上引連鑄銅鎂合金桿常見缺陷淺析

吳斌+杜春雷+孫偉龍

【摘 要】 本文主要針對上引連鑄銅鎂合金桿出現的裂紋、表面凹坑及夾雜斷桿等常見缺陷的形貌做了描述并分析了其產生的原因，指出了一些相應的防范措施。

【關鍵詞】 上引連鑄銅鎂合金桿 缺陷 分析 措施

隨著近幾年我國高速鐵路的快速發展，對接觸線和承力索的性能提出了更高的要求，目前，我國高速鐵路接觸網中主要使用銅鎂合金接觸線和銅鎂合金承力索；由于“連鑄連軋法”生產過程含氧量較高（鎂極易氧化，其密度僅1.74g/cm3（小于銅的8.9g/cm3）、熔點650℃（低于銅的1083℃）、沸點也僅1090℃），因此不能用于生產銅鎂合金接觸線。近幾年發展起來的“上引連擠法（上引連鑄+連續擠壓）”已成為生產高性能接觸線和承力索的主流工藝，上引桿質量的好壞直接影響后道工序的質量，因此，控制好上引連鑄桿的質量是生產高性能接觸線和承力索的關鍵。本文重點研究在上引連鑄銅鎂合金桿常見缺陷的成因及其解決措施。

1 裂紋

上引銅鎂合金桿生產過程中最常見的缺陷是裂紋，如圖1所示；從圖1可以看出，直徑為Ф20mm的銅鎂合金桿表面有平行橫紋狀缺陷，較大的裂紋其寬度深度達到3mm左右，且裂紋周圍桿材表面粗糙，有開裂的傾向；造成銅鎂合金桿表面裂紋的因素很多，主要有上引速度、節距大小、進出水溫差以及冷卻水的流量；上引不同直徑的銅鎂合金桿，其上引速度不同，上引速度過快是造成上述現象的主要原因，在其他外界條件一樣的情況下，上引速度越快，銅鎂合金桿冷卻效果越差，銅鎂合金溶液來不及冷卻凝固導致產品出現裂紋，因此，確定合理的上引速度是解決這一現象的關鍵；上引速度與上引牽拉時間、上引停頓時間、節距等參數有關[1]，這就需要企業通過長期的試驗和數據積累來確定；此外，上引銅鎂合金桿出現裂紋和上引節距有很大的關系，節距的大小決定牽拉時間和牽拉停頓時間的長短，若牽拉時間與牽拉停頓時間的比值過大，即牽拉停頓時間過短，合金沒有很好的冷卻而凝固將會造成桿材表面出現裂紋；進出水溫差以及冷卻水流量的大小也是造成此缺陷最常見的因素，進出水溫差太小，冷卻水流量過小都會是合金溶液在結晶器中不能很好的冷卻結晶而出現裂紋。解決上引連鑄銅鎂合金桿出現裂紋這一常見缺陷，最主要是要嚴格并合理的確定工藝參數，并在生產過程中規范操作，時刻關注各個工藝參數，確保進出水溫差（4～15℃）及冷卻水流量都在合理的范圍內。

2 表面凹坑

在上引銅鎂合金桿時，表面凹坑也是常見的缺陷之一，如圖2所示；由圖2可以看出Ф20mm的銅鎂合金桿表面有較大的舌形凹坑，并且均勻出現在桿材表面，其深度最大可達到3～4mm，這種缺陷在后道的冷軋拉拔過程中容易斷桿，對產品性能影響很大；造成這一缺陷的主要原因是石墨模具的磨損，此外，上引過程中合金溶液的氧化雜質結塊帶入模具中也會產生上述缺陷；為了避免上述情況的發生，應確定石墨模具的使用壽命，及時更換模具并及時清理保溫爐內的氧化雜質，防止其結塊而帶入模具內。[2]

3 夾雜斷桿

桿材內部有夾雜或因夾雜斷桿在上引連鑄銅鎂合金生產過程中比較常見，其斷口形貌如圖3所示；由圖3看出，斷口兩端都凹進去，里面夾雜了大量鱗片石墨，在上引過程中容易斷桿，有時，并未夾雜太多的鱗片石墨，在上引時并未發生斷桿，這種情況容易在后道工序冷軋和拉拔過程中發生斷桿，給生產效率和產品性能造成一定影響；其產生的原因主要是結晶器在插入合金溶液時，合金溶液上面的鱗片石墨沒有完全撥開，被結晶器帶入合金溶液內容易出現夾雜斷桿，另外，在加鎂的過程中，鎂并未完全加入合金溶液內，而是其在鱗片石墨表面被氧化結渣結塊，在一定外界條件下進入合金溶液內，在上引時被帶進模具而造成次類缺陷；因此，在結晶器插入銅液過程中，要防止鱗片石墨帶入合金溶液內，此外，每天定時清除爐渣也可避免這一現象的發生。

4 結語

在上引連鑄銅鎂合金桿時，會隨時出現各種工藝缺陷，本文只是列舉了幾個最常見的現象，在實際生產中，一些本文未提到的還需要根據實際情況，采取適當的工藝參數改進與防范措施來提高銅鎂合金桿的質量。

參考文獻：

[1]重有色金屬材料加工手冊（第一分冊），冶金工業出版社.

[2]阮錦明.上引連鑄銅合金線坯生產工藝的探討[J].銅加工，2005（4）：21～23.

[3]張詠生.上引連鑄銅桿幾種常見缺陷的分析與防止[J].四川有色金屬，1995（1）：23～25.endprint

【摘 要】 本文主要針對上引連鑄銅鎂合金桿出現的裂紋、表面凹坑及夾雜斷桿等常見缺陷的形貌做了描述并分析了其產生的原因，指出了一些相應的防范措施。

【關鍵詞】 上引連鑄銅鎂合金桿 缺陷 分析 措施

隨著近幾年我國高速鐵路的快速發展，對接觸線和承力索的性能提出了更高的要求，目前，我國高速鐵路接觸網中主要使用銅鎂合金接觸線和銅鎂合金承力索；由于“連鑄連軋法”生產過程含氧量較高（鎂極易氧化，其密度僅1.74g/cm3（小于銅的8.9g/cm3）、熔點650℃（低于銅的1083℃）、沸點也僅1090℃），因此不能用于生產銅鎂合金接觸線。近幾年發展起來的“上引連擠法（上引連鑄+連續擠壓）”已成為生產高性能接觸線和承力索的主流工藝，上引桿質量的好壞直接影響后道工序的質量，因此，控制好上引連鑄桿的質量是生產高性能接觸線和承力索的關鍵。本文重點研究在上引連鑄銅鎂合金桿常見缺陷的成因及其解決措施。

1 裂紋

上引銅鎂合金桿生產過程中最常見的缺陷是裂紋，如圖1所示；從圖1可以看出，直徑為Ф20mm的銅鎂合金桿表面有平行橫紋狀缺陷，較大的裂紋其寬度深度達到3mm左右，且裂紋周圍桿材表面粗糙，有開裂的傾向；造成銅鎂合金桿表面裂紋的因素很多，主要有上引速度、節距大小、進出水溫差以及冷卻水的流量；上引不同直徑的銅鎂合金桿，其上引速度不同，上引速度過快是造成上述現象的主要原因，在其他外界條件一樣的情況下，上引速度越快，銅鎂合金桿冷卻效果越差，銅鎂合金溶液來不及冷卻凝固導致產品出現裂紋，因此，確定合理的上引速度是解決這一現象的關鍵；上引速度與上引牽拉時間、上引停頓時間、節距等參數有關[1]，這就需要企業通過長期的試驗和數據積累來確定；此外，上引銅鎂合金桿出現裂紋和上引節距有很大的關系，節距的大小決定牽拉時間和牽拉停頓時間的長短，若牽拉時間與牽拉停頓時間的比值過大，即牽拉停頓時間過短，合金沒有很好的冷卻而凝固將會造成桿材表面出現裂紋；進出水溫差以及冷卻水流量的大小也是造成此缺陷最常見的因素，進出水溫差太小，冷卻水流量過小都會是合金溶液在結晶器中不能很好的冷卻結晶而出現裂紋。解決上引連鑄銅鎂合金桿出現裂紋這一常見缺陷，最主要是要嚴格并合理的確定工藝參數，并在生產過程中規范操作，時刻關注各個工藝參數，確保進出水溫差（4～15℃）及冷卻水流量都在合理的范圍內。

2 表面凹坑

在上引銅鎂合金桿時，表面凹坑也是常見的缺陷之一，如圖2所示；由圖2可以看出Ф20mm的銅鎂合金桿表面有較大的舌形凹坑，并且均勻出現在桿材表面，其深度最大可達到3～4mm，這種缺陷在后道的冷軋拉拔過程中容易斷桿，對產品性能影響很大；造成這一缺陷的主要原因是石墨模具的磨損，此外，上引過程中合金溶液的氧化雜質結塊帶入模具中也會產生上述缺陷；為了避免上述情況的發生，應確定石墨模具的使用壽命，及時更換模具并及時清理保溫爐內的氧化雜質，防止其結塊而帶入模具內。[2]

3 夾雜斷桿

桿材內部有夾雜或因夾雜斷桿在上引連鑄銅鎂合金生產過程中比較常見，其斷口形貌如圖3所示；由圖3看出，斷口兩端都凹進去，里面夾雜了大量鱗片石墨，在上引過程中容易斷桿，有時，并未夾雜太多的鱗片石墨，在上引時并未發生斷桿，這種情況容易在后道工序冷軋和拉拔過程中發生斷桿，給生產效率和產品性能造成一定影響；其產生的原因主要是結晶器在插入合金溶液時，合金溶液上面的鱗片石墨沒有完全撥開，被結晶器帶入合金溶液內容易出現夾雜斷桿，另外，在加鎂的過程中，鎂并未完全加入合金溶液內，而是其在鱗片石墨表面被氧化結渣結塊，在一定外界條件下進入合金溶液內，在上引時被帶進模具而造成次類缺陷；因此，在結晶器插入銅液過程中，要防止鱗片石墨帶入合金溶液內，此外，每天定時清除爐渣也可避免這一現象的發生。

4 結語

在上引連鑄銅鎂合金桿時，會隨時出現各種工藝缺陷，本文只是列舉了幾個最常見的現象，在實際生產中，一些本文未提到的還需要根據實際情況，采取適當的工藝參數改進與防范措施來提高銅鎂合金桿的質量。

參考文獻：

[1]重有色金屬材料加工手冊（第一分冊），冶金工業出版社.

[2]阮錦明.上引連鑄銅合金線坯生產工藝的探討[J].銅加工，2005（4）：21～23.

[3]張詠生.上引連鑄銅桿幾種常見缺陷的分析與防止[J].四川有色金屬，1995（1）：23～25.endprint

【摘 要】 本文主要針對上引連鑄銅鎂合金桿出現的裂紋、表面凹坑及夾雜斷桿等常見缺陷的形貌做了描述并分析了其產生的原因，指出了一些相應的防范措施。

【關鍵詞】 上引連鑄銅鎂合金桿 缺陷 分析 措施

隨著近幾年我國高速鐵路的快速發展，對接觸線和承力索的性能提出了更高的要求，目前，我國高速鐵路接觸網中主要使用銅鎂合金接觸線和銅鎂合金承力索；由于“連鑄連軋法”生產過程含氧量較高（鎂極易氧化，其密度僅1.74g/cm3（小于銅的8.9g/cm3）、熔點650℃（低于銅的1083℃）、沸點也僅1090℃），因此不能用于生產銅鎂合金接觸線。近幾年發展起來的“上引連擠法（上引連鑄+連續擠壓）”已成為生產高性能接觸線和承力索的主流工藝，上引桿質量的好壞直接影響后道工序的質量，因此，控制好上引連鑄桿的質量是生產高性能接觸線和承力索的關鍵。本文重點研究在上引連鑄銅鎂合金桿常見缺陷的成因及其解決措施。

1 裂紋

上引銅鎂合金桿生產過程中最常見的缺陷是裂紋，如圖1所示；從圖1可以看出，直徑為Ф20mm的銅鎂合金桿表面有平行橫紋狀缺陷，較大的裂紋其寬度深度達到3mm左右，且裂紋周圍桿材表面粗糙，有開裂的傾向；造成銅鎂合金桿表面裂紋的因素很多，主要有上引速度、節距大小、進出水溫差以及冷卻水的流量；上引不同直徑的銅鎂合金桿，其上引速度不同，上引速度過快是造成上述現象的主要原因，在其他外界條件一樣的情況下，上引速度越快，銅鎂合金桿冷卻效果越差，銅鎂合金溶液來不及冷卻凝固導致產品出現裂紋，因此，確定合理的上引速度是解決這一現象的關鍵；上引速度與上引牽拉時間、上引停頓時間、節距等參數有關[1]，這就需要企業通過長期的試驗和數據積累來確定；此外，上引銅鎂合金桿出現裂紋和上引節距有很大的關系，節距的大小決定牽拉時間和牽拉停頓時間的長短，若牽拉時間與牽拉停頓時間的比值過大，即牽拉停頓時間過短，合金沒有很好的冷卻而凝固將會造成桿材表面出現裂紋；進出水溫差以及冷卻水流量的大小也是造成此缺陷最常見的因素，進出水溫差太小，冷卻水流量過小都會是合金溶液在結晶器中不能很好的冷卻結晶而出現裂紋。解決上引連鑄銅鎂合金桿出現裂紋這一常見缺陷，最主要是要嚴格并合理的確定工藝參數，并在生產過程中規范操作，時刻關注各個工藝參數，確保進出水溫差（4～15℃）及冷卻水流量都在合理的范圍內。

2 表面凹坑

在上引銅鎂合金桿時，表面凹坑也是常見的缺陷之一，如圖2所示；由圖2可以看出Ф20mm的銅鎂合金桿表面有較大的舌形凹坑，并且均勻出現在桿材表面，其深度最大可達到3～4mm，這種缺陷在后道的冷軋拉拔過程中容易斷桿，對產品性能影響很大；造成這一缺陷的主要原因是石墨模具的磨損，此外，上引過程中合金溶液的氧化雜質結塊帶入模具中也會產生上述缺陷；為了避免上述情況的發生，應確定石墨模具的使用壽命，及時更換模具并及時清理保溫爐內的氧化雜質，防止其結塊而帶入模具內。[2]

3 夾雜斷桿

桿材內部有夾雜或因夾雜斷桿在上引連鑄銅鎂合金生產過程中比較常見，其斷口形貌如圖3所示；由圖3看出，斷口兩端都凹進去，里面夾雜了大量鱗片石墨，在上引過程中容易斷桿，有時，并未夾雜太多的鱗片石墨，在上引時并未發生斷桿，這種情況容易在后道工序冷軋和拉拔過程中發生斷桿，給生產效率和產品性能造成一定影響；其產生的原因主要是結晶器在插入合金溶液時，合金溶液上面的鱗片石墨沒有完全撥開，被結晶器帶入合金溶液內容易出現夾雜斷桿，另外，在加鎂的過程中，鎂并未完全加入合金溶液內，而是其在鱗片石墨表面被氧化結渣結塊，在一定外界條件下進入合金溶液內，在上引時被帶進模具而造成次類缺陷；因此，在結晶器插入銅液過程中，要防止鱗片石墨帶入合金溶液內，此外，每天定時清除爐渣也可避免這一現象的發生。

4 結語

在上引連鑄銅鎂合金桿時，會隨時出現各種工藝缺陷，本文只是列舉了幾個最常見的現象，在實際生產中，一些本文未提到的還需要根據實際情況，采取適當的工藝參數改進與防范措施來提高銅鎂合金桿的質量。

參考文獻：

[1]重有色金屬材料加工手冊（第一分冊），冶金工業出版社.

[2]阮錦明.上引連鑄銅合金線坯生產工藝的探討[J].銅加工，2005（4）：21～23.

[3]張詠生.上引連鑄銅桿幾種常見缺陷的分析與防止[J].四川有色金屬，1995（1）：23～25.endprint