国产连铸连轧机组的改造

青铜峡铝业公司通过对国产连铸连轧机组进行适当改进，合理选择生产工艺参数，生产出各项性能指标符合国家标准的电工圆铝杆产品。近年来公司对四条连铸连轧生产线的相关工序进行技术改进，使产品质量与生产率稳步提高，抗拉强度均在95～100MPa，电阻率在0.0281Ω?mm2／m以下，伸长率在14％以上，年产量远远超过机组设计产能，并利用15架连铸连轧机组开发生产出稀土电工圆铝杆，产品市场十分广阔，成为公司的主要利润增长点。 　　 　　一、电工圆铝杆连铸连轧生产工艺 　　连铸连轧生产工艺及工艺过程连铸连轧生产是在连铸机后面配以连轧机组成连铸连轧机组，使连铸机铸出的铸坯不经再次加热，直接轧制成线材。因连铸连轧机组设备的总投资及占地面积不大，可节约能耗，减轻工人劳动强度，产品成品率和生产率比较高，所以在世界各地得到普遍发展和应用。 　　工艺过程是电解铝液→加固体冷料→精炼→取样→保温静置→过滤→浇铸→冷却铸坯→入轧→轧制→绕线→打捆→检验→入库 　　二、电工圆铝杆连铸连轧设备 　　青铜峡铝业公司第一条电工圆铝杆连铸连轧生产线1985年购置，安装于一期电解系列铸造车间，次年购置了第二条连铸连轧生产线并安装于二期电解系列铸造车间，这两条不同生产厂家的电工圆铝杆连铸连轧生产线，均采用了法国塞西姆（Secim）式的轮带式连铸设备与13个机架的Y型三辊连轧机，区别是前者采用了立式线笼收线法（以下简称13架连铸连轧机组A），后者采用了卧式绕线成圈（以下简称13架连铸连轧机组B）。在全国城乡电网改造工程期间，公司又先后投资600余万元，在二期电解系列铸造车间新增了两条连铸连轧生产线，一条是于2000年安装完成、2001年正式投产的LGZ－1500／Y型连铸连轧机组（以下简称15架连铸连轧机组），另一条是2004年安装完成的UL＋Z－1500＋255／14型铝镁硅连铸连轧机组（以下简称14架连铸连轧机组），这两条连铸连轧生产线为同一生产厂家制造，前者的连铸机部分与原13架连铸连轧机组相同，连轧机部分亦采用了15个机架的Y型三辊连轧机，收线部分与13架连铸连轧机组A型的形式相同；后者采用了五轮式连铸机，连轧机上配有14个机架，其中第一、第二个机架为两辊式，分别为水平配置与竖直配置，其余12个机架均为Y型三辊式，亦采用线筐收线，在绕线装置上设有专门的牵引成圈机构。 　　1、连铸机这4条电工圆铝杆生产线的连铸机全部采用轮带式连铸机，直流电机调速控制，是所有连铸设备中出坯速度最快的一种。 　　（1）塞西姆式连铸机公司13架与15架连铸连轧机组的连铸机均采用法国塞西姆式连铸机，由一根钢带和两个大直径转轮组成，上轮为张紧导向轮，下轮为铸造用轮，铸造轮与钢轮包络部分组成结晶腔。金属液进入结晶腔内，随铸轮和钢带同步运行，经内外测冷却水强制冷却，在钢带和铸轮分离处，金属凝结成坯，并与铸轮周边相同的线速度铸出坯。 　　（2）五轮式连铸机14架连铸连轧机组选用五轮式连铸机与美国南方线材公司的SCR连铸机类似，这种方法不存在出坯与钢带相遇的问题，它改变了两辊式连铸机出坯受扭的状态，浇注系统也不像两辊式连铸机那样受钢带空间的限制，除可生产铝杆外，还可生产其它铝合金品种。 　　（3）改进应用在连铸机运行过程中，针对实际生产中出现的问题，采取了多种措施对其进行改进完善。如调整张紧轮的水平与竖直位置，扩大浇注区域，实现平稳供流；钢带改型与改变焊接方式，延长钢带使用寿命；在小压辊前设置调直钢带的导向平辊，防止钢带跑偏扭转；仿形辊滚压修复结晶轮内槽尺寸与现场车修结晶轮，保证脱坯顺利；内外冷却装置采用三区段控制冷却强度，每区冷却强度都由各区阀门单独控制等。改进后顺利地实现了连续铸坯。 　　2、连轧机连轧机多为Y型三辊式，可将铸好的铝坯直接轧制成不同直径规格的铝杆。其三辊互为120°，使铸坯沿轧辊外圆弧连续轧制，促使轧件均匀延伸，在无扭曲微张力的条件下进行轧制，保证内部组织及机械性能稳定，提高产品质量。 　　13架与15架连轧机13架与15架连铸连轧机组中连轧机的机架全部由Y型三辊组成，偶数机架为上传动机架，奇数机架为下传动机架，前后交替布置。采用圆一弧三角一圆系统孔型。主传动直流电机分别通过齿形联轴节与整体减速箱第九号、十号机架下的主轴联接，向两边传递动力，相邻两副机架之间的齿轮速比均为1.25。整体减速箱通过安全齿形联轴节与机架连接，在联轴节上设有专门的安全剪切销，当轧制过程中发生过载时，安全销被切断，防止事故发生，保护传动齿轮和轴。每个机架前后分别装有进出口导位，奇数机架入口导位为滚动式，偶数机架入口导位为滑动式。 　　14架连轧机14架连轧机与13架、15架连轧机的主要区别在于第一、第二个机架为两辊式，第一架为水平配置，第二架为竖直分布。第一与第二机架之间传动比为1.414，第二与第三机架之间传动比为1.357，第三与第四机架之间传动比为1.3。奇数机架入口导位为滑动式，偶数机架入口导位为滚动式。 　　改进应用Y型三辊连轧机在实际应用中常见的问题是轧件发生堆料与拉断，出现这一问题的主要原因是机架间的张力过大或过小。因此我们对全部机架孔型进行统一调整，根据采集轧件的实际尺寸与轧辊的磨损情况，综合考虑辊缝间隙、轧辊的机械条件，清除辊面、辊缝之间的铝渣、铝屑，以保证所有机架的轧制中心在同一水平线上，使张力的变化符合推拉交替的轧制规律。 3、收线机13架A型、14架、15架连铸连轧机组生产线均采用立式旋转布线，线筐收线，此种方式的整套机构比较简单，操作方便，易于控制，所绕线卷圈径大小与重量适中，相对有利于电线厂的拉开丝工作，受用户欢迎。 　　三、生产工艺控制 　　1、严格控制炉内铝液的化学成分 　　铝液成分中的Fe、Si含量增加，则电阻率增加，抗拉强度提高，延伸率下降。Fe、Si含量降低，抗拉强度下降，延伸率提高，因此要严格控制其含量，在原铝选择上，主要考虑Si不大于0.08％，w（Fe）／w（Si）＝1.5～2.0。在铸造前要对铝液进行精炼，通过高纯氮气将粉末精炼剂吹入铝液内，应尽可能使精炼剂均匀分布到铝液中，以利于除气除渣，精炼完成后要静置40～60min。必要时加入适量的Al－Ti－B细化剂，以保证铸坯组织致密，提高铸坯的内部组织质量。 　　2、连续铸锭在浇注系统中增设过滤装置，即在过滤包中安放两道陶瓷过滤板，一道水平放置，一道竖直安放，将原玻璃丝布过滤改为泡沫陶瓷过滤板过滤；使用较长的流槽，尽可能减少铝液的转注次数；浇铸嘴由相当于十点半的倾斜位置改为相当于十二点的水平位置；并在流槽与中间包的衔接处采用导管导流，这样可以使铝液平稳地进入结晶腔，不产生紊流与湍流，保持流槽与中间包内铝液表面的氧化膜不破裂，减少铝液的再次吸气、氧化，避免氧化膜进入铸腔形成新的夹渣；浇注系统采用新型整体结构打结，耐火材料坚固耐用，消除过去耐火材料对铝液的二次污染。 　　在铸造过程中，严格控制铸造温度、铸造速度、冷却条件三要素，铝液出炉温度一般控制在730℃～740℃，浇铸温度700℃～710℃，浇铸速度0.20～0.22m／s，冷却水在0.1～0.3Mpa，冷却水温度不高于40℃。 　　3、连续轧制热轧时金属具有较高的塑性，抗变形能力较低，因此可以用较少的能量得到较大的变形。在轧制中连轧机的轧制速度、轧制温度、工艺润滑是保证铝杆质量的三要素，轧制时要根据铸坯情况，及时、合理调整轧制参数，以保证铝杆质量。 　　轧制温度轧制温度过高会使坯料内部低熔点组织物熔化而造成轧件过热，出现高温脆裂和轧辊粘铝，铝杆表面有疤痕；轧制温度过低，坯料变形易造成堵杆，根据实际经验，铸锭坯料温度入轧前控制在480～520℃为宜。 　　轧制速度轧制速度直接影响铝杆的生产效率和机械性能。在铝杆的化学成分与生产冷却条件不变的情况下，轧制速度高时热效应大，出现热脆现象，铝杆抗拉强度降低，轧件易拉断；轧制速度低时铝杆抗拉强度提高，但轧制效果不佳。一般入轧速度控制在0.18～0.22m／s，终轧速度控制在6m／s左右为佳。 　　实践证明，对国产设备适当进行改进，优异的性能将会得到更大的发展。 信息来源于：中国工业设备网