上引连铸生产铜镁合金铸造缺陷分析与控制

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1、吴斌杜春雷聂杨凯(江苏藤仓亨通光电有限公司江苏苏州215234)摘要:上引连铸生产铜镁合金接触线的工艺中，镁含虽波动、断杆及裂纹等铸造缺陷制约着接触线产品质量的提高。通过对上引连铸过程中镁含量变化规律及断杆、裂纹的特征和产生原因的分析，提出了相关的工艺措施•有效的解决了镁含量波动问题•减少了断杆和裂纹杆的发生几率,提高了产品合格率。关键词:上引连铸铜镁合金接触线中图分类号:TP2文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)04(b)-0071-02上引连铸保温时间/day(a)改善工艺前

2、镁含量变化曲线图图2实际生产镁含量变化曲线图(b)炉子保温情况下镁含量变化曲线图科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald71我国电气化铁路向高速(200〜400km/h)发展是必然趋势，高速电车线要求在保掛较高电导率的前提下，要大幅度提高电弃线的抗拉强度。国内外在髙速电气化诙路主耍采用铜镁.铜(或铜合金)包钢『和铜钻钻等电车线，目前，国内铜倂箔接触线的科究已非帘先进•但由于受生产条件及工艺的限制，铜倂钳接触线尚处于试制品阶段，开通运行的高速铁路上普遍采用

3、铜镁合金接触线。镁的结构及特性决定具有强氣化性，极易烧损,在制作铜镁合金的大规模生产中是难于连续稳定控制的元素，所以右生产中控制镁的烧损.偏析、夹杂，保证成分和组织均匀是关键所在。本文研究分析了上引连铸生产铜镁合金过程中的缺陷及镁含虽控制方法，确保了铜镁合金的稳定性•对生产出高稳定性、高质呈的铜镁合金接触线具有重要氫义。1上引连铸生产铜镁合金生产线在上引炉中，铜液的熔炼和铸杆，都是在隔绝空气的条件下完成的，因而得到的杆坯属于无氧杆(含氧虽小于0.0010%)。无；令轧/挤压融理氧铜杆坏品质纯净，

4、具有高导电、高塑性的优点。rd此种杆坯制造成的接触线耐反复弯曲性能好，不会发生脆性断裂，适合各种铜及铜合金接触线坯杆的冶炼、铸造，国内务家髙铁接触线生产厂家均采用上引连铸机主产铜镁合金杆。铸杆品质的优劣直搖决定成品接触线的优劣，因此，接触线的村坯的制造工艺对接触线的性能、品质有决定性的作用。目前，我国采用上引连铸生产铜镁合金接触线制造工艺有三种(见图1)目前，上引法和上引连挤法⑵在国内大多数厂家己基本成熟，同时普遍采川的亦是迄两种方法，上引铸造后热处理尚处在试緊阶段。2上引生产铜镁合金生产关键工艺

5、控制镁对铜镁合金力学性能的影响主要是延长持久断裂时间及提高持久塑性巴但在强化过程屮，存在一个最佳镁含量区域，低于或高于此区域都得不到最佳的强化憑果，所以此种镁合金的熔炼.加工和成型要求高装备技术水平，在生产合金时要优化镁的含量⑹。这关系到一方面铜镁合金的固扌蛾扌竣扌竣溶强化;另一方面也关系到后期的冷作硬化•镁含呈过高将降低铸造杆坯的质星，切铸杆镁偏析严東易产生裂纹等，镁含虽过低，铸造杆坯的强度将达不到要求,造成铸杆的报废，研究及生产实践发现镁含量约为0.6%最为理想。在上引连铸生产铜镁合金杆坯过

6、程中,突出的技术难题主要是镁含虽控制「裂纹及其他铸造缺陷的控制。2.1镁含屋波动控制目前上引铸造生产铜镁合金杆坯生产线普遍采用熔化炉和保温炉连体式结构的连铸机，此种设备炉子液位相对稳定，铜液保护好、操作简单，但保温炉的温度受加料影响大，精炼作用羌，原料品质波动对产品质呆影响明显、牛产合金时成分波动大，同时，工人操作不当时,极易造成镁的烧损及波动(见图2)。上引连铸生产铜镁合金杆的过程中，保温炉利熔化炉的炉口经常产生小块状的炉渣，在长时间牛产过程中，发现随着加料阴极铜板的加入，熔化炉炉口的炉渣结块特

7、别严重，经常性的导致加料系统的难以工作，而不得己采取人工手动加料，这样进一步造成了加料过程中，加料过程的时间太长，熔液接触空气的时间长，熔液吸氧I'll几率增大，造成了镁的烧损及镁含量的波动。在镁含量烧损的同时结块吏加严适，银终rh于铜板难以加入造成保温炉液而下降过快，致使浮块失效机架保护程序运行柳架自动抬起导致停炉，严重影响上引连铸科技资讯2012NO.1SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION图4断杆断口形貌图的正常牛产。通过对初渣的化学分析，我们发现炉渣的主要成分中钱含虽偏

8、高，同时观察工人加镁过程发现，在加镁过程中镁的烧按比较严重，在炉口表面经常可以看到白色光亮的镁燃烧；石墨覆盖层用度不适中,以及石黑覆盖层的组成及质量不合理也进一步加剧了炉渣的结块。基于炉渣结块的怙况，我们釆取：(1)加铜板后及时小清渣；(2规定时间内及时对熔化炉大清渣，对保温炉更换石墨粉：(3)熔化炉石墨覆盖层采最石眾鳞片与石墨粉按一定配比添加，庁疲保持60mm〜80mm;(4)适时调整加镁配比补偿镁的饶损。采取以上工艺后，上引连铸合金杆的镁含量相对波动较小，基本控制了镁含呈的波动