紫銅薄帶鐘罩爐退火粘連的技術探討

蘇忠偉

(中鋁洛陽銅業(yè)有限公司，河南 洛陽 471039)

隨著現代科技的快速發(fā)展，市場對紫銅帶材的需求逐年增加，尤其是厚度0.1～0.3mm、長度大于4000m的高精紫銅電纜帶及光伏太陽能焊帶需求更大。采用氣墊式退火爐是生產這類紫銅帶的首選方式，但因設備造價高等原因，許多生產廠家選擇鐘罩式退火生產工藝，控制紫銅退火粘連問題成為這一生產工藝的技術難點。筆者從事生產紫銅高精帶材以來，一直致力于研究控制紫銅退火粘連這一技術難題，經過多次技術改進和總結，控制紫銅退火粘連效果比較明顯。本文根據近幾年生產實踐經驗，從影響紫銅退火粘連的各種因素進行逐個分析，以供同仁交流探討。

1 產生粘連的影響因素

1.1 退火制度

1.1.1 退火溫度

選用鐘罩爐生產紫銅，高溫退火過程中料卷層間容易形成粘連。在保證紫銅產品性能的前提下，選擇較低的退火溫度和較短的保溫時間對控制紫銅粘連有明顯效果。根據多次的工藝摸索和改進，紫銅軟態(tài)產品退火溫度選定在350～400℃，保溫時間控制在5～7h。

1.1.2 冷卻方式

鐘罩式退火爐由加熱罩、冷卻罩、內罩、爐臺、爐座風機、真空系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)組成，鐘罩爐退火的原理見圖1。退火過程主要是由加熱罩熱輻射、爐座風機高速旋轉形成的強對流循環(huán)和料卷間的熱傳導這三個熱傳遞方式實現。紫銅在加熱過程中，由于外圈先受熱膨脹對中間料卷形成的是拉應力，料卷層間不會形成粘連。但在冷卻過程中，外圈先受冷收縮對中間料卷形成壓應力，冷卻強度越大壓應力越大，越易造成料卷的層間粘連。

1-加熱罩；2-內罩；3-爐臺

冷卻過程由風冷和水冷兩個過程完成。風冷比水冷的強度要小，控制水冷的時機是控制冷卻強度的關鍵環(huán)節(jié)。經過反復試驗總結，上水時機選定在260℃。在高溫時段進行水冷，料卷層間容易出現粘連，主要出現在距料卷內圈1/5～2/3部位。

1.2 帶材的卷取張力

1.2.1 張力大小的選擇

紫銅帶材退火粘連和帶材的卷取張力關系很大，成軋后帶材平均橫截面積的張力≥12kg/mm2時，如果直接退火，帶材粘連嚴重(圖2)。為控制紫銅退火粘連，退火前降低帶卷張力，選用成軋后再倒帶重卷，效果非常明顯，張力倒帶機如圖3。重卷的張力要選用適宜的數值，張力過大退火后帶面中間也會形成橫向粘連皺紋；張力過小，料卷在倒帶重卷的過程中易跑偏卷不齊，無法裝爐退火，或是退火翻料時，容易形成層錯造成表面挫劃傷，退火后挫傷的地方形成堆狀粘連。根據產品的實際狀況，經過反復試驗確定厚度0.1～0.3mm的帶材平均橫截面積張力為0.75～1.5kg/mm2。

圖2 料卷層間粘連

圖3 張力倒帶機

1.2.2 張力穩(wěn)定

帶材在倒帶重卷過程保持張力穩(wěn)定對控制退火粘連有重要意義。張力突然波動和抖動容易使帶材局部受力不均，造成帶材卷曲過程跑偏，從而造成退火過程的局部粘連。

要保證帶材在倒帶重卷過程中張力穩(wěn)定， 首先張力參數選用恒定值，不要輕易調整參數；其次設備方面，倒帶機組的開卷機、收卷機的滑塊、回轉油缸和中間傳動輥的軸承等保證完好，確保設備運行穩(wěn)定。

1.3 防粘介質

帶材表面越清潔退火時越容易粘連，為防止退火粘連在帶材表面涂一層防粘介質。

選擇防粘介質首先要考慮退火后對帶材表面的腐蝕和污染，其次要考慮供應方便成本低廉。經過摸索，利用現有軋制油經過過濾，根據季節(jié)溫度的不同通過配比調節(jié)其運動黏度以達到使用要求。經過近兩年的實踐證明使用效果良好，后改用航空煤油，經驗證效果更好。

油品要求清潔，不能有金屬質點，因其會在退火過程中造成應力集中，形成點狀粘坑(圖4)。在涂抹過程中要保證油膜厚度涂抹均勻，涂抹方式先是采用油杯進行滴注再經過吹掃，優(yōu)點是油量可控制，缺點是帶面的油膜不均勻，帶面時常出現點狀粘連?，F改進為利用旋轉的輥子擠壓式涂抹，優(yōu)點是油膜涂抹比較均勻，缺點是油量不好控制，但效果比前一種方式有很大改善。油品的涂抹方式仍需進一步探討。

1.4 產品板型

產品板型的好壞對退火粘連有一定影響，尤其是中間浪或中間槽型的板型最易形成退火粘連。宏觀看是產品的板型不好，微觀上解釋是材料的內應力分布不均造成。帶材的退火過程也是消除內應力的過程，材料本身存在的內應力不均在退火過程中也會造成帶材層間的應力不均而形成退火粘連。大輥徑軋機比小輥徑軋機生產的產品板型要好。四輥軋機和多輥軋機相比，四輥軋機生產的產品粘連的機率較小。

圖4 帶面粘連

1.5 產品表面缺陷

產品表面存在有手感的輥紋、輥包、挫傷等缺陷都容易造成退火后的粘連。

多輥軋機生產的成品表面經常會出現輥紋、輥包，退火后表面有缺陷的地方會出現規(guī)律性的線狀粘坑。多輥輥系較為復雜，如果輥系中進入銅屑或金屬硬物很難被軋制油沖洗出來，軋制過程這些異物在輥系中會損傷軋輥表面，容易在帶材表面形成規(guī)律性缺陷造成退火粘連。定期檢查輥系、更換軋輥，保證各級輥子的最佳配合是消除這些缺陷的有效辦法。

2 常見粘連現象分析

紫銅退火粘連的現象可分為橫向粘皺、堆狀粘坑、線狀粘坑、點狀粘坑等。

(1)粘皺。整卷粘皺產生的原因可能是帶材的張力過大造成；料卷中間部分粘皺可能是冷卻強度大造成；

(2)堆狀粘坑。多出現在料卷的不齊處，張力過小或張力不均造成；

(3)線狀粘坑。料面有規(guī)律性輥包或輥線造成；

(4)點狀粘坑。表面涂油不均、帶材表面有異物、板型不良等易造成。

3 數據總結

某廠近三年來紫銅0.1～0.3mm生產采用鐘罩爐退火的數據對比見表1。

表1

4 結論

紫銅薄帶退火粘連所受影響因素較多，它們之間相互聯(lián)系，比如張力大小的選擇與來料板型好壞、帶面油膜厚度都有關系。每個因素的變化都會導致產品退火后粘連，要對其進行細化總結，在動態(tài)中找出最佳控制點。采用鐘罩爐生產工藝，控制退火粘連是一項長期不懈的工作，希望通過與同仁的交流，使這項技術更加成熟。