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第四节 有色金属冶炼加工技术

  一、铜冶炼加工技术
    60年代,哈尔滨有色金属冶炼厂利用杂铜,采用电解法生产出电解铜(再生铜)。再生 铜的回收工艺1978年获国家科学大会奖。
    1977年,哈尔滨有色金属冶炼厂采用高压高温爆炸焊接工艺研制成功了电器转换开关用 铜侧覆银双金属触点材料,性能达到纯银触点材料指标,为国家节省了大量的白银,并用于 出口。1978年该成果获全国科学大会奖。1978年,哈尔滨有色金属冶炼厂为解决国内硬质合 金刀具刀头焊接,研制成功铜基“105”钎焊料,属国内独创产品,其产量占国内生产总量的 90%以上,获全国科学大会奖。
    二、铝冶炼加工技术
    东北轻合金加工厂建厂初期,在苏联专家帮助下,基本掌握了铝加工生产技术,完成了 铝合金仿制工作。进入70年代,工业发达国家铝加工技术取得较大的发展,而我国还停留在 50年代水平。自1976年起先后从联邦德国、意大利、美国、日本等国引进5台先进设备和技术 ,建立了70年代水平的铝箔、板带、建筑型材、预拉伸板生产线,生产出的铝箔、铝薄板、 建筑型材等产品缓和了国内市场的需求,为我国经济建设做出了新贡献。该厂1958年至1985 年,围绕提高产品质量和改进工艺,共完成质量攻关和工艺研究200多项,先后研究成功高强 铝合金大方锭水冷半连续铸造、热顶铸造法、侧面包铝轧制、铝合金薄壁管冷挤、大型锻件 的分级模锻,以及极细铝粉的热风上喷等新工艺,并研究成功高强可焊、原子反应堆用新合 金等,其中79项获国家、部和省科技成果奖。有89项产品被评为国家、部、省级优质产品, 其中有3项获国家金质奖,6项银质奖。重要成果有:
    (一)陶瓷管过滤技术
    为提高金属纯度,60年代初东北轻合金加工厂研究应用氮—氯混合气体精炼技术。采用 10%氯和90%氮的混合气体进行铝熔体精炼,对氢的除气率达到10%—30%。1974年又研制铝熔 体过滤用的多孔陶瓷管,于1978年研制成功,使铸锭氧化膜废品减少70%—90%,金属污染度 达到每平方厘米0.006—0.003平方微米;厚度0.007毫米铝箔的针孔数减少23%—36%,金 属内氧化铝含量减少32%—47%;铸锭的断裂韧性有所提高。同时,采用增加变质剂含量,控 制过滤精度和速度,降低铸造温度等办法解决过滤中伴生的其它金属缺陷。1980年正式应用 于生产。获冶金工业部重大科技成果四等奖。
    (二)侧面包铝轧制技术
    为解决冷、热轧铝板的一次变形中的裂边和切边造成大量的几何废料,1960年试验成功 硬铝合金侧面包铝轧制工艺。硬铝合金经侧面包铝(包一层纯铝板)后,可不经切边进行冷 、热轧,冷轧时不经中间退火,将高强度铝合金的冷加工率提高到85%,并提高轧制速度及单 位时间内的金属变形量,减少轧制过程中热能损失。这项技术试验成功后已被国内外采用。 1978年获全国科学大会奖。
    (三)中温轧制(中温压延)新工艺
    1960年东北轻合金加工厂试验成功铝板中温轧制新工艺,改变原设计规定热轧340℃卷取 ,冷却后再进行冷轧的工艺,拆除卷取机,安装双层过桥,热轧后在230—140℃进行中温轧 制。实现了强化轧制,减少轧制道次从而简化了工艺,缩短了生产周期,并优化了产品质量 ,成品率提高6%。由于将中间退火工序取消,腾出10台275千瓦退火炉,每年可节电几百万度 。这项工艺具有国际水平,1978年获全国科学大会奖。
    (四)铝板坯连续铸轧技术
    1963年,东北轻合金加工厂开始研究“铝板坯连续铸轧”技术,经过118次模拟试验,终 于轧制出厚8毫米,宽100毫米,长2180毫米边部不整齐的纯铝铸轧板,当时用双辊水平下注 式铸轧机。1964年4月正式开始工业性试验,9月轧出400毫米宽铸轧板后列入国家科委中间试 验项目。1965年,经过对铸轧设备的改进和工艺上的反复试验,终于轧制出700毫米宽的铸轧 板。1970年重新恢复工业性试验,至1975年生产出的铸轧板质量已达到国家标准。用连续铸 轧法生产铝板,能节省大量设备、动力消耗和场地面积,提高效率40%,降低成本9%,成品率 提高8%。1975年通过鉴定,并在国内组织交流推广。1978年获全国科学大会奖。
    (五)翅片管生产技术
    1964年,东北轻合金加工厂试验成功“翅片管的生产工艺”,并设计制造出一台三辊轧 机,用直径103毫米厚壁管材轧制各种规格的翅片管,填补了当时国内散热器用材的空白。1 970年建成一条铸管—三辊轧制—冷拉—翅片管轧制生产线。用铸造毛坯料,经轧制拉伸生产 出百余吨翅片管材,供给沈阳鼓风机厂等单位使用,效果良好。
    (六)特细铝粉生产技术
    东北轻合金加工厂自1964年接受国防科委委托及冶金工业部下达的任务,研制特细铝粉 ,组织百余名技术人员参加的攻关组,先后采用筛分法、电剥离法、湿磨法、高速离心法、 碱液法、旋风磨法、超声波雾化法、冷冻法、多段集尘法和高压空气雾化法等10多种工艺, 经15年时间,上百次试验,多数方法均因效果不理想被淘汰。仅筛分法提供过试产品,多段 集尘法应用过生产,但产品粘度和粒度、质量都有问题。1980年根据国外技术情报,研究成 功热风上喷法工艺,设计制造安装了特细铝粉生产线,试制出平均粒度小于30微米的含量达 80%的特细铝粉、粉口形状达到美国雷诺公司同类产品水平,1980年经航天工业部等鉴定,被 评为国家名牌产品颁发银质奖章。同年获冶金工业部重大科技成果二等奖,1985年获国家科 技进步奖。
    (七)真空沉积法制取特薄铝箔
    由于0.001—0.005毫米铝箔国内一直不能生产,1964年东北轻合金加工厂应用真空沉 积法制取特薄铝箔试验成功,1966年投产,向国内20多家用户提供产品,填补了国内空白。 1980年面对国内急需食品、香烟包装用铝箔,科研人员根据真空镀铝工艺原理,研制出香烟 包装用镀铝纸,1981年建成真空镀铝生产线,解决了纸箔氧化着色的技术关键。1982年通过 鉴定,经武汉电池厂试用,认为符合技术要求,1985年投入小批量生产。
    (八)横向连续铸造技术
    1965年,东北轻合金加工厂着手研究横向连续铸造(或称卧式连续铸造)。1973年正式 设计制造1台5吨连续铸造机列。1979年该机列上采用绝热模、改变冷凝槽金属环直径尺寸及 二次喷水射角等技术措施,解决了铸锭表面质量问题,控制了光晶、羽毛晶及裂纹等铸造缺 陷。通过生产780吨铸锭实验,均能满足使用要求。1979年获冶金工业部科技成果三等奖。
    (九)镁合金熔铸技术
    1965年,东北轻合金加工厂在镁熔炉进行MB15合金加锆工艺研究,研制成功用自制的镁 —锆中间合金代替加纯锆和锆氟酸钾的新技术,解决了过去镁合金熔炼时,加纯锆或锆氟酸 钾进行精炼铸锭成品率低的问题。该项技术的应用,使MB15合金锭成品率由24.2%提高到45 .38%。
    (十)冷挤压技术
    东北轻合金加工厂于60年代末即开展冷挤压工艺研究,1982年列入国家科委计划,建立 了中间试验生产线。通过大量试验取得肯定结果。用冷挤压工艺生产铝合金薄壁管材,挤压 速度可比热挤压高10—100倍,用3道工序代替一般挤压23道工序,可省2—3次电加热,生产 效率比一般热挤压法高2—3倍。
    (十一)镁合金小直径铸锭挤压法
    1974年东北轻合金加工厂为了提高锆镁合金小型材挤压制品强度,用不均热小铸锭一次 挤压成材代替原大铸锭均热二次挤压。1977年试制成功小铸锭,使挤压小型材强度提高2—3 公斤。
    (十二)电磁结晶器铸造技术
    东北轻合金加工厂1974年开始设计了一套“电磁结晶”工业模拟试验装置。1975年在生 产条件下进行“电磁铸造”实验,应用单模、双模、三模等3种模孔,以直径375毫米、415毫 米和482毫米3种规格,成功地试制成7种合金挤压和锻造用铸锭。铸锭制品表面没有冷隔和偏 析浮出物等表面缺陷,内部组织致密,具有表面光滑和较高的机械性能。1978年开始应用于 生产,1985年获中国有色金属工业总公司科技进步三等奖。
    (十三)快速测氢仪的研制
    为防止铝材中氢含量过高和进行炉前监测,东北轻合金加工厂1976年至1978年研制成3台 氢循环测定仪,形成取样、标定、校正和计算等测试技术,在生产中建立测试和色谱条件。 为使这项技术在国内推广,1979年与大连第二仪表厂协作,进行SQH—1型炉前快速测氢气相 色谱仪的定型设计,1979年8月通过鉴定投产。快速测氢仪可在3—5分钟内直接、快速、准确 地测定出熔体铝中的含气量。该产品达到国外(Telegas)专利仪器的水平。1979年获冶金工 业部重大科技成果奖。
    (十四)绝热模铸造法
    为减少冷隔等缺陷,提高纯铝及硬铝合金的表面质量,减少铸锭铣面量或不铣面,东北 轻合金加工厂于1979年研制成铝合金小方锭“绝热模铸造法”,解决了结晶器壁内衬硅酸铝 纤维毡等技术关键。在工业生产条件下,经770吨铸锭实验,于1980年下半年转入试生产,产 出440吨1100合金铸锭远销国外。采用绝热模铸造法使L2—L5扁锭的冷隔由4毫米左右减至0. 5毫米,铣面加工量比原来最低的可减少40%,成品率提高1%—2%,铸锭成本每吨节约25元。 1982年获冶金工业部、黑龙江省科技成果三等奖。
    (十五)波纹板成型机组
    1982年由冶金工业部建筑研究总院设计1200型金属压型板成型机组,经牡丹江矿山机械 修配厂试制成功,同年在东北轻合金加工厂安装投产,生产出等波型金属压型铝板,填补了 国内空白。1983年9月牡丹江矿山机械修配厂、东北轻合金加工厂与冶金工业部建筑研究总院 再度合作,又开始设计、研制第二代(即高低波型)金属压型板成型机组。1984年设计、制 造成功W300—25高低波铝板成型机。同年安装投产。该机组每小时产量4吨,年产9600吨,每 吨型板可获纯利600元。1983年1200型金属压型板成型机获黑龙江省优秀科技成果三等奖;1 984年,W300—25型高低波铝板成型机获黑龙江省优秀科技成果二等奖。
    (十六)新型熔剂的研制
    东北轻合金加工厂自开工生产以来,始终是用主要组元为氯盐的二号熔剂作为熔体的表 面覆盖保护。因为熔剂与金属的比重差小,精炼能力差,所以金属中总是残存悬浮状态的氯 离子,使镁合金铸锭熔剂腐蚀废品率高。为了解决这一问题,1982年进行研制新熔剂,经过 近2年的试制,于1984年初研制成功并通过技术鉴定。该熔剂的主要成份是:氯化镁25%—34 %,氯化钾25%—29%,氯化钡8%—12%,氟化镁15%—20%,氟化钙15%—20%。实践证明,用此 新型熔剂,可使多种合金铸锭的成品率显著提高。
    (十七)镁合金熔炼保护气体的改进
    东北轻合金加工厂自生产镁合金以来,曾用过硫磺粉、土法二氧化硫、液态二氧化硫等 作保护介质。这几种保护介质均属于有害气体,污染环境,危害工人的身体健康。1983年9月 开始试用六氟化硫和二氧化碳混合气体代替二氧化硫气体进行镁合金铸造保护,并取得成功 。采用此种气体进行镁合金铸造保护,工艺设备简单,投资费用低,每年可降低生产费用1. 4万元。而六氟化硫保护过程中尾气均无毒无害,经检测作业区,厂房内有害气体的浓度均低 于国家标准。这项技术成果于1985年2月通过技术鉴定。