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铸造技术

2017/7/5 16:06:16

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、上引连续铸造以及其他铸造技术等。

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、上引连续铸造以及其他铸造技术等。


A  立式半连续铸造

立式半连续铸造具有设备简单、生产灵活的特点,适宜铸造各种铜及铜合金的圆、扁锭。立式半连续铸造机传动方式分为液压、丝杠和钢丝绳,由于液压传动比较平稳,已被更多地采用。结晶器可以根据需要以不同的振幅和频率进行振动。目前,铜及铜合金的铸锭生产广泛采用半连续铸造方法。


B  立式全连续铸造

立式全连续铸造具有产量大、成品率高(98%左右)的特点,适宜大规模、连续生产品种和规格单一的铸锭,正成为现代大型铜板带生产线上熔铸工序的主要选择方式之一。立式全连续铸造结晶器采用非接触式激光液面自动控制,铸造机一般采用液压夹持、机械传动、在线油冷干屑锯切和收屑、自动打号、倾斜出锭的方式,设备结构复杂、自动化程度高。


C  水平连续铸造

水平连续铸造可以生产带坯和管棒线坯。

带坯水平连续铸造可以生产出厚度为l4~20mm 的铜及铜合金带坯,这种厚度范围的带坯可以不经热轧直接冷轧,因此常用于生产热轧困难的合金品种(如锡磷青铜、铅黄铜等),也可生产黄铜、白铜以及生产低合金化铜合金带坯。根据铸造带坯宽度不同,水平连续铸造同时可铸l~4条带坯。常用水平连铸机可同时铸造2条、每条宽度为450 mm以下,或铸造1条、带坯宽度650~900 mm。水平连铸带坯一般采用拉 - 停 - 反推的铸造工艺,表面有周期性结晶线,一般应经铣面加以消除。国内已有经过工艺优化,拉铸带坯无需铣面可生产高表面紫铜带的实例。


管棒线坯水平连续铸造根据不同的合金和规格可以同时铸造1~20根锭坯。一般规格棒坯或线坯直径在6~400 mm,管坯外径为25~300 mm。壁厚为5~50 mm,方锭边长为20~300 mm。


水平连续铸造方法的优点在于其工序短,制造成本低,生产效率高。同时也是一些热加工性能不佳的合金材料所必须的生产方式。日前是锡磷青铜带、锌白铜带、磷脱氧铜空调管等常用铜产品制坯的主要方式,也是铅黄铜棒、锡磷青铜棒、锡锌铅铜棒、硅青铜棒等产品的主要生产方式。


水平连续铸造生产方法的缺点是:适于的合金品种比较单一,结晶器内套——石墨材料的消耗较大,锭坯横断面的结晶组织上下均匀性不易控制。锭坯下部因重力作用紧贴结晶器内壁受到持续的冷却,晶粒较细;上部因气隙的形成以及由于熔体温度较高而造成锭坯凝固滞后现象,使冷却速度减慢,而使结晶组织较粗,这一点对于大规格的锭坯尤为明显。针对上述缺点,目前人们正在开发带坯立弯铸造法。德国一公司用立弯连铸机以600 mm/min的速度试铸出了(16~18) mm × 680 mm的DHP和CuSn6等锡青铜带坯。


D  上引连续铸造

上引连续铸造是近二三十年迅速发展起来的铸造技术,被广泛用于光亮铜线杆的线坯生产。它利用真空吸铸原理,采用停 - 拉技术实现连续多头铸造。具有设备简单、投资小、金属损耗少、环境污染程序低等特点。上引连铸一般适宜于紫铜、无氧铜线坯的生产。近年来发展的新成就是其在大直径管坯和黄铜、白铜方面的推广应用。目前已开发出年产5000 t、直径Φl00 mm以上管坯的上引连铸机组;已经生产出二元普通黄铜和锌白铜三元合金线坯,线坯的成品率可达90%以上。


E  其他铸造技术

引连续铸造管坯技术正在开发之中。它克服了上引连续铸造由于停 - 拉过程在铸坯外表面形成的竹节痕等缺陷,表面质量优良。而且由于其近乎定向凝固的特点,内部组织更加均匀纯净,因而产品的性能也更加优异。


轮带式连续铸紫铜线坯的生产技术已经在3吨级以上的大型生产线上普遍采用。铸坯截面积一般大于2000 mm2以上,后接孔型连轧机组,生产效率极高。

电磁铸造早在20世纪70年代我国就有尝试,但并未实现工业化生产。近年来电磁铸造技术得到了长足的发展,目前已经成功地铸造出Φ200 mm的无氧铜圆锭,表面光洁。同时电磁场对熔体的搅拌作用可促进排气、除渣,可获得含氧量低于0.001%的无氧铜。


铜合金铸造新技术的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,使铸坯组织更加细化、致密化、纯净化,并实现连续作业和近终成形。


从长远来看,铜及铜合金的铸造将会是半连续铸造技术与全连续铸造技术共存,并且连续铸造技术的应用比重将会不断增加。

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