摘要: 文章介紹了采用上引帶坯生產(chǎn)紫銅帶過程中容易出現(xiàn)的問題，并通過采取一系列質(zhì)量控制措施，保證了帶坯表面結(jié)晶均勻，解決了帶坯橫斷面公差不均勻的問題，消除了帶材表面顏色不均勻的問題。

關(guān)鍵詞: 上引帶坯; 紫銅帶; 質(zhì)量控制  中圖分類號(hào): TG339

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B 文章編號(hào): 1671 － 6795( 2017) 01 － 0030 － 03

目前紫銅帶主要采用傳統(tǒng)的三段式加工工藝進(jìn)行生產(chǎn)，即立式連續(xù)鑄造 + 熱軋 + 冷軋。該工藝優(yōu)點(diǎn)是鑄錠規(guī)格大、效率高、帶坯組織致密，但設(shè)備投資大、流程長、成品率低、能耗高。因此，從上世紀(jì) 90 年代開始，國內(nèi)部分廠家開始嘗試用上引方式生產(chǎn)帶坯，后續(xù)采用連續(xù)擠壓 + 冷軋或直接冷軋方式生產(chǎn)紫銅帶，從而降低設(shè)備投資、縮短生產(chǎn)流。經(jīng)過近 30年的摸索，國內(nèi)采用上引帶坯生產(chǎn)紫銅帶的技術(shù)已日趨成熟，國內(nèi)一些廠家可以用上引法生產(chǎn)寬幅、高純無氧銅帶，綜合成品率達(dá) 80% 以上，個(gè)別廠家已生產(chǎn)出寬度約 1m 的高純無氧銅帶［1 － 5］。

雖然采用上引帶坯生產(chǎn)紫銅帶具有流程短、投資少、能耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際生產(chǎn)中極易出現(xiàn)上引帶坯橫向公差超標(biāo)、表面結(jié)晶粗糙、表面微裂紋、孔洞及冷軋過程中帶材邊部或中部裂紋、表面顏色不均勻等問題。因此，分析上述問題產(chǎn)生的根源，并采取有針對(duì)性的解決措施顯得尤為重要。

1.上引帶坯生產(chǎn)中的主要問題及原因分析

1.1帶坯表面結(jié)晶粗糙結(jié)晶線紊亂

在上引帶坯生產(chǎn)紫銅帶的長期實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)帶坯表面結(jié)晶粗糙、結(jié)晶線紊亂，從而導(dǎo)致帶坯后續(xù)冷加工困難，冷軋后經(jīng)常出現(xiàn)表面裂紋、裂邊，甚至冷軋幾個(gè)道次后直接斷帶。

經(jīng)分析，結(jié)晶器和石墨模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致帶坯冷卻不均勻，是造成上引帶坯結(jié)晶線紊亂的直接原因。帶坯表面結(jié)晶線紊亂表明內(nèi)部結(jié)晶組織不均勻，***終導(dǎo) 致后續(xù)冷 加工困難 甚 至 帶 材 表 面 產(chǎn) 生裂紋。

1.2 帶坯橫向公差超標(biāo)

上引帶坯初軋開坯過程中，經(jīng)常出現(xiàn)兩邊浪，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，主要是由于上引帶坯橫斷面厚度不均、橫向公差過大( ≥0． 5mm) 所引起。造成上引帶坯橫向公差大的原因主要有: ( 1) 石墨模具的制造精度不夠;( 2) 石墨模具在高溫下膨脹變形及燒損。

1.3 帶坯冷軋后帶材出現(xiàn)表面裂紋

裂邊在帶材出現(xiàn)冷加工裂紋及裂邊處取樣，對(duì)帶材表面裂紋、裂邊情況分別進(jìn)行宏觀低倍分析和金相顯微鏡下的高倍組織分析，如圖 1 和圖 2 所示。從圖 1 可以看出，帶材表面存在大量垂直于軋制方向的橫裂，部分已裂開。從圖 2 可以看出，試樣內(nèi)部存在大量密集的氣孔及孔洞，且孔洞缺陷大小不一，分布于晶體內(nèi)部和晶界處。

因此，可以確定材料內(nèi)部存在大量的密集氣孔及孔洞缺陷造成材料塑性惡化，并導(dǎo)致加工變形過程中開裂。

1.4 冷軋過程中帶材表面顏色不均

銅帶變色源于銅的氧化反應(yīng)，在銅帶生產(chǎn)中，能引起氧化反應(yīng)的因素很多，主要有大氣環(huán)境因素( 溫度、濕度、氣體、灰塵等) 、生產(chǎn)工藝因素( 退火過程、酸洗過程、清洗過程等) 等［6，7］。在上引帶坯冷軋過程中，隨著冷加工率增大，帶材沿縱向呈現(xiàn)不同的明暗面，如圖 3 所示。在寬厚比較大的情況下，帶坯極易出現(xiàn)內(nèi)部組織疏松及表面細(xì)微裂紋，因此，對(duì)冷加工工藝提出了一定要求。傳統(tǒng)的三段式加工，兩次退火間的總加工率可達(dá) 90% 以上，然而對(duì)上引帶坯來說，當(dāng)中間總加工率大于 80% 時(shí)，退火后粗大的晶粒組織

會(huì)沿縱向延伸而使帶材表面呈現(xiàn)不同的陰暗色，且后續(xù)冷軋中無法消除。

2.質(zhì)量控制措施

2.1 帶坯質(zhì)量控制

( 1) 盡量采用優(yōu)質(zhì)電解銅，要求電解銅表面無銅豆、銅綠等，將電解銅預(yù)熱烘干后加入熔煉爐中熔化，采用烘干后的木炭覆蓋保護(hù);

( 2) 優(yōu)化上引連鑄工藝參數(shù)，將熔煉爐溫度控制在 1080℃ ～ 1110℃，保溫爐溫度控制在1150 ± 10℃，同時(shí)注意保持溫度與牽引速度的協(xié)調(diào); 熔煉爐采用煅燒木炭覆蓋，厚度約 100 ～ 120mm; 帶坯引出結(jié)晶器時(shí)，在帶坯與結(jié)晶器內(nèi)壁之間縫隙添加一定量石墨粉，防止銅液凝固過程中氧化，通過上述措施，可以將帶坯內(nèi)部氧含量控制在較低水平;

( 3) 優(yōu)化結(jié)晶器內(nèi)部水路和石墨保護(hù)膜設(shè)計(jì)，采用去離子水，減輕冷卻水套內(nèi)結(jié)垢，保證冷卻水質(zhì)，同時(shí)注意控制水壓( 1． 5 ～ 2． 5bar) 和回水溫度( 35℃ ～42℃ ) ，從而保證帶坯冷卻均勻、表面結(jié)晶線平滑;

( 4) 通過添加微量稀土元素，細(xì)化晶粒，凈化基體，可有效控制氣泡、疏松等組織缺陷的產(chǎn)生。

2.2 帶坯橫向公差控制

( 1) 保證石墨模具的制造精度，模具入口處橫向偏差控制在 0． 2mm 以內(nèi)，使用前采用塞尺檢測(cè);

( 2) 在石墨模具底部加裝石墨卡具，解決石墨模具在高溫下的變形問題;

( 3) 對(duì)石墨模具進(jìn)行高溫抗氧化處理，提高模具的使用壽命，減少燒損。

2.3 帶材表面顏色不均的解決措施

從影響紫銅帶表面顏色變化的原因中分析，改進(jìn)生產(chǎn)工藝是解決紫銅帶表面質(zhì)量的關(guān)鍵。

( 1) 采用毛刷和清水清理紫銅帶表面的雜質(zhì)，軋制前用襯紙包裹紫銅帶，防止表面被劃傷

。另外，應(yīng)采用全油軋制方式，改造軋機(jī)除油裝置，并放慢軋制速度，清除紫銅帶表面殘留的污染物;

( 2) 初軋開坯冷加工率達(dá)到 80% 左右時(shí)，增加一次中間退火，使材料實(shí)現(xiàn)再結(jié)晶，以消除后續(xù)退火后冷軋過程中因晶粒粗大造成的帶材表面色澤不一致問題。在退火過程中要通過惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，并加強(qiáng)紫銅帶表面的清洗，來消除軋制和退火工序中，紫銅帶表面產(chǎn)生的氧化物等，保持高度的光潔度。

3.結(jié)論

( 1) 上引連鑄帶坯生產(chǎn)中出現(xiàn)的主要問題有組織疏松、氣孔、表面結(jié)晶紊亂及橫向公差大等，其中組織疏松、氣孔、表面結(jié)晶紊亂是造成后續(xù)冷軋時(shí)裂邊、表面裂紋和斷帶的根本原因;

( 2) 木炭充分烘烤，且覆蓋厚度控制在 100 ～120mm，保 溫 爐 內(nèi) 石 墨 粉 覆 蓋 厚 度 控 制 在 80 ～100mm，可將上引帶坯內(nèi)部氧含量控制在較低水平;

(3) 采用設(shè)計(jì)合理的結(jié)晶器和石墨保護(hù)膜，帶坯冷卻均勻，可保證帶坯表面結(jié)晶平滑;

( 4) 保證石墨模具的制造精度、在石墨模具底部加裝石墨卡具，可有效解決上引帶坯橫向公差大和冷軋過程中兩邊浪的問題;

( 5) 上引帶坯開坯冷加工率達(dá)到 80% 左右時(shí)，增加一次中間退火，可消除后續(xù)退火后晶粒粗大帶來的帶材表面顏色不均勻問題。

來源：中國知網(wǎng)   作者：韓衛(wèi)光

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