【摘 要】
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在目前金属行业的发展中,铜产品在电力电缆、家电、房地产、铜制品等产业占有重要地位。截止到2018年,我国精炼铜消耗量大约占世界市场的50%,大量的精炼铜依赖于进口,严重制约了我国铜产业和各项基础行业的发展。而我国现在的精炼方法大多是电解法,即利用电解精炼工艺来生产精炼铜。其中,铜阳极板的浇铸过程是整个工艺生产中最重要的步骤之一。之前,由于经济条件限制,铜冶炼企业使用圆盘浇铸机和小极板生产工艺,近十
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在目前金属行业的发展中,铜产品在电力电缆、家电、房地产、铜制品等产业占有重要地位。截止到2018年,我国精炼铜消耗量大约占世界市场的50%,大量的精炼铜依赖于进口,严重制约了我国铜产业和各项基础行业的发展。而我国现在的精炼方法大多是电解法,即利用电解精炼工艺来生产精炼铜。其中,铜阳极板的浇铸过程是整个工艺生产中最重要的步骤之一。之前,由于经济条件限制,铜冶炼企业使用圆盘浇铸机和小极板生产工艺,近十年来国内铜冶炼企业如贵溪铜业引进国外先进的大极板生产技术和工艺,已经在国际上取得了一定的进步。而铜立模浇铸机作为一种新的设备,经理论研究和市场调研,生产效率较现有设备可提高三倍以上,但其应用仍处于试验阶段。基于此,本项目开展了铜立模浇铸冷却对阳极板组织性能影响分析及挂耳断裂机理研究。以铜立模浇铸生产铜阳极板工艺为研究对象,以立模浇铸机设计为主线,以提高精炼铜的质量和产量为目标,以三维流体的传质理论和金属凝固过程中塑性变形理论研究为手段,系统研究铜立模浇铸过程冷却曲线和原理,建立中空式、单循环水冷系统、双循环水冷系统三种不同浇铸机冷却水道设计的数学模型,通过ANSYS软件进行流态和流速的数值模拟,在水冷系统的设计基础上,进行稳态温度场、瞬态温度场及热应力分析。并通过Anycasting软件进行阳极板铸造过程的数值模拟,通过云图分析其凝固时间和铸造缺陷等。实验结果表明:1)双回旋水冷系统的冷却效果更好。根据数值模拟结果,双回旋式水冷系统的水流更加平稳,流速均匀,且无死水区,与实际应用效果相同。2)水冷系统设计方式、冷却水温度及浇铸温度的高低对铸造温度和时间都有显著的影响,基本呈现正相关,故而在合理区间,应尽可能地降低冷却水温度和浇铸温度,节约时间,提高质量。3)漏斗型辅助浇口更好。依据数值模拟结果,漏斗型辅助浇口可以提高铜阳极板质量,减少缺陷和疏松,同时减少浇铸铜液时,铜液在铸模中的震荡,提高立模浇铸机的使用寿命。综上,本研究的相关结论可为铜冶炼企业提供相应的设计参考,提高精炼铜的质量,为立模浇铸机制造厂家在设备研制、开发、设计过程中提供理论依据。
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