水平連鑄是常用的一種連鑄工藝,因其鑄坯的牽引方向與地平面平行,故稱之為水平連鑄。水平連鑄技術(shù)由于其 的優(yōu)點而許多 冶金工作者的重視,發(fā)展,較初它只適用于有色金屬的生產(chǎn),隨著技術(shù)的不斷 和進步,它開始應(yīng)用于鑄鐵和各種鋼的生產(chǎn)。水平連鑄除了具有連鑄技術(shù)的一般優(yōu)點之外還有其他一些優(yōu)點:對廠房的高度要求低、占地面積小、設(shè)備少且簡單易于維修、易于安裝電磁攪拌器、可澆鑄的金屬和合金品種多、保溫爐和結(jié)晶器密封減少液態(tài)金屬的氧 化、可澆鑄鑄坯的斷面和形狀范圍大等。
2、水平連鑄的設(shè)備
水平連鑄工藝的主要設(shè)備有:加料裝置,熔化爐,保溫爐,流槽,熔鑄設(shè)備(一次冷卻器,二次冷卻器,石墨模具,銅套,冷卻器框架,水流量計),牽引裝置,剪切機,其他一些輔助工具。
2.1熔化爐和保溫爐
感應(yīng)電爐是熔煉有色金屬及合金的主要設(shè)備之一。感應(yīng)電爐熔煉金屬過程中,金屬的氧 化損失較少,熔煉出的金屬及合金的質(zhì)量較高,感應(yīng)電爐的工作條件比反射爐好很多,因此在銅及銅合金的生.產(chǎn)中,用感應(yīng)電爐替代反射爐。
2.1.1感應(yīng)電爐的分類
感應(yīng)電爐根據(jù)其供電頻率不同,分為低頻爐(也叫工頻爐,50Hz)、中頻爐(2500Hz左右)和高頻率(I0000Hz以上);根據(jù)爐子的結(jié)構(gòu)特點分為有鐵芯爐和無鐵芯爐。
2.1.2工頻感應(yīng)電爐的工作原理
銅管的熔化爐和保溫爐采用有鐵芯式的工頻感應(yīng)電爐,也叫熔溝式感應(yīng)電爐或者低頻感應(yīng)電爐,它相當(dāng)于在短路狀態(tài)下工作的變壓器。工頻有鐵芯感應(yīng)電爐的原理爐體相當(dāng)于一個帶鐵芯的變壓器,爐子的感應(yīng)線圈相當(dāng)于變壓器的一次線圈,熔溝中的金屬相當(dāng)于變壓器的二次線圈。將工業(yè)頻率的交流電引入一次線圈時,根據(jù)電磁感應(yīng)的原理,在熔溝金屬中將感應(yīng)出很大的電流,電流在熔溝中產(chǎn)生使金屬發(fā)熱的功率,使金屬加熱熔化,溶化的金屬流入爐膛使?fàn)t膛中的原料熔化。
2.1.3工頻感應(yīng)電爐的結(jié)構(gòu)
工頻有鐵芯感應(yīng)電爐包括爐體,水冷系統(tǒng)和電氣設(shè)備三部分;爐體包括爐蓋、爐架、爐體、感應(yīng)線圈、水冷套、鐵芯、傾動裝置等。工頻感應(yīng)爐的電氣部分包括電源變壓器、主接觸器、平衡電抗器、平衡電容器、補償電容器及控制裝置。容量1t以下的工頻感應(yīng)爐可以不使用電源變壓器,直接從低壓電網(wǎng)連接;大容量的爐子 由電源變壓器供電。工頻感應(yīng)妒的電容器、感抗器和軟電纜等部位均需要水冷。由于工頻感應(yīng)爐感應(yīng)器匝數(shù)多,通水的截面小,為了冷卻效果,需要采用多管路并聯(lián)水路冷卻。各條水路應(yīng)設(shè)置節(jié)門,以便調(diào)節(jié)水量。在爐子運行過程中,水壓應(yīng)大于202.6kPa,以感應(yīng)器的冷卻效果。當(dāng)進水溫度低于35℃時,出口水的溫度應(yīng)小于50℃。
2.1.4工頻感應(yīng)電爐的優(yōu)點
工頻有鐵芯感應(yīng)電爐的優(yōu)點是:熔煉,熱;氧 化少,金屬的燒損少;操作簡單,節(jié)省人力;設(shè)備周圍溫度低,工作環(huán)境較好;設(shè)備占地面積小,單位耗電量少;在電磁力作用下對熔體進行自動攪拌,能成分及溫度均勻等。
3、冷卻器框架
水平連鑄過程需要一次和二次冷卻水,一次冷卻水在銅套表面循環(huán),帶走熱量;二次冷卻水直接噴射在鑄坯表面。冷卻器框架就是用來固定一次、二次冷卻器的。
(l)一次冷卻器主要作用是通過冷卻水把石墨模具內(nèi)銅液的熱量帶走并使其凝固成固體鑄坯而被牽引出來;銅液的熱量先通過石墨模具傳遞出來,石墨模具外面是銅套,一次冷卻水直接在銅套表面流動,這樣就連續(xù)不斷的把熱量傳遞出來。在鑄坯的上部有一個進水口和一個出水口,下部也有一個進水口和出水口。
(2)二次冷卻器主要作用是通過循環(huán)冷卻水把高溫鑄坯冷卻至較低溫度下,使鑄坯不在高溫下氧 化。
銅套要有良好的導(dǎo)熱性能、、高溫抗磨性能、高的抗變形能力,純銅導(dǎo)熱性能很好但是硬度與抗變形能力太低,因此在純銅中加入鉻,提高其硬度,增加其抗磨性能。銅套作用是固定石墨模具,傳遞熱量。
銅套壁厚主要取決于鑄坯的斷面大小和銅套材質(zhì),并要能承受冷卻水壓力引起的機械應(yīng)力,一般為10~15mm。水平連鑄TP2銅管坯所用銅套壁厚為10mm,銅套長度要與冷區(qū)器框架相適應(yīng)。銅套和石墨外膜是過盈配合,裝配時常常采用兩種方法,一種是先把銅套放到加熱爐加熱到 溫度,然后把石墨模具裝入銅套中,空冷至室溫;另外一種是先通循環(huán)高溫水加熱銅套一段時間,然后用壓力機把石墨模具壓入銅套中。
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