宣布时间：2021-06-30点击：2141
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剖析和讨论 ，以期对白铜管铸轧法生产参数简直定提供参考意见 。
要害词: 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
世界性的淡水资源缺乏 ，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 ，但生长速度快 ，日益成为热门工业 ，并已经列入国家“目今优先生长的高技术工业化重点领域指南”［1］ ，纳入了《海水利用专项计划》、《国家海洋事业生长计划纲要》、《国务院关于加速生长循环经济的若干意见》等国家中恒久计划和文件中 ，获得国家相关产颐魅政策在技术上和经济上的帮助 ，为推动我国海水淡化工业的跨越式生长 ，实现水资源可连续利用 ，包管国民经济和社会可连续生长起到了积极的增进作用 。
白铜管具有良好的热传导性和抗腐化性能 ，尤其是抗海水攻击腐化能力 ，因此作为热交换器用冷凝管在海水淡化、船舶、核电站等领域获得了广泛的应用 ，BFe10 － 1 － 1 是制备白铜冷凝管***常用的合金牌号之一 。目前 ，海内外 BFe10 － 1 － 1 白铜管主要接纳古板的挤压法生产 ，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 ，在制冷空挪用紫铜管的生产上取得了巨大乐成 。目前 ，该工艺已乐成应用于 B5 普通白铜管的生产 ，并在 BFe10 － 1 － 1 管的生产上试用乐成 。应用铸轧法生产白铜管 ，不但能克服古板挤压法效率低、投资大、成材率低、盘重小等缺点 ，并且易于生产大功率、大容量电站和核电站管式热交换器用超长管 ，因此 ，接纳目前技术先进的铸轧法是生产白铜合金管材的生长趋势 。
铸轧法的工艺路线为 ，原质料—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—制品 。
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要害工序 ，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及格的 BFe10 － 1 － 1 空心管坯; ( 2) 3 辊行星轧制历程是一种局部循环加载的庞大变形历程 ，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 ，不但对获得外貌灼烁、质量及格的 BFe10 － 1 － 1 白铜管 ，包管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 白铜管进行剖析和探讨 。
1.对水平连铸工序的剖析与探讨
水平连铸是实现铸轧法的***道工序 ，水平连铸管坯质量的优劣直接决定着合金管的制品质量 ，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 ，抵达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 。在水平连铸历程中 ，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 白铜管坯水平连铸历程中 ，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 ，收缩量小 ，因此造成凝壳保存内应力 ，当内应力过大时容易形成裂纹 。铸造内应力可凭据以下公式求得:
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 ，当质料一准时 ，铸造内应力的巨细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坚持较高温度 ，而外部冷却快 ，尤其在进入二冷区后 ，凝壳外外貌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 ，应尽量接纳低温铸造 。虽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 。凭据相关经验 ，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法有如下几种: ( 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 ，白铜合金宜接纳拉—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) 实时的反推 ，可以实时补缩铸坯的冷缩量 ，焊合热裂纹 ，包管铸坯质量 ，同时合理的反推量还可以使坯壳松动 ，避免其与结晶器壁粘结 ，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要害因素 。当其它铸造工艺参数确准时 ，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 ，接纳高频率小拉程的拉坯制度有利于降低引锭阻力 ，获得外貌平滑无裂纹的铸坯 。
2.对行星轧制工序的剖析与讨论
铸轧法技术的焦点是行星轧制 ，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 ，内外外貌灼烁无氧化 ，为后道拉伸工序提供高质量的管坯 。
2．1 轧制温度简直定
图 2 为 BFe10 － 1 － 1 白铜管高温力学性能变革曲线 。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 ，管坯变形抗力小 ，所需轧制力小 ，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 ，可是在轧制历程爆发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 行星轧制时宜接纳低温轧制 。
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 ，从而使轧件爆发径向压缩变形 ，而偏转角为轧件提供轴向向前的作用力 ，使轧件向前运动 。
生产历程中应首先包管管坯的合理压下量 ，即先确定倾斜角 ，然后通过调解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 辊行星轧制历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 。
从几何学角度来剖析 ，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规模内 ，既可以包管轧件合适的出口速度又不会使轧制力过高 。凭据相关经验 ，轧辊偏转角设定在 7° ～ 8°为合理的取值规模 。
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 ，可以生产出内外外貌灼烁无氧化 ，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接纳拉—停—推—停的模式 ，拉坯速度应控制在 330 ～350mm / min; 拉坯速度确定后 ，接纳高频率小拉程的拉坯制度有利于降低引锭阻力 ，获得外貌平滑无裂纹的铸坯;
( 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
行星轧制时宜接纳低温轧制;
( 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
