连续柱状晶组织纯铜管的制备工艺及组织分析

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1、第14卷专辑3中国有色金属学报V01．14S3TheChineseJournalofNonferrousMetals2004年10月oct．2004文章编号：1004—0609(2004)S3—0080—05连续柱状晶组织纯铜管的制备工艺及组织分析①赵勇，张鸿，王自东，谢建新，薄希辉(北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083)摘要：结合连续定向凝固技术和真空熔炼技术，在自制的连铸设备上研究了铜管的制备工艺。结果表明：当熔炼温度为I120～1165℃，牵引速度为20．3～29．4mm／min，喷水量为1000L／h，真空度为6．6～10Pa时，可得到表面光滑

2、、具有连续柱状晶组织的纯铜管材，并对其组织演变过程进行了分析。关键词：铜管；柱状晶；连续定向凝固；真空熔炼PreparationandmicrostructureanalysisofcontinuouscolumnarcrystalcoppertubeZHAOYong，ZHANGHong，WANGZi—dong，XIEJian-xing，BOXi—hui(DepartmentofMaterialsandChemicalEngineering，UniversityScienceandTechologyBeijing，Beijing100083，China)‘Abst

3、ract：Integratingthecontinuousunidirectionalsolidificationtechnologyandvacuummeltingtechnology，’thetechnolygicalparametersofcoppertubepreparationwerestudiedonaself-madeequipment．Theexperimentalre—suitsshowthatthecontinuouscolumnarcrystalcoppertubewithmirror-smoothsurfacecanbeobtainedon

4、thecon-ditionthatthemeltingtemperatureis1120～1165℃，thecastingspeedis20．3～29．4mm／min，thecoolingwatervolumeis1000L／handthevacuumdegreeis6．6～10Pa．Evolutionofthemicrostructureintheprocessofcontinu—OUSunidirectionalsolidificationwasalsoinvestigated．Keywords：coppertube；columnarcrystal；conti

5、nuousunidirectionalsolidificationvacuummelting连续定向凝固技术是一项将先进的定向凝固技术与高效的连铸技术相结合的新型金属成型技术[1]。它通过将铸型温度控制在连铸金属的液相线温度以上和对铸锭进行型外强制冷却，在型口和冷却位置之间建立大的温度梯度，使得凝固时热量沿铸锭一维传递，形成定向凝固条件，从而得到单向生长的柱状晶组织或单晶组织[z’33。因为液体金属的凝固前沿位于型口或型口附近，因此，固液界面也位于型口附近。连续定向凝固工艺的各种工艺参数如熔炼温度、拉铸速度和冷却水量等的微小变化，都将给铸锭的表面和内部质量带来明显

6、的影响，良好的表面质量依赖于各个工艺参数的相互协调配合[4-6]。为此，作者采用工业电解铜为原料，以铸锭表面质量的变化评价各种工艺参数的影响，确定连续定向凝固制备纯铜管的最佳工艺参数配合范围。1实验原理及设备I．1连续定向凝固技术原理连续定向凝固技术口1采用1个加热铸型和1个与之分离的冷却器代替传统连铸中的水冷结晶器，其连续铸造原理如图l所示。在冷却器与加热铸型间造成轴向温度梯度，从而形成定向凝固条件。该技术的关键在于保持铸型内壁温度高于金属的熔点，避免型壁形核，保证晶①通讯作者：赵勇(1979一)．男。硬士研究生，北京科技大学材料科学与工程学院l电话，010—6

7、2333979-E—mail,zybasah@sina．corn第14卷专辑3赵勇，等：连续柱状晶组织纯铜管的制备工艺及组织分析铸锭冷却水(a)圈1连续铸造原理(a)一传统连铸；(b)一连续定向凝固Fig．1Continuouscastingschematicdiagram体单向生长。同时，由于型壁温度高于金属熔体的温度，使型内表层金属液体过热，铸锭中心先于表层凝固，固液界面向液体中凸出。这样的凝固条件使凝固过程与传统连铸完全不同，表现在如下3方面：1)铸锭与铸型间始终存在一层液体膜，铸锭表层在离开铸型出口附近凝固，铸锭表面光滑。2)凸出的固液界面有利于凝固过程中

8、析出的气体