上引连铸铜镁合金杆常见缺陷浅析

吴斌+杜春雷+孙伟龙

【摘 要】 本文主要针对上引连铸铜镁合金杆出现的裂纹、表面凹坑及夹杂断杆等常见缺陷的形貌做了描述并分析了其产生的原因，指出了一些相应的防范措施。

【关键词】 上引连铸铜镁合金杆 缺陷 分析 措施

随着近几年我国高速铁路的快速发展，对接触线和承力索的性能提出了更高的要求，目前，我国高速铁路接触网中主要使用铜镁合金接触线和铜镁合金承力索；由于“连铸连轧法”生产过程含氧量较高（镁极易氧化，其密度仅1.74g/cm3（小于铜的8.9g/cm3）、熔点650℃（低于铜的1083℃）、沸点也仅1090℃），因此不能用于生产铜镁合金接触线。近几年发展起来的“上引连挤法（上引连铸+连续挤压）”已成为生产高性能接触线和承力索的主流工艺，上引杆质量的好坏直接影响后道工序的质量，因此，控制好上引连铸杆的质量是生产高性能接触线和承力索的关键。本文重点研究在上引连铸铜镁合金杆常见缺陷的成因及其解决措施。

1 裂纹

上引铜镁合金杆生产过程中最常见的缺陷是裂纹，如图1所示；从图1可以看出，直径为Ф20mm的铜镁合金杆表面有平行横纹状缺陷，较大的裂纹其宽度深度达到3mm左右，且裂纹周围杆材表面粗糙，有开裂的倾向；造成铜镁合金杆表面裂纹的因素很多，主要有上引速度、节距大小、进出水温差以及冷却水的流量；上引不同直径的铜镁合金杆，其上引速度不同，上引速度过快是造成上述现象的主要原因，在其他外界条件一样的情况下，上引速度越快，铜镁合金杆冷却效果越差，铜镁合金溶液来不及冷却凝固导致产品出现裂纹，因此，确定合理的上引速度是解决这一现象的关键；上引速度与上引牵拉时间、上引停顿时间、节距等参数有关[1]，这就需要企业通过长期的试验和数据积累来确定；此外，上引铜镁合金杆出现裂纹和上引节距有很大的关系，节距的大小决定牵拉时间和牵拉停顿时间的长短，若牵拉时间与牵拉停顿时间的比值过大，即牵拉停顿时间过短，合金没有很好的冷却而凝固将会造成杆材表面出现裂纹；进出水温差以及冷却水流量的大小也是造成此缺陷最常见的因素，进出水温差太小，冷却水流量过小都会是合金溶液在结晶器中不能很好的冷却结晶而出现裂纹。解决上引连铸铜镁合金杆出现裂纹这一常见缺陷，最主要是要严格并合理的确定工艺参数，并在生产过程中规范操作，时刻关注各个工艺参数，确保进出水温差（4～15℃）及冷却水流量都在合理的范围内。

2 表面凹坑

在上引铜镁合金杆时，表面凹坑也是常见的缺陷之一，如图2所示；由图2可以看出Ф20mm的铜镁合金杆表面有较大的舌形凹坑，并且均匀出现在杆材表面，其深度最大可达到3～4mm，这种缺陷在后道的冷轧拉拔过程中容易断杆，对产品性能影响很大；造成这一缺陷的主要原因是石墨模具的磨损，此外，上引过程中合金溶液的氧化杂质结块带入模具中也会产生上述缺陷；为了避免上述情况的发生，应确定石墨模具的使用寿命，及时更换模具并及时清理保温炉内的氧化杂质，防止其结块而带入模具内。[2]

3 夹杂断杆

杆材内部有夹杂或因夹杂断杆在上引连铸铜镁合金生产过程中比较常见，其断口形貌如图3所示；由图3看出，断口两端都凹进去，里面夹杂了大量鳞片石墨，在上引过程中容易断杆，有时，并未夹杂太多的鳞片石墨，在上引时并未发生断杆，这种情况容易在后道工序冷轧和拉拔过程中发生断杆，给生产效率和产品性能造成一定影响；其产生的原因主要是结晶器在插入合金溶液时，合金溶液上面的鳞片石墨没有完全拨开，被结晶器带入合金溶液内容易出现夹杂断杆，另外，在加镁的过程中，镁并未完全加入合金溶液内，而是其在鳞片石墨表面被氧化结渣结块，在一定外界条件下进入合金溶液内，在上引时被带进模具而造成次类缺陷；因此，在结晶器插入铜液过程中，要防止鳞片石墨带入合金溶液内，此外，每天定时清除炉渣也可避免这一现象的发生。

4 结语

在上引连铸铜镁合金杆时，会随时出现各种工艺缺陷，本文只是列举了几个最常见的现象，在实际生产中，一些本文未提到的还需要根据实际情况，采取适当的工艺参数改进与防范措施来提高铜镁合金杆的质量。

参考文献：

[1]重有色金属材料加工手册（第一分册），冶金工业出版社.

[2]阮锦明.上引连铸铜合金线坯生产工艺的探讨[J].铜加工，2005（4）：21～23.

[3]张咏生.上引连铸铜杆几种常见缺陷的分析与防止[J].四川有色金属，1995（1）：23～25.endprint

【摘 要】 本文主要针对上引连铸铜镁合金杆出现的裂纹、表面凹坑及夹杂断杆等常见缺陷的形貌做了描述并分析了其产生的原因，指出了一些相应的防范措施。

【关键词】 上引连铸铜镁合金杆 缺陷 分析 措施

随着近几年我国高速铁路的快速发展，对接触线和承力索的性能提出了更高的要求，目前，我国高速铁路接触网中主要使用铜镁合金接触线和铜镁合金承力索；由于“连铸连轧法”生产过程含氧量较高（镁极易氧化，其密度仅1.74g/cm3（小于铜的8.9g/cm3）、熔点650℃（低于铜的1083℃）、沸点也仅1090℃），因此不能用于生产铜镁合金接触线。近几年发展起来的“上引连挤法（上引连铸+连续挤压）”已成为生产高性能接触线和承力索的主流工艺，上引杆质量的好坏直接影响后道工序的质量，因此，控制好上引连铸杆的质量是生产高性能接触线和承力索的关键。本文重点研究在上引连铸铜镁合金杆常见缺陷的成因及其解决措施。

1 裂纹

上引铜镁合金杆生产过程中最常见的缺陷是裂纹，如图1所示；从图1可以看出，直径为Ф20mm的铜镁合金杆表面有平行横纹状缺陷，较大的裂纹其宽度深度达到3mm左右，且裂纹周围杆材表面粗糙，有开裂的倾向；造成铜镁合金杆表面裂纹的因素很多，主要有上引速度、节距大小、进出水温差以及冷却水的流量；上引不同直径的铜镁合金杆，其上引速度不同，上引速度过快是造成上述现象的主要原因，在其他外界条件一样的情况下，上引速度越快，铜镁合金杆冷却效果越差，铜镁合金溶液来不及冷却凝固导致产品出现裂纹，因此，确定合理的上引速度是解决这一现象的关键；上引速度与上引牵拉时间、上引停顿时间、节距等参数有关[1]，这就需要企业通过长期的试验和数据积累来确定；此外，上引铜镁合金杆出现裂纹和上引节距有很大的关系，节距的大小决定牵拉时间和牵拉停顿时间的长短，若牵拉时间与牵拉停顿时间的比值过大，即牵拉停顿时间过短，合金没有很好的冷却而凝固将会造成杆材表面出现裂纹；进出水温差以及冷却水流量的大小也是造成此缺陷最常见的因素，进出水温差太小，冷却水流量过小都会是合金溶液在结晶器中不能很好的冷却结晶而出现裂纹。解决上引连铸铜镁合金杆出现裂纹这一常见缺陷，最主要是要严格并合理的确定工艺参数，并在生产过程中规范操作，时刻关注各个工艺参数，确保进出水温差（4～15℃）及冷却水流量都在合理的范围内。

2 表面凹坑

在上引铜镁合金杆时，表面凹坑也是常见的缺陷之一，如图2所示；由图2可以看出Ф20mm的铜镁合金杆表面有较大的舌形凹坑，并且均匀出现在杆材表面，其深度最大可达到3～4mm，这种缺陷在后道的冷轧拉拔过程中容易断杆，对产品性能影响很大；造成这一缺陷的主要原因是石墨模具的磨损，此外，上引过程中合金溶液的氧化杂质结块带入模具中也会产生上述缺陷；为了避免上述情况的发生，应确定石墨模具的使用寿命，及时更换模具并及时清理保温炉内的氧化杂质，防止其结块而带入模具内。[2]

3 夹杂断杆

杆材内部有夹杂或因夹杂断杆在上引连铸铜镁合金生产过程中比较常见，其断口形貌如图3所示；由图3看出，断口两端都凹进去，里面夹杂了大量鳞片石墨，在上引过程中容易断杆，有时，并未夹杂太多的鳞片石墨，在上引时并未发生断杆，这种情况容易在后道工序冷轧和拉拔过程中发生断杆，给生产效率和产品性能造成一定影响；其产生的原因主要是结晶器在插入合金溶液时，合金溶液上面的鳞片石墨没有完全拨开，被结晶器带入合金溶液内容易出现夹杂断杆，另外，在加镁的过程中，镁并未完全加入合金溶液内，而是其在鳞片石墨表面被氧化结渣结块，在一定外界条件下进入合金溶液内，在上引时被带进模具而造成次类缺陷；因此，在结晶器插入铜液过程中，要防止鳞片石墨带入合金溶液内，此外，每天定时清除炉渣也可避免这一现象的发生。

4 结语

在上引连铸铜镁合金杆时，会随时出现各种工艺缺陷，本文只是列举了几个最常见的现象，在实际生产中，一些本文未提到的还需要根据实际情况，采取适当的工艺参数改进与防范措施来提高铜镁合金杆的质量。

参考文献：

[1]重有色金属材料加工手册（第一分册），冶金工业出版社.

[2]阮锦明.上引连铸铜合金线坯生产工艺的探讨[J].铜加工，2005（4）：21～23.

[3]张咏生.上引连铸铜杆几种常见缺陷的分析与防止[J].四川有色金属，1995（1）：23～25.endprint

【摘 要】 本文主要针对上引连铸铜镁合金杆出现的裂纹、表面凹坑及夹杂断杆等常见缺陷的形貌做了描述并分析了其产生的原因，指出了一些相应的防范措施。

【关键词】 上引连铸铜镁合金杆 缺陷 分析 措施

随着近几年我国高速铁路的快速发展，对接触线和承力索的性能提出了更高的要求，目前，我国高速铁路接触网中主要使用铜镁合金接触线和铜镁合金承力索；由于“连铸连轧法”生产过程含氧量较高（镁极易氧化，其密度仅1.74g/cm3（小于铜的8.9g/cm3）、熔点650℃（低于铜的1083℃）、沸点也仅1090℃），因此不能用于生产铜镁合金接触线。近几年发展起来的“上引连挤法（上引连铸+连续挤压）”已成为生产高性能接触线和承力索的主流工艺，上引杆质量的好坏直接影响后道工序的质量，因此，控制好上引连铸杆的质量是生产高性能接触线和承力索的关键。本文重点研究在上引连铸铜镁合金杆常见缺陷的成因及其解决措施。

1 裂纹

上引铜镁合金杆生产过程中最常见的缺陷是裂纹，如图1所示；从图1可以看出，直径为Ф20mm的铜镁合金杆表面有平行横纹状缺陷，较大的裂纹其宽度深度达到3mm左右，且裂纹周围杆材表面粗糙，有开裂的倾向；造成铜镁合金杆表面裂纹的因素很多，主要有上引速度、节距大小、进出水温差以及冷却水的流量；上引不同直径的铜镁合金杆，其上引速度不同，上引速度过快是造成上述现象的主要原因，在其他外界条件一样的情况下，上引速度越快，铜镁合金杆冷却效果越差，铜镁合金溶液来不及冷却凝固导致产品出现裂纹，因此，确定合理的上引速度是解决这一现象的关键；上引速度与上引牵拉时间、上引停顿时间、节距等参数有关[1]，这就需要企业通过长期的试验和数据积累来确定；此外，上引铜镁合金杆出现裂纹和上引节距有很大的关系，节距的大小决定牵拉时间和牵拉停顿时间的长短，若牵拉时间与牵拉停顿时间的比值过大，即牵拉停顿时间过短，合金没有很好的冷却而凝固将会造成杆材表面出现裂纹；进出水温差以及冷却水流量的大小也是造成此缺陷最常见的因素，进出水温差太小，冷却水流量过小都会是合金溶液在结晶器中不能很好的冷却结晶而出现裂纹。解决上引连铸铜镁合金杆出现裂纹这一常见缺陷，最主要是要严格并合理的确定工艺参数，并在生产过程中规范操作，时刻关注各个工艺参数，确保进出水温差（4～15℃）及冷却水流量都在合理的范围内。

2 表面凹坑

在上引铜镁合金杆时，表面凹坑也是常见的缺陷之一，如图2所示；由图2可以看出Ф20mm的铜镁合金杆表面有较大的舌形凹坑，并且均匀出现在杆材表面，其深度最大可达到3～4mm，这种缺陷在后道的冷轧拉拔过程中容易断杆，对产品性能影响很大；造成这一缺陷的主要原因是石墨模具的磨损，此外，上引过程中合金溶液的氧化杂质结块带入模具中也会产生上述缺陷；为了避免上述情况的发生，应确定石墨模具的使用寿命，及时更换模具并及时清理保温炉内的氧化杂质，防止其结块而带入模具内。[2]

3 夹杂断杆

杆材内部有夹杂或因夹杂断杆在上引连铸铜镁合金生产过程中比较常见，其断口形貌如图3所示；由图3看出，断口两端都凹进去，里面夹杂了大量鳞片石墨，在上引过程中容易断杆，有时，并未夹杂太多的鳞片石墨，在上引时并未发生断杆，这种情况容易在后道工序冷轧和拉拔过程中发生断杆，给生产效率和产品性能造成一定影响；其产生的原因主要是结晶器在插入合金溶液时，合金溶液上面的鳞片石墨没有完全拨开，被结晶器带入合金溶液内容易出现夹杂断杆，另外，在加镁的过程中，镁并未完全加入合金溶液内，而是其在鳞片石墨表面被氧化结渣结块，在一定外界条件下进入合金溶液内，在上引时被带进模具而造成次类缺陷；因此，在结晶器插入铜液过程中，要防止鳞片石墨带入合金溶液内，此外，每天定时清除炉渣也可避免这一现象的发生。

4 结语

在上引连铸铜镁合金杆时，会随时出现各种工艺缺陷，本文只是列举了几个最常见的现象，在实际生产中，一些本文未提到的还需要根据实际情况，采取适当的工艺参数改进与防范措施来提高铜镁合金杆的质量。

参考文献：

[1]重有色金属材料加工手册（第一分册），冶金工业出版社.

[2]阮锦明.上引连铸铜合金线坯生产工艺的探讨[J].铜加工，2005（4）：21～23.

[3]张咏生.上引连铸铜杆几种常见缺陷的分析与防止[J].四川有色金属，1995（1）：23～25.endprint