无氧铜杆生产的工序质量管理

《铜陵学院学报》２００４年第４期无氧铜杆生产（３－５工序质量管理王金海１刘婉容２（１．铜陵有色金属（集团）公司，安徽铜陵２４４０００；２．铜陵有色钢材厂，安徽铜陵２４４０００）摘要：本文根据工序质量原理，结合上引法生产无氧铜杆坯实例，分析影响无氧铜杆坯质量的多种因素，并确定了各工序控制点及具体工艺规程，从而得出上引无氧铜杆的质量，必须从原料进厂开始层层把关，即必须用工序质量来保证的结论。

关键词：工序质量；上引连铸；无氧铜杆中图分类号：ＴＦ８１１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—０５４７（２００４）０４—００６８—０２１．前言铜陵有色铜材厂从芬兰引进的上引法无氧铜杆生产线，由熔化炉（８０００ｋｇ，两台３００ｋｗ风冷感应器）、流槽、保温炉（１５ｋｗ，３００ｋｇ）、铸造机和收线机等组成。

该生产线可引８根ｑ，２０ｍｍ的铜杆，年设计生产能力为９０００吨，投产以来无氧铜杆线以其优良的性能而受到市场的青睐，产品销往国内外，为该厂带来了良好的经济效益。

但我们也曾经遇到各种各样的问题，比如用户买回去后拉伸时，出现过断头多，表面起毛刺、空心、导电性能不合格等质量问题，造成用户退货，产品滞销。

笔者结合推广ＩＳ０９０００质量认证工作，阐述对上引法生产无氧铜杆过程中的质量控制问题，希与同行们交流探讨。

２．工序质量原理工序质量是指操作者、设备、材料、方法、检测条件及作业环境等因素，在产品加工制造过程中，综合保证产品质量的程度或能力。

所以影响工序质量的主要因素是人、设备、材料、方法、检测和环境。

人员：指操作者。

在工序控制活动中，人是最重要的因素，操作者的技术水平、质量意识、情绪波动都要影响工序质量。

设备：指机械设备，装置和工具。

机械设备、装置和工具应处于良好工作状态，才能保证工序质量。

材料：影响产品的原材料和生产中使用的辅助材料。

方法：指加工工艺。

它包括工艺流程和操作方法，流程和方法的合理性是至关重要的。

检测：指测量仪器和方法。

测量仪器的精确度和稳定性，与测量方法的科学性，也是影响工序质量的主要因素之一。

环境：指工序所在场所（地方）的条件。

作业场地必须保证整洁，适宜的温度、湿度，良好的光照和通风条件等。

全面质量管理工作虽然在我国已经开展多年，但仍有部分管理人员，特别是领导人员还没有从管结果上升到管条件、管因素上来，还是在成品上、检查上和标准上打转转。

因此，我们只有抓好每道工序质量，无氧铜杆的质量才能得到最终的保证，由管结果变为管条件、管因素，这才是抓好产品质量的基本原则。

３．无氧铜杆生产工艺上引法生产无氧铜杆工艺流程为：原材料（电解铜）一熔化一经流槽注入保温炉一上引铸造一打卷收线。

３．１原材料质量的要求与控制３．１．１电解铜中杂质及微量元素对铜杆质量的影响无氧铜杆中的杂质除与熔炼等工序有关外，主要来自原材料，即电解铜。

杂质及微量元素对无氧铜的导电性能和组织性能有强烈的影响，同时，也影响着压力加工性能。

如：铜中所有杂质和微量元素都不同程度地降低钢的导电性和导热性，多元素对铜的导电性的影响相当于各单个元素影响的算术和：很少固溶于铜，危害极大的杂质元素有Ｂｉ，Ｐｂ，它们与铜形成易熔共晶，主要使铜产生热脆或产生“冷脆”性，严重影响铜的压加性能：几乎不固溶于铜，并与铜形成熔点较高的脆性化合物的杂质氧、硫、碲与铜所形成的脆性化合物（ＣｕｚＯ、Ｃｕ：Ｓ、Ｃｕ：Ｔｅ）剧烈降低铜的塑性。

因此，要按上引法生产无氧铜杆的要求采购电解铜，凡是进厂的电解铜要有明确的化学成份分析报告，电解铜主要成份达不到要求和杂质超标者严禁入炉。

３．１．２电解铜表面质量对铜杆质量的影响。

化学分析报告表明，有些电解铜化学成份符合有关材料，但表面质量不符合要求，如：（１）电解铜表面铜豆多时，氢含量高，在高温下产生气体，因此要求电解铜表面致密。

（２）电解铜表面不允许有开花粒子，因为其中砷、锑、铋、铅等杂质含量较多，在后续清洗中亦无法消除。

（３）电解铜表面酸清洗不净，含有大量的铜绿时，则入炉后产生化学反应：ＣｕＳ０３·５Ｈ２０·叶ＣｕＯ＋Ｓ０２＋Ｈ２０收稿日期：２００４—０８—２８作者简介：王金海（１９６４一），男，安徽阜阳人，铜陵有色金属（集团）公司技术中心副主任，高级工程师；刘婉容（１９６７一），女，安徽濉溪人，铜陵有色铜材厂质检科科长，高级工程师。

·６８·　万方数据《铜陵学院学报》２００４年第４期反应生成的ＳＯ：部分与铜液表面覆盖的木炭及ＣＯ气体作用生成Ｓ存在于铜液中，Ｓ会显著降低铜杆的加工塑性，另外ＣｕＯ还可以与Ｃ、ＣＯ作用生成高熔点脆性化合物Ｃｕ：Ｏ。

（４）电解铜露天堆放，在潮湿季节，尤其在铜陵，由于大气污染严重，梅雨季节酸雨不断，其表面将会被酸雨污染，形成ＣｕＣＯ，·Ｃｕ（ＯＨ）：，投炉后会发生如下化学反应：ＣｕＣ０３Ｃｕ（ＯＨ）２－－－－ＣｕＣ０３＋ＣｕＯ＋Ｈ２０Ｌ＋Ｃｕ０＋Ｃ０２如上所述将严重影响铜杆质量。

因此，电解铜进厂后一定要存放在干燥处，严禁露天存放。

３．２熔化工序该厂所用的熔化炉是卧式园筒式工频感应电炉，容量为８０００ｋｇ，有两台３００ｋｗ风冷感应器，可自动转动，上面是加料口（炉门），一个出料口通过流槽与保温炉相接，后面一个出渣口。

工作时把电解铜通过真空吸盘加料机构加入熔化炉内，然后覆盖木炭，送电熔化，此工序质量关键是：（１）严禁铁器及其它金属杂物投入炉内；（２）电解铜投炉前要求干燥；（３）覆盖用的木炭要经过筛选、挑检、除灰，除杂和除去没烧透的木炭，投炉前应烘干：（４）木炭覆盖厚度要保持在１５ｃｍ以上。

做到上述四点，可有效地防止０ｚ、Ｈ：、Ｈｚ０混入熔体内，有助于提高铸件的质量，减少杆材废品率和断头率。

若是上述气体溶于金属液中，其溶解度随着温度降低而减少，在铜液凝固时析出来，形成气孔，当铜杆轧制拉伸时，在一定的拉应力作用下，气孔处应力集中而成为微裂纹源，继而裂纹扩展导致铜杆断裂。

同时，木炭可起覆盖、保温和脱氧等多方面的作用，木炭和铜水中的氧结合会生成ＣＯ，ＣＯ气体挥发，从而达到除氧的目的。

另外，木炭还可以将铜水中的Ｃｕ：Ｏ还原。

３．３倾倒铜水和保温工序当熔化的铜液达到一定的温度（１１６０—１１７０℃）时，通过一个“ｕ”形槽注入保温炉内，其内衬为石墨，在铜水通过流槽时，要有保护性气体燃烧进行保护，以防止流动的铜水与空气中的Ｈ：、０ｚ，以及Ｈ：Ｏ蒸气接触，此工序质量要点为：（１）倾倒铜液前要对流槽充分烘烤；（２）应让用于产生保护性气体的木炭燃烧５一ｌＯ分钟，才可以从熔化炉经流槽将铜水倾倒入保温炉：（３）每次倾倒之前，应做二次燃烧试验，若保护气体能燃烧，可进行倾倒铜水；若不燃烧，要查明原因直到再次燃烧试验成功，方可倾倒铜水。

３．４上引铸造工序上引无氧铜杆就是通过该工序成形的，其工艺参数的控制尤为重要，主要有：铸造温度、上引速度和冷却强度。

３．４．１上引速度上引速度主要影响杆材的组织结晶。

由于金属凝固过程总是从铸杆表面开始，向中心逐渐扩展的，因此，液穴应是倒碗形状的。

上引速度过快，将使铸杆中心与边部的温差增大，液穴高度增加，易产生裂纹、气孔和空心杆等缺陷，同时使晶粒粗大，组织疏松，加工性能差：上引速度太慢，易产生表面裂纹，且生产效率低。

实际生产中，上引速度应随熔炼温度的变化而改变，如温度稍低时，速度可适当增加。

３．４．２铸造温度铸造温度是上引最关键的参数，这是因为熔体的吸气量是随温度的升高而增加的，因此在达到气体的饱和溶解度之前，熔炼温度愈高，熔炼时间愈长，熔体中含气量愈多，易产生气孔等缺陷，且金属晶粒粗大，影响加工性能。

当熔炼温度过低时，金属流动性差，不利于补缩，易产生夹渣、断杆等缺陷，所以钢液温度必须控制在一定的范围内。

３．４．３冷却强度冷却强度是生产过程中直接影响杆材质量的一个重要因素。

它直接影响晶粒的形状和大小。

冷却强度愈大，铸杆心部至边缘的温度梯度愈小，过冷度愈大，金属结晶后的晶粒也愈细，铸杆的强度就愈高，塑性也愈好。

生产过程中通常采用降低冷却水进水温度，在一定限度内增大冷却水压，降低熔炼温度等方法。

３．５打卷收线工序打卷收线工序是上引铸杆的最后一道工序，该工序质量关键为：（１）收线机的夹紧轮和弯曲轮的工作槽半径要与铸杆直径匹配，槽表面要求光洁，否则会造成铸杆表面不圆和压痕。

（２）料框不能有尖角，防止碰伤制品表面。

（３）收线速度要与上引铸造速度相匹配，一般来讲，铜杆中间稍微下垂，以不影响设备和操作为宜。

若发现拉直现象，应及时调整收线速度，否则会造成铸杆断头。

４．结束语工序质量是产品质量的保证，没有良好的工序质量就不可能生产出好的产品。

上引无氧铜杆的质量，必须从原材料进厂开始层层把关，精心操作，即必须用工序质量和人的工作质量来保证。

好的产品是生产出来的，不是检查出来的。

所以抓产品质量不能在产品标准上，成品检查上打转转，必须重视用户的使用质量，抓好各道生产工序的质量，才能生产出用户满意的产品。

·６９·　万方数据无氧铜杆生产的工序质量管理作者：王金海， 刘婉容作者单位：王金海(铜陵有色金属(集团)公司,安徽,铜陵,244000)， 刘婉容(铜陵有色铜材厂,安徽,铜陵,244000)刊名：铜陵学院学报英文刊名：JOURNAL OF TONGLING COLLEGE年，卷(期)：2004，""(4)被引用次数：1次1.赵大军.谢卉.高鹏SCR法生产电工用铜线坯的工艺控制[期刊论文]-铜业工程 2008(4)本文链接：/Periodical_tlxyxb200404026.aspx授权使用：上海交通大学(shjtdxip)，授权号：700f829a-153c-4848-ad2f-9db3016d90fa下载时间：2010年7月14日。