淺談精煉技術(shù)對(duì)銅管質(zhì)量的影響

王興軍

摘要：目前，公司主要產(chǎn)品為結(jié)晶器銅管及相關(guān)系列產(chǎn)品，銅材分廠主要負(fù)責(zé)結(jié)晶器銅管毛坯銅管的加工，主要有熔煉、熱擠壓、冷拉伸等道序。其中，熔煉作為第一道序，其質(zhì)量狀態(tài)起著至關(guān)重要的作用，為此，提高銅材精煉技術(shù)尤為重要，本文將從工藝優(yōu)化、試驗(yàn)過(guò)程、理化檢測(cè)等方面論述精煉技術(shù)對(duì)質(zhì)量的影響。

關(guān)鍵詞： 熔煉；精煉技術(shù)；質(zhì)量

1 精煉技術(shù)的研究

1.1 優(yōu)化工藝、采用復(fù)合式方法進(jìn)行脫氧

眾所周知，在銅熔煉過(guò)程中，銅溶液具有一定的吸氣性，在這個(gè)過(guò)程中，最容易和銅溶液接觸且危害比較大的是水蒸氣，在高溫的作用下高水蒸氣分解為氫氣和氧氣，其中，氧的性質(zhì)及其活潑，可以與多種元素發(fā)生反應(yīng)，例如，與鐵、鎳等金屬氧化物能溶于銅液中，與鋁、硅等元素形成的氧化物則不能溶解。這些不能溶解的氧化物及溶液中氣體存在的氧，不僅會(huì)使生產(chǎn)的銅棒存在內(nèi)部鑄造缺陷，而且還會(huì)在后續(xù)的加工中發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，如熱擠過(guò)程出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，在冷拉伸過(guò)程出現(xiàn)冷裂、夾渣起皮等現(xiàn)象，給產(chǎn)品帶來(lái)重大質(zhì)量隱患。

在銅冶煉過(guò)程中，磷和鎂都是高效的脫氧劑；采用單一的磷進(jìn)行脫氧，脫氧不充分，而且磷含量過(guò)高，會(huì)降低基體的導(dǎo)電率，導(dǎo)電率是結(jié)晶器銅管的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在一定的區(qū)間溫度內(nèi)，它與導(dǎo)熱系數(shù)成正相關(guān)的；為此，我們優(yōu)化了工藝，采用復(fù)合式方法進(jìn)行脫氧；采用復(fù)合脫氧，不僅可以有效的降低氧含量，降低氧化物的產(chǎn)生，還可以提高材料的導(dǎo)熱性。通過(guò)計(jì)算與試驗(yàn)，確定了添加比例：磷銅合金0.1%。銅鎂中間合金0.2%（每爐銅水質(zhì)量占比）。

1.2 磷銅與銅鎂包裹式使用，提高工作效率

磷銅與銅鎂合金經(jīng)過(guò)烘干后，使用銅皮進(jìn)行包裹封閉，避免空氣中二次吸潮，而且在經(jīng)過(guò)包裹后，便于投放至溶液中，可更好的發(fā)揮其脫氧的工作效率。

1.3 優(yōu)化工藝，添加稀土元素除渣劑，去除殘留氧化物

銅在熔煉過(guò)程中，由于原材料的原因，不可避免的存在一些雜質(zhì)元素進(jìn)入銅溶液中來(lái)，如鉛，鉍，銻等，這些元素幾乎不固溶于銅溶液中，若不及時(shí)去除，很容易在后道序出現(xiàn)熱烈、冷裂等問(wèn)題，為此，我們優(yōu)化了工藝，通過(guò)添加稀土元素，這些雜質(zhì)與其經(jīng)過(guò)反應(yīng)后，產(chǎn)生新的氧化渣，這些氧化渣密度要比銅液輕，在熔煉電磁攪拌的作用下，上浮到表面，被木炭所吸附，然后進(jìn)行清除，達(dá)到了去除氧化物的目的，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.4 試驗(yàn)材料、溶劑配比數(shù)據(jù)：

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)與分析，確定了配比參數(shù)：

電解銅：1400Kg/爐

底料：800Kg/爐

銅磷中間合金：2.2Kg/爐

銅鎂中間合金：4.4Kg/爐

稀土元素：1Kg/爐

1.5 光譜分析及結(jié)果

由光譜分析結(jié)果可知，Cu+Ag=99.933%，符合≥99.9%的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，雜質(zhì)元素如TE、Bi、Pb含量都屬于合格范圍。

1.6 銅管晶粒度檢測(cè)

以251x18銅管為例，最終冷擠二次引伸退火后（成品）晶粒度達(dá)到了0.025-0.03mm，晶粒度符合要求，滿足后道序圓變方的加工要求。

由上圖可以看出，無(wú)論是熱擠狀態(tài)，還是變形后的狀態(tài)，產(chǎn)品的晶粒度非常細(xì)致，無(wú)晶粒粗大的現(xiàn)象。

1.7 電導(dǎo)率檢測(cè)

圓變方后，對(duì)材料進(jìn)行電導(dǎo)率檢測(cè)，其導(dǎo)電率可達(dá)到87-90，高于標(biāo)準(zhǔn)的85（ %IACS ）

1.8 力學(xué)性能檢測(cè)

經(jīng)過(guò)變形的銅管，其抗拉強(qiáng)度可最高可達(dá)到298Mpa，高于指標(biāo)要求的≥250MPA

2 結(jié)論

2.1 質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

在熔煉工藝未更改前，銅管熱擠后底部開(kāi)裂情況時(shí)有發(fā)生，通過(guò)此項(xiàng)目的研究，問(wèn)題已經(jīng)得到解決，現(xiàn)在生產(chǎn)的銅管幾乎沒(méi)有底部開(kāi)裂的現(xiàn)象。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2017年度銅管廢品率為2.47%，2018年度，通過(guò)該項(xiàng)目的研究與試驗(yàn)，項(xiàng)目完成后，廢品率僅為1.66%，同比降低了0.81%。效益：1、2018年度同比減少?gòu)U品228支，單支銅管重量平均100Kg，加工費(fèi)用22元/Kg，節(jié)約加工成本50萬(wàn)元；2、材料費(fèi)，通過(guò)該項(xiàng)目，減少了原材料的購(gòu)入及加工費(fèi)用，節(jié)約資金850萬(wàn)元。

2.2 總結(jié)

綜上所述，通過(guò)銅精煉技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有以下幾點(diǎn)提高。

a、銅材雜質(zhì)元素降低，基體晶粒度細(xì)致，利用后續(xù)拉伸加工。

b、銅材力學(xué)性能提高。

c、加工的銅產(chǎn)品廢品率降低，產(chǎn)品質(zhì)量提升。

（作者單位：秦皇島瀚豐長(zhǎng)白結(jié)晶器有限責(zé)任公司）