热轧铜板带氧化皮成因与控制措施.doc

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1、热乳铜板带氧化皮成因与控制措施韩晨孙付涛中色科技股份有限公司摘要：铜板带材生产时，要求产品具有较高的表面质量及较低的加工损失率，这就要求对铜锭坯在加热和乳制过程中所产生的氧化铜皮进行有效控制和去除。本文分析丫热轧铜板带表面氧化皮的生成原因，并分别从合金成分、加热参数、轧制工艺、设备设计等方而探讨了如何最大程度地控制、减少和去除氧化皮。同时，根据现代化铜板带热乳机组的工艺耍求和配置型式，提出了适合于大规格铸锭热轧时去除铜板带氧化皮的设计方式和生产工艺。关键词：铜板带;热轧;氧化皮;控制措施;作者简介：韩晨（1982—），男，硕士，高级工程师，主要从事有色金属加工工艺研宄及其工程设计。收稿日期：2

2、017-05-26CausesandControlMeasuresofOxideSkinofHotRolledCopperStripHanChenSunFutaoAbstract：Becauseoftherequirementsofhighersurfacequalityandlowerprocessinglosswhenproducingthecopperstrip,itisnecessarytocontrolandremovetheoxideskinincopperstripwhichgeneratedfromthereheatingandhotrollingprocesses.Theca

3、usesofcopperoxideskinwereanalyzedinthispaper,andhowtocontrolandreduceandremovetheoxideskinatutmostrespectivelyfromtheaspectsofalloyingingredient,reheatingparameter,rollingprocessingandequipmentdesignwerediscussed.Atthesametime,designmethodsandproductproductionprocessesforremovingcopperoxideskinwerep

4、roposedaccordingtoprocessrequirementsandconfigurationpatternsofmodernhotrollingmillforcopperstripbyhotrolledfromthelarge-scaleingot.Keyword：copperstrip;hotrolling;oxideskin;controlmeasure;Received：2017-05-26铜是最重耍的有色金属之一，是国民经济与国防军工发展必不可少的基础材料和战略物资。铜板带材更以其优良的加工特性和使用功能而广泛应用于电气、电子、轻工、机械、交通运输、建筑工程、装备制造以及

5、国防军工等领域［1-3］。近年来，以大规格铸锭热轧开坯进行高精铜板带材的生产成为铜板带加工的主流工艺，但其存在工序多、能耗高、流程长以及生产成本高等问题，而铸锭加热和热轧过程中表面所形成的氧化铜皮更是生产过程中较难控制的产品损失。氧化铜皮不仅提高了生产成木、降低了产品的成品率，同时也影响到铜板带材的表面质量和尺寸精度，加剧了轧辊等设备部件的损耗［4-5］。因而，如何对热乳氧化铜皮进行有效控制和去除成为困扰生产企业和轧机等加工设备设计制造厂家的一个共同技术难题和亟待解决的问题。1氧化铜皮成因与结构热力学分析表明，铜的高温氧化是随着铜和氧的相互扩散而进行的，其氧化过程为Cu—Cu20(0%=12.

6、1%)->Cu0(0%=21.6%)。铜的氧化层由两部分构成，即锭坯外侧含氧量较高的氧化铜膜Cu20或氧化铜皮(Cu0)以及铜基体与表面氧化皮之间的富氧层。由于铜锭坯外表面直接受到热源辐射且完全处于含氧气氛中，因而其表面氧化皮中氧原子与金属原子的数量比值较高，达到了0.5〜1。铜锭坯外侧的氧化皮呈多孔状，性质脆且易脱落。内侧的富氧层为氧原子溶入铜基体的固溶体，其结构组织较致密且与基体的结合力较高，因而不易剥落。内侧富氧层的存在能够对铜基体形成保护作用，减少氧元素的入侵。试验表明，随着加热温度的升高和保温时间的增长，外侧氧化皮的致密性会越来越差，而内侧富氧层也会向铜基体不断渗透H1。另一方面，假

7、设lmol的Cu体积为1，则生成Cu20后其体积增加到1.67,若完全生成CuO，则其体积变为1.72。因而，氧化层中Cu20、CuO含量的不同也使得氧化铜皮与基体之间的压应力存在差异。当压应力超过氧化层与基体的结合强度吋，氧化层就容易开裂和剥落，同吋也失去对基体的保护。图1铜锭拯表面氧化层结构示意图Figure1SchematicdiagramoftheoxideskininCuslabsurf