摘要: 文章介紹了采用上引帶坯生產紫銅帶過程中容易出現(xiàn)的問題，并通過采取一系列質量控制措施，保證了帶坯表面結晶均勻，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。

關鍵詞: 上引帶坯; 紫銅帶; 質量控制  中圖分類號: TG339

文獻標識碼: B 文章編號: 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行生產，即立式連續(xù)鑄造 + 熱軋 + 冷軋。該工藝優(yōu)點是鑄錠規(guī)格大、效率高、帶坯組織致密，但設備投資大、流程長、成品率低、能耗高。因此，從上世紀 90 年代開始，國內部分廠家開始嘗試用上引方式生產帶坯，后續(xù)采用連續(xù)擠壓 + 冷軋或直接冷軋方式生產紫銅帶，從而降低設備投資、縮短生產流。經過近 30年的摸索，國內采用上引帶坯生產紫銅帶的技術已日趨成熟，國內一些廠家可以用上引法生產寬幅、高純無氧銅帶，綜合成品率達 80% 以上，個別廠家已生產出寬度約 1m 的高純無氧銅帶［1 － 5］。

雖然采用上引帶坯生產紫銅帶具有流程短、投資少、能耗低等一系列優(yōu)點，但在實際生產中極易出現(xiàn)上引帶坯橫向公差超標、表面結晶粗糙、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，分析上述問題產生的根源，并采取有針對性的解決措施顯得尤為重要。

1.上引帶坯生產中的主要問題及原因分析

1.1帶坯表面結晶粗糙結晶線紊亂

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

經分析，結晶器和石墨模具結構設計不合理導致帶坯冷卻不均勻，是造成上引帶坯結晶線紊亂的直接原因。帶坯表面結晶線紊亂表明內部結晶組織不均勻，***終導 致后續(xù)冷 加工困難 甚 至 帶 材 表 面 產 生裂紋。

1.2 帶坯橫向公差超標

上引帶坯初軋開坯過程中，經常出現(xiàn)兩邊浪，經檢查發(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，對帶材表面裂紋、裂邊情況分別進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，分布于晶體內部和晶界處。

因此，可以確定材料內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，在銅帶生產中，能引起氧化反應的因素很多，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)內部組織疏松及表面細微裂紋，因此，對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 90% 以上，然而對上引帶坯來說，當中間總加工率大于 80% 時，退火后粗大的晶粒組織

會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.質量控制措施

2.1 帶坯質量控制

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

( 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℃，同時注意保持溫度與牽引速度的協(xié)調; 熔煉爐采用煅燒木炭覆蓋，厚度約 100 ～ 120mm; 帶坯引出結晶器時，在帶坯與結晶器內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，可以將帶坯內部氧含量控制在較低水平;

( 3) 優(yōu)化結晶器內部水路和石墨保護膜設計，采用去離子水，減輕冷卻水套內結垢，保證冷卻水質，同時注意控制水壓( 1． 5 ～ 2． 5bar) 和回水溫度( 35℃ ～42℃ ) ，從而保證帶坯冷卻均勻、表面結晶線平滑;

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

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，使用前采用塞尺檢測;

( 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) 對石墨模具進行高溫抗氧化處理，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，改進生產工藝是解決紫銅帶表面質量的關鍵。

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

。另外，應采用全油軋制方式，改造軋機除油裝置，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到 80% 左右時，增加一次中間退火，使材料實現(xiàn)再結晶，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行保護，并加強紫銅帶表面的清洗，來消除軋制和退火工序中，紫銅帶表面產生的氧化物等，保持高度的光潔度。

3.結論

( 1) 上引連鑄帶坯生產中出現(xiàn)的主要問題有組織疏松、氣孔、表面結晶紊亂及橫向公差大等，其中組織疏松、氣孔、表面結晶紊亂是造成后續(xù)冷軋時裂邊、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 石 墨 粉 覆 蓋 厚 度 控 制 在 80 ～100mm，可將上引帶坯內部氧含量控制在較低水平;

(3) 采用設計合理的結晶器和石墨保護膜，帶坯冷卻均勻，可保證帶坯表面結晶平滑;

( 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到 80% 左右時，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   作者：韓衛(wèi)光