拉线结果进行调查.我国在九十年代中期为发展耐冷冻漆包线,对漆包线用铜材材质和加工工艺立题研究,经过大量的对比试验得出了几乎与欧洲试验相同的结论:用浸涂法生产的铜线断线的次数很少;用连铸连轧法生产的铜线杆,由于含氧量适中,因此它的缺点很少,其中用Contirod法生产的铜线杆,比SCR法或CCR法生产的铜杆更软,延伸率好,表面质量很好;用回线轧制法生产的铜线杆,在拉制小直径的铜线时断头率高.上引冷轧法生产的铜线杆质量也很好,但应防止在生产时渗入较多的废铜线或其它旧铜料而影响本来是良好质量的铜线杆. 国内连铸连轧生产线主要分布在长江以南,大部分投产早,规模小,在经济规模上没有多大的优势,有1O万吨规模生产线的企业只有南京华新,常州金源,潮阳马华窿,另外江西铜业从美国引进的15万吨连铸连轧线杆项目于2003年投产.由天津钢管有限责任公司投资兴建的天津大无缝铜材有限公司引进德国Contirod连铸连轧生产线,年产15—18万吨铜线杆,已于2004年4月开始试生产,相应的后道加工设备也将在年底安装调试,即将成为国内最大的铜材加工企业.4 铜线杆生产发展前景目前我国工业总量已达相当水平,且在不断增长,与电线电缆关联的机械,电子,信息,汽车,通讯,运输,轻工等工业的不断增长,促进了我国电线电缆行业的发展,从而带动了电线电缆企业对铜线杆的需求.随着我国加入WTO,有很多理由相信电线电缆行业发展越来越快,电线电缆企业对铜线杆的需求越来越大:①我国加入WTO,电信工业的高速发展,势必带来通讯电缆用量的不断增加;②我国西部大开发将极大的刺激电线电缆的发展;③汽车将成为新的经济增长点,随着汽车工业的发展,汽车专用线和漆包线用量将有所增加;④今后我国将加大水利,铁路的建设,随着电气化铁路线长度的增加和机动车辆大量改造,这就使铜合金用电车线,机动车辆用电线大大增加;⑤城乡电网改造以及人民生活水平的不断提高,家用电器的普及率不断提高,必然带来铜线缆消费水平的提高;⑥作为我国支柱产业之一的建筑业发展很快,根据"九五"规划和2010年发展规划,建筑业已经成为国家的消费热点和经济增长点,因此,建筑用铜导线市场比较乐观.随着全球经济一体化的进程,国内铜线材工业在激烈的市场竞争中,优化配置生产要素,调整产品结构将尤其重要.用铸锭热轧法生产的黑铜线杆,由于对环境污染严重,生产成本高,质量差,能耗高,国家已要求在2000年底全部淘汰"黑杆"生产工艺和设备.这种政策有利于铜加工业,特别是线材加工业的发展,并将给光亮铜线杆提供更大的市场空间.铜线杆的后续对铜线杆的质量要求将越来越高.汽车用电线,电脑连接线,仪器连接线和电磁线等由于其直径较小,对铜线杆的综合性能要求较高,上引法生产的铜线杆硬度大,拉丝过程中断线频繁,而连铸连轧铜线杆较软,无需中间退火即可进行多道次拉伸加工且能满足多头拉丝机对原料的要求.因此,从电线工业拉丝生产工艺和设备的发展趋势来看,连铸连轧铜线杆市场前景广阔.。
SCR、SNCR法烟气脱硝技术对比分析
SCR、SNCR法烟气脱硝技术对比分析本文简要介绍了目前我国对于火电机组氮氧化物排放控制要求,燃煤机组烟气脱硝技术背景及两种烟气脱硝主流技术SCR(选择性催化还原法)、SNCR(选择性非催化还原法)脱硝技术的技术原理、性能特点和工艺流程。
分别对以液氨、尿素为原料的SCR、SNCR、SCR+SNCR脱硝技术方案工艺参数、工程投资、运行成本等进行对比分析。
对不同工况、场合烟气脱硝技术方案选择提供参考。
标签:SCR;SNCR;烟气脱硝1 概述随着我国经济的发展,在能源消费中带来的环境污染也越来越严重。
其中,大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为危害人类生存的四大杀手。
燃煤烟气所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质是造成大气污染、酸雨和温室效应的主要根源。
在我国,二氧化硫、氮氧化物等有害物质主要是由燃煤过程产生的。
为了应对日趋严重的大气环境污染。
新的环保标准出台,《火电厂大气污染物排放标准》GB 13223-2011 2012年1月1日开始实施,环保标准超越欧美现行标准。
从2012年1月1日开始,所有新建火电机组氮氧化物排放量限值为100毫克/立方米;从2014年1月1日开始,所有火电投运机组氮氧化物排放限值为100毫克/立方米,2003年12 月31日以前投产或通过建设项目环境影响报告书审批的燃煤锅炉的排放限值为200毫克/立方米。
我国烟气脱硝项目起步较晚,目前国内运行的烟气脱硝项目所采用的工艺也是引进欧、美、日等发达国家和地区烟气脱硝技术,目前发展迅速。
2 烟气脱硝技术简介火电厂烟气脱硝装置用于脱除烟气中氮氧化物(NOx),目前国内主流的烟气后处理脱硝路线主要包括SCR(选择性催化还原法)和SNCR (选择性非催化还原法)。
该类技术通过将氨(NH3)或其衍生物(如尿素等)作为还原剂喷入烟气中,使还原剂与烟气中的NOx发生还原反应,生成无害的氮气(N2)和水(H2O),从而达到脱除氮氧化物的目的。
铜杆CONTIROD生产线
设备的组成该条生产线由14组机架组成每小时生产48吨最高等级ETP铜杆CONTIROD生产线.这条CONTIROD生产线将是全新设备并采用成熟的技术。
产线将生产最高等级的铜线杆,最大生产能力在20个班(每班8个小时),每年生产48周(7680小时)的情况下可达到大约32万吨/年.主要特点和先进性:新设计的上料装置和烧嘴处气体混合的独立控制系统允许所加原料分布更加均匀和密集,因此具有很高的热效率,较低的燃料消耗和较低的氧吸入量.铸造机采用直线铸造原理(无弯曲),确保了铸坯具有细化的晶粒度和铸造结构均匀,氧以及杂质均匀分布,这些都是影响最终产品质量的最重要因素.由于每个机架都采用变频控制的单独传动,这样可保证无摩擦轧制,从而增加了辊环的寿命并使最终产品具有良好的表面质量.带有闭环过程控制的所有系统通过PLC系统进行控制,确保设备具有高的可靠性和生产率.为了便于设备的操作和维修,卖方开发了基于PC技术的功能强大的显示系统.PC系统和快速网络相连构成一个整体的控制系统.一体化的数据记录系统可储存重要的生产数据,如温度,浇铸速度,然气分析值等等.CONTIROD技术铜杆生产线主要包括:-带提升装置的竖炉-燃气加热保温炉-Hazelettt 双钢带铸机-摆式剪和铣边机-12机架单独驱动轧机-冷却和除鳞线-吐丝设备和集卷成型装置-线卷处理装置-附加线卷处理装置-供应系统: 液压系统,油润滑系统,涂蜡系统,乳化液系统, 清洗系统-电气系统设备-备件和易损件一套用于电解铜和废铜的新装料系统,装料灵活。
装料系统包括安装在平台上的卷扬机,料斗车以及控制系统。
独特的翻斗车设计合理,电解铜布料得到很大改进,废铜的装料简单易行- 竖炉设有自动调节烧嘴23个,能精确控制每个烧嘴中气体的混合。
当采用电解铜和废铜混合熔炼时,应防止自由氧进入铜液-带封罩的流槽铜液通过燃气加热带罩盖流槽将铜液从竖炉送达保温炉-氧的吸入量少。
铜线杆生产基本概述
铜线杆生产基本概述铜线杆是生产电线电缆,漆包线,电子线等铜线材的必需坯料,而铜线材是电子,电气及通讯等工业的重要基础材料之一,因铜及铜合金材质具有良好的导电性,导热性及加工塑性,而被广泛地应用于电子,电气,通讯等领域.随着世界电子电信高速稳定的发展,电线电缆,漆包线及电子线等行业对铜线材的需求也高速的增长,因而带动其上游产品铜线杆的需求越来越大,对其质量要求也越来越高.从世界铜线的发展历史和现状来看,线材生产与消费总体上保持平衡,线材生产大国同时也是线材消费大国,线材的主要消费市场均在西方工业发达国家,这些国家的铜线材消费均居世界前列.目前世界上线材消费最多的国家是美国,其次是日本和德国.据有关资料统计,2000年铜线材的消费量美国,日本,德国分别为253×104t,88×104t和63×104t.世界电子工业,电气工业和通讯工业的发展巨大地拉动着铜加工工业的发展,目前世界铜产量的60%用于导体的生产.铜导体虽受到铝线和光纤的冲击,但在许多领域仍然有广阔的市场(如低压电线,地下电缆,设备,仪表和电机等还在大量的使用铜线),并还在不断地扩展新的应用领域,至今铜导体的用量有增无减.据有关部门统计,每年国际市场需要各种漆包线150×194t,其中日本40×104t,美国60×104t;年需各种低压电缆约3000万公里,电话线市场需求量大于1300万对公里,CATV电缆大于140万公里.由此可见,在国际市场上,铜线的需求量非常大.2铜线杆生产设备特点铜线杆生产中最主要四种方法的设备,我国都应有尽有.拥有2台套浸涂法设备和至少700余台套的上引法机组用于生产无氧铜线杆,保守估计,设备年生产能力在180 万吨至200万吨;从德国,美国,意大利引进的铜铸轧机组超过10台套,加上国产的连铸连轧机组,光亮铜线杆的生产能力至少为50万吨至60万吨;至于原有常用的横列式轧机轧制黑铜线杆,加上用水平连铸法制作型材的坯料,其年生产能力不低于30万吨至50万吨.也就是说,我国拥有的生产设备中, 无氧,低氧铜线杆的年生产能力在220万吨至250万吨左右.加上黑铜线杆生产能力, 将超过300万吨.由于乡镇企业的大量出现,一些简易的生产铜线杆的方法,也就无法在此估计之中.但上引法生产铜线杆规模小,产量低,无法与连铸连轧大规模生产竞争;传统的热轧法生产的黑铜线杆不仅产品质量差,而且对环境污染严重,能耗高,国家将要淘汰生产.目前世界上铜线杆生产主要采用连铸连轧法,其特点:连铸速度快,长度大,产量大,节能;产品质量稳定,性能均一,表面光亮.传统的热轧法在世界工业发达国家已逐渐被连铸连轧取代.国际上铜的连铸连轧生产线主要有:意大利的Properzi系统(缩称CCR系统),美国的SouthWire系统(缩称维普资讯系统),德国的Krupp/Hazelett系统(缩称Contirod系统),以及法国的SECM系统.这些系统在原理上基本相同,其差别主要在铸机和轧机的形式和结构上.CCR系统采用双轮铸机和Y型轧机,对大截面锭子,在原轧机前加两平一立辊机架,箱式孔型.SCR系统采用一大四小的五轮铸机,平立辊连轧机,箱一椭一圆系统.Contirod系统与SCR基本相同,但铸机改为"无轮双钢带式",即Hazelett式.SEC1M系统采用一大三小的四轮式连铸机,箱一扁一圆,扁一扁一圆系统.世界上拥有连铸连轧生产线最多,生产能力最大的国家有美国,日本和德国.连铸连轧生产线中采用最多的是SCR(美国南方线材公司)生产线,目前世界上拥有的SCR 连铸连轧生产线已达69条,分布在世界上25个国家和地区,产量占世界铜线杆产量的50%以上.我国拥有CCR,SCR和Contirod的铜连铸连轧机十余台,其中产量高的年产10万吨铜线杆,而且这些连铸连轧机生产出来的铜线杆质量都十分好,特别像Contirod系统生产的铜线杆,深受用户喜爱,而且有很大的出口份额.我国还自己设计制造铜连铸连轧机,但采用者较少.3铜线杆生产工艺分析铜线杆制造技术当前最主要的有四种,分别生产不同材质的铜线杆.生产含氧量在20ppm以下的无氧铜线杆,采用浸涂成型法和上引冷轧法;采用连铸连轧法制造的铜线杆为光亮铜线杆;采用铸锭,回线式(或称横列式)轧制的铜线杆为黑铜线杆.六十年代末,美国通用电气公司开发浸涂成型法(Dip-forming)新工艺制造铜杆.浸涂成型是利用冷铜杆吸热的能力,用一根较细的冷纯铜芯杆(或称种子杆),垂直通过一只能保持一定液位高低的铜水池,使铜水与该移动的种子杆表面铜熔合在一起,并逐步凝固结合成较粗的铸造状态铜线杆,然后经冷却, 热轧,冷却,绕制成圈,整个过程是在封闭的, 有惰性气体保护下进行的.哈尔滨电缆厂引进了浸涂法设备后,生产出质量优良的含氧量在20ppm以下的铜线杆,在八十,九十年代中为该厂获得良好声誉与经济效益.七十年代初,芬兰的Outokumpu公司成功的采用上引冷轧法制造无氧铜线杆.它是利用一种管式铜套(即石墨结晶器)其下端伸入并浸没在熔化的铜液面下,上端与真空泵连通,开始时将结晶器内空气抽出,在真空作用下,使管内产生负压,铜液徐徐吸引向上, 并在引升器附近很快凝固成光亮铸锭.然后经冷轧或冷拉成杆.上引法生产的铜杆含氧量在lOppm以下,表面光亮.自八十年代初, 我国由芬兰引进上引法生产铜线杆的机组以后,以上海电缆研究所为主对上引组仿制并国产化,获得很大成功.目前上引法铜产量占有我国用铜线杆数量的一半.上海电缆研究所生产的上引法机组,产量世界第一,且由于质优价廉而畅销国内外.这是九十年代铜线杆生产的很大成功.常规的,传统的铜线杆生产法,是把铜液铸成船形锭后再加热,经横列式(或称回线式) 轧机轧制而成黑铜线杆.这种铜线杆表面发黑有一层氧化皮,长度又受到铜船形锭重量的限制,含氧量超过200ppm至500ppm,因此影响下道工序加工的性能,特别拉细线时更受影响,拉线时断线事故更易发生.现对上述四种方法生产的铜线杆作一个比较:浸涂成型法:能生产大长度光亮无氧铜线杆,导电率为101~102%1ACS,含氧量20ppm以下,铜线杆圈重3.5~10吨.上引冷轧法:能生产大长度光亮无氧铜线杆,导电率为101~101.4%1ACS,含氧量lOppm以下,铜线杆圈重2吨.27维普资讯连铸连轧法:能生产大长度光亮低氧铜线杆,导电率为101~102%1ACS,含氧量200~300ppm,铜线杆圈重达5吨.回线轧制法:生产短长度有氧化皮的黑铜线杆,导电率为99.5~100.5%1ACS,含氧量200~500ppm,铜线杆圈重只有86~136公斤.(因受船形铜锭重量的限制)在欧洲曾对上述四种方法的下道工序和拉线结果进行调查.我国在九十年代中期为发展耐冷冻漆包线,对漆包线用铜材材质和加工工艺立题研究,经过大量的对比试验得出了几乎与欧洲试验相同的结论:用浸涂法生产的铜线断线的次数很少;用连铸连轧法生产的铜线杆,由于含氧量适中,因此它的缺点很少,其中用Contirod法生产的铜线杆,比SCR法或CCR法生产的铜杆更软,延伸率好,表面质量很好;用回线轧制法生产的铜线杆,在拉制小直径的铜线时断头率高.上引冷轧法生产的铜线杆质量也很好,但应防止在生产时渗入较多的废铜线或其它旧铜料而影响本来是良好质量的铜线杆.国内连铸连轧生产线主要分布在长江以南,大部分投产早,规模小,在经济规模上没有多大的优势,有1O万吨规模生产线的企业只有南京华新,常州金源,潮阳马华窿, 另外江西铜业从美国引进的15万吨连铸连轧线杆项目于2003年投产.由天津钢管有限责任公司投资兴建的天津大无缝铜材有限公司引进德国Contirod 连铸连轧生产线,年产15-18万吨铜线杆,已于2004年4月开始试生产,相应的后道加工设备也将在年底安装调试,即将成为国内最大的铜材加工企业.4铜线杆生产发展前景目前我国工业总量已达相当水平,且在不断增长,与电线电缆关联的机械,电子,信28息,汽车,通讯,运输,轻工等工业的不断增长,促进了我国电线电缆行业的发展,从而带动了电线电缆企业对铜线杆的需求.随着我国加入WTO,有很多理由相信电线电缆行业发展越来越快,电线电缆企业对铜线杆的需求越来越大:①我国加入WTO,电信工业的高速发展,势必带来通讯电缆用量的不断增加;②我国西部大开发将极大的刺激电线电缆的发展;③汽车将成为新的经济增长点,随着汽车工业的发展,汽车专用线和漆包线用量将有所增加;④今后我国将加大水利,铁路的建设,随着电气化铁路线长度的增加和机动车辆大量改造,这就使铜合金用电车线,机动车辆用电线大大增加;⑤城乡电网改造以及人民生活水平的不断提高,家用电器的普及率不断提高,必然带来铜线缆消费水平的提高;⑥作为我国支柱产业之一的建筑业发展很快,根据"九五"规划和2010年发展规划,建筑业已经成为国家的消费热点和经济增长点,因此,建筑用铜导线市场比较乐观. 随着全球经济一体化的进程,国内铜线材工业在激烈的市场竞争中,优化配置生产要素,调整产品结构将尤其重要.用铸锭热轧法生产的黑铜线杆,由于对环境污染严重, 生产成本高,质量差,能耗高,国家已要求在2000年底全部淘汰"黑杆"生产工艺和设备.这种政策有利于铜加工业,特别是线材加工业的发展,并将给光亮铜线杆提供更大的市场空间.铜线杆的后续an-r_,对铜线杆的质量要求将越来越高.汽车用电线,电脑连接线,仪器连接线和电磁线等由于其直径较小,对铜线杆的综合性能要求较高,上引法生产的铜线杆硬度大,拉丝过程中断线频繁, 而连铸连轧铜线杆较软,无需中间退火即可进行多道次拉伸加工且能满足多头拉丝机对原料的要求.因此,从电线工业拉丝生产工艺和设备的发展趋势来看,连铸连轧铜线杆市场前景广阔.。
SCR连铸连轧铜杆生产线温度的控制
SCR连铸连轧铜杆生产线温度的控制铜加工2019年第3期(总第99期)SCR连铸连轧铜杆生产线温度的控制居敏刚郭均华(海亮集团有限公司311835)摘要:SCR低氧铜杆连铸连轧生产线工艺复杂,需控制的工艺参数较多,本文围绕SCR生产线温度控制展开分析和讨论,并提出对温度的控制措施和方法。
关键词:SCR生产线、温度、分析、控制前言目前,国内已投产的铜杆连铸连轧生产线中,以轮式连铸机为多,生产线工艺复杂,影响产品质量的因素也较多。
新材料有限公司对SCR改进,本文针对SCR生产线中各点的温度展开分析,并在此基础上提出了对温度的控制措施和方法。
1.竖炉温度的控制1.1 炉口温度Asarco竖炉具有高效、节能的特点,在铜③量,,,。
.1.2.1 熔化温度对耐火材料的影响耐火材料是能承受高温下产生的物理化学作用的特殊材料。
铜杆连铸连轧生产线使用的耐火材料,通常选用优质的碳化硅、氮化硅砖(SiC、Si3N4)或二者的结合材料,其主要化学成分和特性如表1、2。
竖炉的耐火材料,一般选用碳化硅、氮化硅砖(SiC、Si3N4)或二者的结合材料。
碳化硅砖的表面通常用SiO2覆盖,防止高温下被氧化,但在使用过程中受到原料的摩擦和冲击会被损坏。
当竖炉内的温度高于1180℃时,碳化硅将会与CO2发生可逆反应:SiC+CO2=SiO2+2C杆连铸连轧生产线中已被普遍采用。
在工作过程中,通过炉口不断排出燃烧后的高温废气。
在对竖炉的热平衡测试中发现,当炉口温度大于600℃时,废气带走的热量约占总热量的40%。
而铜杆生产过程中燃气消耗占到生产成本的1/3~1/2,合理利用余热可有效降低生产成本。
①原料合理搭配,小批量、多批次加入。
减少炉内空间,延长热气流路径和滞留时间,增加热量的对流传导和辐射换热面。
②确定合理的熔化量及炉内的温度梯度;控制好燃烧气氛(如废体中CO和H2的浓度),使可燃混合气体充分燃烧。
・30・当竖炉内的温度达到1500℃以上时,耐火材料表面的保护层SiO2将起以下反应:SiO2+3C=SiC+2CO-148.5kcal,因此在高温下,即使竖炉的燃烧气氛控制较好,但燃烧产生的高温也会损耗竖炉耐火材料,使铜液中存在大量的SiC和SiO2微细颗粒。
铜杆知识
铜杆知识1)关于氧的吸入和脱去以及它的存在状态生产铜杆的阴极铜的含氧量一般在10—50ppm,在常温下氧在铜中的固溶度约2ppm。
低氧铜杆的含氧量一般在200(175)—400(450)ppm,因此氧的进入是在铜的液态下吸入的,而上引法无氧铜杆则相反,氧在液态铜下保持相当时间后,被还原而脱去,通常这种杆的含氧量都在10—50ppm以下,最低可达1-2ppm,从组织上看,低氧铜中的氧,以氧化铜状态,存在于晶粒边界附近,这对低氧铜杆而言可以说是常见的但对无氧铜杆则很少见。
氧化铜以夹杂形式在晶界出现对材料的韧性产生负面影响。
而无氧铜中的氧很低,所以这种铜的组织是均匀的单相组织对韧性有利。
在无氧铜杆中的多孔性是不常见的,而在低氧铜杆中则是常见的一种缺陷。
2)热轧组织和铸造组织的区别低氧铜杆由于经过热轧,所以其组织属热加工组织,原来的铸造组织已经破碎,在8mm的杆时已有再结晶的形式出现,而无氧铜杆属铸造组织,晶粒粗大,这是为什么,无氧铜的再结晶温度较高,需要较高退火温度的固有原因。
这是因为,再结晶发生在晶粒边界附近,无氧铜杆组织晶粒粗大,晶粒尺寸甚至能达几个毫米,因而晶粒边界少,即使通过拉制变形,但晶粒边界相对低氧铜杆还是较少,所以需要较高的退火功率。
对无氧铜成功的退火要求是:由杆经拉制,但尚未铸造组织的线时的第一次退火,其退火功率应比同样情况的低氧铜高10——15%。
经继续拉制,在以后阶段的退火功率应留有足够的余量和对低氧铜和无氧铜切实区别执行不同的退火工艺,以保证在制品和成品导线的柔软性。
3)夹杂,氧含量波动,表面氧化物和可能存在的热轧缺陷的差别无氧铜杆的可拉性在所有线径里与低氧铜杆相比都是优越的,除上述组织原因外,无氧铜杆夹杂少,含氧量稳定,无热轧可能产生的缺陷,杆表氧化物厚度可达≤15A。
在连铸连轧生产过程中如果工艺不稳定,对氧监控不严,含氧量不稳定将直接影响杆的性能。
如果杆的表面氧化物能在后工序的连续清洗中得以弥补外,但比较麻烦的是有相当多的氧化物存在于“皮下”,对拉线断线影响更直接,故而在拉制微细线,超微细线时,为了减少断线,有时要对铜杆采取不得已的办法——剥皮,甚至二次剥皮的原因所在,目的要除去皮下氧化物。
连轧工艺对电工用铜杆产品质量的影响研究
工业技术①作者简介:汤雪林(1974—),男,汉族,江苏苏州人,大专,工程师,研究方向:能源与原材料。
DOI:10.16660/ki.1674-098X.2019.11.088连轧工艺对电工用铜杆产品质量的影响研究①汤雪林 蒋宗彬 朱志忠(湖州久立电气材料科技发展有限公司 浙江湖州 313000)摘 要:电工用铜杆产品主要是目前生产电线以及电缆的一种中间坯料,其物理性能与机械性能较为良好,在各种类型的导线以及电缆线的生产中应用增多。
现阶段,市场需要电工用的铜杆产品质量方面能满足更高需求,因此,提升电工用铜杆产品的质量成为了一项当前的重要研究课题。
在生产电工用铜杆产品的过程中,其生产工艺对于电工用铜杆产品的质量有着重要影响,会导致电工用铜杆产品出现电机荷载的分配差异相对较大、产品的扭转性能不强等问题。
本文首先对当前几种连铸连轧技术进行简要阐述,其次主要从多个方面阐述连轧工艺对电工用铜杆产品质量的影响。
关键词:连轧工艺 电工用铜杆 质量 概述 影响中图分类号:TG339 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2019)04(b)-0088-03由于铜的导电性能好,可塑性较高,被主要用于生产电线电缆,目前生产电工用铜杆产品主要采用的工艺就是连铸连轧工艺,制成直径为8mm的电工用铜杆产品,然后再经过拉拔、退火等多道工序制成各种规格的铜线。
虽然铜的可塑性较好,加工比较方便,但是采用连铸连轧工艺生产电工用铜杆产品时需要经过多次轧制,因此,控制产品质量的难度相对较大,这极大的限制了企业的制造能力。
而当前,随着社会的发展,电缆的需求量越来越大,因此,提升生产电工用铜杆产品的质量极为必要。
1 连轧工艺概述目前,世界范围内电工用铜杆产品的生产超过90%以上都是采用的连轧工艺,该工艺自20世纪70年代引入电工用铜杆产品加工行业后,极大的提升了企业的生产能力[1]。
此外,采用这种工艺生产的电工用铜杆产品内部组织较为致密,产品的质量和成材率都相对较高,因此,在世界范围内被广泛应用。
铜杆知识
铜杆知识1)关于氧的吸入和脱去以及它的存在状态生产铜杆的阴极铜的含氧量一般在10—50ppm,在常温下氧在铜中的固溶度约2ppm。
低氧铜杆的含氧量一般在200(175)—400(450)ppm,因此氧的进入是在铜的液态下吸入的,而上引法无氧铜杆则相反,氧在液态铜下保持相当时间后,被还原而脱去,通常这种杆的含氧量都在10—50ppm以下,最低可达1-2ppm,从组织上看,低氧铜中的氧,以氧化铜状态,存在于晶粒边界附近,这对低氧铜杆而言可以说是常见的但对无氧铜杆则很少见。
氧化铜以夹杂形式在晶界出现对材料的韧性产生负面影响。
而无氧铜中的氧很低,所以这种铜的组织是均匀的单相组织对韧性有利。
在无氧铜杆中的多孔性是不常见的,而在低氧铜杆中则是常见的一种缺陷。
2)热轧组织和铸造组织的区别低氧铜杆由于经过热轧,所以其组织属热加工组织,原来的铸造组织已经破碎,在8mm的杆时已有再结晶的形式出现,而无氧铜杆属铸造组织,晶粒粗大,这是为什么,无氧铜的再结晶温度较高,需要较高退火温度的固有原因。
这是因为,再结晶发生在晶粒边界附近,无氧铜杆组织晶粒粗大,晶粒尺寸甚至能达几个毫米,因而晶粒边界少,即使通过拉制变形,但晶粒边界相对低氧铜杆还是较少,所以需要较高的退火功率。
对无氧铜成功的退火要求是:由杆经拉制,但尚未铸造组织的线时的第一次退火,其退火功率应比同样情况的低氧铜高10——15%。
经继续拉制,在以后阶段的退火功率应留有足够的余量和对低氧铜和无氧铜切实区别执行不同的退火工艺,以保证在制品和成品导线的柔软性。
3)夹杂,氧含量波动,表面氧化物和可能存在的热轧缺陷的差别无氧铜杆的可拉性在所有线径里与低氧铜杆相比都是优越的,除上述组织原因外,无氧铜杆夹杂少,含氧量稳定,无热轧可能产生的缺陷,杆表氧化物厚度可达≤15A。
在连铸连轧生产过程中如果工艺不稳定,对氧监控不严,含氧量不稳定将直接影响杆的性能。
如果杆的表面氧化物能在后工序的连续清洗中得以弥补外,但比较麻烦的是有相当多的氧化物存在于“皮下”,对拉线断线影响更直接,故而在拉制微细线,超微细线时,为了减少断线,有时要对铜杆采取不得已的办法——剥皮,甚至二次剥皮的原因所在,目的要除去皮下氧化物。
SCR法和Contirod法铜杆生产线的比较
美国SCR法和德国Contirod法铜杆连铸连轧生产线的比较美国南方线材公司的SCR法美国南方线材公司的SCR法是由美国南方线材公司、摩根公司和西屋电气公司共同研制开发的。
主要的工艺设备为:熔化采用美国精炼公司的竖炉,铸造采用五轮钢带式连铸机连铸,轧制配备了摩根二辊悬臂式连轧机组连轧。
连铸机铸出铸坯截面为梯形,铸坯从连铸机引出后只须弯曲一定角度后即可直接进入连轧机组。
美国SCR连铸连轧铜杆生产线型号规格见表SCR法主要工艺设备连接图德国西马克·梅尔公司的Contirod法德国西马克·梅尔公司的Contirod法又叫康特洛德法。
主要的工艺设备为:熔化同样采用美国精炼公司的竖炉,铸造采用美国哈兹列特公司的双带式连铸机,轧制配备了德国克虏伯公司的二辊连轧机组。
双带式连铸机上下钢带之间的距离与左右側壁之间的距离均可根据工艺的要求进行调整,铸坯截面为矩形,因此也能用来轧制扁铜带。
Contirod连铸连轧铜杆生线型号规格见表德国Contirod连铸连轧铜杆生线主要工艺设备连接图美国SCR法和德国Contirod法铜杆连铸连轧生产线简述1.美国SCR法和德国Contirod法铜杆连铸连轧生产线工艺流程表观相似:首先都是将电解铜和返回料由地面叉车运止加料机,经加料口加入竖炉内。
但是风机送来的空气与燃气美国SCR法和德国Contirod法的混合方式不同,SCR法是分组混合后送烧嘴,Contirod法是在烧嘴前单独混合后进入炉膛,整个熔化过程通过对燃气中CO的自动控制,使熔化过程处于微还原气氛中。
炉内熔化铜液的温度控制在1115℃左右,正常生产时出竖炉铜液中氧含量一般小于100ppm。
熔化了的铜液经过上流槽流入可转动的保温炉。
保温炉根据连铸机的浇铸速度的快慢,控制通过下流槽进入浇铸包或中间包的铜液。
为防止流动铜液被氧化,上、下流槽都加盖板封闭,用燃气加热保温。
连铸机的浇铸温度控制在1120℃左右。
各种连铸连轧生产线的比较
各种连铸连轧生产线的比较一、基本概述裸电线是电线电缆不可缺少的部分,除了光缆以外,几乎所有的电线电缆都需要导体、需要裸线,而且相当数量的一部分产品就以裸电线的形式出现,例如钢芯铝绞线。
粗略概算,包括导体部分在内的裸电线的总产值,约占电线电缆总产值的三分之一,它有着举足轻重的作用。
裸电线、电线电缆导体,其材料主要是铜、铜合金、铝、铝合金,以及其它有色和稀有金属材料。
在工农业总的用铜量中,电线电缆行业用铜量占有很高的比重。
九十年代初期,全国电线电缆行业的用铜量约近30万吨,而今年估计用铜量为80余万吨,约增加近二倍的用铜量,价格却从最高每吨3万元至现在每吨1.5万元,下跌约50%,因此一些在缺铜时采用铝作代用品的电线电缆产品又恢复采用铜,如布电线、电车线等,使铜的用量日增。
铜作为电线电缆最主要的导电材料,又逐步向不同的用途延伸,如用作电车线的高强度、高耐磨的铜合金线应运而生;使用高纯度、高精度的铜线为通信电缆等提供优质导电材料;特细铜线、超细铜线更为新型的电子仪器设备、通信设备、办公自动化设备等提供更为优良的产品,用铜量的增加便是理所当然的。
每年几十万吨铜需要加工,从电解铜板、加工成杆、线或异型材,需要约万台套以上的杆材、线材和异型材的生产设备,这是十分庞大的设备群体。
铜杆生产中最主要四种方法的设备,我国都应有尽有。
拥有2台套浸涂法设备和至少700余台套的上引法机组用于生产无氧铜杆,保守估计,设备年生产能力在180万吨至200万吨;从德国、美国、意大利引进的铜铸轧机组超过10台套,加上国产的连铸连轧机组,光亮铜杆的生产能力至少为50万吨至60万吨;至于原有常用的横列式轧机轧制黑铜杆,加上用水平连铸法制作型材的坯料,其年生产能力不低于30万吨至50万吨。
也就是说,我国拥有的生产设备中,无氧、低氧铜杆的年生产能力在220万吨至250万吨左右。
加上黑铜杆生产能力,将超过300万吨。
由于乡镇企业的大量出现,一些简易的生产铜杆的方法,也就无法在此估计之中。
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美国SCR法和德国Contirod法铜杆连铸连轧生产线的比较美国南方线材公司的SCR法美国南方线材公司的SCR法是由美国南方线材公司、摩根公司和西屋电气公司共同研制开发的。
主要的工艺设备为:熔化采用美国精炼公司的竖炉,铸造采用五轮钢带式连铸机连铸,轧制配备了摩根二辊悬臂式连轧机组连轧。
连铸机铸出铸坯截面为梯形,铸坯从连铸机引出后只须弯曲一定角度后即可直接进入连轧机组。
美国SCR连铸连轧铜杆生产线型号规格见表SCR法主要工艺设备连接图德国西马克·梅尔公司的Contirod法德国西马克·梅尔公司的Contirod法又叫康特洛德法。
主要的工艺设备为:熔化同样采用美国精炼公司的竖炉,铸造采用美国哈兹列特公司的双带式连铸机,轧制配备了德国克虏伯公司的二辊连轧机组。
双带式连铸机上下钢带之间的距离与左右側壁之间的距离均可根据工艺的要求进行调整,铸坯截面为矩形,因此也能用来轧制扁铜带。
Contirod连铸连轧铜杆生线型号规格见表德国Contirod连铸连轧铜杆生线主要工艺设备连接图美国SCR法和德国Contirod法铜杆连铸连轧生产线简述1.美国SCR法和德国Contirod法铜杆连铸连轧生产线工艺流程表观相似:首先都是将电解铜和返回料由地面叉车运止加料机,经加料口加入竖炉内。
但是风机送来的空气与燃气美国SCR法和德国Contirod法的混合方式不同,SCR法是分组混合后送烧嘴,Contirod法是在烧嘴前单独混合后进入炉膛,整个熔化过程通过对燃气中CO的自动控制,使熔化过程处于微还原气氛中。
炉内熔化铜液的温度控制在1115℃左右,正常生产时出竖炉铜液中氧含量一般小于100ppm。
熔化了的铜液经过上流槽流入可转动的保温炉。
保温炉根据连铸机的浇铸速度的快慢,控制通过下流槽进入浇铸包或中间包的铜液。
为防止流动铜液被氧化,上、下流槽都加盖板封闭,用燃气加热保温。
连铸机的浇铸温度控制在1120℃左右。
2.美国SCR法和德国Contirod法在连铸设备和连铸过程中铜液液位控制上有较大的不同。
美国SCR法使用的是五轮钢带式连铸机,采用自动或手动控制铸轮的铜液液位,称为AMPS自动浇铸系统。
浇包用一个测力传感器将信号传给保温炉控制系统,控制保温炉的铜液流量,使浇包液位稳定。
铸轮的液位用闭路电视进行监测,由浇包上的塞棒控制流入铸轮的铜液。
五轮钢带式连铸机由结晶轮、两个压轮、张紧轮、惰轮和钢带组成,结晶轮上的凹槽和压紧的钢带形成铜液的浇铸腔,铸轮和钢带配有冷却系统、吹扫系统、喷碳系统、并配有浇包预热装置。
出铸机温度一般为900℃左右。
德国Contirod法的连铸机液位控制采用了EMLI控制系统,自动监测和调节保温炉和流槽液位。
中间包的铜液流出由塞棒控制,经浇铸管流入可移动的浇铸包,注入连铸机。
在下流槽和连铸机入口处都装有感应线圈,生成磁场,测定连铸机铜液液位,控制浇铸管流入连铸机的铜液流量,确保连铸机液位的稳定。
连铸机铸腔由上、下钢带和两侧挡块链构成。
上、下环形钢带由两个传动轮和两个张紧轮分别传动和张紧。
挡块由青铜块制成,和钢带同步运行。
为便于脱摸,钢带和挡块配有碳粉和硅油喷涂装置。
铜液在连铸机内凝固和结晶过程中产生的热量通过钢带和挡块,由循环冷却水带走。
出连铸机的铸坯温度一般为950℃左右,经二次冷却,温度降止890℃左右。
3.铸坯的预处理包括夹送、剪切、铣棱,连铸机导出的铸坯由夹送辊送到剪切机切头或将不合格产品切除,再经过铣棱机铣去棱角。
连铸机的浇铸速率由连铸机或夹送辊发出信号调节保温炉铜液流出量、调节竖炉空气导入量从而控制竖炉熔化速率,并将信号送到连轧机组的自动控制系统,整个轧制过程中各机架压下量与轧制速度的匹配由连轧机组控制系统自动调节。
铸坯进入连轧机的温度850℃左右。
4.美国摩根公司和德国克虏伯公司的铜杆连轧机均为二辊悬臂式轧机,分粗轧和精轧二套机组。
粗轧和精轧的轧辊平、立交替布置。
粗轧机采用较大压下量压下,起到细化晶粒的作用。
在整个轧制过程中,均采用乳液对轧辊进行快速有效的冷却,提高轧辊的使用寿命。
在粗轧机架上使用高压乳液,将轧件在高温状态下生成的氧化皮冲刷掉。
终轧铜杆温度一般不大于600℃。
5.出连轧机的铜杆,进入一个约20米长,向上倾斜的冷却管中,铜杆在冷却管中受到微酸性的酒精溶液冷却、清洗,洗去氧化皮并避免再次被氧化。
出冷却管的铜杆温度小于80℃。
经过冷却清洗的铜杆由曲线辊道将铜杆从轧制线的水平位置转换成与绕杆机垂直的位置,然后进入铜杆的后处理装置和绕杆机。
6.铜杆的后处理由风干、涂蜡、绕杆、打包组成。
经过冷却清洗的铜杆表面残留的清洗液用压缩空气吹干,再由一个特殊喷嘴将防腐蜡均匀地喷涂到铜杆表面。
经涂腊的铜杆在绕杆机内根据用户要求绕成螺旋形或梅花形。
在绕杆机下有一个液压升降台,并配有电子称量装置。
经称量的铜杆卷通过辊道送至打包机,打包后送成品库。
SCR法和Contirod法铜杆连铸连轧生产线动力单耗指标和产品质量指标美国SCR法和德国Contirod法铜杆连铸连轧生产线动力单耗指标见表美国SCR法和德国Contirod法铜杆连铸连轧生产线产品质量指标见表美国SCR法和德国Contirod法铜杆连铸连轧生产线的比较1.SCR法和Contirod法铜杆连铸连轧生产线产品质量指标基本相近,均超过国外和国内电工圆铜杆标准,能满足市场需求。
国内目前铜杆质量生产最好的厂家是南京华新和常州金源,一个采用的是SCR法,一个采用的是Contirod法。
这两个企业采用连铸连轧铜杆生产线生产的铜杆均能拉制难度较大的小于0.05mm的铜丝,并且断头率极低。
实际生产中影响产品质量的因素很多,如生产管理、原材料、工人素质,经常在同一卷铜杆中开头部分和中间部分的铜杆质量也不尽相同。
这两条连铸连轧生产线生产的铜杆,产品质量难分仲伯。
但这几年,在轧机的单独传动,铸机的液位控制,乳化液过滤系统等技术创新上,德国Contirod生产线好于美国SCR生产线。
2.SCR法和Contirod法铜杆连铸连轧生产线在工艺和设备上最大的不同,是在连铸机的结构和形式上。
SCR法采用的是五轮钢带式连铸机,结构简单,维修保养方便,操作易于上手。
Contirod法采用的是哈兹列特双带式连铸机,结构较复杂,但熔化的铜液能平稳的、无湍流的流到连铸机的钢带上,整个结晶过程基本上是在水平位置上进行,不会因弯曲而产生缺陷,铸坯有理想的结晶粒度和氧的均匀分布,铸坯质量好。
这两条生产线上的连铸机各有优缺点,不能简单地下结论。
3.在控制水平上各有特点:SCR法和Contirod法铜杆连铸连轧生产线在连铸机液位控制上,SCR 采用的是AMPS自动浇铸系统,铸轮的液位用闭路电视进行监测,实际操作过程中不如Contirod的EMLI液位控制系统。
对燃气的控制,SCR法和Contirod法的混合方式不同,风机送来的空气与燃气SCR法是分组整体混合后送烧嘴,Contirod法是在烧嘴前直接混合后进入炉膛,整个熔化过程通过对燃气中CO的自动控制,使熔化过程处于微还原气氛中。
SCR法容易调整和操作,实践证明并未存在安全隐患;Contirod法虽然燃气使用合理,但调整困难,控制也难以作到同步。
最近,德国Contirod生产线对燃气控制系统又做了一次改进,将燃气和空气的混合管道改为主管和控制管两条,控制管约为主管的二分之一,加快燃气调整速度和精度;并增加了半自动调整系统,便于操作人员在竖炉控制室进行调整。
4.二十世纪末,随着技术进步,Contirod连轧机上的轧机现已采用独立的交流变频电机单独驱动,保证各组轧辊的调节精度,提高了产品的表面质量,同时交流变频电机提高了效率,降低了能耗。
在轧机乳化液冷却方面Contirod也做了许多改进,乳化液冷却分有高、低压装置,冷却用乳化液分成精轧和粗轧二套系统,并采用不同密度的无纺布过滤,提高了产品质量和轧辊辊环的寿命。
5.动力单耗指标,SCR生产线比Contirod生产线水、电的单耗指标低,因为Contirod生产线装机容量大、连铸机冷却面积大。
但Contirod生产线的竖炉热效率高,燃气消耗低,整个经营成本Contirod生产线和SCR生产线不相上下,起决定作用的是管理水平。
6.从铸机到轧机,Contirod生产线无论是在结构上还是在控制上都更可靠更耐用,如精轧机轧辊辊径SCR是203mm,而Contirod是220mm,而且Contirod每台轧机都是单独电机传动,设备造价远大于SCR。
同时在整条生产线上能用气动的,SCR尽量采用气动,而Contirod都是采用液压装置。
因此,在价格上SCR生产线比Contirod生产线便宜是十分正常的。
但是影响报价的还有:整条生产线的功能要求、辅助设备和检测设备的水平和档次,国内外分交设备的划分,国外备件和消耗件需要量。
因此这两条生产线的报价,根据不同用户的要求,始终是在变化的。
SCR法和Contirod法铜杆连铸连轧生产线的选择通过SCR生产线和Contirod生产线的比较,给人的直观印象是:这两条生产线,生产铜杆的质量不相上下,SCR生产线结构简单、操作方便,价格便宜;Contirod生产线技术进步稍快,控制水平和装备水平较高,但维修较复杂,造价高于SCR生产线。
根据连铸机的结构和形式,在年产量大于15万吨,或需要生产扁铜带时,应优先选用Contirod生产线。