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,CuSO〃5HO,～铜板在熔炼过程中～随温度的升高42

会分解出H和O及S并大量溶解在铜液中～在结晶成杆时又会22

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

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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:?温度波动大。刚放入一

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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,?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～0、H、22H0是主要的～若过饱和会在铜杆中心析出～形成“空心”～所2

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。

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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。

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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。

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