浅析上引法无氧铜杆气孔的成因及消除

浅析上引法无氧铜杆气孔的成因及消除

朵智

自1998年起我公司熔压分厂先后上了三条国产上引法φ8.0无氧铜杆连铸机组生产线以来，既显示了它的优点：设备简单、易常握、节能环保、铜损耗低、产量稳定，一般情况下质量能满足生产要求；但也发现了它的不足：用料精要求高，且熔炼过程不能减少杂质含量，产品质量不稳定。由于影响铜杆质量的因素很多，在生产中如果稍有疏忽，铜杆就会发生断裂。表面粗糙、空心、组织疏松、结晶不均匀、夹杂和表面氧化等缺陷，造成杆线报废又重新回炉，使生产成本上升，经济效益下降。特别是铜杆气孔问题，一直困扰着生产、使用部门。因此研究铜杆气孔的成因和消除已成为一个重要课题，本文对此作一探讨。

一、原材料的影响

1、阴极电解铜

电解铜质量的好坏是生产合格无氧铜杆最关键因素，按生产工艺规定：用于制造无氧铜杆的铜板必须符合GB/T467-1997标准中规定的一号阴极铜的技术要求。若铜板表面有铜豆（含S、H）和铜绿（CuSO4·5H2O），铜板在熔炼过程中，随温度的升高会分解出H2和O2及S并大量溶解在铜液中，在结晶成杆时又会析出形成气孔。因此，低于此标准的电

解铜都不能投料生产。

2、回炉废铜线

对于本厂生产造成的废铜线，在熔炼入炉前必须将附带的橡皮、塑料、纸、镀银铜线、镀锡铜线、钢丝和铝线以及其它夹杂物质挑拣干净。

因为熔炼过程本身不能减少杂质含量，所以废铜线入炉前必须干燥、洁净，其表面不得附着油、乳液、水份，有油污的要挑拣除掉，有水份的一定要烘干后再入炉，否则不洁废铜杆入炉熔炼产生的有害杂质和气体一旦溶入铜液后，会导致结晶的铜杆电阻率超标，析出的气体形成“空心”杆或缩孔。

二、覆盖剂的影响

现用覆盖剂为木炭，覆盖在熔炉内铜液表面，主要被用来还原脱气，除掉铜液中的氧，木炭和氧结合生成氧化碳，变成气体排除，而达到除氧的目的，同时木炭还具有隔离空气和保温的作用，避免铜液从空气中吸氧和氢。

但若木炭质量差且潮湿，未烘烤入炉，会使木炭中的氢和氧等有害物质进入铜液，会使铜杆产生气孔，因此木炭的质量必须符合生产工艺规定，木炭入炉之前必须经过粒度选择，净化再进行烘烤备用。

三、生产设备的影响

上引感应炉一般为连体组合炉，由熔化炉、静置过渡仓和保温炉三部分组成，但我分厂3号上引机的感应炉组成只有二部分即熔化炉和保温炉，从这几年的使用情况看，该机生产的

铜杆出现气孔的机率要比1、2号上引机高，经研究发现问题出在缺少静置过渡仓，其结果会导致：①温度波动大。刚放入一块铜板时，熔化炉这边呈低温状态，保温炉的温度相应下降好几度，当固态铜一化完时，铜水流动性骤然提高，铜液温度跟着提高，这对形成稳定的铜杆结晶环境不利，铜杆的结晶状态性能沿长度方向就不一致；②不利于铜水净化。所谓净化，包括两方面：一是气体的析出，二是杂质的悬浮。气体主要来自电解铜、木炭和炉气，除部分极少的硫、磷有害气体外，02、H2、H20是主要的，若过饱和会在铜杆中心析出，形成“空心”，所以设置过渡仓的目的就是为了有更多的时间完成脱气的物理，化学反应。

为弥补3号上引机熔炉先天不足，操作中要做好几项工作：1）适当增加炉子的清渣，换炭次数，确保覆盖剂不失效；2）注意均衡加料，减小铜液温度的波动；3）尽量少用或不用打包废铜线入炉，改用剪断的废铜线。

四、工艺参数的影响

炉温、冷却水流量和引杆速度是直接影响铜杆质量的三大因素。

1、炉温

一般要求，熔化炉温度为1175±5℃，保温炉的温度为1145±5℃，在实际操作时，一般都是控制保温炉的温度，若铜液温度过高，铜杆结晶就粗大，其组织较疏松易产生缩孔等缺陷，还易于从空气中吸氢和氧；铜液温度过低，铜液流动性差，铜

杆外观易产生裂纹和冷隔等缺陷。因此控制好炉温是引好铜杆的关键，操作时要特别注意均衡加料。

2、冷却水流量

若结晶器进水温度太高且流量太小时，会导致铜液冷却不好、结晶不均匀、铜杆温度高、易氧化并产生空心杆。在日常生产中，铜液温度与引杆速度基本是不变的，操作工唯一可调节的就是水压与出水量。因此调节水压及水量是引好铸杆的前提条件，要根据不同季节、不同进水温度来调节水压和水量，并要经常检查铜杆表面及出水温度是否正常。

3、引杆速度

引杆速度必须与铜液温度，冷却强度相匹配，如在其它条件一定的情况下，引杆速度快时，铜杆结晶粗大，组织疏松，加工性能不好，易形成缩孔；引杆速度慢时，铜杆易产生表面裂纹，产量又低，不能完全发挥出设备的生产效力。

五、操作工应注意的事项

1、定期做好结晶器的日常维护。除垢保洁，确保水路畅通；

2、电解铜入炉前须洁净，要先在炉膛上烘烤预热，除去水份等，不符工艺规定的电解铜和废铜杆线严禁入炉。

3、加料须均衡，要少加勤加，保持炉温恒定和铜液面稳定，且加入的铜板或回炉废铜料，不能浮在铜液表面，要及时用木棒压入铜液中。

4、木炭入炉前必须烘烤，木炭覆盖层一定要严密，且保持足够厚度，避免铜液吸入空气中的氧和氢；

5、清渣换炭一定要按工艺规范认真操作，避免铜液暴露在空气中吸气。

6、定期清除炉壁挂渣，防止有害物质再次溶入铜液；

7、要随时注意观察铜杆质量，铜液液面高度和木炭覆盖情况及各工艺参数的变化。若发现铜杆质量异常，则应及时采取措施处置。

综上所述，无氧铜杆气孔是综合因素所致，生产各环节中的任何疏忽都会造成气孔，不能说哪个环节特别重要，只能说没有一个环节不重要。从原材料、工艺、设备、环境、人员素质各方面有充裕的保证，才能减少铜杆气孔产生。那么目前我们应重点抓好什么环节呢？据我这几年来对上引铜杆的生产环节、产品质量的跟踪观察看，回炉废铜线打包前的挑拣、分类处理工作与“废铜打包工艺质量控制规定”要求还存在差距。其管理亟待加强完善，相信在我们的共同努力下，上引无氧铜杆的质量会逐步得到改善。