浅析低氧光亮铜杆表面质量的影响因素和控制方法

浅析低氧光亮铜杆表面质量的影响因素和控制方法

王让芝

铜陵有色股份铜冠铜材有限公司安徽铜陵244000

摘要：低氧铜杆在扭转后的表面质量作为铜杆的一项性能指标具有极其重要的意义。国际及国内，不同种类的电线电缆对铜杆表面的要求不同，铜杆表面质量及扭转后的表面对后续加工性能及使用性能具有重要影响，具体表现在如果低氧铜杆的表面质量较差的话，在铜杆拉制成铜丝之后，表面镀漆不均匀，漆包线漏电，影响漆包线的成品率及使用性能。如果表面质量特别差，就会导致在拉制细线的过程，断线严重，影响下游客户产品产量。因此，通过在对生产线中关键影响因素的分析，调整生产过程中影响较大的工艺参数，给生产表面质量更加优良的低氧铜杆提供保障。

关键词：扭转裂纹高压除磷软水轧制模型

1、前言

铜冠铜材公司采用德国SMSMEER公司的产能为22.5万吨/年的Contirod连铸连轧生产线。连铸连轧生产线的工艺流程为原料由地面叉车运至竖炉加料机，经加料机加入竖炉中熔化。整个熔化过程通过对天然气的自动控制，保温炉根据连铸的浇铸速度控制铜液的流出量，保温炉流出的铜液经下溜槽流入中间包。中间包中的铜液经过浇醉尖流入到哈兹雷特的水平连铸机内，铜液在铸机内冷却和结晶，形成铸坯。铸坯由夹送辊送入轧机进行轧制。经过粗轧和精轧后生产出8mm的低氧铜杆。之后再经过还原、冷却、涂蜡等工序后打包入库。

2、影响铜杆扭转后裂纹的因素及控制方法

2.1铜杆含氧量对表面质量的影响及控制

当光亮铜杆含氧量过高时，例如:大于600ppm时，当进行正反扭转实验时，会产生纵向裂纹，严重时甚至会产生开裂现象。其原因是因为当铜杆含氧量过高时,在光亮铜杆组织中将会产生一定量的Cu2O使铜杆硬度增加,当进行扭转或冷加工在这些氧化物周围产生不均匀变形,结果使铜杆产生裂纹。当含氧量过低时,例如:小于180ppm，扭转次数有明显下降的趋势，这是因为铜杆含氧量过低时,铜杆的含氢将会上升,在进行扭转或冷加工时,将会产所谓的“氢脆”。

根据对光亮铜杆扭转性能的实际测量,铜杆含氧量与扭转次数有下列的曲线关系,见图1

2.2铜液纯净度对低氧铜杆表面质量的影响和控制

铜液的纯净程度对低氧铜杆最终的使用性能影响重大，如果铜液不够干净，会导致铸机结晶状态不好，过程检测涡流探伤会很高，产品电导率偏低、铜粉高、表面质量差。为了有效的控制铜液的纯净度，必须采取以上措施。一是对公司原料采购加强管理，防止低等级的电解铜进厂，并且投料之前必须对电解铜的成分进行严格的化验，符合产品要求的原料才能加入到竖炉当中。二是加强生产过程中的扒渣频次，上溜槽扒渣口必须每15分钟扒渣一次，保温炉扒渣口每次停机更换工具时，必须扒渣，下溜槽和计量箱需要每20分钟扒渣一次。三是生产过程中必须严格按照要求放置氧化锆过滤砖，过滤砖的作用是过滤液态铜中的杂质，但是在生产过程中由于时间的增加，过滤砖的使用效果会降低，因此在生产过程中必须严格按照操作规程，下溜槽过滤砖每个生产周期更换一次，中间包的两道过滤砖，前一道24小时更换一次，后一道36小时更换一次。

2.3轧制油系统对铜杆扭转后裂纹的影响和控制

我厂之前使用的是计量泵自动添加系统，但是计量泵在自动加轧制油的过程中计量泵特别容易损坏，投产三年以来一直在寻求方法进行解决，但一直没有处理掉；且在正常生产的过程中，由于乳液的消耗，会导致乳液浓度的变化，乳液浓度的变化，会影响到轧辊使用寿命、铜杆表面质量，进而影响到最终低氧铜杆扭转之后表面质量。经过与同行业的学习，发现他们改造使用重力添加乳液的方法比较有实用性，且方便进行改造，之后对乳液添加系统进行了改造，改造乳液加药系统后，并通过几天的跟踪观察，将乳液阀门的大小调到了合适位置，达到了在生产过程中不断补充消耗掉的乳液目的，保证乳液的浓度控制在最合适的浓度，保证轧辊足够润滑，确保铜杆表面质量良好。

2.4、软水系统对铜杆扭转后裂纹的影响和控制

生产过程中巡检时，检测软水箱的软水发现电导率太高，软水的电导率一般是在20uS/cm以下，但是在实际的检验过程中发现电导率竟达到了1086uS/cm，与工艺要求相距甚远，且我公司软水间制出来的软水经过测量电导率13.96uS/cm，完全满足工艺要求，怀疑输送软水的管道对软水有污染，核查后发现公司使用的碳钢材质的管道，碳钢材质的管道由于腐蚀严重，污染水质，而同行业一般应使用PVC、PRC或者不锈钢的管道。最终在领导的同意之下，将连铸连轧生产线的粗轧、精轧、清洗液箱、软水箱及拉丝生产线所有的碳钢管道进行更换，全部更换为不锈钢管道，之后再生产系统中取样发现水质指标已经达到工艺要求。水质达到工艺要求后，就不会有水中的杂质在铜杆冷却过重中，留存在铜杆表面，后续影响铜杆的表面质量。

2.5、轧制模型对扭转后铜杆表面质量的影响和控制

在生产过程中发现，扭转之后低氧铜杆表面始终较长的裂缝，在迫于无门的情况下，轧机拍急停，来检查每道轧制后铸坯的尺寸并做记录，检查过程中发现4号机架、6号机架等机架都出现填料不够，铸坯形状与设计截面相距甚远，经过数次轧机拍急停测量铸坯尺寸，调整轧辊辊缝、轧机各机架的速度，最终确立了最为合适的轧制模型，使铜杆在轧制过程中不会因为料不够或者料太多，造成表面起棱，影响铜杆的表面质量。

2.6、清洗液浓度对铜杆表面质量的影响及控制

在检查过程中发现轧机出口铜杆温度过低，在清洗线中铜杆表面不能够被还原，工艺要求出轧铜杆的温度达到550℃-630℃，灼热的氧化铜才能与异丙醇发生反应，当线坯的温度低于500℃时，该化学还原反应将停止。在对下线的热铜杆冷却之后做铜粉实验，实验结果为黑色的铜杆做扭转实验铜粉达到185.1mg/300mm，中间色铜粉为17.3mg/300mm，正常颜色的铜杆铜粉为6.5mg/300mm。由此基本可以断定铜杆表面的氧化层厚度越高，经过扭转之后铜杆表面铜粉越高，表面质量也因此表差，为此升高清洗液异丙醇的浓度，在其他条件不变的情况，提高异丙醇浓度来检验铜杆表面氧化层厚度。

由实验结果可得出，清洗液异丙醇浓度越高，铜杆表面氧化层厚度越低，相应铜杆表面在其他条件一定的情况下，表面质量较好，但当浓度升高到4.0以上时，氧化层降低较慢，且在实际使用过程中发现浓度过高时异丙醇消耗较高，因此在实际生产过程中将清洗液异丙醇的浓度控制在4.0%左右为宜；

3、结论

通过对上述六个方面的改造和控制，低氧铜杆扭转之后的表面质量有了明显的改善，总结出铜杆表面质量的影响因素为铜杆中氧含量、液态铜的纯净度、乳液系统的中乳液的浓度、软水系统中软水的水质指标、轧机轧制模型是否合适，以及清洗液中异丙醇浓度。对上述六个参数有效的控制，就能确保能够生产出表面质量较好的低氧铜杆，保证下游客户的使用要求。

参考文献：

居敏刚，李耀群，曹建国。铜及铜合金棒、线材生产技术冶金工业出版社