高頻拉鑄工藝對錫磷青銅鑄坯品質的影響

趙惠芬, ,

(寧波金田銅業(集團)股份有限公司, 浙江 寧波 315034)

高頻拉鑄工藝對錫磷青銅鑄坯品質的影響

趙惠芬,李國華,戴姣燕

(寧波金田銅業(集團)股份有限公司, 浙江 寧波315034)

研究了生產錫磷青銅采用短節距、高頻率以及二次反推的牽引制度的高頻拉鑄工藝.結果表明:高頻拉鑄工藝可以細化鑄錠晶粒、減少成分偏析和枝晶偏析,得到成分均一、組織均勻的優良鑄錠,可減少后續加工的缺陷發生率,提高了生產效率.

高頻拉鑄; 錫磷青銅; 組織性能

0 前 言

錫磷青銅具有如下特點:高的彈性、耐磨性和抗磁性;在熱態和冷態均可壓力加工;焊接和釬焊性良好;切削性能好;在大氣和淡水中抗蝕性好;鑄造性良好.冷加工狀態的錫磷青銅薄帶材早已被廣泛應用于無線電、電子和通信工業中制造具有高導電性的彈性零件,主要用于制造導電性能好的彈簧接觸片和其他彈簧,精密儀器中的耐磨零件和抗磁元件,如接觸簧片電刷盒和振動片等[1].

錫磷青銅生產時,一直采用低頻拉鑄工藝,拉鑄頻率為14次/min,拉鑄速度為168 mm/min,節距為12 mm,拉鑄工藝為拉-停-退.拉1 s、停3 s,多數時間為停頓工序.CN 1263876C中提出的紫銅帶拉鑄工藝為小引程短停頓,中途適當加以反推的工藝過程,仍然是拉鑄時間短,停頓時間長,拉鑄速度慢,生產效率低.在此拉鑄條件下,拉鑄速度較慢,生產效率低,且普遍存在鑄錠組織比較粗大、不均勻以及有成份偏析等現象.而不良的鑄錠組織將對后道工序產生不良的遺傳作用.本試驗旨在尋求一種高效率,并能同時改善鑄錠組織、減少成分偏析和枝晶偏析的拉鑄工藝,為能快速得到優良的鑄錠提供一定的生產經驗.

1 試驗方法

錫磷青銅高頻拉鑄工藝特征為鑄造溫度為1 050～1 080 ℃、拉鑄冷卻水壓力為0.55～0.65 MPa,拉鑄過程包括:向前拉鑄-第一次停-第一次反推-第二次停頓-第二次反推-第三次停頓.上述工序為一個單元循環的連續過程.拉鑄速度提高至180～300 mm/min,拉鑄頻率提高至40～94次/min.拉鑄速度包括從逐步加速拉鑄過渡到恒速拉鑄,拉鑄頻率包括從逐步加快拉鑄頻率過渡到恒定頻率拉鑄.高頻拉鑄工藝參數見表1.原拉鑄工藝參數見表2.

表1 高頻拉鑄工藝參數Tab.1 High frequency casting parameters

表2 低頻拉鑄工藝參數Tab.2 Low frequency casting parameters

2 結果與分析

圖1為低頻拉鑄工藝和高頻拉鑄工藝鑄坯的金相組織對比.

從圖1(a)中可以看出,采用低頻拉鑄工藝鑄坯的結晶中心線明顯靠近上表面,且鑄坯的晶粒比較粗大.通過對比得出:采用高頻拉鑄工藝鑄坯的中心線基本處于中心位置,且晶粒明顯細化,尺寸為原晶粒的1/5左右,如圖1(b)所示.

圖2是鑄坯不同深度處Sn含量的變化趨勢.從圖2中可以看出,采用低頻工藝拉鑄的鑄坯表層的Sn含量較高,中心的Sn含量則較低,表現出明顯的反偏析現象;而采用高頻拉鑄工藝雖然也存在反偏析,但是程度有所降低.

圖2 鑄坯不同深度處Sn含量的變化趨勢Fig.2 Variations of Sn content of ingot at various depths

錫磷青銅的凝固過程存在固液混合階段,不同于紫銅的瞬間凝固,因此錫磷青銅在拉鑄時易發生鑄坯拉裂的現象.有可能因拉裂嚴重而無法進行下一步的軋制生產,或者是軋制生產后需切除較大面積的邊緣部分,導致成品率下降.由于采用較快的拉鑄頻率和增加了第二次停頓、第二次反推、第三次停頓和第三次反推過程,使錫磷青銅合金結晶過程始終處于震動運動中,粗大枝晶容易被打碎,因此晶粒得到細化;同時,由于震動的作用,能促進合金元素均勻分布,使鑄坯組織均勻,反偏析程度減輕.由于晶粒細化、組織更均勻以及反偏析減少,后續加工過程中的肋裂紋發生率減少,成品率升高;提高單元循環拉鑄速度,也大幅提高了設備的產能和生產效率,降低了生產成本.

3 結 論

(1) 錫磷青銅高頻拉鑄工藝與低頻拉鑄工藝相比,鑄錠晶粒明顯細化,尺寸減小到原來的1/5左右.

(2) 錫磷青銅高頻拉鑄工藝減少了Sn元素的反偏析程度,提高了鑄坯的品質;減少后續加工的缺陷發生率、提高了生產效率.

[1]賈耀卿,楊家斌,馬少東,等.常用金屬材料手冊(下)[M].北京:中國標準出版社,2003.

EffectsoftheHighFrequencyPullCastingonPhosphorBronzeIngot

ZHAOHui-fen,LIGuo-hua,DAIJiao-yan

(NingboJintianCopper(Group)Co.,Ltd.,Ningbo315034,China)

The high frequency pull casting of phosphor bronze was studied in the paper. This process is characterized by short pitch, high frequency and the second thrust reversers. The results show that high frequency pull casting can refine grains, diminish ingredient segregation and dendritic segregation, which helps to obtain a fine homogeneous ingot, reduce the defect rate in subsequent processing as well as greatly improve production efficiency.

high frequency pull casting; phosphor bronze; microstructure and properties

1005-2046(2014)02-0071-02+0078

10．13258／j．cnki．snm．2014．02．006

2013-04-03

趙惠芬(1972-),女，工程師，主要從事銅合金生產加工技術的研發.E-mail:zhaohf@jtgtroup.com.cn.

TG339

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