淺談精煉技術對銅管質量的影響

王興軍

摘要：目前，公司主要產品為結晶器銅管及相關系列產品，銅材分廠主要負責結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，其質量狀態起著至關重要的作用，為此，提高銅材精煉技術尤為重要，本文將從工藝優化、試驗過程、理化檢測等方面論述精煉技術對質量的影響。

關鍵詞： 熔煉；精煉技術；質量

1 精煉技術的研究

1.1 優化工藝、采用復合式方法進行脫氧

眾所周知，在銅熔煉過程中，銅溶液具有一定的吸氣性，在這個過程中，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，氧的性質及其活潑，可以與多種元素發生反應，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，不僅會使生產的銅棒存在內部鑄造缺陷，而且還會在后續的加工中發生質量問題，如熱擠過程出現開裂現象，在冷拉伸過程出現冷裂、夾渣起皮等現象，給產品帶來重大質量隱患。

在銅冶煉過程中，磷和鎂都是高效的脫氧劑；采用單一的磷進行脫氧，脫氧不充分，而且磷含量過高，會降低基體的導電率，導電率是結晶器銅管的一項重要指標，在一定的區間溫度內，它與導熱系數成正相關的；為此，我們優化了工藝，采用復合式方法進行脫氧；采用復合脫氧，不僅可以有效的降低氧含量，降低氧化物的產生，還可以提高材料的導熱性。通過計算與試驗，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

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

1.3 優化工藝，添加稀土元素除渣劑，去除殘留氧化物

銅在熔煉過程中，由于原材料的原因，不可避免的存在一些雜質元素進入銅溶液中來，如鉛，鉍，銻等，這些元素幾乎不固溶于銅溶液中，若不及時去除，很容易在后道序出現熱烈、冷裂等問題，為此，我們優化了工藝，通過添加稀土元素，這些雜質與其經過反應后，產生新的氧化渣，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，然后進行清除，達到了去除氧化物的目的，確保產品的質量。

1.4 試驗材料、溶劑配比數據：

經過多次試驗與分析，確定了配比參數：

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 光譜分析及結果

由光譜分析結果可知，Cu+Ag=99.933%，符合≥99.9%的企業標準，雜質元素如TE、Bi、Pb含量都屬于合格范圍。

1.6 銅管晶粒度檢測

以251x18銅管為例，最終冷擠二次引伸退火后（成品）晶粒度達到了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，無論是熱擠狀態，還是變形后的狀態，產品的晶粒度非常細致，無晶粒粗大的現象。

1.7 電導率檢測

圓變方后，對材料進行電導率檢測，其導電率可達到87-90，高于標準的85（ %IACS ）

1.8 力學性能檢測

經過變形的銅管，其抗拉強度可最高可達到298Mpa，高于指標要求的≥250MPA

2 結論

2.1 質量數據統計

在熔煉工藝未更改前，銅管熱擠后底部開裂情況時有發生，通過此項目的研究，問題已經得到解決，現在生產的銅管幾乎沒有底部開裂的現象。

經統計，2017年度銅管廢品率為2.47%，2018年度，通過該項目的研究與試驗，項目完成后，廢品率僅為1.66%，同比降低了0.81%。效益：1、2018年度同比減少廢品228支，單支銅管重量平均100Kg，加工費用22元/Kg，節約加工成本50萬元；2、材料費，通過該項目，減少了原材料的購入及加工費用，節約資金850萬元。

2.2 總結

綜上所述，通過銅精煉技術，對產品質量有以下幾點提高。

a、銅材雜質元素降低，基體晶粒度細致，利用后續拉伸加工。

b、銅材力學性能提高。

c、加工的銅產品廢品率降低，產品質量提升。

（作者單位：秦皇島瀚豐長白結晶器有限責任公司）