【摘要】：電工用銅桿是生產(chǎn)電線電纜、漆包線及電子線材的重要基礎(chǔ)材料,被廣泛應(yīng)用于電力電子、交通信息、機(jī)械建筑等領(lǐng)域。伴隨工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展,對(duì)銅桿的種類、品質(zhì)提出了更高要求。目前,最先進(jìn)的銅桿加工技術(shù)當(dāng)屬SCR連鑄連軋生產(chǎn)線,五輪式連鑄是其核心部分。但銅液凝固過(guò)程涉及溫度場(chǎng)、流場(chǎng)和凝固場(chǎng)間的多場(chǎng)耦合,交叉作用,共同影響。本課題針對(duì)連鑄階段缺乏理論指導(dǎo)、銅鑄坯出現(xiàn)氣孔及夾雜缺陷進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容包括:參考銅材熔鑄原理、線材連鑄技術(shù)等從理論上分析確定了主要工藝參數(shù)的取值范圍,分析了涂炭工藝,并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況提出了優(yōu)化改進(jìn)。著重對(duì)冷卻系統(tǒng)水流量的確定及噴淋冷卻換熱系數(shù)的計(jì)算進(jìn)行了研究,通過(guò)擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了噴淋換熱系數(shù)數(shù)學(xué)模型,為數(shù)值模擬的展開(kāi)提供了理論支持。分析了模腔結(jié)晶區(qū)銅液凝固過(guò)程熱量傳遞情況,為解決復(fù)雜界面?zhèn)鳠釂?wèn)題,引入熱阻串聯(lián)模型,構(gòu)建了熱流耦合數(shù)學(xué)模型。根據(jù)所建立的模型,利用FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬,研究了不同工藝參數(shù)(澆鑄溫度、拉坯速度、換熱系數(shù)及結(jié)晶輪槽厚度)對(duì)結(jié)晶區(qū)溫度場(chǎng)、流場(chǎng)及凝固點(diǎn)位置影響的變化規(guī)律,并分析了五輪式連鑄低氧銅技術(shù)的合理工藝參數(shù)參考范圍。針對(duì)銅鑄坯中存在氣孔及夾雜等缺陷,詳細(xì)分析了其形成機(jī)理�；谀M仿真,得出適當(dāng)降低澆鑄溫度和拉坯速度有利于控制氣孔及夾雜缺陷形成,并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn),提出了具體的相應(yīng)改進(jìn)措施�；跀�(shù)值模擬,制定了可行實(shí)驗(yàn)方案,利用SCR生產(chǎn)線進(jìn)行了五輪式連鑄低氧銅實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,降低澆鑄溫度和減小拉坯速度都可以減少銅鑄坯氣孔缺陷的形成,從而驗(yàn)證了數(shù)值模擬和理論分析設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)的正確性。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式確定了最佳工藝參數(shù)參考值。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM24
【圖文】：

但綜合考慮到產(chǎn)品產(chǎn)能、設(shè)備成本等問(wèn)題，再加上 South Wire 公司不僅僅是設(shè)備制造商，同時(shí)也作為主要銅桿加工企業(yè)，擁有豐富的銅桿生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，因此設(shè)備簡(jiǎn)單、維修保養(yǎng)方便的 SCR 法在市場(chǎng)上的占有率最高，達(dá) 50%以上[3]。目前國(guó)內(nèi)的銅桿生產(chǎn)商也大多引進(jìn) SCR 生產(chǎn)線加工生產(chǎn)。1.2 SCR 銅桿連鑄連軋生產(chǎn)線研究現(xiàn)狀自上世紀(jì) 70 年代，美國(guó) South Wire 公司聯(lián)合 Westinghouse Electric 公司和MORGAN 公司研制出首條 SCR 銅桿連鑄連軋生產(chǎn)線以后，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的改進(jìn)和創(chuàng)新，該生產(chǎn)線已經(jīng)成為最先進(jìn)的銅桿生產(chǎn)方法之一。SCR 銅桿連鑄連軋生產(chǎn)線主要有熔鑄、軋制、清洗打包等幾個(gè)環(huán)節(jié)組成，見(jiàn)下圖 1-1 所示。SCR 生產(chǎn)線工作流程是首先將電解銅在豎爐融化，高溫銅液經(jīng)上流槽流至保溫爐保溫，再流經(jīng)中間包和五輪式澆鑄機(jī)，鑄出橫截面為梯形的銅鑄坯，進(jìn)行剪切、銑棱、矯直和除磷等工序后進(jìn)入軋機(jī)進(jìn)行軋制，軋制成光亮銅桿，再經(jīng)過(guò)無(wú)酸清洗、風(fēng)干、探傷器檢測(cè)和噴蠟等處理，卷曲銅桿，捆扎堆放。

第 2 章 五輪式連鑄工藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)研究的計(jì)算準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，對(duì)于減少鑄坯缺陷，保證產(chǎn)品由一冷段、二冷段和后冷區(qū)三部分組成。 2-1 所示[11]。鑄造時(shí)，在一冷段主要對(duì)過(guò)熱溫度，準(zhǔn)備凝固結(jié)晶。二冷段主要對(duì)降至成較為致密的等軸晶；隨著冷卻的持續(xù)進(jìn)五輪式連鑄類似于上引法，因此必須保證，以防出現(xiàn)銅液倒流，在鑄坯中心形成熔。后冷段只對(duì)已凝固成型的鑄坯進(jìn)行冷卻

首先形成較為致密的等軸晶；隨著冷卻的持續(xù)進(jìn)行，銅液晶；由于五輪式連鑄類似于上引法，因此必須保證銅液在 6固成固態(tài)，以防出現(xiàn)銅液倒流，在鑄坯中心形成熔孔等缺陷命的危害。后冷段只對(duì)已凝固成型的鑄坯進(jìn)行冷卻，使出坯。圖 2-1 五輪式連鑄銅鑄坯各區(qū)結(jié)晶情況ZONE 1ZONE 2ZONE 3

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