浅谈精炼技术对铜管质量的影响

　　摘要：目前，公司主要产品为结晶器铜管及相关系列产品，铜材分厂主要负责结晶器铜管毛坯铜管的加工，主要有熔炼、热挤压、冷拉伸等道序。其中，熔炼作为第一道序，其质量状态起着至关重要的作用，为此，提高铜材精炼技术尤为重要，本文将从工艺优化、试验过程、理化检测等方面论述精炼技术对质量的影响。
　　关键词： 熔炼；精炼技术；质量
　　1 精炼技术的研究
　　1.1 优化工艺、采用复合式方法进行脱氧
　　众所周知，在铜熔炼过程中，铜溶液具有一定的吸气性，在这个过程中，最容易和铜溶液接触且危害比较大的是水蒸气，在高温的作用下高水蒸气分解为氢气和氧气，其中，氧的性质及其活泼，可以与多种元素发生反应，例如，与铁、镍等金属氧化物能溶于铜液中，与铝、硅等元素形成的氧化物则不能溶解。这些不能溶解的氧化物及溶液中气体存在的氧，不仅会使生产的铜棒存在内部铸造缺陷，而且还会在后续的加工中发生质量问题，如热挤过程出现开裂现象，在冷拉伸过程出现冷裂、夹渣起皮等现象，给产品带来重大质量隐患。
　　在铜冶炼过程中，磷和镁都是高效的脱氧剂；采用单一的磷进行脱氧，脱氧不充分，而且磷含量过高，会降低基体的导电率，导电率是结晶器铜管的一项重要指标，在一定的区间温度内，它与导热系数成正相关的；为此，我们优化了工艺，采用复合式方法进行脱氧；采用复合脱氧，不仅可以有效的降低氧含量，降低氧化物的产生，还可以提高材料的导热性。通过计算与试验，确定了添加比例：磷铜合金0.1%。铜镁中间合金0.2%（每炉铜水质量占比）。
　　1.2 磷铜与铜镁包裹式使用，提高工作效率
　　磷铜与铜镁合金经过烘干后，使用铜皮进行包裹封闭，避免空气中二次吸潮，而且在经过包裹后，便于投放至溶液中，可更好的发挥其脱氧的工作效率。
　　1.3 优化工艺，添加稀土元素除渣剂，去除残留氧化物
　　铜在熔炼过程中，由于原材料的原因，不可避免的存在一些杂质元素进入铜溶液中来，如铅，铋，锑等，这些元素几乎不固溶于铜溶液中，若不及时去除，很容易在后道序出现热烈、冷裂等问题，为此，我们优化了工艺，通过添加稀土元素，这些杂质与其经过反应后，产生新的氧化渣，这些氧化渣密度要比铜液轻，在熔炼电磁搅拌的作用下，上浮到表面，被木炭所吸附，然后进行清除，达到了去除氧化物的目的，确保产品的质量。
　　1.4 试验材料、溶剂配比数据：
　　经过多次试验与分析，确定了配比参数：
　　电解铜：1400Kg/炉
　　底料：800Kg/炉
　　铜磷中间合金：2.2Kg/炉
　　铜镁中间合金：4.4Kg/炉
　　稀土元素：1Kg/炉
　　1.5 光谱分析及结果
　　由光谱分析结果可知，Cu+Ag=99.933%，符合≥99.9%的企业标准，杂质元素如TE、Bi、Pb含量都属于合格范围。
　　1.6 铜管晶粒度检测
　　以251x18铜管为例，最终冷挤二次引伸退火后（成品）晶粒度达到了0.025-0.03mm，晶粒度符合要求，满足后道序圆变方的加工要求。
　　由上图可以看出，无论是热挤状态，还是变形后的状态，产品的晶粒度非常细致，无晶粒粗大的现象。
　　1.7 电导率检测
　　圆变方后，对材料进行电导率检测，其导电率可达到87-90，高于标准的85（ %IACS ）
　　1.8 力学性能检测
　　经过变形的铜管，其抗拉强度可最高可达到298Mpa，高于指标要求的≥250MPA
　　2 结论
　　2.1 质量数据统计
　　在熔炼工艺未更改前，铜管热挤后底部开裂情况时有发生，通过此项目的研究，问题已经得到解决，现在生产的铜管几乎没有底部开裂的现象。
　　经统计，2017年度铜管废品率为2.47%，2018年度，通过该项目的研究与试验，项目完成后，废品率仅为1.66%，同比降低了0.81%。效益：1、2018年度同比减少废品228支，单支铜管重量平均100Kg，加工费用22元/Kg，节约加工成本50万元；2、材料费，通过该项目，减少了原材料的购入及加工费用，节约资金850万元。
　　2.2 总结
　　综上所述，通过铜精炼技术，对产品质量有以下几点提高。
　　a、铜材杂质元素降低，基体晶粒度細致，利用后续拉伸加工。
　　b、铜材力学性能提高。
　　c、加工的铜产品废品率降低，产品质量提升。
　　（作者单位：秦皇岛瀚丰长白结晶器有限责任公司）

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