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      淺談精煉技術(shù)對銅管質(zhì)量的影響

      2019-10-21 04:01:42王興軍
      名城繪 2019年4期
      關(guān)鍵詞:質(zhì)量

      王興軍

      摘要:目前,公司主要產(chǎn)品為結(jié)晶器銅管及相關(guān)系列產(chǎn)品,銅材分廠主要負(fù)責(zé)結(jié)晶器銅管毛坯銅管的加工,主要有熔煉、熱擠壓、冷拉伸等道序。其中,熔煉作為第一道序,其質(zhì)量狀態(tài)起著至關(guān)重要的作用,為此,提高銅材精煉技術(shù)尤為重要,本文將從工藝優(yōu)化、試驗(yàn)過程、理化檢測等方面論述精煉技術(shù)對質(zhì)量的影響。

      關(guān)鍵詞: 熔煉;精煉技術(shù);質(zhì)量

      1 精煉技術(shù)的研究

      1.1 優(yōu)化工藝、采用復(fù)合式方法進(jìn)行脫氧

      眾所周知,在銅熔煉過程中,銅溶液具有一定的吸氣性,在這個(gè)過程中,最容易和銅溶液接觸且危害比較大的是水蒸氣,在高溫的作用下高水蒸氣分解為氫氣和氧氣,其中,氧的性質(zhì)及其活潑,可以與多種元素發(fā)生反應(yīng),例如,與鐵、鎳等金屬氧化物能溶于銅液中,與鋁、硅等元素形成的氧化物則不能溶解。這些不能溶解的氧化物及溶液中氣體存在的氧,不僅會(huì)使生產(chǎn)的銅棒存在內(nèi)部鑄造缺陷,而且還會(huì)在后續(xù)的加工中發(fā)生質(zhì)量問題,如熱擠過程出現(xiàn)開裂現(xiàn)象,在冷拉伸過程出現(xiàn)冷裂、夾渣起皮等現(xiàn)象,給產(chǎn)品帶來重大質(zhì)量隱患。

      在銅冶煉過程中,磷和鎂都是高效的脫氧劑;采用單一的磷進(jìn)行脫氧,脫氧不充分,而且磷含量過高,會(huì)降低基體的導(dǎo)電率,導(dǎo)電率是結(jié)晶器銅管的一項(xiàng)重要指標(biāo),在一定的區(qū)間溫度內(nèi),它與導(dǎo)熱系數(shù)成正相關(guān)的;為此,我們優(yōu)化了工藝,采用復(fù)合式方法進(jìn)行脫氧;采用復(fù)合脫氧,不僅可以有效的降低氧含量,降低氧化物的產(chǎn)生,還可以提高材料的導(dǎo)熱性。通過計(jì)算與試驗(yàn),確定了添加比例:磷銅合金0.1%。銅鎂中間合金0.2%(每爐銅水質(zhì)量占比)。

      1.2 磷銅與銅鎂包裹式使用,提高工作效率

      磷銅與銅鎂合金經(jīng)過烘干后,使用銅皮進(jìn)行包裹封閉,避免空氣中二次吸潮,而且在經(jīng)過包裹后,便于投放至溶液中,可更好的發(fā)揮其脫氧的工作效率。

      1.3 優(yōu)化工藝,添加稀土元素除渣劑,去除殘留氧化物

      銅在熔煉過程中,由于原材料的原因,不可避免的存在一些雜質(zhì)元素進(jìn)入銅溶液中來,如鉛,鉍,銻等,這些元素幾乎不固溶于銅溶液中,若不及時(shí)去除,很容易在后道序出現(xiàn)熱烈、冷裂等問題,為此,我們優(yōu)化了工藝,通過添加稀土元素,這些雜質(zhì)與其經(jīng)過反應(yīng)后,產(chǎn)生新的氧化渣,這些氧化渣密度要比銅液輕,在熔煉電磁攪拌的作用下,上浮到表面,被木炭所吸附,然后進(jìn)行清除,達(dá)到了去除氧化物的目的,確保產(chǎn)品的質(zhì)量。

      1.4 試驗(yàn)材料、溶劑配比數(shù)據(jù):

      經(jīng)過多次試驗(yàn)與分析,確定了配比參數(shù):

      電解銅:1400Kg/爐

      底料:800Kg/爐

      銅磷中間合金:2.2Kg/爐

      銅鎂中間合金:4.4Kg/爐

      稀土元素:1Kg/爐

      1.5 光譜分析及結(jié)果

      由光譜分析結(jié)果可知,Cu+Ag=99.933%,符合≥99.9%的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),雜質(zhì)元素如TE、Bi、Pb含量都屬于合格范圍。

      1.6 銅管晶粒度檢測

      以251x18銅管為例,最終冷擠二次引伸退火后(成品)晶粒度達(dá)到了0.025-0.03mm,晶粒度符合要求,滿足后道序圓變方的加工要求。

      由上圖可以看出,無論是熱擠狀態(tài),還是變形后的狀態(tài),產(chǎn)品的晶粒度非常細(xì)致,無晶粒粗大的現(xiàn)象。

      1.7 電導(dǎo)率檢測

      圓變方后,對材料進(jìn)行電導(dǎo)率檢測,其導(dǎo)電率可達(dá)到87-90,高于標(biāo)準(zhǔn)的85( %IACS )

      1.8 力學(xué)性能檢測

      經(jīng)過變形的銅管,其抗拉強(qiáng)度可最高可達(dá)到298Mpa,高于指標(biāo)要求的≥250MPA

      2 結(jié)論

      2.1 質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

      在熔煉工藝未更改前,銅管熱擠后底部開裂情況時(shí)有發(fā)生,通過此項(xiàng)目的研究,問題已經(jīng)得到解決,現(xiàn)在生產(chǎn)的銅管幾乎沒有底部開裂的現(xiàn)象。

      經(jīng)統(tǒng)計(jì),2017年度銅管廢品率為2.47%,2018年度,通過該項(xiàng)目的研究與試驗(yàn),項(xiàng)目完成后,廢品率僅為1.66%,同比降低了0.81%。效益:1、2018年度同比減少廢品228支,單支銅管重量平均100Kg,加工費(fèi)用22元/Kg,節(jié)約加工成本50萬元;2、材料費(fèi),通過該項(xiàng)目,減少了原材料的購入及加工費(fèi)用,節(jié)約資金850萬元。

      2.2 總結(jié)

      綜上所述,通過銅精煉技術(shù),對產(chǎn)品質(zhì)量有以下幾點(diǎn)提高。

      a、銅材雜質(zhì)元素降低,基體晶粒度細(xì)致,利用后續(xù)拉伸加工。

      b、銅材力學(xué)性能提高。

      c、加工的銅產(chǎn)品廢品率降低,產(chǎn)品質(zhì)量提升。

      (作者單位:秦皇島瀚豐長白結(jié)晶器有限責(zé)任公司)

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