原铝液加工电工圆铝杆的工艺改进与控制.doc

原铝液加工电工圆铝杆的工艺改进与控制原铝液加工电工圆铝杆的工艺改进与控制钏飞(青铜峡铝业股份有限公司,宁夏青铜峡751603)摘要:连铸连L_T-艺被普遍应用于有色金属线杆的生产.对原铝液加工电工圆铝杆的成分控制,熔炼控制和铸轧环节控制进行了分析和调整.生产结果表明,用原铝液直接加工电工圆铝杆可减少重熔工序,降低能耗.关键词:连铸连轧;电工圆铝杆;抗拉强度;伸长率;电阻率中图分类号:TG249.7文献标识码:A文章编号:1673-3320(2011)05-0018-03ImprovementandControlofProcesstoProduceElectricalRoundAluminumPolewithOriginalAluminumLiquidChuanFel(QingtongxiaAluminumHoldingCo.,Ltd.,Qingtongxia751603,Ningxia,China)Abstract:Thetechnologyofcontinuouscastingandrollingiswidelyusedinthemanufactureofnonferrousmetalpole.Thecontrolofcomposition,meltingandcastingandrollingprocesstoproduceelectricalroundaluminumpolewithoriginalaluminumliquidwereanalyzedandadjusted.Theproductionresultsshowthattheprocessforelectricalroundaluminumpolewithoriginalaluminumliquiddirectlyisabletoreducetheworkingprocedureofremeltingandcutdowntheenergyconsumption.Keywords:continuouscastingandrolling;electricalroundaluminumpole;tensilestrength;elongation;resistivity连续铸造是液态金属通过一定形状结晶器时,受强制水冷凝固并连续成形的铸造工艺.常用的结晶器有矩形,圆形直通式或轮式.轮式结晶器常与连续轧辊组合应用于电工圆铝杆的生产.电工圆铝杆是钢芯铝绞线的生产原材料.由于钢芯铝绞线应用于高压长输电缆,国家标准规定以电阻率,抗拉强度和伸长率作为电工圆铝杆的分级标准,分别规范高压长输供电无功损耗和输送效率,架空安全性和拉绞加工性能.近年来,各电解铝企业先后开始电工圆铝杆生产,用电解原铝液直接生产铝杆避免二次重熔,这样每吨铝可节约能源50kg标准煤,降低7的铸造损失.但相比重熔铝锭金属熔液,电解原铝液温度高,杂质和气体量大,要实现优质高效生产须从工艺装备等方面加以改进.1电解原铝液加工电工圆铝杆的改进与控制霍耳一埃鲁特熔盐电解法是生产原铝的通用工艺.即通过电离熔融氟化盐电解质中的氧化铝来获取单质铝,其过程如图l所示.产出铝为液态且温度达900oC以上,含有大量悬浮的氟化盐等渣滓和气体.同时由于原料产地不同或工艺控制原因会导致杂质元素含量差异,增加了以之为原料加工电工圆铝杆的难度.兰图1霍耳一埃鲁特熔盐电解法示意图收稿日期:201卜0529.作者简介:钏l飞(1984一),男,助理工程师,主要从事铝及铝合金铸造工艺管理工作.18fz.年第s期1.1原铝液生产电工圆铝杆的成分控制1.1.1铁和硅铁和硅是电解原铝液中含有的常规元素,大部分由氧化铝等原料引入,铸造时无法去除.实践证明如将其质量分数分别控制在0.18%和0.O8%以下,H.w(Fe)/w(Si)在2.33区间内,可确保铝杆产品的导电性,同时提高其力学强度.1.1.2钒和钛钒和钛通常在进口氧化铝中含量较高,均属铝材导电性敏感元素,其含量的微小变化即可引起电阻率成倍增减.生产中通过添加铝硼合金生成TiB和VB沉淀来消除.1.1.3稀土元素稀土元素可改善铸坯结晶质量,减少Fe,Si等杂质影响,提高产品强度,降低电阻率,改善其深加工性能.工业上常以氧化稀土加入电解槽得到的稀土合金作为生产铝杆的添加剂.1.1.4配料操作原铝液入炉后,须根据其化学成分,质量和成品元素要求,同时考虑元素吸收率,经计算,称量后向炉内投放添加剂.国标规定电工圆铝杆化学成分除特殊约定外不作为验收指标,配料的目的是为了去除有害元素和保障产品指标.1.2原铝液生产电工圆铝杆的熔炼控制1.2.1温度控制原铝液入炉温度一般在850左右.而铸造温度一般不超过720,必须经过降温处理.降温经如下过程:首先,投入添加剂冷料后,铝液温度降低;其次,考虑下一步精炼静置操作的温度损失;第三,回炉废品降温,由于杆料比表面积较大,废品直接入炉铸造损失高,应打包后投料;最后,通过控制熔炉的加热系统保温或升温.1.2.2精炼和静置精炼是指将低熔点熔盐用惰性气体吹入熔池,以净化熔体的工艺操作.熔盐形成的液滴和气泡一起通过”吸附”携带固,气相杂质浮出.常用惰性气体有氮,氩等,精炼剂常用氯化钠,氟化钠和其他盐类的混合物:】.精炼完成等待杂质上浮至熔体表面的过程称为静置.静置时间一般控制在l520min.静置后需将表面浮渣扒净,以得到纯净熔体.1.3原铝液生产电工圆铝杆铸轧环节的控制炉内处理后的铝液由溜槽导入连铸机,铸造成连续铸坯后引入轧机系统,经不同孔径的轧辊组合逐道次轧制成.512mm的铝杆.此过程控制须通过设备来实现.连铸连轧生产线如图2所示.图2连铸连轧生产线简图1.3.1铸造过程控制铝液在此过程中通过轮式连铸机上铜质轮槽被钢片包覆的型腔,经喷水冷却,连续形成铸坯.通过调整铸机转速和冷却水阀门来控制铸造速度和冷却强度.低温,强冷可得到组织优良的铸坯和较高生产效率【s】.通常浇铸温度控制在690720之间,浇铸速度21cm/s左右;冷却水温3040,流量80t/h.生产间隙需定期清理维护结晶轮和冷却水系统.1.3.2轧制过程控制铸造出的铸坯被引入轧辊轧制,同时受冷却乳液喷淋.轧辊机架孔径逐道次变小,目前通用轧制机架为13或11道次.铸坯进入第一道次时的温度可反映其结晶情况和强度,对轧制质量至关重要.通常由操作者手持仪表或在轧机入轧口前增加红外线数显测温仪监控.不合格铸坯用液压剪逐段剪去至适合为止,一般控制在49O520之间.轧机过程中的冷却介质采用机床用乳液.通过开关阀门并参考其温度来控制流量.轧制过程的冷却对杆料力学性能有决定性影响.北方企业需改进轧机循环乳液冷却系统来进行有效控制,如:增大板式换热器面积提高冷却效率(见图3)和冬季用蒸汽加热乳液池等.轧制的冷却效果通过测量杆料出轧温度来控制,一般在260300之间.乳液冷却水图3乳液冷却系统改造示意图z.年第s期I492电解原铝液加工电工圆铝杆的工艺效果检验对某企业5075卷产品指标的统计分析如图4所联性,方能保证质量稳定.3结论1)电工圆铝杆作为高压长输供电线缆的原材料,其技术指标中的电阻率,抗拉强度,伸长率影响供电线路的安全和效率.2)连续铸造工艺广泛运用于铝材生产.轮式连铸机配合连续轧辊组是生产电工圆铝杆的最常用装备配置.3)电解原铝液直接生产线,杆等铝材可节约能源,减少铸损,是铝产业发展的必然趋势,值得广大从业者深入研究实践.4)电解原铝液温度高,杂质多,通过工艺,成分和设备方面的改进与控制,即可达到高效生产优质电工圆铝杆的目的.参考文献:1GB/T3954-2008电工圆铝杆s.2王祝堂,田荣璋.铝合金及其加工手册M.3版.长沙:中南大学出版社,2005:454455.【3肖亚庆.铝加工技术实用手tffM.北京:冶金工业出版社,2005:396.397.4】向凌霄.原铝及其合金熔炼与铸造M.北京:冶金工业出版社.2005:273.275.铸造常用词中英文对照及简释1.浇注系统(gatingsystem)铸型】为将液态金属引入铸型型腔而在铸型内开设的通道.包括:浇口杯,直浇道,横浇道,内浇道.2.模样(pattern)铸型仿真铸件形状形成铸型型腔的工艺装备或易耗件.为保证形成符合要求的型腔,模样应具有足够的强度,刚度.3