发布时间：2021-06-30点击：3020
摘要: 文章主要对铸轧法中的水平连铸、行星轧制等重点工序进行了详细分析和讨论，，，，，，，，以期对白铜管铸轧法生产参数的确定提供参考意见。。。 。。。
关键词: 白铜合金管; 铸轧法; 水平连铸; 行星轧制
中图分类号: TG249． 9 文献标识码: A 文章编号: 1671 － 6795( 2016) 05 － 0053 － 04
世界性的淡水资源不足，，，，，，，，已成为人们日益关注的问题。。。 。。。作为水资源的开源增量技术，，，，，，，，海水淡化已经成为解决全球水资源�； ；；；；闹匾揪�。。。 。。。我国海水淡化业虽然起步较晚，，，，，，，，但发展速度快，，，，，，，，日益成为热门产业，，，，，，，，并已经列入国家“当前优先发展的高技术产业化重点领域指南”［1］，，，，，，，，纳入了《海水利用专项规划》、《国家海洋事业发展规划纲要》、《国务院关于加快发展循环经济的若干意见》等国家中长期规划和文件中，，，，，，，，得到国家相关产业政策在技术上和经济上的扶持，，，，，，，，为推动我国海水淡化产业的跨越式发展，，，，，，，，实现水资源可持续利用，，，，，，，，保障国民经济和社会可持续发展起到了积极的促进作用。。。 。。。
白铜管具有良好的热传导性和抗腐蚀性能，，，，，，，，尤其是抗海水冲击腐蚀能力，，，，，，，，因此作为热交换器用冷凝管在海水淡化、船舶、核电站等领域得到了广泛的应用，，，，，，，，BFe10 － 1 － 1 是制备白铜冷凝管***常用的合金牌号之一。。。 。。。目前，，，，，，，，国内外 BFe10 － 1 － 1 白铜管主要采用传统的挤压法生产，，，，，，，，但因其成材率低，，，，，，，，单根重量小等原因满足不了市场的需求。。。 。。。铸轧法是一种先进的铜管生产工艺，，，，，，，，在制冷空调用紫铜管的生产上取得了巨大成功。。。 。。。目前，，，，，，，，该工艺已成功应用于 B5 普通白铜管的生产，，，，，，，，并在 BFe10 － 1 － 1 管的生产上试用成功。。。 。。。应用铸轧法生产白铜管，，，，，，，，不仅能克服传统挤压法效率低、投资大、成材率低、盘重小等缺点，，，，，，，，而且易于生产大功率、大容量电站和核电站管式热交换器用超长管，，，，，，，，因此，，，，，，，，采用目前技术先进的铸轧法是生产白铜合金管材的发展趋势。。。 。。。
铸轧法的工艺路线为，，，，，，，，原材料—水平连铸—矫直铣面—3 辊行星轧制—卧式收卷—凸轮式联合拉拔—倒立 式 圆 盘 拉 伸—矫 直 锯 切—光 亮 退 火—检 查 包装—成品。。。 。。。
水平连铸管坯和 3 辊行星轧制是铸轧法生产工艺中的两个关键工序，，，，，，，，其技术难点主要体现在以下两方面，，，，，，，，( 1) BFe10 － 1 － 1 合金熔点高、金属液流动性差，，，，，，，，如何利用水平连铸制备合格的 BFe10 － 1 － 1 空心管坯; ( 2) 3 辊行星轧制过程是一种局部循环加载的复杂变形过程，，，，，，，，BFe10 － 1 － 1 合金强度高对行星轧制的工艺与设备要求。。。 。。。通过确定合理的生产工艺参数，，，，，，，，不仅对获得表面光亮、质量合格的 BFe10 － 1 － 1 白铜管，，，，，，，，保证生产的顺利进行具有重要意义，，，，，，，，同时也有利于优化生产设备的设计与投资。。。 。。。
本文将主要就水平连铸和行星轧制两道工序对铸轧法生产 BFe10 － 1 － 1 白铜管进行分析和探讨。。。 。。。
1.对水平连铸工序的分析与探讨
水平连铸是实现铸轧法的***道工序，，，，，，，，水平连铸管坯质量的好坏直接决定着合金管的成品质量，，，，，，，，图 1为水平连铸空心管坯示意图。。。 。。。水平连铸时，，，，，，，，合金经熔化炉熔化后在保温炉内保温，，，，，，，，达到浇注温度时启动拉坯机，，，，，，，，金属液经进液口进入石墨模具，，，，，，，，在水冷铜套作用下凝固成型，，，，，，，，管坯出结晶器后直接喷水冷却。。。 。。。在水平连铸过程中，，，，，，，，铸造温度和拉坯制度等对管坯质量有着重要影响。。。 。。。
1.1 铸造温度的影响
在 BFe10 － 1 － 1 白铜管坯水平连铸过程中，，，，，，，，金属液进入结晶器后，，，，，，，，在冷却水的作用下开始凝固形成坯壳。。。 。。。随着温度的降低，，，，，，，，凝壳开始收缩，，，，，，，，由于凝壳外层温度低，，，，，，，，收缩量大，，，，，，，，而内层温度高，，，，，，，，收缩量�。。。 。。。�，，，，，，因此造成凝壳存在内应力，，，，，，，，当内应力过大时容易形成裂纹。。。 。。。铸造内应力可根据以下公式求得:
F = E·λ·△T［3］式中，，，，，，，，F 为铸坯内应力，，，，，，，，MPa; E 为弹性模量，，，，，，，，MPa;λ 为线收缩系数，，，，，，，，10－ 6/ K; ΔT 为凝壳两点之间的温差，，，，，，，，K。。。 。。。从上述公式可以看出，，，，，，，，当材料一定时，，，，，，，，铸造内应力的大小与凝壳内外温差成正比，，，，，，，，降低凝壳内外温差，，，，，，，，可以降低凝壳内应力，，，，，，，，从而抑制裂纹的形成。。。 。。。
当铸造温度过高时，，，，，，，，凝壳内部冷却较慢仍保持较高温度，，，，，，，，而外部冷却快，，，，，，，，尤其在进入二冷区后，，，，，，，，凝壳外表面在直接水冷的作用下温度急剧降低，，，，，，，，造成凝壳内外温差过大，，，，，，，，极易形成冷裂。。。 。。。
因此，，，，，，，，水平连铸时，，，，，，，，应尽量采取低温铸造。。。 。。。当然并非铸造温度越低越好，，，，，，，，因为铸造温度过低，，，，，，，，金属液粘度增大，，，，，，，，流动性降低，，，，，，，，导致在石墨模具内难以完整充 型，，，，，，，，管 坯 表 面 会 出 现 冷 隔缺陷。。。 。。。因此，，，，，，，，合理地选择铸造温度对水平连铸管坯的质量有着至关重要的影响。。。 。。。根据相关经验，，，，，，，，浇铸温度选择在 1230℃ ～ 1250℃较为合适。。。 。。。
1．2 拉坯制度的影响
1．2．1拉坯模式的选择
水平连铸常用的拉坯方式有如下几种: ( 1) 拉—停—推—停式; (2) 拉—推式; ( 3) 拉—推—停—推式。。。 。。。拉坯模式的选择与合金强度有关，，，，，，，，白铜合金宜采用拉—停—推—停的拉坯模式
。。。 。。。这种拉坯模式具有以下特点:( 1) 拉完之后有中停时间，，，，，，，，使结晶器内的金属液有足够的时间冷却凝固，，，，，，，，从而使坯壳增厚，，，，，，，，提高其强度;
( 2) 及时的反推，，，，，，，，可以及时补缩铸坯的冷缩量，，，，，，，，焊合热裂纹，，，，，，，，保证铸坯质量，，，，，，，，同时合理的反推量还可以使坯壳松动，，，，，，，，防止其与结晶器壁粘结，，，，，，，，降低拉坯阻力。。。 。。。
1．2．2 拉坯速度的影响
拉坯速度的快慢是影响白铜管坯质量的关键因素。。。 。。。当其它铸造工艺参数确定时，，，，，，，，拉坯速度越快，，，，，，，，结晶器内液穴深度越深，，，，，，，，液穴底部与铸坯表层的温差加大，，，，，，，，铸造热应力也随之增大，，，，，，，，从而导致热裂倾向增大。。。 。。。因此，，，，，，，，在水平连铸时应适当降低拉坯速度，，，，，，，，拉坯速度控制在 330 ～ 350mm/min 为妥。。。 。。。当拉坯速度确定后，，，，，，，，采用高频率小拉程的拉坯制度有利于降低引锭阻力，，，，，，，，获得表面光滑无裂纹的铸坯。。。 。。。
2.对行星轧制工序的分析与讨论
铸轧法技术的核心是行星轧制，，，，，，，，通过施加大变形量使管坯铸造晶粒充分破碎，，，，，，，，使轧制出的管坯晶粒细小均匀，，，，，，，，内外表面光亮无氧化，，，，，，，，为后道拉伸工序提供高质量的管坯。。。 。。。
2．1 轧制温度的确定
图 2 为 BFe10 － 1 － 1 白铜管高温力学性能变化曲线。。。 。。。从图 2 曲线可以看出，，，，，，，，室温下 BFe10 － 1 － 1 白铜管坯具有良好的塑性，，，，，，，，随着温度升高，，，，，，，，管坯的抗拉强度以及延伸率均呈下降趋势，，，，，，，，特别是在 600℃ 左右，，，，，，，，延伸率和断面收缩率快速降低; 随着温度继续升高，，，，，，，，延伸率和断面收缩率开始回升，，，，，，，，而抗拉强度继续降低，，，，，，，，说明在 600℃左右，，，，，，，，BFe10 － 1 － 1 白铜管坯塑性***差。。。 。。。因此 BFe10 － 1 － 1 白铜管坯轧制时应该避开此温度区间，，，，，，，，选择低温或者高温进行轧制。。。 。。。
若选择高温进行轧制，，，，，，，，管坯变形抗力�。。。 。。。�，，，，，，所需轧制力�。。。 。。。�，，，，，，但需要对管坯加热至较高温度，，，，，，，，能耗较大，，，，，，，，同时失去了行星轧制的意义( 行星轧制的优点在于室温轧制并可实现完全再结晶) 。。。 。。。而低温轧制时，，，，，，，，尽管管坯变形抗力大，，，，，，，，对轧机及模具的性能要求较高，，，，，，，，但是在轧制过程产生的摩擦热及塑性变形热使管坯温度迅速升高至 850℃左右，，，，，，，，实现了管坯完全再结晶，，，，，，，，使性能明显提高，，，，，，，，可充分发挥行星轧制的优势。。。 。。。因此，，，，，，，，BFe10 － 1 － 1 行星轧制时宜采用低温轧制。。。 。。。
2．2 偏转角的选择
如图 3 所示，，，，，，，，3 辊行星轧机轧辊具有一定的倾斜角和偏转角，，，，，，，，倾斜角为轧件提供了径向压力，，，，，，，，从而使轧件发生径向压缩变形，，，，，，，，而偏转角为轧件提供轴向向前的作用力，，，，，，，，使轧件向前运动。。。 。。。
生产过程中应首先保证管坯的合理压下量，，，，，，，，即先确定倾斜角，，，，，，，，然后通过调整偏斜角使轧制速度趋于合理。。。 。。。行星轧机的倾斜角一般选择 50° ～ 55°，，，，，，，，这样可大幅度提高轧制的断面缩减量，，，，，，，，进行大变形轧制和轧制薄管坯。。。 。。。轧辊的偏转角是 3 辊行星轧制过程中的一个十分重要的参数，，，，，，，，它将影响到轧辊所受到的轧制力和轧件的出口速度。。。 。。。
从几何学角度来分析，，，，，，，，增加偏转角将增加轧件向前的速度分量，，，，，，，，因而轧件出口速度将显著提高，，，，，，，，可提高生产效率。。。 。。。但偏转角并非越大越好，，，，，，，，因为增大偏转角，，，，，，，，轧辊与轧件接触面积增加，，，，，，，，摩擦力增大，，，，，，，，轧辊受力随之增大，，，，，，，，对轧机的结构及载荷提出了更高的要求，，，，，，，，势必增加设备投资。。。 。。。因此，，，，，，，，将轧辊的偏转角控制在合理范围内，，，，，，，，既可以保证轧件合适的出口速度又不会使轧制力过高。。。 。。。根据相关经验，，，，，，，，轧辊偏转角设定在 7° ～ 8°为合理的取值范围。。。 。。。
3.结论
在满足生产需求的前提下，，，，，，，，合理选择水平连铸和行星轧制的主要工艺参数，，，，，，，，可以生产出内外表面光亮无氧化，，，，，，，，满足后续加工要求的高质量的 BFe10 － 1 － 1白铜管坯。。。 。。。
( 1) BFe10 － 1 － 1 白铜管坯水平连铸合理的浇铸温度为 1230℃ ～ 1250℃;
( 2) BFe10 － 1 － 1 白铜管坯水平连铸拉坯模式宜采用拉—停—推—停的模式，，，，，，，，拉坯速度应控制在 330 ～350mm / min; 拉坯速度确定后，，，，，，，，采用高频率小拉程的拉坯制度有利于降低引锭阻力，，，，，，，，获得表面光滑无裂纹的铸坯;
( 3) BFe10 － 1 － 1 白铜管坯在 600℃ 左右时塑性***差，，，，，，，，行星轧制时应该避开此温度区间。。。 。。。为充分发挥行星轧制的优势，，，，，，，，节能降耗，，，，，，，，BFe10 － 1 － 1
行星轧制时宜采用低温轧制;
( 4) BFe10 － 1 － 1 行星轧制时轧机的倾斜角宜选择 50° ～ 55°，，，，，，，，轧辊的偏转角应控制在 7° ～ 8°。。。 。。。
来源：中国知网 作者：龚燃
