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TP2铜管坯水平连铸工艺与缺陷分析

作者：韩国波

来源：《科技风》2017年第01期

摘 要：铜管的导热性和导电性都很好，在加工制作时也利于快速成型。由于铜管具备了优良的性能，在现今的很多行业中都受到了青睐。随着技术进步，铜管加工的传统挤压工艺很难满足现今快速增长的铜管生产需要，因而亟待改进原有的制作流程。针对TP2铜管坯，水平连铸的新型工艺可以在根本上节省制作毛坯的成本，能耗较低并且生产流程也较短。对于此，有必要探究水平连铸工艺在制作TP2铜管坯过程中的具体运用。结合现有的技术缺陷，探求技术改进的可行对策。

关键词：TP2铜管坯；水平连铸工艺；缺陷分析

对于发电行业、建筑业以及其他行业，金属铜都得到了广泛运用。近些年来，经济正在快速进步，与之相应的铜管坯应用领域也在逐步扩展。相比于其他类型的金属，TP2铜管具备了显著的优势，具体包括了较强的抗腐蚀性、抗磁性、导热及导电的性能。从目前来看，TP2铜管可以用来制作冷凝器或者各类的制冷管，具备了铜管的优良性能。在传统加工中，加工铜管坯通常选择挤压实心铸坯的方式，通过拉拔加工的过程得到铜制的管材[ 1 ]。然而，传统加工消耗了过长的时间，同时也耗费了很高的综合成本。进入新时期后，水平连铸工艺被创造出来。相比来看，水平连铸工艺更适合用于制作TP2铜管坯，同时这种加工方式也具备了优良的综合加工效能。 一、水平连铸工艺

水平连铸工艺可以用于加工TP2铜管坯。具体的流程为：在熔化炉中放入电解铜板，等到熔化结束后，流经熔化炉的铜溶液就会进入保温炉。受到压力的作用，溶液凝固从而得到高强度的毛坯。在牵引力作用下，静压力会促使铜溶液快速流入凝固的结晶器，由此构成了完整的水平连铸过程[ 2 ]。

相比于其他类型的工艺，水平连铸具备了显著的优势。这是因为，水平连铸的设施结构很简单，便于安装并且节约投资。在水平连铸过程中，结晶器与中间包可以构成整体，这样做就避免了二次氧化的发生。相比于弧形的连铸，水平连铸的铜管坯可以紧密接触结晶器，因此杜绝了空鼓的出现。

此外，水平连铸制作成的铸坯还可以省略后期的矫正工艺，因此很适合用来加工断面较小的优质铜管坯。 二、现存的工艺缺陷

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水平连铸可以用来制作TP2的铜管坯，然而，连铸操作包括了复杂的多步骤，经过组合可以得到很多的工艺流程。通常情况下，水平连铸涉及到水平铸造、转炉保温以及毛坯熔炼等。在铸造过程中，操作人员还需要妥善把握节奏和速度，然后进入毛坯冷却的步骤中。 由此可见，水平连铸通常涉及多环节的具体操作，因而很难在根本上避免缺陷。操作人员如果忽视了某一细微的环节，那么将会影响到铸锭的优质性[ 3 ]。

一般来讲，水平连铸得到的铜管坯通常表现出如下的缺陷：在铜管坯的内部，经常出现缩孔、夹渣或者疏松的现象，偶尔还会包括裂纹；在铜管坯的外表，则很容易表现出间断的小坑，铜管坯的内壁容易受到氧化。同时，表面缺陷还包括了波浪形的重叠以及裂缝等。如果不加处理，那么铜管坯的缺陷就会影响到整体的加工质量。 三、探求改进措施 （一）针对疏松现象

对于晶粒而言，加工过程中通常会发生疏松现象，进而产生缺陷。冷却凝固后的铜管坯内部包含很难熔化的物质，铜溶液携带这些难熔物质进入铜管坯的结构中，这种情况就形成了结晶骨架。

一般情况下，结晶后的铜管坯呈现树枝的形状，内部空间是封闭的。结晶后的铜管坯如果得不到补充的铜溶液，那么缩孔就会形成于细小的凝固物中。

为了防控疏松的出现，在铸造过程中相关人员可以设置较高的铸造温度。这是因为，较高的温度可以确保铜溶液得到净化，防止内部出现较多的小孔。

为了去除铜管坯中的气孔，操作人员在初期的连铸操作中就需要减少气体的总量。具体而言，可以选择脱氧除气的方式，用这种方法去掉铜板表层的油污和锈迹。在拉伸毛坯时，不要采用过快的速度[ 4 ]。经过装料之后，要立刻关紧炉门。同时，加工操作人员还可以视情况减缓铸造铜管坯的速度，这样做有利于充分观察到内部的疏松。 （二）针对裂缝缺陷

从本质上来看，水平连铸就意味着铜溶液的缓慢凝固，这种凝固应当是动态性的。经过水平连铸的相关操作，铜管坯承受了较高的应力，因而很容易造成拉伸应变或者热应变的现象。在某一时刻，如果应变超过了铜管坯可以承受的极限强度，就会造成内部的裂缝。为了避免裂缝的延长和扩大，操作人员可以加入必要的润滑剂，在管坯的内部覆盖石墨结晶的涂层[ 5 ]。针对铜套的表面，应当及时清除覆盖的水垢。此外，操作人员还应当及时调整冷却水的通入量，确保均匀的冷却。 （三）针对夹渣的缺陷

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铜管坯形成夹渣，这种现象的根源就在于管坯内部的硅酸盐、硫化物或者氧化物剥落。对于液相而言，液相很容易析出夹杂物。受到吸附和挤压的作用，就会构成体积较大的夹渣。夹渣现象会破坏原有的力学结构，影响管坯本身的性能。对于这类缺陷，操作人员有必要彻底清除浮渣和块状物。如果条件允许，也可以放缓铸造时的速度，注意清理鳞片状的石墨和木炭。 四、结语

TP2铜管坯具有优良的性能，因此适合用在不同行业的生产过程中。最近几年，制作铜管坯的相关工艺正在逐步成熟，这种形势下的水平连铸技术也得到了更多企业的认可和接受。 然而，受到实际操作中的工艺流程制约，现有的水平连铸技术还没能达到最完善的程度，仍然存在缺陷。例如：加工TP2铜管坯的过程中很容易出现疏松和缩孔的现象。同时，加工得到的铜管也经常表现出夹渣、裂纹或者间断性小坑的缺陷。

未来的实践中，技术人员还需要不断摸索技术经验，致力于消除缺陷，从工艺角度入手来改进整体的加工质量。 参考文献：

[1] 陈进方.TP2铜管坯水平连铸工艺及缺陷研究[J].上海有色金属，2012（03）：110-113. [2] 肖寒，张士宏，张海渠等.TP2铜管坯水平连铸缺陷检测及分析[J].铸造，2012（03）：271-275.

[3] 马云才，郝恩鹏.TP2铜管坯水平连铸工艺改进[J].中国有色金属，2015（S1）：332-334.

[4] 郭广思，王勇龙，刘劲松.TP2铜管坯水平连铸结晶器的设计原理[J].特种铸造及有色合金，2014（05）：507-509.

[5] 刘阳，刘劲松，张士宏，等.水平连铸TP2铜管表面裂纹产生原因及控制措施[J].特种铸造及有色合金，2016（09）：975-979.