连续挤压铜带坯缺陷的分析和解决措施*

2019-07-05陈国权张敬恩骆越峰姚幼甫

铜业工程 2019年3期

陈国权，张敬恩，骆越峰，姚幼甫

（浙江力博实业股份有限公司,浙江绍兴 312050）

1 引言

连续挤压技术由于高效、节能、绿色环保、低耗的工艺技术特点，在铜加工行业中得到了广泛应用，尤其是在电工用紫铜材加工领域，连续挤压技术和装备都得到了良好的推广和应用［1-5］。

铜板带连续挤压技术具有低能耗、短流程、生产效率高、产品成材率高、生产周期短等优点，符合国内外现代铜加工技术的发展［6-7］。铜带连续挤压制造新技术的主要工序是：上引连铸铜杆—连续挤压铜带坯—轧制—退火—清洗—分切—包装入库等。制备质量优异的连续挤压铜带坯的是铜板带连续挤压技术中的关键，连续挤压铜带坯常见的缺陷主要有铁末和气泡，本文结合大量的生产实践，分析了连续挤压铜带坯铁末和气泡产生的原因，并提出了相应的解决措施。

2 铁末产生的原因和解决措施

2.1 工装模具的装配

挤压轮轮槽和压实轮、刮刀、挡料块要对中，工装间的配合以相互不得产生摩擦为原则。每次更换挤压轮或者水套以及主轴之后，由于加工和装配误差，挤压轮轮槽的轴向位置发生变化，需要以挤压轮轮槽的位置为准，调整工装之间轴向中心位置。

具体方法:

百分表触头顶在液压螺母端面或主轴端面，在主轴轴向施力，使其从一个极端位置移动到另一个极端位置，百分表指针在这两个位置之间的指示即为主轴的轴向间隙，检测值应为0.8～1.2mm之间，见图1。

在轴向间隙符合要求的情况下左右撬动挤压轮沟槽，使其窜动量占总轴向游隙的1/2处。将腔体按实际工作状况装入靴座并在此位置合上靴座，主轴所处位置应基本没有变化。若有变化则应打开靴座并通过机架上的调节螺母A和B调整靴座的左右位置，重新按上述方法检测，直至符合要求。

挤压轮径向跳动检查：

将百分表座固定于机架上，百分表触头顶在挤压轮外圆面，利用百分表测量挤压轮工作外表面的径向全跳动应小于0.10mm，见图2。

图1 轴向工作位置调整及挤压轮径向跳动检查示意图

图2 靴座位置调整示意图

2.2 挤压间隙

挤压间隙过小，腔体工作面容易与挤压轮产生摩擦，其次溢料容易粘附在挤压轮轮槽边，不利于刮刀刮掉溢料。间隙控制在1～1.2mm左右，溢料量控制在7%左右，见图3。

间隙的调整通过在腔体底部或靴座肩部增减垫片的方式实现。在调整垫片a处增减垫片厚度可改变A处间隙值和A与B之间间隙差值。此垫片厚度增加可减小A处间隙值同时增大A与B之间间隙差值；反之垫片厚度减小可增大A处间隙值同时减小A与B之间间隙差值。一般在A、B两处间隙差值超出要求或B处间隙比A处小的情况下进行此项调整。

在调整垫b处增减垫片厚度可使A与B处间隙值等值变化。一般在挤压间隙值过大或过小时进行此项调整。

对间隙调整后，腔体表面和进料导板有可能出现台阶，所以在进料导板下面也垫上垫片使过渡平滑，见图4。

图3 挤压间隙测量示意图

图4 靴座垫片示意图

2.3 挤压轮疲劳损坏

由于实际生产中挤压轮工作时承受高温高压作用，非工作时间承受急冷急热和反复循环应力的作用，极易产生热疲劳裂纹，连续挤压时铜进入裂纹中，从而加剧了裂纹的传播，出现铁末缺陷。根据使用寿命定量使用，及时更换。

2.4 挡料块变形

工作中，挡料块承受的稳定和压力为最大，挡料块容易发生变形，如拱起，容易与挤压轮轮槽产生摩擦。生产过程中需要控制挤压温度，及时监测挤压电流大小。如果发现挡料块拱起需要及时修磨或者报废。

3 气泡产生的原因分析和解决措施

气泡缺陷分挤压气泡和退火气泡，连续挤压生产过程中出现的气泡，称为挤压气泡。退火气泡通常是在连续挤压过程中没有发现气泡，而经过冷轧退火处理后，在产品表面形成沿冷轧方向分布，形状大者如米粒，用手可以戳破；小者如针尖，甚至肉眼不易发现，需凭手感方可发觉的细小的气泡。没有单个气泡，气泡呈片状分布。退火气泡主要分布在铜带的两边缘处，见图5，图6。

图5 挤出气泡扫描能谱分析

图6 退火气泡扫描能谱分析

由扫描能谱分析可知：连续挤压铜带板坯中出现的挤压和退火气泡缺陷的产生主要是由杂质氧化物的存在而引起的。连续挤压生产可以明显改善上引铜杆中出现的组织缺陷，如将粗大铸态组织细化，改善夹杂物及脆性相的形态与分布，使杂质氧化物弥散分布在金属组织中。当杂质氧化物多时，在连续挤压过程中杂质氧化物高温受热膨胀，使某些晶界杂质偏聚膨胀，在产品表面形成气泡缺陷，为挤压气泡。当杂质氧化物含量少时，则没有出现挤压气泡缺陷，而是弥散分布在产品表面，当连续挤压产品经过退火处理时，由于退火温度的作用，使弥散分布在表皮内的杂质氧化物高温分解，使其气体局部的析出形成沿加工方向分布的微小气泡，为退火气泡。

气泡缺陷的解决措施包括：控制上引工艺，免铜杆在上引工序中氧化。在存放和运输过程中，避免水、油等污染物污染铜杆。雨水天气，在运输过程中要避免铜杆淋雨。避免用有汗水的手和有油迹的手套接触铜杆。刮刀的使用应做到及时更换，及时修理；按照工艺和生产要求，使挡料块与挤压轮轮槽的间隙合理，以此来控制溢料的厚度，减小刮刀的磨损程度，延长刮刀的使用寿命。