TP2铜管坯水平连铸工艺与缺陷分析

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TP2铜管坯水平连铸工艺与缺陷分析

作者:韩国波

来源:《科技风》2017年第01期

摘 要:铜管的导热性和导电性都很好,在加工制作时也利于快速成型。由于铜管具备了优良的性能,在现今的很多行业中都受到了青睐。随着技术进步,铜管加工的传统挤压工艺很难满足现今快速增长的铜管生产需要,因而亟待改进原有的制作流程。针对TP2铜管坯,水平连铸的新型工艺可以在根本上节省制作毛坯的成本,能耗较低并且生产流程也较短。对于此,有必要探究水平连铸工艺在制作TP2铜管坯过程中的具体运用。结合现有的技术缺陷,探求技术改进的可行对策。

关键词:TP2铜管坯;水平连铸工艺;缺陷分析

对于发电行业、建筑业以及其他行业,金属铜都得到了广泛运用。近些年来,经济正在快速进步,与之相应的铜管坯应用领域也在逐步扩展。相比于其他类型的金属,TP2铜管具备了显著的优势,具体包括了较强的抗腐蚀性、抗磁性、导热及导电的性能。从目前来看,TP2铜管可以用来制作冷凝器或者各类的制冷管,具备了铜管的优良性能。在传统加工中,加工铜管坯通常选择挤压实心铸坯的方式,通过拉拔加工的过程得到铜制的管材[ 1 ]。然而,传统加工消耗了过长的时间,同时也耗费了很高的综合成本。进入新时期后,水平连铸工艺被创造出来。相比来看,水平连铸工艺更适合用于制作TP2铜管坯,同时这种加工方式也具备了优良的综合加工效能。 一、水平连铸工艺

水平连铸工艺可以用于加工TP2铜管坯。具体的流程为:在熔化炉中放入电解铜板,等到熔化结束后,流经熔化炉的铜溶液就会进入保温炉。受到压力的作用,溶液凝固从而得到高强度的毛坯。在牵引力作用下,静压力会促使铜溶液快速流入凝固的结晶器,由此构成了完整的水平连铸过程[ 2 ]。

相比于其他类型的工艺,水平连铸具备了显著的优势。这是因为,水平连铸的设施结构很简单,便于安装并且节约投资。在水平连铸过程中,结晶器与中间包可以构成整体,这样做就避免了二次氧化的发生。相比于弧形的连铸,水平连铸的铜管坯可以紧密接触结晶器,因此杜绝了空鼓的出现。

此外,水平连铸制作成的铸坯还可以省略后期的矫正工艺,因此很适合用来加工断面较小的优质铜管坯。 二、现存的工艺缺陷

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水平连铸可以用来制作TP2的铜管坯,然而,连铸操作包括了复杂的多步骤,经过组合可以得到很多的工艺流程。通常情况下,水平连铸涉及到水平铸造、转炉保温以及毛坯熔炼等。在铸造过程中,操作人员还需要妥善把握节奏和速度,然后进入毛坯冷却的步骤中。 由此可见,水平连铸通常涉及多环节的具体操作,因而很难在根本上避免缺陷。操作人员如果忽视了某一细微的环节,那么将会影响到铸锭的优质性[ 3 ]。

一般来讲,水平连铸得到的铜管坯通常表现出如下的缺陷:在铜管坯的内部,经常出现缩孔、夹渣或者疏松的现象,偶尔还会包括裂纹;在铜管坯的外表,则很容易表现出间断的小坑,铜管坯的内壁容易受到氧化。同时,表面缺陷还包括了波浪形的重叠以及裂缝等。如果不加处理,那么铜管坯的缺陷就会影响到整体的加工质量。 三、探求改进措施 (一)针对疏松现象

对于晶粒而言,加工过程中通常会发生疏松现象,进而产生缺陷。冷却凝固后的铜管坯内部包含很难熔化的物质,铜溶液携带这些难熔物质进入铜管坯的结构中,这种情况就形成了结晶骨架。

一般情况下,结晶后的铜管坯呈现树枝的形状,内部空间是封闭的。结晶后的铜管坯如果得不到补充的铜溶液,那么缩孔就会形成于细小的凝固物中。

为了防控疏松的出现,在铸造过程中相关人员可以设置较高的铸造温度。这是因为,较高的温度可以确保铜溶液得到净化,防止内部出现较多的小孔。

为了去除铜管坯中的气孔,操作人员在初期的连铸操作中就需要减少气体的总量。具体而言,可以选择脱氧除气的方式,用这种方法去掉铜板表层的油污和锈迹。在拉伸毛坯时,不要采用过快的速度[ 4 ]。经过装料之后,要立刻关紧炉门。同时,加工操作人员还可以视情况减缓铸造铜管坯的速度,这样做有利于充分观察到内部的疏松。 (二)针对裂缝缺陷

从本质上来看,水平连铸就意味着铜溶液的缓慢凝固,这种凝固应当是动态性的。经过水平连铸的相关操作,铜管坯承受了较高的应力,因而很容易造成拉伸应变或者热应变的现象。在某一时刻,如果应变超过了铜管坯可以承受的极限强度,就会造成内部的裂缝。为了避免裂缝的延长和扩大,操作人员可以加入必要的润滑剂,在管坯的内部覆盖石墨结晶的涂层[ 5 ]。针对铜套的表面,应当及时清除覆盖的水垢。此外,操作人员还应当及时调整冷却水的通入量,确保均匀的冷却。 (三)针对夹渣的缺陷

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铜管坯形成夹渣,这种现象的根源就在于管坯内部的硅酸盐、硫化物或者氧化物剥落。对于液相而言,液相很容易析出夹杂物。受到吸附和挤压的作用,就会构成体积较大的夹渣。夹渣现象会破坏原有的力学结构,影响管坯本身的性能。对于这类缺陷,操作人员有必要彻底清除浮渣和块状物。如果条件允许,也可以放缓铸造时的速度,注意清理鳞片状的石墨和木炭。 四、结语

TP2铜管坯具有优良的性能,因此适合用在不同行业的生产过程中。最近几年,制作铜管坯的相关工艺正在逐步成熟,这种形势下的水平连铸技术也得到了更多企业的认可和接受。 然而,受到实际操作中的工艺流程制约,现有的水平连铸技术还没能达到最完善的程度,仍然存在缺陷。例如:加工TP2铜管坯的过程中很容易出现疏松和缩孔的现象。同时,加工得到的铜管也经常表现出夹渣、裂纹或者间断性小坑的缺陷。

未来的实践中,技术人员还需要不断摸索技术经验,致力于消除缺陷,从工艺角度入手来改进整体的加工质量。 参考文献:

[1] 陈进方.TP2铜管坯水平连铸工艺及缺陷研究[J].上海有色金属,2012(03):110-113. [2] 肖寒,张士宏,张海渠等.TP2铜管坯水平连铸缺陷检测及分析[J].铸造,2012(03):271-275.

[3] 马云才,郝恩鹏.TP2铜管坯水平连铸工艺改进[J].中国有色金属,2015(S1):332-334.

[4] 郭广思,王勇龙,刘劲松.TP2铜管坯水平连铸结晶器的设计原理[J].特种铸造及有色合金,2014(05):507-509.

[5] 刘阳,刘劲松,张士宏,等.水平连铸TP2铜管表面裂纹产生原因及控制措施[J].特种铸造及有色合金,2016(09):975-979.

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