TP2銅管坯水平連鑄工藝與缺陷分析

韓國波

摘 要：銅管的導熱性和導電性都很好，在加工制作時也利于快速成型。由于銅管具備了優良的性能，在現今的很多行業中都受到了青睞。隨著技術進步，銅管加工的傳統擠壓工藝很難滿足現今快速增長的銅管生產需要，因而亟待改進原有的制作流程。針對TP2銅管坯，水平連鑄的新型工藝可以在根本上節省制作毛坯的成本，能耗較低并且生產流程也較短。對于此，有必要探究水平連鑄工藝在制作TP2銅管坯過程中的具體運用。結合現有的技術缺陷，探求技術改進的可行對策。

關鍵詞：TP2銅管坯；水平連鑄工藝；缺陷分析

對于發電行業、建筑業以及其他行業，金屬銅都得到了廣泛運用。近些年來，經濟正在快速進步，與之相應的銅管坯應用領域也在逐步擴展。相比于其他類型的金屬，TP2銅管具備了顯著的優勢，具體包括了較強的抗腐蝕性、抗磁性、導熱及導電的性能。從目前來看，TP2銅管可以用來制作冷凝器或者各類的制冷管，具備了銅管的優良性能。在傳統加工中，加工銅管坯通常選擇擠壓實心鑄坯的方式，通過拉拔加工的過程得到銅制的管材[ 1 ]。然而，傳統加工消耗了過長的時間，同時也耗費了很高的綜合成本。進入新時期后，水平連鑄工藝被創造出來。相比來看，水平連鑄工藝更適合用于制作TP2銅管坯，同時這種加工方式也具備了優良的綜合加工效能。

一、水平連鑄工藝

水平連鑄工藝可以用于加工TP2銅管坯。具體的流程為：在熔化爐中放入電解銅板，等到熔化結束后，流經熔化爐的銅溶液就會進入保溫爐。受到壓力的作用，溶液凝固從而得到高強度的毛坯。在牽引力作用下，靜壓力會促使銅溶液快速流入凝固的結晶器，由此構成了完整的水平連鑄過程[ 2 ]。

相比于其他類型的工藝，水平連鑄具備了顯著的優勢。這是因為，水平連鑄的設施結構很簡單，便于安裝并且節約投資。在水平連鑄過程中，結晶器與中間包可以構成整體，這樣做就避免了二次氧化的發生。相比于弧形的連鑄，水平連鑄的銅管坯可以緊密接觸結晶器，因此杜絕了空鼓的出現。

此外，水平連鑄制作成的鑄坯還可以省略后期的矯正工藝，因此很適合用來加工斷面較小的優質銅管坯。

二、現存的工藝缺陷

水平連鑄可以用來制作TP2的銅管坯，然而，連鑄操作包括了復雜的多步驟，經過組合可以得到很多的工藝流程。通常情況下，水平連鑄涉及到水平鑄造、轉爐保溫以及毛坯熔煉等。在鑄造過程中，操作人員還需要妥善把握節奏和速度，然后進入毛坯冷卻的步驟中。

由此可見，水平連鑄通常涉及多環節的具體操作，因而很難在根本上避免缺陷。操作人員如果忽視了某一細微的環節，那么將會影響到鑄錠的優質性[ 3 ]。

一般來講，水平連鑄得到的銅管坯通常表現出如下的缺陷：在銅管坯的內部，經常出現縮孔、夾渣或者疏松的現象，偶爾還會包括裂紋；在銅管坯的外表，則很容易表現出間斷的小坑，銅管坯的內壁容易受到氧化。同時，表面缺陷還包括了波浪形的重疊以及裂縫等。如果不加處理，那么銅管坯的缺陷就會影響到整體的加工質量。

三、探求改進措施

（一）針對疏松現象

對于晶粒而言，加工過程中通常會發生疏松現象，進而產生缺陷。冷卻凝固后的銅管坯內部包含很難熔化的物質，銅溶液攜帶這些難熔物質進入銅管坯的結構中，這種情況就形成了結晶骨架。

一般情況下，結晶后的銅管坯呈現樹枝的形狀，內部空間是封閉的。結晶后的銅管坯如果得不到補充的銅溶液，那么縮孔就會形成于細小的凝固物中。

為了防控疏松的出現，在鑄造過程中相關人員可以設置較高的鑄造溫度。這是因為，較高的溫度可以確保銅溶液得到凈化，防止內部出現較多的小孔。

為了去除銅管坯中的氣孔，操作人員在初期的連鑄操作中就需要減少氣體的總量。具體而言，可以選擇脫氧除氣的方式，用這種方法去掉銅板表層的油污和銹跡。在拉伸毛坯時，不要采用過快的速度[ 4 ]。經過裝料之后，要立刻關緊爐門。同時，加工操作人員還可以視情況減緩鑄造銅管坯的速度，這樣做有利于充分觀察到內部的疏松。

（二）針對裂縫缺陷

從本質上來看，水平連鑄就意味著銅溶液的緩慢凝固，這種凝固應當是動態性的。經過水平連鑄的相關操作，銅管坯承受了較高的應力，因而很容易造成拉伸應變或者熱應變的現象。在某一時刻，如果應變超過了銅管坯可以承受的極限強度，就會造成內部的裂縫。為了避免裂縫的延長和擴大，操作人員可以加入必要的潤滑劑，在管坯的內部覆蓋石墨結晶的涂層[ 5 ]。針對銅套的表面，應當及時清除覆蓋的水垢。此外，操作人員還應當及時調整冷卻水的通入量，確保均勻的冷卻。

（三）針對夾渣的缺陷

銅管坯形成夾渣，這種現象的根源就在于管坯內部的硅酸鹽、硫化物或者氧化物剝落。對于液相而言，液相很容易析出夾雜物。受到吸附和擠壓的作用，就會構成體積較大的夾渣。夾渣現象會破壞原有的力學結構，影響管坯本身的性能。對于這類缺陷，操作人員有必要徹底清除浮渣和塊狀物。如果條件允許，也可以放緩鑄造時的速度，注意清理鱗片狀的石墨和木炭。

四、結語

TP2銅管坯具有優良的性能，因此適合用在不同行業的生產過程中。最近幾年，制作銅管坯的相關工藝正在逐步成熟，這種形勢下的水平連鑄技術也得到了更多企業的認可和接受。

然而，受到實際操作中的工藝流程制約，現有的水平連鑄技術還沒能達到最完善的程度，仍然存在缺陷。例如：加工TP2銅管坯的過程中很容易出現疏松和縮孔的現象。同時，加工得到的銅管也經常表現出夾渣、裂紋或者間斷性小坑的缺陷。

未來的實踐中，技術人員還需要不斷摸索技術經驗，致力于消除缺陷，從工藝角度入手來改進整體的加工質量。

參考文獻：

[1] 陳進方.TP2銅管坯水平連鑄工藝及缺陷研究[J].上海有色金屬，2012（03）：110-113.

[2] 肖寒，張士宏，張海渠等.TP2銅管坯水平連鑄缺陷檢測及分析[J].鑄造，2012（03）：271-275.

[3] 馬云才，郝恩鵬.TP2銅管坯水平連鑄工藝改進[J].中國有色金屬，2015（S1）：332-334.

[4] 郭廣思，王勇龍，劉勁松.TP2銅管坯水平連鑄結晶器的設計原理[J].特種鑄造及有色合金，2014（05）：507-509.

[5] 劉陽，劉勁松，張士宏，等.水平連鑄TP2銅管表面裂紋產生原因及控制措施[J].特種鑄造及有色合金，2016（09）：975-979.