韓國波

摘 要：銅管的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性都很好，在加工制作時(shí)也利于快速成型。由于銅管具備了優(yōu)良的性能，在現(xiàn)今的很多行業(yè)中都受到了青睞。隨著技術(shù)進(jìn)步，銅管加工的傳統(tǒng)擠壓工藝很難滿足現(xiàn)今快速增長的銅管生產(chǎn)需要，因而亟待改進(jìn)原有的制作流程。針對(duì)TP2銅管坯，水平連鑄的新型工藝可以在根本上節(jié)省制作毛坯的成本，能耗較低并且生產(chǎn)流程也較短。對(duì)于此，有必要探究水平連鑄工藝在制作TP2銅管坯過程中的具體運(yùn)用。結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，探求技術(shù)改進(jìn)的可行對(duì)策。

關(guān)鍵詞：TP2銅管坯；水平連鑄工藝；缺陷分析

對(duì)于發(fā)電行業(yè)、建筑業(yè)以及其他行業(yè)，金屬銅都得到了廣泛運(yùn)用。近些年來，經(jīng)濟(jì)正在快速進(jìn)步，與之相應(yīng)的銅管坯應(yīng)用領(lǐng)域也在逐步擴(kuò)展。相比于其他類型的金屬，TP2銅管具備了顯著的優(yōu)勢，具體包括了較強(qiáng)的抗腐蝕性、抗磁性、導(dǎo)熱及導(dǎo)電的性能。從目前來看，TP2銅管可以用來制作冷凝器或者各類的制冷管，具備了銅管的優(yōu)良性能。在傳統(tǒng)加工中，加工銅管坯通常選擇擠壓實(shí)心鑄坯的方式，通過拉拔加工的過程得到銅制的管材[ 1 ]。然而，傳統(tǒng)加工消耗了過長的時(shí)間，同時(shí)也耗費(fèi)了很高的綜合成本。進(jìn)入新時(shí)期后，水平連鑄工藝被創(chuàng)造出來。相比來看，水平連鑄工藝更適合用于制作TP2銅管坯，同時(shí)這種加工方式也具備了優(yōu)良的綜合加工效能。

一、水平連鑄工藝

水平連鑄工藝可以用于加工TP2銅管坯。具體的流程為：在熔化爐中放入電解銅板，等到熔化結(jié)束后，流經(jīng)熔化爐的銅溶液就會(huì)進(jìn)入保溫爐。受到壓力的作用，溶液凝固從而得到高強(qiáng)度的毛坯。在牽引力作用下，靜壓力會(huì)促使銅溶液快速流入凝固的結(jié)晶器，由此構(gòu)成了完整的水平連鑄過程[ 2 ]。

相比于其他類型的工藝，水平連鑄具備了顯著的優(yōu)勢。這是因?yàn)?，水平連鑄的設(shè)施結(jié)構(gòu)很簡單，便于安裝并且節(jié)約投資。在水平連鑄過程中，結(jié)晶器與中間包可以構(gòu)成整體，這樣做就避免了二次氧化的發(fā)生。相比于弧形的連鑄，水平連鑄的銅管坯可以緊密接觸結(jié)晶器，因此杜絕了空鼓的出現(xiàn)。

此外，水平連鑄制作成的鑄坯還可以省略后期的矯正工藝，因此很適合用來加工斷面較小的優(yōu)質(zhì)銅管坯。

二、現(xiàn)存的工藝缺陷

水平連鑄可以用來制作TP2的銅管坯，然而，連鑄操作包括了復(fù)雜的多步驟，經(jīng)過組合可以得到很多的工藝流程。通常情況下，水平連鑄涉及到水平鑄造、轉(zhuǎn)爐保溫以及毛坯熔煉等。在鑄造過程中，操作人員還需要妥善把握節(jié)奏和速度，然后進(jìn)入毛坯冷卻的步驟中。

由此可見，水平連鑄通常涉及多環(huán)節(jié)的具體操作，因而很難在根本上避免缺陷。操作人員如果忽視了某一細(xì)微的環(huán)節(jié)，那么將會(huì)影響到鑄錠的優(yōu)質(zhì)性[ 3 ]。

一般來講，水平連鑄得到的銅管坯通常表現(xiàn)出如下的缺陷：在銅管坯的內(nèi)部，經(jīng)常出現(xiàn)縮孔、夾渣或者疏松的現(xiàn)象，偶爾還會(huì)包括裂紋；在銅管坯的外表，則很容易表現(xiàn)出間斷的小坑，銅管坯的內(nèi)壁容易受到氧化。同時(shí)，表面缺陷還包括了波浪形的重疊以及裂縫等。如果不加處理，那么銅管坯的缺陷就會(huì)影響到整體的加工質(zhì)量。

三、探求改進(jìn)措施

（一）針對(duì)疏松現(xiàn)象

對(duì)于晶粒而言，加工過程中通常會(huì)發(fā)生疏松現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生缺陷。冷卻凝固后的銅管坯內(nèi)部包含很難熔化的物質(zhì)，銅溶液攜帶這些難熔物質(zhì)進(jìn)入銅管坯的結(jié)構(gòu)中，這種情況就形成了結(jié)晶骨架。

一般情況下，結(jié)晶后的銅管坯呈現(xiàn)樹枝的形狀，內(nèi)部空間是封閉的。結(jié)晶后的銅管坯如果得不到補(bǔ)充的銅溶液，那么縮孔就會(huì)形成于細(xì)小的凝固物中。

為了防控疏松的出現(xiàn)，在鑄造過程中相關(guān)人員可以設(shè)置較高的鑄造溫度。這是因?yàn)?，較高的溫度可以確保銅溶液得到凈化，防止內(nèi)部出現(xiàn)較多的小孔。

為了去除銅管坯中的氣孔，操作人員在初期的連鑄操作中就需要減少氣體的總量。具體而言，可以選擇脫氧除氣的方式，用這種方法去掉銅板表層的油污和銹跡。在拉伸毛坯時(shí)，不要采用過快的速度[ 4 ]。經(jīng)過裝料之后，要立刻關(guān)緊爐門。同時(shí)，加工操作人員還可以視情況減緩鑄造銅管坯的速度，這樣做有利于充分觀察到內(nèi)部的疏松。

（二）針對(duì)裂縫缺陷

從本質(zhì)上來看，水平連鑄就意味著銅溶液的緩慢凝固，這種凝固應(yīng)當(dāng)是動(dòng)態(tài)性的。經(jīng)過水平連鑄的相關(guān)操作，銅管坯承受了較高的應(yīng)力，因而很容易造成拉伸應(yīng)變或者熱應(yīng)變的現(xiàn)象。在某一時(shí)刻，如果應(yīng)變超過了銅管坯可以承受的極限強(qiáng)度，就會(huì)造成內(nèi)部的裂縫。為了避免裂縫的延長和擴(kuò)大，操作人員可以加入必要的潤滑劑，在管坯的內(nèi)部覆蓋石墨結(jié)晶的涂層[ 5 ]。針對(duì)銅套的表面，應(yīng)當(dāng)及時(shí)清除覆蓋的水垢。此外，操作人員還應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整冷卻水的通入量，確保均勻的冷卻。

（三）針對(duì)夾渣的缺陷

銅管坯形成夾渣，這種現(xiàn)象的根源就在于管坯內(nèi)部的硅酸鹽、硫化物或者氧化物剝落。對(duì)于液相而言，液相很容易析出夾雜物。受到吸附和擠壓的作用，就會(huì)構(gòu)成體積較大的夾渣。夾渣現(xiàn)象會(huì)破壞原有的力學(xué)結(jié)構(gòu)，影響管坯本身的性能。對(duì)于這類缺陷，操作人員有必要徹底清除浮渣和塊狀物。如果條件允許，也可以放緩鑄造時(shí)的速度，注意清理鱗片狀的石墨和木炭。

四、結(jié)語

TP2銅管坯具有優(yōu)良的性能，因此適合用在不同行業(yè)的生產(chǎn)過程中。最近幾年，制作銅管坯的相關(guān)工藝正在逐步成熟，這種形勢下的水平連鑄技術(shù)也得到了更多企業(yè)的認(rèn)可和接受。

然而，受到實(shí)際操作中的工藝流程制約，現(xiàn)有的水平連鑄技術(shù)還沒能達(dá)到最完善的程度，仍然存在缺陷。例如：加工TP2銅管坯的過程中很容易出現(xiàn)疏松和縮孔的現(xiàn)象。同時(shí)，加工得到的銅管也經(jīng)常表現(xiàn)出夾渣、裂紋或者間斷性小坑的缺陷。

未來的實(shí)踐中，技術(shù)人員還需要不斷摸索技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，致力于消除缺陷，從工藝角度入手來改進(jìn)整體的加工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳進(jìn)方.TP2銅管坯水平連鑄工藝及缺陷研究[J].上海有色金屬，2012（03）：110-113.

[2] 肖寒，張士宏，張海渠等.TP2銅管坯水平連鑄缺陷檢測及分析[J].鑄造，2012（03）：271-275.

[3] 馬云才，郝恩鵬.TP2銅管坯水平連鑄工藝改進(jìn)[J].中國有色金屬，2015（S1）：332-334.

[4] 郭廣思，王勇龍，劉勁松.TP2銅管坯水平連鑄結(jié)晶器的設(shè)計(jì)原理[J].特種鑄造及有色合金，2014（05）：507-509.

[5] 劉陽，劉勁松，張士宏，等.水平連鑄TP2銅管表面裂紋產(chǎn)生原因及控制措施[J].特種鑄造及有色合金，2016（09）：975-979.