無氧銅桿生產(chǎn)的工序質量管理

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1、無氧銅桿生產(chǎn)的工序質量管理 < 銅陵學院 >2004 年第 4 期 無氧銅桿生產(chǎn) (3-5.-T--序質量管理 王金海劉婉容 (1.銅陵有色金屬 (集團 )公司 ,安徽銅陵 244000;2.銅陵有色銅材廠 ,安徽銅陵 244000) 摘要 :本文根據(jù)工序質量原理 ,結合上引法生產(chǎn)無氧銅桿坯實例 ,分析影響無氧銅 桿坯質量的多種因素 ,并確定了各 工序控制點及具體工藝規(guī)程 ,從而得出上引無氧銅桿的質量 ,必須從原料進廠開始 層層把關 ,即必須用工序質 量來保證的結論 . 關鍵詞 :工序質量 ;上引連鑄 ;無氧銅桿 中圖分類號：TF811文獻標識碼:A文章編號：1672

2、— 0547(2004)04— 0068— 02 1. 前言 銅陵有色銅材廠從芬蘭引進的上引法無氧銅桿生產(chǎn)線 , 由熔化爐(8000kg,兩臺300kw風冷感應器)，流槽保溫爐 (15kw,300kg),鑄造機和收線機等組成?該生產(chǎn)線可引8 根~p20mm的銅桿，年設計生產(chǎn)能力為9000噸，投產(chǎn)以來無 氧銅桿線以其優(yōu)良的性能而受到市場的青睞 ,產(chǎn)品銷往國內 外.為該廠帶來了良好的經(jīng)濟效益 .但我們也曾經(jīng)遇到各種 各樣的問題 ,比如用戶買回去后拉伸時 ,出現(xiàn)過斷頭多 ,表 面起毛刺 ,空心,導電性能不合格等質量問題 ,造成用戶退 貨，產(chǎn)品滯銷?筆者結合推廣IS09000質量認證工作，闡述 對上

3、引法生產(chǎn)無氧銅桿過程中的質量控制問題 ,希與同行們 交流探討 . 2, 工序質量原理 工序質量是指操作者 ,設備,材料,方法,檢測條件及作業(yè) 環(huán)境等因素 ,在產(chǎn)品加工制造過程中 ,綜合保證產(chǎn)品質量的程 度或能力 .所以影響工序質量的主要因素是人 ,設備 ,材料,方 法 ,檢測和環(huán)境 . 人員:指操作者 .在工序控制活動中 ,人是最重要的因素 , 操作者的技術水平 ,質量意識 ,情緒波動都要影響工序質量 . 設備:指機械設備 ,裝置和工具 .機械設備 ,裝置和工具應 處于良好工作狀態(tài) ,才能保證工序質量 . 材料 :影響產(chǎn)品的原材料和生產(chǎn)中使用的輔助材料 . 方法 :指加工工藝 .它

4、包括工藝流程和操作方法 ,流程和 方法的合理性是至關重要的 . 檢測 :指測量儀器和方法 .測量儀器的精確度和穩(wěn)定性 , 與測量方法的科學性，也是影響工序質量的主要因素之?? 環(huán)境:指工序所在場所 （地方）的條件.作業(yè)場地必須保證 整潔,適宜的溫度 ,濕度,良好的光照和通風條件等 . 全面質量管理工作雖然在我國已經(jīng)開展多年 ,但仍有部 分管理人員 ,特別是領導人員還沒有從管結果上升到管條件 管因素上來 ,還是在成品上 ,檢查上和標準上打轉轉 .因此,我 們只有抓好每道工序質量 ,無氧銅桿的質量才能得到最終的 保證,由管結果變?yōu)楣軛l件 ,管因素,這才是抓好產(chǎn)品質量的 基本原則 . 3, 無

5、氧銅桿生產(chǎn)工藝 上引法生產(chǎn)無氧銅桿工藝流程為 :原材料 （電解銅）一熔 化一經(jīng)流槽注入保溫爐一上引鑄造一打卷收線 . 3,1 原材料質量的要求與控制 3,1,1電解銅中雜質及微量元素對銅桿質量的影響 無氧銅桿中的雜質除與熔煉等工序有關外 ,主要來自原 材料,即電解銅 .雜質及微量元素對無氧銅的導電性能和組織 性能有強烈的影響 ,同時,也影響著壓力加工性能 .如:銅中所 有雜質和微量元素都不同程度地降低銅的導電性和導熱性 多元素對銅的導電性的影響相當于各單個元素影響的算術 和;很少固溶于銅，危害極大的雜質元素有Bi,Pb,它們與銅形 成易熔共晶 ,主要使銅產(chǎn)生熱脆或產(chǎn)生 "冷脆 "性,

6、嚴重影響銅 的壓加性能 :幾乎不固溶于銅 ,并與銅形成熔點較高的脆性化 合物的雜質氧 ,硫,碲與銅所形成的脆性化合物 (Cu:O,Cu:S, Cu:'re)劇烈降低銅的塑性. 因此,要按上引法生產(chǎn)無氧銅桿的要求采購電解銅 ,凡是 進廠的電解銅要有明確的化學成份分析報告 ,電解銅主要成 份達不到要求和雜質超標者嚴禁入爐 . 電解銅表面質量對銅桿質量的影響 . 化學分析報告表明 ,有些電解銅化學成份符合有關材料 , 但表面質量不符合要求 ,如: (1) 電解銅表面銅豆多時 ,氫含量高 ,在高溫下產(chǎn)生氣體 , 因此要求電解銅表面致密 . (2) 電解銅表面不允許有開花粒子 ,因為其中砷

7、 ,銻,鉍, 鉛等雜質含量較多 ,在后續(xù)清洗中亦無法消除 . (3) 電解銅表面酸清洗不凈 ,含有大量的銅綠時 ,則入爐 后產(chǎn)生化學反應 : CuSO?5H2O?__+CuO+S02+H20 收稿日期 :2004— 08—28 作者簡介 :王金海(1964一) ,男,安徽阜陽人 ,銅陵有色金屬 (集團)公司技術中心副主 任,高級工程師 ; 劉婉容(1967一) .女,安徽濉溪人 ,銅陵有色銅材廠質檢科科長 ,高級工程師 . ? < 銅陵學院 )2004年第 4 期 反應生成的S02部分與銅液表面覆蓋的木炭及CO氣體 作用生成S存在于銅液中,S會顯著降低銅桿的加工塑性，另

8、 外 CuO 還可以與 C,CO 作用生成高熔點脆性化合物 CuO. (4) 電解銅露天堆放 ,在潮濕季節(jié) ,尤其在銅陵 ,由于大氣 污染嚴重 ,梅雨季節(jié)酸雨不斷 ,其表面將會被酸雨污染 ,形成 cuCO,?Cu(OH)投爐后會發(fā)生如下化學反應： CuCO3Cu(0H)2—+CuC03+CuO+H2O Cu0+C02 如上所述將嚴重影響銅桿質量 . 因此 ,電解銅進廠后一定要存放在干燥處 ,嚴禁露天 存放. 3.2 熔化工序 該廠所用的熔化爐是臥式園筒式工頻感應電爐 ,容量為 8000kg,有兩臺300kw風冷感應器,可自動轉動，上面是加料 口(爐門),一個出料口通過流槽與保溫爐

9、相接 ,后面一個出渣 口.工作時把電解銅通過真空吸盤加料機構加入熔化爐內 ,然 后覆蓋木炭 ,送電熔化 ,此工序質量關鍵是 ：' (1) 嚴禁鐵器及其它金屬雜物投入爐內 ： (2) 電解銅投爐前要求干燥 ： (3) 覆蓋用的木炭要經(jīng)過篩選 ,挑檢,除灰,除雜和除去沒 燒透的木炭 ,投爐前應烘干 ; (4) 木炭覆蓋厚度要保持在 15cm 以上. 做到上述四點 可有效地防止0,H,H20混入熔體內，有 助于提高鑄件的質量 ,減少桿材廢品率和斷頭率 .若是上述氣 體溶于金屬液中 ,其溶解度隨著溫度降低而減少 ,在銅液凝固 時析出來 ,形成氣孔 ,當銅桿軋制拉伸時 ,在一定的拉應力作 用

10、下,氣孔處應力集中而成為微裂紋源 ,繼而裂紋擴展導致銅 桿斷裂. 同時 ,木炭可起覆蓋 ,保溫和脫氧等多方面的作用 ,木炭 和銅水中的氧結合會生成CO,CO氣體揮發(fā)，從而達到除氧的 目的.另外，木炭還可以將銅水中的Cu20還原. 3.3 傾倒銅水和保溫工序 當熔化的銅液達到?定的溫度(1160- 1170C )時，通過 個"u"形槽注入保溫爐內，其內襯為石墨，在銅水通過流槽 時,要有保護性氣體燃燒進行保護 ,以防止流動的銅水與空氣 中的H,02,以及H20蒸氣接觸，此工序質量要點為： (1) 傾倒銅液前要對流槽充分烘烤 : (2) 應讓用于產(chǎn)生保護性氣體的木炭燃燒 5-10 分鐘

11、,才 可以從熔化爐經(jīng)流槽將銅水傾倒入保溫爐 ： (3) 每次傾倒之前 ,應做二次燃燒試驗 ,若保護氣體能燃 燒,可進行傾倒銅水 ;若不燃燒 ,要查明原因直到再次燃燒試 驗成功 ,方可傾倒銅水 . 3.4 上引鑄造工序 上引無氧銅桿就是通過該工序成形的 ,其工藝參數(shù)的控 制尤為重要 ,主要有：鑄造溫度 ,上引速度和冷卻強度 . 上引速度 上引速度主要影響桿材的組織結晶 .由于金屬凝固過程 總是從鑄桿表面開始 ,向中心逐漸擴展的 ,因此,液穴應是倒 碗形狀的 .上引速度過快 ,將使鑄桿中心與邊部的溫差增大 , 液穴高度增加 ,易產(chǎn)生裂紋 ,氣孔和空心桿等缺陷 ,同時使晶 粒粗大,組織疏松,

12、加工性能差 ：上引速度太慢 ,易產(chǎn)生表面裂 紋,且生產(chǎn)效率低 .實際生產(chǎn)中 ,上引速度應隨熔煉溫度的變 化而改變 ,如溫度稍低時 ,速度可適當增加 . 鑄造溫度 鑄造溫度是上引最關鍵的參數(shù) ,這是因為熔體的吸氣量 是隨溫度的升高而增加的 ,因此在達到氣體的飽和溶解度之 前,熔煉溫度愈高 ,熔煉時間愈長 ,熔體中含氣量愈多 ,易產(chǎn)生 氣孔等缺陷 ,且金屬晶粒粗大 ,影響加工性能 .當熔煉溫度過 低時 ,金屬流動性差 ,不利于補縮 ,易產(chǎn)生夾渣 ,斷桿等缺陷 , 所以銅液溫度必須控制在一定的范圍內 . 冷卻強度 冷卻強度是生產(chǎn)過程中直接影響桿材質量的一個重要因 素 .它直接影響晶粒的形狀和大

13、小 .冷卻強度愈大 ,鑄桿心部 至邊緣的溫度梯度愈小 ,過冷度愈大 ,金屬結晶后的晶粒也愈 細 ,鑄桿的強度就愈高 ,塑性也愈好 .生產(chǎn)過程中通常采用降 低冷卻水進水溫度 ,在一定限度內增大冷卻水壓 ,降低熔煉溫 度等方法 . 3.5 打卷收線工序 打卷收線工序是上引鑄桿的最后一道工序 ,該工序質量 關鍵為: (1)收線機的夾緊輪和彎曲輪的工作槽半徑要與鑄桿直 徑匹配 ,槽表面要求光潔 ,否則會造成鑄桿表面不圓和壓痕 . (2) 料框不能有尖角 ,防止碰傷制品表面 . (3) 收線速度要與上引鑄造速度相匹配 ,一般來講 ,銅桿 中間稍微下垂 ,以不影響設備和操作為宜 .若發(fā)現(xiàn)拉直現(xiàn)象 , 應及時調整收線速度 ,否則會造成鑄桿斷頭 . 4.結束語 工序質量是產(chǎn)品質量的保證 ,沒有良好的工序質量就不 可能生產(chǎn)出好的產(chǎn)品 . 上引無氧銅桿的質量 ,必須從原材料進廠開始層層把關 , 精心操作 ,即必須用工序質量和人的工作質量來保證 . 好的產(chǎn)品是生產(chǎn)出來的 ,不是檢查出來的 .所以抓產(chǎn)品 質量不能在產(chǎn)品標準上 ,成品檢查上打轉轉 ,必須重視用戶 的使用質量 ,抓好各道生產(chǎn)工序的質量 ,才能生產(chǎn)出用戶滿 意的產(chǎn)品 .