CONTIROD8毫米銅桿生產(chǎn)線,影響產(chǎn)品質(zhì)量因素.doc

CONTIROD生產(chǎn)線影響產(chǎn)品質(zhì)量因素 銅桿生產(chǎn)工序是一個(gè)組合的生產(chǎn)整體，當(dāng)某一個(gè)工序出現(xiàn)異常時(shí)，都會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以每個(gè)工序?qū)|(zhì)量控制有一定的嚴(yán)格控制標(biāo)準(zhǔn)，才能生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。一.豎爐1.豎爐原材料為電解板質(zhì)量要求：表面無(wú)銅豆、銅綠、無(wú)污泥、油污現(xiàn)象。單板銅綠的總面積應(yīng)不大于單面面積的3%；單板銅豆的總面積（5mm以上）不大于單板總面積的10%；單塊重量不小于15kg或中心厚度不小于5mm。原因分析：1）電解銅表面銅豆多時(shí)，砷、銻、鉍、鉛、氫等雜質(zhì)含量較高，由于此類雜質(zhì)為脆性，生產(chǎn)的銅坯容易脆斷。 電解銅表面燙洗不干凈、存放在潮濕的 環(huán)境中較久，會(huì)造成較多銅綠，常見(jiàn)于陰極銅的掛耳處。因堿式碳酸銅， 硫酸銅晶體（CuSO4 5H2O= CuO + SO2 +H2O ，又因SO2與CO反應(yīng)生成S，另外CuO還可以與CO作用生成高熔點(diǎn)脆性化合物Cu2O）在高溫下可產(chǎn)生硫和氧化亞銅。硫會(huì)顯著降低銅線坯的加工塑性，氧化亞銅是脆性化合物。另外因銅液中水蒸汽分解成H2，它使晶界間破裂和產(chǎn)生較大的氣孔，引起“氫脆”。 問(wèn)題的解決方法：加入微量的富鈰稀土，能把光亮銅桿的有害物質(zhì)硫和過(guò)量的氧脫離出來(lái)。因?yàn)榱蚺c銅生成硫化亞銅，降低銅的塑性，氧與銅生成氧化亞銅，降低了銅的韌性。稀土元素與氧、硫的結(jié)合能力很強(qiáng)。因此可以代替銅，生成稀土氧化物和稀土硫化物，部分形成的渣出去，稀土能把銅中少量的硫去除，（CU2S+CE=2CU+CES）稀土能把氧化亞銅分解（CU2S+CE=2CU+CEO）。實(shí)踐證明：稀土的加入使銅鑄坯得到改善。從鑄坯的斷面看出，晶粒得到細(xì)化，柱狀晶區(qū)域縮小，等軸晶擴(kuò)大；對(duì)銅桿試樣進(jìn)行了拉伸、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，延伸率和扭轉(zhuǎn)均有所提高；導(dǎo)電率試樣都在0.0017mm2/m，其數(shù)據(jù)低于銅線桿一級(jí)桿導(dǎo)電率標(biāo)準(zhǔn)；加入富鈰稀土對(duì)銅液確實(shí)起到了凈化作用，對(duì)氧和硫的脫除能力很強(qiáng)，結(jié)果表明：添加微量稀土元素，不僅能明顯提高材料的延伸率，而且還提高了其導(dǎo)電性能，同時(shí)降低了材料中的氧含量，性能指標(biāo)從原來(lái)的2級(jí)品上升為1級(jí)品，從而提高了最終產(chǎn)品的檔次。2.豎爐氧控制：1）氧含量對(duì)質(zhì)量的影響原因分析：當(dāng)?shù)脱蹉~桿含氧量過(guò)高時(shí)（600ppm），扭轉(zhuǎn)會(huì)相應(yīng)的降低。在進(jìn)行反扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生縱向裂紋，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生開裂現(xiàn)象；這是因?yàn)榈脱蹉~桿含氧量過(guò)高時(shí)，在低氧銅桿組織中將會(huì)產(chǎn)生一定量的氧化銅共晶體，是銅桿硬度增加，在拉絲的過(guò)程中，線桿越拉越硬，導(dǎo)致塔輪變軌壓線，說(shuō)明“線硬”。當(dāng)?shù)脱蹉~桿含氧量過(guò)低時(shí)(180ppm)，扭轉(zhuǎn)次數(shù)有明顯的下降趨勢(shì)，這是因?yàn)殂~桿含氧量過(guò)低時(shí)，銅桿的含氫量將會(huì)上升，在進(jìn)行扭轉(zhuǎn)或冷加工時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生所謂“氫脆”(由于氫原子在金屬組織中夾雜而導(dǎo)致金屬變脆的現(xiàn)象)。如果含硫高，將產(chǎn)生所謂的“流脆”，說(shuō)明“線脆”2）氧含量控制a.實(shí)踐證明，成品氧含量控制在290ppm（正負(fù)30）較為理想。b.控制燒嘴氣氛的不均，防止部分燒嘴強(qiáng)還原，導(dǎo)致銅水含氫多并形成氫脆；部分工藝點(diǎn)造成含氧量失控（天然氣H2S含量超標(biāo)、壓力失調(diào)、平衡控制閥失控）或工藝點(diǎn)含氧量變化梯度超標(biāo)等問(wèn)題都可以造成氧含量波動(dòng)，造成產(chǎn)品性能不符合要求。在熔化過(guò)程中，銅的含氧量高，吸入的含氫量就低；銅的含氧量低，吸入的含氫量就高。因此控制適當(dāng)?shù)暮趿浚饶鼙ＷC低氧銅桿的延展性，導(dǎo)電性（一般在高于200ppm后，每增加100ppm的含氧量，導(dǎo)電率會(huì)下降0.125）和加工工藝性，又能制約氫氣吸入所造成的危害。又因?yàn)殂~液中水蒸汽分解成H2，它使晶界間破裂和產(chǎn)生較大的氣孔，引起“氫脆”。所以我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中，爐頂、燒嘴冷卻水套漏水，雨天上料、沖洗的銅板沒(méi)有晾干，鑄坯回爐水分過(guò)大等都影響銅液的氫、氧含量，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。（氫脆可防，不可治，氫脆一經(jīng)產(chǎn)生就消除不了，導(dǎo)致材料脆化，甚至開裂）所以保持氧含量恒定，防止氧含量超出波動(dòng)范圍至關(guān)重要。二.鑄機(jī)1.鑄坯質(zhì)量要求：要求無(wú)開裂、無(wú)空心、無(wú)夾雜、有良好的柱狀等軸晶結(jié)構(gòu)。原因分析：當(dāng)有上述缺陷時(shí)，進(jìn)軋堵桿、延伸率降低，拉絲時(shí)中心脆斷（澆鑄溫度變化大，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)和夾冷銅及含氧量嚴(yán)重超標(biāo)）；拉絲時(shí)空心斷線（鑄機(jī)在鑄造過(guò)程中液位控制不穩(wěn)定，含氫量超標(biāo)，且澆鑄液位較低，導(dǎo)致液態(tài)銅水中的氣體未能及時(shí)排出或上浮到銅鑄坯子的上表層），如果在澆鑄過(guò)程中有銅豆子濺入銅液，會(huì)導(dǎo)致低氧銅桿出現(xiàn)翹皮和分層現(xiàn)象，假如有水珠子濺入銅液會(huì)造成氣孔，引起氫脆。2.生產(chǎn)控制要點(diǎn)a.澆鑄及擋塊溫度 ：澆鑄溫度是由豎爐溫度、溜槽溫度、保溫爐、中間包溫度來(lái)控制的。如果澆鑄溫度低，鑄坯中出現(xiàn)細(xì)晶粒，雖然對(duì)低氧銅桿質(zhì)量沒(méi)有影響，但稍不注意，就會(huì)有澆嘴尖夾冷銅現(xiàn)象。如果澆鑄溫度高，造成鑄坯疏松，最終在銅桿表面產(chǎn)生裂縫、毛刺及翹皮，熔進(jìn)銅液里的渣難于排除。實(shí)踐證明：澆鑄溫度一般控制在1119左右（正負(fù)5）較為理想。另外擋塊溫度和噴涂石墨的不均勻 也直接影響鑄坯的質(zhì)量。噴涂石墨要求壓力恒定、流量均勻、空壓風(fēng)配比適中。b、鑄機(jī)冷卻水 ：鑄機(jī)冷卻水最好使用“軟水”，如使用“硬水”，鑄機(jī)背托輥處冷卻噴嘴、擋塊冷卻導(dǎo)板兩側(cè)以及鋼帶的頂部噴嘴形成水垢，使背托輥和鋼帶的熱傳導(dǎo)急劇下降，降低了鑄坯的冷卻速度，結(jié)果鑄坯將會(huì)產(chǎn)生上面已經(jīng)提到的種種鑄坯缺陷。 c.澆鑄速度：澆鑄速度是保證鑄坯晶粒均勻、鑄坯空心的前題條件。另外保持高液位、低溫澆鑄，結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)，使液態(tài)銅水中的氣體能及時(shí)排出，可防止鑄坯空心d.夾雜 :（銅渣的來(lái)源及防治） 銅渣主要由電解銅表面的附著物、耐火材料的燒損和脫落掉入銅液內(nèi)的異物（豎爐、溜槽等耐火材料的脫落，在預(yù)熱中包時(shí)，上面蓋著的硅酸鋁保溫板，在澆鑄前拿開時(shí)，有部分硅酸鋁板掉入銅包，銅包鋸開后回爐，帶有硅酸鋁的銅包一塊加入到爐內(nèi)、半圓管斷裂等等。另外在生產(chǎn)時(shí)因?yàn)楣收?，銅水在爐子里停留的時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)吸附爐壁的微量雜質(zhì)，增加雜質(zhì)的總含量。）而形成。假若銅液溫度控制適當(dāng)，這些銅渣始終懸浮在銅液表面上，當(dāng)銅渣的溫度過(guò)高時(shí)，銅渣與銅液混雜在一起就難以排除，當(dāng)銅液的溫度較低時(shí)，控制不好就會(huì)在澆嘴尖夾冷銅。因此，有效地控制銅液溫度并及時(shí)去渣（扒渣）、 保持中間澆包的液面高度是防止銅桿夾雜最有效的手段 。有時(shí)候在澆鑄過(guò)程中，為了防止塞棒被堵死，向計(jì)量箱內(nèi)扔碎磷屑（磷銅），雖然可以提高銅液暫時(shí)的流動(dòng)性，但是磷作為雜質(zhì)熔進(jìn)銅的固溶體內(nèi)，即使含量極微也會(huì)急劇降低銅的導(dǎo)電率。三.軋制1.軋制工序表面質(zhì)量要求：表面要求無(wú)壓痕、裂紋、夾雜、耳子、凹陷、氧化皮等缺陷。原因分析：鑄坯內(nèi)部存在的氣孔，在后續(xù)的軋制過(guò)程中不能完全被消除，這種氣孔若恰好存在于鑄坯表面，則就表現(xiàn)出微裂紋、耳子、凹陷、氧化皮等缺陷，當(dāng)鑄坯里夾雜或夾冷銅時(shí)，在后續(xù)的軋制過(guò)程中無(wú)法消除。那么如果鑄坯質(zhì)量良好，又是什么原因造成上面的缺陷呢？那應(yīng)該是輥環(huán)是否有裂紋、粘銅、凹坑等造成的。2.生產(chǎn)控制要點(diǎn)：a.進(jìn)軋溫度:進(jìn)軋溫度同澆鑄溫度、鑄坯冷卻、澆鑄速度有直接關(guān)系。進(jìn)軋溫度一般控制在850左右，才能保證鑄有著良好柱狀晶體。在軋機(jī)出口的低氧銅桿溫度高達(dá)600左右，如此高的溫度在進(jìn)入清洗線前，表面已經(jīng)形成一層氧化皮，其快速通過(guò)清洗線管清洗、淬冷還原反應(yīng)，使表層氧化皮還原成光亮的銅。清洗、淬冷還原反應(yīng)不完全，將導(dǎo)致表層的氧化皮被還原，但是次表層仍存在部分氧化物，在銅桿拉絲過(guò)程中，在三項(xiàng)應(yīng)力作用下，又硬又脆的氧化物再次與基體分離，最終以銅粉的形式剝離、掉落。銅桿表面氧化膜主要成分為氧化銅、氧化亞銅，與純銅相比，其硬度大、塑形小。在拉絲過(guò)程中，銅桿氧化膜厚度值越高，拉絲模具的磨損越大，而且也容易造成銅桿表面損傷，產(chǎn)生拉絲銅粉。因此銅桿表面不能有厚的氧化膜。b.乳化液：乳化液中的防氧化劑含量低，關(guān)系到軋輥質(zhì)量情況。軋輥開裂、粘銅，凹坑可造成銅桿表面裂紋、凹陷、氧化皮增多；另外粗軋乳化液清洗除磷壓力不夠，對(duì)軋輥表面粘附的銅皮沖刷不了，將也會(huì)造成產(chǎn)品表面質(zhì)量缺陷增多。c.軋輥本身質(zhì)量：軋輥表面粗糙度較差、硬度較低，在高溫連續(xù)生產(chǎn)時(shí)造成軋輥開裂，粘銅，凹坑現(xiàn)象。d.鑄坯清理機(jī)構(gòu)：一是去除鑄坯表面的氧化物，二是清除附著在鑄坯表面的倒棱銅屑，使鑄坯表面清潔，使銅桿在軋制的過(guò)程中不產(chǎn)生夾雜的重要保證。 4. 銅桿清洗、涂蠟1.質(zhì)量要求：外表面光亮、無(wú)氧化、壓痕、不亂線。2.控制要點(diǎn)：a.清洗：在生產(chǎn)線上，吹掃空氣的壓力和質(zhì)量(干燥狀況)是上蠟前銅桿表面能否保證干燥的一個(gè)重要因素。若同時(shí)清洗線控制又不太適當(dāng)，銅桿表面常會(huì)出現(xiàn)帶液現(xiàn)象，使銅桿表面特別是在這些帶液處，不能均勻上蠟，當(dāng)這些沒(méi)有蠟保護(hù)膜或保護(hù)膜不均勻處暴露在空氣中時(shí)，(特別是在高濕環(huán)境下)，容易在貯運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生變色與腐蝕。 適當(dāng)調(diào)節(jié)清洗線的清洗段和冷卻段的流量、控制壓力，確保銅桿出線溫度在7O-75；清洗濃度控制在3%-4%，是防止銅桿氧化 的前題基礎(chǔ)。b.蠟液溫度：蠟液溫度控制在60-65 ，因蠟液溫度較低，銅桿表面則不能快速干燥，表面就不能形成一層穩(wěn)定的保護(hù)膜。 c.蠟液濃度：蠟液濃度低，保護(hù)膜不夠厚，易使產(chǎn)品氧化，濃度過(guò)高時(shí)，若調(diào)節(jié)不當(dāng)，也會(huì)造成不均勻的保護(hù)膜，且濃度提高后消耗量會(huì)增加，線卷在輥道臺(tái)上運(yùn)行時(shí)還會(huì)引起線圈傾斜，影響成型打包質(zhì)量。為保證蠟液噴涂適量及均勻性，蠟液濃度控制在3%為好。從以上來(lái)看，銅桿變色受到成卷溫度、淬冷液酒精濃度、氣候狀況和保護(hù)蠟質(zhì)量的制約。其中保護(hù)蠟液質(zhì)量?jī)?yōu)劣最為重要。另外注意包裝質(zhì)量也是防止銅桿氧化變色的重要手段。 五.影響產(chǎn)品質(zhì)量總結(jié)綜上所述，低氧銅桿生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制有以下