《真空自耗爐結(jié)晶器》編制說明

PAGEPAGE4《真空自耗爐結(jié)晶器》編制說明1任務(wù)來源根據(jù)工業(yè)和信息化部（工信廳科[2017]106）號文“工業(yè)和通信業(yè)行業(yè)2017年第三批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃”批準(zhǔn)，由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出，冶金機(jī)電標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口，煙臺萬隆真空冶金有限公司、北京中冶設(shè)備研究總院有限公司負(fù)責(zé)編制“真空自耗爐結(jié)晶器技術(shù)條件”行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2起草單位介紹煙臺萬隆真空冶金股份有限公司是國家高新技術(shù)企業(yè)，山東省創(chuàng)新性試點(diǎn)企業(yè)。主要從事銅合金產(chǎn)品的加工制造與新材料、新工藝的研究開發(fā)。公司擁有該行業(yè)優(yōu)秀的技術(shù)專家和較強(qiáng)的自主創(chuàng)新能力。特別是在高強(qiáng)、高導(dǎo)銅合金新材料的研制與生產(chǎn)領(lǐng)域擁有多項(xiàng)專利和先進(jìn)的制造工藝和技術(shù)。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、高鐵、核電、航天、能源等行業(yè)。近年來制定了“線棒材連鑄用結(jié)晶輪”等4項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。公司具有完整的真空熔煉、真空鑄造、鍛造、熱處理、機(jī)加工等設(shè)備。有國內(nèi)目前有色行業(yè)最大的3噸、4噸真空感應(yīng)電爐各1臺，直徑3m數(shù)控環(huán)軋機(jī)，4000噸液壓鍛造設(shè)備，熱軋機(jī)、擠壓機(jī)，各種熱處理爐，數(shù)控加工中心，數(shù)控車床等加工設(shè)備。具有德國進(jìn)口直讀光譜儀，渦流電導(dǎo)率儀、超聲波探傷儀等先進(jìn)的檢測設(shè)備。是國內(nèi)高強(qiáng)、高導(dǎo)銅合金生產(chǎn)廠家中設(shè)備最齊全、工藝最先進(jìn)的。由于采用真空熔煉、真空鑄造使產(chǎn)品的成分準(zhǔn)確、雜質(zhì)含量低，性能較佳、質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。主要產(chǎn)品：連鑄結(jié)晶器銅板、結(jié)晶輪、冷卻輥、結(jié)晶輥、真空自耗爐結(jié)晶器、高爐風(fēng)口、動(dòng)車、高鐵用的電機(jī)導(dǎo)條、核電配件等產(chǎn)品。3調(diào)研情況1、 真空自耗電極電弧爐是用預(yù)先熔煉的金屬制作電極，在真空條件下，用電弧加熱使金屬電極重熔，并在水冷結(jié)晶器（也稱為：水冷銅坩堝）中進(jìn)行凝固、鑄錠。使金屬得到精煉、提純，熔融金屬不受耐火材料污染，能夠減少金屬中的雜質(zhì)、氣體含量，可避免疏松和偏析，改善鑄錠結(jié)晶組織，顯著提高鑄錠的冶金質(zhì)量。真空自耗電極電弧爐主要用于熔煉特種鋼材、高溫合金以及鈦合金、鎢、鉬等難熔金屬。全國目前有幾百臺真空自耗電極電弧爐，可生產(chǎn)數(shù)十公斤到數(shù)十噸的鋼錠、鈦材錠，為特種金屬材料的后續(xù)加工提供優(yōu)質(zhì)基材。2、 結(jié)晶器是真空自耗電極電弧爐最重要的部件，也是成本費(fèi)最高的易損零件。由于電弧加熱溫度很高，使結(jié)晶器承受高溫的劇烈沖擊，極易產(chǎn)生燒蝕、變形、裂紋而導(dǎo)致報(bào)廢。因此，要求其具有優(yōu)良導(dǎo)熱性能、機(jī)械性能，較高的抗變形能力和軟化溫度。國內(nèi)一般采用T2、TP2材料制造結(jié)晶器，近年，也有部分廠家使用鉻鋯銅材料結(jié)晶器。4標(biāo)準(zhǔn)編制的原則及目的意義4.1標(biāo)準(zhǔn)編制的原則（a）規(guī)范、準(zhǔn)確、清楚、相互協(xié)調(diào)。（b）科學(xué)、先進(jìn)，具有前瞻性，（c）廣泛性、實(shí)用性。工藝科學(xué)合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。（d）內(nèi)容力求與世界接軌。，為今后的發(fā)展提供框架。（e）主要條款易于理解、執(zhí)行，減少不必要的糾紛。（f）尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，增加通用性、互換性。4.2標(biāo)準(zhǔn)編制的目的意義國內(nèi)目前還沒有相應(yīng)的真空自耗爐結(jié)晶器標(biāo)準(zhǔn)。需制定統(tǒng)一的真空自耗電極電弧爐結(jié)晶器標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范結(jié)晶器的設(shè)計(jì)、制造和使用；確保與國際先進(jìn)產(chǎn)品和技術(shù)趨于一致。國內(nèi)目前沒有真空自耗爐結(jié)晶器相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。使用中，由設(shè)計(jì)、使用、制造單位自行協(xié)商確定材質(zhì)的化學(xué)成分、技術(shù)要求，十分不便。因此，急需制定統(tǒng)一的真空自耗爐結(jié)晶器技術(shù)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范真空自耗爐結(jié)晶器的設(shè)計(jì)、制造和使用，以保證產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命。便用戶的驗(yàn)收、使用，減少不必要的糾紛，有利于與國際接軌。5起草說明及標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)適用范圍；適用于直徑：φ100mm～φ1500mm，長度1000mm～5000mm的真空自耗爐結(jié)晶器，也適用于壓力電渣爐結(jié)晶器。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了真空自耗爐結(jié)晶器的技術(shù)條件、化學(xué)成分、機(jī)械性能、物理性能、檢驗(yàn)規(guī)范、驗(yàn)收方法、及包裝儲運(yùn)要求。本標(biāo)準(zhǔn)沒有強(qiáng)制性內(nèi)容。5.1起草說明我單位接到任務(wù)后立即開展起草工作，成立了標(biāo)準(zhǔn)起草小組，查閱、收集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、資料，走訪有關(guān)單位，征求專家對起草工作的建議。在冶金機(jī)電標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)對起草工作的指導(dǎo)下，完成了“真空自耗爐結(jié)晶器技術(shù)條件”征求意見稿。現(xiàn)誠懇邀請各位專家對標(biāo)準(zhǔn)提出誠摯意見，制定出具有科學(xué)、先進(jìn)、規(guī)范、通用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。5.2標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容說明5.2.1制造工藝自耗爐結(jié)晶器制造工藝有卷板焊接和整體鍛造兩種，卷板焊接制造工藝簡單、工序少、制造周期短、成本低。制造廠從銅材廠購買T2、TP2等材料銅板進(jìn)行卷板、焊接加工，受銅板材質(zhì)的限制，卷板、焊接加工只能制作T2、TP2等材料的結(jié)晶器，無法制作性能更好的鉻鋯銅等材質(zhì)的結(jié)晶器。T2、TP2材料導(dǎo)熱性好、強(qiáng)度、硬度較低，軟化溫度也較低，焊接時(shí)局部溫度較高，焊口處性能與母材也有一定差異。因此，結(jié)晶器的使用時(shí)較易變型，使用壽命不太理想。整體鍛造工藝可以制造純銅、鉻鋯銅等各種材質(zhì)的結(jié)晶器，鉻鋯銅具有較高的強(qiáng)度和硬度，高、不易變形，使用壽命較長等優(yōu)點(diǎn)，但制作工序復(fù)雜，制作周期較長，成本較高。鉻鋯銅合金熔煉中Cr和Zr極易容易氧化掃損，必須在真空下熔煉、鑄錠，因此，國內(nèi)還沒有生產(chǎn)大型鉻鋯銅銅板的廠家，市場上也沒有鉻鋯銅銅板供應(yīng)。由于鉻鋯銅材料焊接性能差，焊接難度大，焊口處性能與母材差距大，因此，鉻鋯銅不適合卷板焊接制造，國內(nèi)外一般采用整體鍛造工藝。兩種工藝各有特點(diǎn)、優(yōu)勢，現(xiàn)將兩種制造工藝都納入標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)各自的特點(diǎn)分別制定了技術(shù)條件、檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。5.2.2材質(zhì)根據(jù)目前國內(nèi)連鑄用真空自耗爐結(jié)晶器使用狀況，又考慮與國際先進(jìn)技術(shù)水平接軌，本標(biāo)準(zhǔn)列入了使用較多的T2、TP2材料，也列入了性能更高的Cu-Cr-Zr和Cu-Ag合金，鉻鋯銅合金制造技術(shù)在很多產(chǎn)品上已廣泛應(yīng)用，而國內(nèi)在制造鉻鋯銅自耗爐結(jié)晶器中使用較少，進(jìn)口真空自耗爐結(jié)晶器已有采用鉻鋯銅材料。鉻鋯銅合金在真空下熔煉、鑄錠，再進(jìn)行鍛造、熱處理、機(jī)械加工等，具有較高的強(qiáng)度、硬度和軟化溫度，抗變形能力、抗損傷能力強(qiáng)，是制作結(jié)晶器較為理想的材料，可大幅度提高結(jié)晶器的使用壽命。用鉻鋯銅材料代替純銅材料制造結(jié)晶器是未來的發(fā)展方向，使國內(nèi)結(jié)晶器的水平達(dá)到國外先進(jìn)水平。我公司制造的鉻鋯銅結(jié)晶器已在國內(nèi)部分廠家使用，結(jié)晶器的綜合機(jī)械性能和使用壽命都有較大提高。編寫中參考板坯結(jié)晶器銅板等標(biāo)準(zhǔn)和國外企業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，力求與世界接軌，為今后的發(fā)展提供框架，并充分考慮國內(nèi)企業(yè)的水平、設(shè)備、成本等因素，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)取得的依據(jù)，確定了合金的成分、性能。成分、性能對比見下表。

表一鉻鋯銅合金化學(xué)成分對比Wt%元素牌號CuCrZrYB/T4141銅管CuCrZr≥98.00.4～1.20.05～0.25YB/T4119板坯CuCrZr余量0.5～1.50.08～0.28YB/T4554非晶輥CuCr0.7Zr≥98.750.50～0.900.08～0.20KME公司（企標(biāo)）GP-0.600.1日本中越（企標(biāo)）CCM-A≥98.0.5～1.50.08～0.30本標(biāo)準(zhǔn)CuCrZr≥98.750.3～0.90.05～0.2表二鉻鋯銅機(jī)械性能項(xiàng)目牌號抗拉強(qiáng)度MPa屈服強(qiáng)度MPa延伸率%硬度HB導(dǎo)電率%IACSYB/T4141銅管CuCrZr≥400≥280≥15≥110≥80YB/T4119板坯CuCrZr≥400≥280≥15≥110≥80YB/T4554非晶輥CuCr0.7Zr≥410≥280≥18≥125≥80日本中越CCM-A≥400≥280≥10≥110≥80德國KME0.65Cr(板坯)≥390≥280≥25≥120≥84本標(biāo)準(zhǔn)CuCrZr（Y）≥400≥280≥20≥120≥84注1：日本中越合金公司的牌號CCM-A：屬于中越合金公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，成分及性能也出自其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。注2：德國KME公司的牌號GP：屬于KME公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，成分及性能也出自其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。5.2.3技術(shù)要求針對兩種工藝的特點(diǎn)制定了相應(yīng)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則。5.2.3.1卷板焊接筒體為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，對關(guān)鍵技術(shù)重點(diǎn)的焊接加工，制定了嚴(yán)格的焊接加工工藝要求和焊口檢驗(yàn)要求。a．焊接加工按HG/T20223執(zhí)行，焊絲材料應(yīng)符合GB/T9460的規(guī)定。b.筒體卷板焊接采用縱向?qū)雍附?，只允許有一道縱向焊縫，焊縫不允許有裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。c.筒體縱向?qū)雍缚p進(jìn)行100%的X射線探傷檢驗(yàn)，應(yīng)達(dá)到NB/T47013.2-2015中Ⅱ級；筒體與法蘭角接焊縫進(jìn)行100%的超聲波探傷檢驗(yàn)，應(yīng)達(dá)到NB/T47013.3-2015中Ⅱ級；焊縫表面進(jìn)行100%的滲透檢驗(yàn)，應(yīng)達(dá)到NB/T47013.5-2015中Ⅰ級。/r