上引連鑄銅鎂合金桿常見缺陷淺析

吳斌+杜春雷+孫偉龍

【摘 要】 本文主要針對(duì)上引連鑄銅鎂合金桿出現(xiàn)的裂紋、表面凹坑及夾雜斷桿等常見缺陷的形貌做了描述并分析了其產(chǎn)生的原因，指出了一些相應(yīng)的防范措施。

【關(guān)鍵詞】 上引連鑄銅鎂合金桿 缺陷 分析 措施

隨著近幾年我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，對(duì)接觸線和承力索的性能提出了更高的要求，目前，我國(guó)高速鐵路接觸網(wǎng)中主要使用銅鎂合金接觸線和銅鎂合金承力索；由于“連鑄連軋法”生產(chǎn)過(guò)程含氧量較高（鎂極易氧化，其密度僅1.74g/cm3（小于銅的8.9g/cm3）、熔點(diǎn)650℃（低于銅的1083℃）、沸點(diǎn)也僅1090℃），因此不能用于生產(chǎn)銅鎂合金接觸線。近幾年發(fā)展起來(lái)的“上引連擠法（上引連鑄+連續(xù)擠壓）”已成為生產(chǎn)高性能接觸線和承力索的主流工藝，上引桿質(zhì)量的好壞直接影響后道工序的質(zhì)量，因此，控制好上引連鑄桿的質(zhì)量是生產(chǎn)高性能接觸線和承力索的關(guān)鍵。本文重點(diǎn)研究在上引連鑄銅鎂合金桿常見缺陷的成因及其解決措施。

1 裂紋

上引銅鎂合金桿生產(chǎn)過(guò)程中最常見的缺陷是裂紋，如圖1所示；從圖1可以看出，直徑為Ф20mm的銅鎂合金桿表面有平行橫紋狀缺陷，較大的裂紋其寬度深度達(dá)到3mm左右，且裂紋周圍桿材表面粗糙，有開裂的傾向；造成銅鎂合金桿表面裂紋的因素很多，主要有上引速度、節(jié)距大小、進(jìn)出水溫差以及冷卻水的流量；上引不同直徑的銅鎂合金桿，其上引速度不同，上引速度過(guò)快是造成上述現(xiàn)象的主要原因，在其他外界條件一樣的情況下，上引速度越快，銅鎂合金桿冷卻效果越差，銅鎂合金溶液來(lái)不及冷卻凝固導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋，因此，確定合理的上引速度是解決這一現(xiàn)象的關(guān)鍵；上引速度與上引牽拉時(shí)間、上引停頓時(shí)間、節(jié)距等參數(shù)有關(guān)[1]，這就需要企業(yè)通過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)積累來(lái)確定；此外，上引銅鎂合金桿出現(xiàn)裂紋和上引節(jié)距有很大的關(guān)系，節(jié)距的大小決定牽拉時(shí)間和牽拉停頓時(shí)間的長(zhǎng)短，若牽拉時(shí)間與牽拉停頓時(shí)間的比值過(guò)大，即牽拉停頓時(shí)間過(guò)短，合金沒有很好的冷卻而凝固將會(huì)造成桿材表面出現(xiàn)裂紋；進(jìn)出水溫差以及冷卻水流量的大小也是造成此缺陷最常見的因素，進(jìn)出水溫差太小，冷卻水流量過(guò)小都會(huì)是合金溶液在結(jié)晶器中不能很好的冷卻結(jié)晶而出現(xiàn)裂紋。解決上引連鑄銅鎂合金桿出現(xiàn)裂紋這一常見缺陷，最主要是要嚴(yán)格并合理的確定工藝參數(shù)，并在生產(chǎn)過(guò)程中規(guī)范操作，時(shí)刻關(guān)注各個(gè)工藝參數(shù)，確保進(jìn)出水溫差（4～15℃）及冷卻水流量都在合理的范圍內(nèi)。

2 表面凹坑

在上引銅鎂合金桿時(shí)，表面凹坑也是常見的缺陷之一，如圖2所示；由圖2可以看出Ф20mm的銅鎂合金桿表面有較大的舌形凹坑，并且均勻出現(xiàn)在桿材表面，其深度最大可達(dá)到3～4mm，這種缺陷在后道的冷軋拉拔過(guò)程中容易斷桿，對(duì)產(chǎn)品性能影響很大；造成這一缺陷的主要原因是石墨模具的磨損，此外，上引過(guò)程中合金溶液的氧化雜質(zhì)結(jié)塊帶入模具中也會(huì)產(chǎn)生上述缺陷；為了避免上述情況的發(fā)生，應(yīng)確定石墨模具的使用壽命，及時(shí)更換模具并及時(shí)清理保溫爐內(nèi)的氧化雜質(zhì)，防止其結(jié)塊而帶入模具內(nèi)。[2]

3 夾雜斷桿

桿材內(nèi)部有夾雜或因夾雜斷桿在上引連鑄銅鎂合金生產(chǎn)過(guò)程中比較常見，其斷口形貌如圖3所示；由圖3看出，斷口兩端都凹進(jìn)去，里面夾雜了大量鱗片石墨，在上引過(guò)程中容易斷桿，有時(shí)，并未夾雜太多的鱗片石墨，在上引時(shí)并未發(fā)生斷桿，這種情況容易在后道工序冷軋和拉拔過(guò)程中發(fā)生斷桿，給生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能造成一定影響；其產(chǎn)生的原因主要是結(jié)晶器在插入合金溶液時(shí)，合金溶液上面的鱗片石墨沒有完全撥開，被結(jié)晶器帶入合金溶液內(nèi)容易出現(xiàn)夾雜斷桿，另外，在加鎂的過(guò)程中，鎂并未完全加入合金溶液內(nèi)，而是其在鱗片石墨表面被氧化結(jié)渣結(jié)塊，在一定外界條件下進(jìn)入合金溶液內(nèi)，在上引時(shí)被帶進(jìn)模具而造成次類缺陷；因此，在結(jié)晶器插入銅液過(guò)程中，要防止鱗片石墨帶入合金溶液內(nèi)，此外，每天定時(shí)清除爐渣也可避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

在上引連鑄銅鎂合金桿時(shí)，會(huì)隨時(shí)出現(xiàn)各種工藝缺陷，本文只是列舉了幾個(gè)最常見的現(xiàn)象，在實(shí)際生產(chǎn)中，一些本文未提到的還需要根據(jù)實(shí)際情況，采取適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)改進(jìn)與防范措施來(lái)提高銅鎂合金桿的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]重有色金屬材料加工手冊(cè)（第一分冊(cè)），冶金工業(yè)出版社.

[2]阮錦明.上引連鑄銅合金線坯生產(chǎn)工藝的探討[J].銅加工，2005（4）：21～23.

[3]張?jiān)伾?上引連鑄銅桿幾種常見缺陷的分析與防止[J].四川有色金屬，1995（1）：23～25.endprint

【摘 要】 本文主要針對(duì)上引連鑄銅鎂合金桿出現(xiàn)的裂紋、表面凹坑及夾雜斷桿等常見缺陷的形貌做了描述并分析了其產(chǎn)生的原因，指出了一些相應(yīng)的防范措施。

【關(guān)鍵詞】 上引連鑄銅鎂合金桿 缺陷 分析 措施

隨著近幾年我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，對(duì)接觸線和承力索的性能提出了更高的要求，目前，我國(guó)高速鐵路接觸網(wǎng)中主要使用銅鎂合金接觸線和銅鎂合金承力索；由于“連鑄連軋法”生產(chǎn)過(guò)程含氧量較高（鎂極易氧化，其密度僅1.74g/cm3（小于銅的8.9g/cm3）、熔點(diǎn)650℃（低于銅的1083℃）、沸點(diǎn)也僅1090℃），因此不能用于生產(chǎn)銅鎂合金接觸線。近幾年發(fā)展起來(lái)的“上引連擠法（上引連鑄+連續(xù)擠壓）”已成為生產(chǎn)高性能接觸線和承力索的主流工藝，上引桿質(zhì)量的好壞直接影響后道工序的質(zhì)量，因此，控制好上引連鑄桿的質(zhì)量是生產(chǎn)高性能接觸線和承力索的關(guān)鍵。本文重點(diǎn)研究在上引連鑄銅鎂合金桿常見缺陷的成因及其解決措施。

1 裂紋

上引銅鎂合金桿生產(chǎn)過(guò)程中最常見的缺陷是裂紋，如圖1所示；從圖1可以看出，直徑為Ф20mm的銅鎂合金桿表面有平行橫紋狀缺陷，較大的裂紋其寬度深度達(dá)到3mm左右，且裂紋周圍桿材表面粗糙，有開裂的傾向；造成銅鎂合金桿表面裂紋的因素很多，主要有上引速度、節(jié)距大小、進(jìn)出水溫差以及冷卻水的流量；上引不同直徑的銅鎂合金桿，其上引速度不同，上引速度過(guò)快是造成上述現(xiàn)象的主要原因，在其他外界條件一樣的情況下，上引速度越快，銅鎂合金桿冷卻效果越差，銅鎂合金溶液來(lái)不及冷卻凝固導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋，因此，確定合理的上引速度是解決這一現(xiàn)象的關(guān)鍵；上引速度與上引牽拉時(shí)間、上引停頓時(shí)間、節(jié)距等參數(shù)有關(guān)[1]，這就需要企業(yè)通過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)積累來(lái)確定；此外，上引銅鎂合金桿出現(xiàn)裂紋和上引節(jié)距有很大的關(guān)系，節(jié)距的大小決定牽拉時(shí)間和牽拉停頓時(shí)間的長(zhǎng)短，若牽拉時(shí)間與牽拉停頓時(shí)間的比值過(guò)大，即牽拉停頓時(shí)間過(guò)短，合金沒有很好的冷卻而凝固將會(huì)造成桿材表面出現(xiàn)裂紋；進(jìn)出水溫差以及冷卻水流量的大小也是造成此缺陷最常見的因素，進(jìn)出水溫差太小，冷卻水流量過(guò)小都會(huì)是合金溶液在結(jié)晶器中不能很好的冷卻結(jié)晶而出現(xiàn)裂紋。解決上引連鑄銅鎂合金桿出現(xiàn)裂紋這一常見缺陷，最主要是要嚴(yán)格并合理的確定工藝參數(shù)，并在生產(chǎn)過(guò)程中規(guī)范操作，時(shí)刻關(guān)注各個(gè)工藝參數(shù)，確保進(jìn)出水溫差（4～15℃）及冷卻水流量都在合理的范圍內(nèi)。

2 表面凹坑

在上引銅鎂合金桿時(shí)，表面凹坑也是常見的缺陷之一，如圖2所示；由圖2可以看出Ф20mm的銅鎂合金桿表面有較大的舌形凹坑，并且均勻出現(xiàn)在桿材表面，其深度最大可達(dá)到3～4mm，這種缺陷在后道的冷軋拉拔過(guò)程中容易斷桿，對(duì)產(chǎn)品性能影響很大；造成這一缺陷的主要原因是石墨模具的磨損，此外，上引過(guò)程中合金溶液的氧化雜質(zhì)結(jié)塊帶入模具中也會(huì)產(chǎn)生上述缺陷；為了避免上述情況的發(fā)生，應(yīng)確定石墨模具的使用壽命，及時(shí)更換模具并及時(shí)清理保溫爐內(nèi)的氧化雜質(zhì)，防止其結(jié)塊而帶入模具內(nèi)。[2]

3 夾雜斷桿

桿材內(nèi)部有夾雜或因夾雜斷桿在上引連鑄銅鎂合金生產(chǎn)過(guò)程中比較常見，其斷口形貌如圖3所示；由圖3看出，斷口兩端都凹進(jìn)去，里面夾雜了大量鱗片石墨，在上引過(guò)程中容易斷桿，有時(shí)，并未夾雜太多的鱗片石墨，在上引時(shí)并未發(fā)生斷桿，這種情況容易在后道工序冷軋和拉拔過(guò)程中發(fā)生斷桿，給生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能造成一定影響；其產(chǎn)生的原因主要是結(jié)晶器在插入合金溶液時(shí)，合金溶液上面的鱗片石墨沒有完全撥開，被結(jié)晶器帶入合金溶液內(nèi)容易出現(xiàn)夾雜斷桿，另外，在加鎂的過(guò)程中，鎂并未完全加入合金溶液內(nèi)，而是其在鱗片石墨表面被氧化結(jié)渣結(jié)塊，在一定外界條件下進(jìn)入合金溶液內(nèi)，在上引時(shí)被帶進(jìn)模具而造成次類缺陷；因此，在結(jié)晶器插入銅液過(guò)程中，要防止鱗片石墨帶入合金溶液內(nèi)，此外，每天定時(shí)清除爐渣也可避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

在上引連鑄銅鎂合金桿時(shí)，會(huì)隨時(shí)出現(xiàn)各種工藝缺陷，本文只是列舉了幾個(gè)最常見的現(xiàn)象，在實(shí)際生產(chǎn)中，一些本文未提到的還需要根據(jù)實(shí)際情況，采取適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)改進(jìn)與防范措施來(lái)提高銅鎂合金桿的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]重有色金屬材料加工手冊(cè)（第一分冊(cè)），冶金工業(yè)出版社.

[2]阮錦明.上引連鑄銅合金線坯生產(chǎn)工藝的探討[J].銅加工，2005（4）：21～23.

[3]張?jiān)伾?上引連鑄銅桿幾種常見缺陷的分析與防止[J].四川有色金屬，1995（1）：23～25.endprint

【摘 要】 本文主要針對(duì)上引連鑄銅鎂合金桿出現(xiàn)的裂紋、表面凹坑及夾雜斷桿等常見缺陷的形貌做了描述并分析了其產(chǎn)生的原因，指出了一些相應(yīng)的防范措施。

【關(guān)鍵詞】 上引連鑄銅鎂合金桿 缺陷 分析 措施

隨著近幾年我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，對(duì)接觸線和承力索的性能提出了更高的要求，目前，我國(guó)高速鐵路接觸網(wǎng)中主要使用銅鎂合金接觸線和銅鎂合金承力索；由于“連鑄連軋法”生產(chǎn)過(guò)程含氧量較高（鎂極易氧化，其密度僅1.74g/cm3（小于銅的8.9g/cm3）、熔點(diǎn)650℃（低于銅的1083℃）、沸點(diǎn)也僅1090℃），因此不能用于生產(chǎn)銅鎂合金接觸線。近幾年發(fā)展起來(lái)的“上引連擠法（上引連鑄+連續(xù)擠壓）”已成為生產(chǎn)高性能接觸線和承力索的主流工藝，上引桿質(zhì)量的好壞直接影響后道工序的質(zhì)量，因此，控制好上引連鑄桿的質(zhì)量是生產(chǎn)高性能接觸線和承力索的關(guān)鍵。本文重點(diǎn)研究在上引連鑄銅鎂合金桿常見缺陷的成因及其解決措施。

1 裂紋

上引銅鎂合金桿生產(chǎn)過(guò)程中最常見的缺陷是裂紋，如圖1所示；從圖1可以看出，直徑為Ф20mm的銅鎂合金桿表面有平行橫紋狀缺陷，較大的裂紋其寬度深度達(dá)到3mm左右，且裂紋周圍桿材表面粗糙，有開裂的傾向；造成銅鎂合金桿表面裂紋的因素很多，主要有上引速度、節(jié)距大小、進(jìn)出水溫差以及冷卻水的流量；上引不同直徑的銅鎂合金桿，其上引速度不同，上引速度過(guò)快是造成上述現(xiàn)象的主要原因，在其他外界條件一樣的情況下，上引速度越快，銅鎂合金桿冷卻效果越差，銅鎂合金溶液來(lái)不及冷卻凝固導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋，因此，確定合理的上引速度是解決這一現(xiàn)象的關(guān)鍵；上引速度與上引牽拉時(shí)間、上引停頓時(shí)間、節(jié)距等參數(shù)有關(guān)[1]，這就需要企業(yè)通過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)積累來(lái)確定；此外，上引銅鎂合金桿出現(xiàn)裂紋和上引節(jié)距有很大的關(guān)系，節(jié)距的大小決定牽拉時(shí)間和牽拉停頓時(shí)間的長(zhǎng)短，若牽拉時(shí)間與牽拉停頓時(shí)間的比值過(guò)大，即牽拉停頓時(shí)間過(guò)短，合金沒有很好的冷卻而凝固將會(huì)造成桿材表面出現(xiàn)裂紋；進(jìn)出水溫差以及冷卻水流量的大小也是造成此缺陷最常見的因素，進(jìn)出水溫差太小，冷卻水流量過(guò)小都會(huì)是合金溶液在結(jié)晶器中不能很好的冷卻結(jié)晶而出現(xiàn)裂紋。解決上引連鑄銅鎂合金桿出現(xiàn)裂紋這一常見缺陷，最主要是要嚴(yán)格并合理的確定工藝參數(shù)，并在生產(chǎn)過(guò)程中規(guī)范操作，時(shí)刻關(guān)注各個(gè)工藝參數(shù)，確保進(jìn)出水溫差（4～15℃）及冷卻水流量都在合理的范圍內(nèi)。

2 表面凹坑

在上引銅鎂合金桿時(shí)，表面凹坑也是常見的缺陷之一，如圖2所示；由圖2可以看出Ф20mm的銅鎂合金桿表面有較大的舌形凹坑，并且均勻出現(xiàn)在桿材表面，其深度最大可達(dá)到3～4mm，這種缺陷在后道的冷軋拉拔過(guò)程中容易斷桿，對(duì)產(chǎn)品性能影響很大；造成這一缺陷的主要原因是石墨模具的磨損，此外，上引過(guò)程中合金溶液的氧化雜質(zhì)結(jié)塊帶入模具中也會(huì)產(chǎn)生上述缺陷；為了避免上述情況的發(fā)生，應(yīng)確定石墨模具的使用壽命，及時(shí)更換模具并及時(shí)清理保溫爐內(nèi)的氧化雜質(zhì)，防止其結(jié)塊而帶入模具內(nèi)。[2]

3 夾雜斷桿

桿材內(nèi)部有夾雜或因夾雜斷桿在上引連鑄銅鎂合金生產(chǎn)過(guò)程中比較常見，其斷口形貌如圖3所示；由圖3看出，斷口兩端都凹進(jìn)去，里面夾雜了大量鱗片石墨，在上引過(guò)程中容易斷桿，有時(shí)，并未夾雜太多的鱗片石墨，在上引時(shí)并未發(fā)生斷桿，這種情況容易在后道工序冷軋和拉拔過(guò)程中發(fā)生斷桿，給生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能造成一定影響；其產(chǎn)生的原因主要是結(jié)晶器在插入合金溶液時(shí)，合金溶液上面的鱗片石墨沒有完全撥開，被結(jié)晶器帶入合金溶液內(nèi)容易出現(xiàn)夾雜斷桿，另外，在加鎂的過(guò)程中，鎂并未完全加入合金溶液內(nèi)，而是其在鱗片石墨表面被氧化結(jié)渣結(jié)塊，在一定外界條件下進(jìn)入合金溶液內(nèi)，在上引時(shí)被帶進(jìn)模具而造成次類缺陷；因此，在結(jié)晶器插入銅液過(guò)程中，要防止鱗片石墨帶入合金溶液內(nèi)，此外，每天定時(shí)清除爐渣也可避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

在上引連鑄銅鎂合金桿時(shí)，會(huì)隨時(shí)出現(xiàn)各種工藝缺陷，本文只是列舉了幾個(gè)最常見的現(xiàn)象，在實(shí)際生產(chǎn)中，一些本文未提到的還需要根據(jù)實(shí)際情況，采取適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)改進(jìn)與防范措施來(lái)提高銅鎂合金桿的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]重有色金屬材料加工手冊(cè)（第一分冊(cè)），冶金工業(yè)出版社.

[2]阮錦明.上引連鑄銅合金線坯生產(chǎn)工藝的探討[J].銅加工，2005（4）：21～23.

[3]張?jiān)伾?上引連鑄銅桿幾種常見缺陷的分析與防止[J].四川有色金屬，1995（1）：23～25.endprint