水平連鑄生產(chǎn)H65黃銅帶的表面質(zhì)量控制

田軍濤,王春浩

(1.中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司,江西南昌 330031；2.江西銅業(yè)集團(tuán)銅板帶有限公司,江西南昌 330096)

水平連鑄生產(chǎn)H65黃銅帶的表面質(zhì)量控制

田軍濤1,王春浩2

(1.中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司,江西南昌 330031；2.江西銅業(yè)集團(tuán)銅板帶有限公司,江西南昌 330096)

表面質(zhì)量控制是銅板帶加工企業(yè)質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié),用戶對(duì)高精度黃銅帶的表面質(zhì)量的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。本文針對(duì)水平連鑄的生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析,提出加強(qiáng)熔煉工序的工藝控制、合理控制每軋程的總加工率、嚴(yán)格控制退火后的產(chǎn)品晶粒度和提高清洗質(zhì)量是提高H65黃銅帶表面質(zhì)量的主要措施和途徑。

水平連鑄；高精度黃銅帶；表面質(zhì)量；晶粒度；總加工率

H65黃銅帶是單相黃銅中最具代表性的牌號(hào)之一,廣泛用于接插件、端子、服飾紐扣、燈飾及電池帽等,市場(chǎng)需求量大,僅珠三角和江浙兩區(qū)域,每月的用量在10 kt以上,其中高精度帶材的月需求量在5 kt以上。高精度黃銅帶需要具備化學(xué)成分、板型質(zhì)量、公差尺寸、表面質(zhì)量以及機(jī)械性能5個(gè)方面的優(yōu)異條件。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,終端使用客戶對(duì)銅帶的要求越來(lái)越高,而檢查銅帶的表面質(zhì)量是最直觀的方法,故表面質(zhì)量控制是銅板帶加工企業(yè)質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文重點(diǎn)介紹了高精度黃銅帶的表面質(zhì)量要求,并探討了提高水平連鑄方式生產(chǎn)H65黃銅帶表面質(zhì)量的措施和途徑。

1　表面質(zhì)量要求及生產(chǎn)工藝

1.1表面質(zhì)量要求

高精度H65黃銅帶表面質(zhì)量要求包括以下幾個(gè)方面：1)表面不允許有擦劃傷、輥印、氧化斑、色差,側(cè)光觀察泛青；2)表面不得出現(xiàn)起皮、氣泡、裂紋；3)表面光亮清潔,分條后不得出現(xiàn)銅粉或者黑灰,粗糙度控制在要求范圍內(nèi)。

1.2水平連鑄生產(chǎn)工藝

高精度板帶的質(zhì)量控制貫穿于生產(chǎn)的全過(guò)程,每個(gè)工序均有不同的工藝要求。采用水平連鑄方式生產(chǎn)高精度H65黃銅帶,其主要生產(chǎn)工序的工藝要求見表1。

表1　水平連鑄方式生產(chǎn)H65黃銅帶的工藝要求

2　主要工序過(guò)程分析與控制

2.1配料及熔煉鑄造

配料及熔煉鑄造控制要點(diǎn)：1)采用水平連鑄方式生產(chǎn)黃銅帶對(duì)原料的要求較半連續(xù)鑄造要高,故對(duì)原料成分檢測(cè)、不同等級(jí)原料的使用比例等方面的控制更為嚴(yán)格。對(duì)外購(gòu)或者客戶提供的邊角料要進(jìn)行分揀,屑料需要使用磁鐵進(jìn)行檢查,并控制外來(lái)邊角料和本廠銑屑料的使用比例。按原料成分及公司的化學(xué)成分內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各類原料進(jìn)行裝筐,每筐原料重量按每爐添加量核算。2)使用廢舊料時(shí),細(xì)碎邊料和銑屑等碎料比例應(yīng)控制在30%以下,不能含油水,一般打成包塊,便于加料和熔化,并減少燒損。3)在熔煉過(guò)程中,熔體表面要加烘烤過(guò)的木炭覆蓋,以防金屬液體吸氣與氧化；覆蓋厚度應(yīng)〉80 mm。4)扒渣前,加入適量的除渣劑。扒渣要干凈,以保證鑄錠內(nèi)無(wú)夾渣和氧化物。5)在熔煉過(guò)程中,要等到爐內(nèi)熔體“噴火”后才能取樣做爐前分析,否則會(huì)因?yàn)闋t內(nèi)金屬成分不均勻,影響化驗(yàn)結(jié)果。6)要保證H65黃銅鑄坯的化學(xué)成分,特別是銅含量、每爐成分均勻性和雜質(zhì)元素的控制這3方面,含銅量應(yīng)該控制在63.5%～68%之間,雜質(zhì)總和〈0.3%。7)合適的熔煉溫度。H65黃銅的熔點(diǎn)為936℃。為了使金屬熔體中的氣體和雜質(zhì)上浮和排出,又不至于使Zn的揮發(fā)過(guò)大和金屬液體吸氣,熔化溫度應(yīng)該控制在1 060～1 100℃,出爐溫度要適當(dāng)提高到1 080～1 140℃。一般在原料熔化后進(jìn)行一次“噴火”[1],爐前成分合格后再進(jìn)行一次“噴火”,然后轉(zhuǎn)爐鑄造。8)在轉(zhuǎn)爐過(guò)程中要注意對(duì)流槽和保溫爐內(nèi)的銅液進(jìn)行保護(hù),并需注意保持保溫爐內(nèi)的銅水液位高度和流槽的傾斜角度。9)采用適當(dāng)?shù)睦鋮s強(qiáng)度,保證鑄坯在結(jié)晶器出口的表面溫度和表面的收縮量。通過(guò)嚴(yán)格的配料過(guò)程及熔煉鑄造工藝,可以減少鑄坯內(nèi)部出現(xiàn)疏松、裂紋和氣泡等缺陷的幾率。水平連鑄拉速一般為1.20～2.50 mm/s；拉鑄速度要根據(jù)鑄坯的大小及在拉鑄時(shí)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

2.2銑面

根據(jù)鑄坯的收縮和表面情況選擇合適的銑削量,一般是鑄造過(guò)程中收縮量較大的上表面要大于下表面的銑削量,同時(shí)注意表面不能留有鋅坑等缺陷。銑后坯料的表面應(yīng)光滑干凈,不得有壓屑、壓坑、銅粉等缺陷,以免后工序加工時(shí)出現(xiàn)起皮、黑絲黑點(diǎn)等缺陷。

2.3軋制

軋制工藝首先要做好清潔生產(chǎn)工作,防止氧化皮、銅屑和異物壓入,以及后工序產(chǎn)品表面出現(xiàn)炭灰,主要從以下3方面[2-3]實(shí)施：1)設(shè)備各部位的清理要到位,特別是一些與銅帶接觸的部位要干凈,還要對(duì)牌坊底下及油霧抽吸罩進(jìn)行定期清理；2)保證工藝潤(rùn)滑液的清潔和工藝潤(rùn)滑液過(guò)濾裝置的過(guò)濾效果；3)要保證除油效果。

具體軋制工藝控制要點(diǎn)[4]如下：1)選擇合適加工率：?jiǎn)蝹€(gè)軋程的總加工率控制在60%～70%內(nèi),道次加工率控制在25%～30%內(nèi),可以有效避免出現(xiàn)軋制裂紋?？偧庸ぢ史秶斠姳?,冷軋成品加工率范圍詳見表3。2)選擇合適的張力：軋制張力控制在20～30 N/mm2內(nèi),可以避免擦傷和挫傷。

表2　H65黃銅帶冷軋的總加工率范圍　%

表3　簡(jiǎn)單黃銅冷軋成品的加工率范圍　%

軋輥的磨削精度和使用管理應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1)軋輥磨削后的表面粗糙度應(yīng)該控制Ra在0.15～0.25 μm以內(nèi),且輥面粗糙度要均勻,特別是精軋工作輥,如軋制LED支架用黃銅帶的工作輥表面粗糙度應(yīng)控制Ra在0.15 μm以下；2)磨削好的軋輥表面不得出現(xiàn)振紋和砂輪?。?)軋輥磨削前后需保證靜置時(shí)間,以延長(zhǎng)軋輥使用時(shí)間；4)軋輥硬度要合適,表面硬度控制在HS95～98以內(nèi),防止軋輥使用后表面出現(xiàn)螺旋紋；5)加強(qiáng)對(duì)軋輥的使用管理,仔細(xì)檢查軋輥表面質(zhì)量,控制軋制通過(guò)量,不得把軋制不同牌號(hào)的軋輥相互混用。

2.4退火與清洗

2.4.1高精度H65黃銅帶的退火

退火是把金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上,保溫一段時(shí)間后再進(jìn)行冷卻,以消除軋制內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于高精度的H65黃銅帶,退火后的晶粒度應(yīng)均勻,并且在要求范圍內(nèi)。升溫速率、保溫溫度、保溫時(shí)間和冷卻速率4個(gè)方面對(duì)晶粒度的變化都有影響,特別是保溫溫度和保溫時(shí)間,一般把退火后的銅帶晶粒度控制在20±3 μm,以防止出現(xiàn)黃銅麻點(diǎn)。采用鐘罩爐退火要注意退火爐內(nèi)的裝爐量、保護(hù)氣的成分和流量；采用氣墊爐對(duì)黃銅連續(xù)進(jìn)行兩次退火,需要注意兩次退火間的總加工率,以免H65黃銅帶出現(xiàn)高溫脫鋅腐蝕而變色。H65黃銅罩式爐及氣墊爐的退火制度見表4、表5。

表4　H65黃銅罩式爐退火制度

表5　H65黃銅氣墊式連續(xù)光亮退火爐退火速度　m/min

2.4.2高精度H65黃銅帶的清洗

清洗線主要的功能是清除銅帶表面的工藝潤(rùn)滑液、表面氧化物,獲得需要的表面粗糙度及對(duì)銅帶進(jìn)行鈍化處理4個(gè)功能,重點(diǎn)要控制以下幾方面：1)清洗介質(zhì)要定期更換,以達(dá)到脫脂和清洗的效果,脫脂劑和鈍化劑最好采用液態(tài)的,以防止產(chǎn)生小白點(diǎn)等缺陷；2)設(shè)備各部位要徹底清理,特別是一些與銅帶接觸的部位要干凈；3)合理使用清洗用的磨料刷和研磨刷,對(duì)制品刷洗選用帶磨料的針狀刷,并根據(jù)厚度不同,使用不同的目數(shù)的產(chǎn)品。一般而言,越厚的產(chǎn)品使用的磨料刷目數(shù)越低。成品刷洗采用不織布研磨刷,根據(jù)需要的表面粗糙度選擇合適目數(shù),一般采用1 600目到2 000目的研磨刷對(duì)黃銅成品進(jìn)行研磨,避免出現(xiàn)刷印。

3　結(jié)論

綜上分析,可得出以下結(jié)論：1)為保證高精度H65黃銅帶的表面質(zhì)量,需加強(qiáng)原料分揀、配料與熔煉鑄造工序的工藝控制,減少鑄坯產(chǎn)生氣孔、疏松、裂紋等缺陷。2)高精度H65黃銅帶軋制要控制每軋程的總加工率,重點(diǎn)需要關(guān)注軋輥的磨削質(zhì)量。3)高精度H65黃銅帶要嚴(yán)格控制退火后的產(chǎn)品晶粒度,確保成品晶粒度細(xì)小均勻并獲得需要的機(jī)械性能。4)提高清洗質(zhì)量對(duì)高精度H65黃銅帶的表面質(zhì)量控制影響較大,特別是磨料刷和研磨刷的使用。

[1]鐘衛(wèi)佳.銅加工技術(shù)適用手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2007：1043-1044.

[2]劉娜娜,孫建林,武迪.銅箔軋制潤(rùn)滑狀態(tài)與表面質(zhì)量的研究[J].功能材料,2012,43(9):1181-1184.

[3]張杰.銅帶精軋機(jī)除油問(wèn)題分析及探討[J].有色金屬加工,2010,39 (4):27-28.

[4]王躍進(jìn).寬幅紫銅壓延箔軋制工藝的設(shè)計(jì)思路[J].上海有色金屬, 2012,33(3):113-115.

Control of Surface Quality of H65 High-precision Brass Strip Produced by Horizontal Continuous Casting Method

TIAN Juntao1,WANG Chunhao2
(1.China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China; 2.Copper Strips Co.,Ltd.of Jiangxi Copper Corporation,Nanchang,Jiangxi 330096,China)

Control of surface quality is key point of quality control of copper strips processing enterprises;the users are very strict in surface quality of high-precision brass strip.Main measures and methods of improvement of H65 brass strip surface quality shall be taken by analyzing production process of horizontal continuous casting,such as strengthening of smelting process control,control of total processing rate of each rolling length,control of product grain size after annealing and improving of cleaning quality

horizontal continuous casting;high-precision brass strip;surface quality;grain size;total processing rate

TG306

B

1004-4345(2015)04-0040-03

2015-01-14

田軍濤(1983—),男,工程師,主要從事有色金屬加工工藝研究和工程設(shè)計(jì)工作。