趙惠芬, ,

(寧波金田銅業(yè)(集團(tuán))股份有限公司, 浙江 寧波 315034)

高頻拉鑄工藝對(duì)錫磷青銅鑄坯品質(zhì)的影響

趙惠芬,李國(guó)華,戴姣燕

(寧波金田銅業(yè)(集團(tuán))股份有限公司, 浙江 寧波315034)

研究了生產(chǎn)錫磷青銅采用短節(jié)距、高頻率以及二次反推的牽引制度的高頻拉鑄工藝.結(jié)果表明:高頻拉鑄工藝可以細(xì)化鑄錠晶粒、減少成分偏析和枝晶偏析,得到成分均一、組織均勻的優(yōu)良鑄錠,可減少后續(xù)加工的缺陷發(fā)生率,提高了生產(chǎn)效率.

高頻拉鑄; 錫磷青銅; 組織性能

0 前 言

錫磷青銅具有如下特點(diǎn):高的彈性、耐磨性和抗磁性;在熱態(tài)和冷態(tài)均可壓力加工;焊接和釬焊性良好;切削性能好;在大氣和淡水中抗蝕性好;鑄造性良好.冷加工狀態(tài)的錫磷青銅薄帶材早已被廣泛應(yīng)用于無(wú)線電、電子和通信工業(yè)中制造具有高導(dǎo)電性的彈性零件,主要用于制造導(dǎo)電性能好的彈簧接觸片和其他彈簧,精密儀器中的耐磨零件和抗磁元件,如接觸簧片電刷盒和振動(dòng)片等[1].

錫磷青銅生產(chǎn)時(shí),一直采用低頻拉鑄工藝,拉鑄頻率為14次/min,拉鑄速度為168 mm/min,節(jié)距為12 mm,拉鑄工藝為拉-停-退.拉1 s、停3 s,多數(shù)時(shí)間為停頓工序.CN 1263876C中提出的紫銅帶拉鑄工藝為小引程短停頓,中途適當(dāng)加以反推的工藝過(guò)程,仍然是拉鑄時(shí)間短,停頓時(shí)間長(zhǎng),拉鑄速度慢,生產(chǎn)效率低.在此拉鑄條件下,拉鑄速度較慢,生產(chǎn)效率低,且普遍存在鑄錠組織比較粗大、不均勻以及有成份偏析等現(xiàn)象.而不良的鑄錠組織將對(duì)后道工序產(chǎn)生不良的遺傳作用.本試驗(yàn)旨在尋求一種高效率,并能同時(shí)改善鑄錠組織、減少成分偏析和枝晶偏析的拉鑄工藝,為能快速得到優(yōu)良的鑄錠提供一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn).

1 試驗(yàn)方法

錫磷青銅高頻拉鑄工藝特征為鑄造溫度為1 050～1 080 ℃、拉鑄冷卻水壓力為0.55～0.65 MPa,拉鑄過(guò)程包括:向前拉鑄-第一次停-第一次反推-第二次停頓-第二次反推-第三次停頓.上述工序?yàn)橐粋€(gè)單元循環(huán)的連續(xù)過(guò)程.拉鑄速度提高至180～300 mm/min,拉鑄頻率提高至40～94次/min.拉鑄速度包括從逐步加速拉鑄過(guò)渡到恒速拉鑄,拉鑄頻率包括從逐步加快拉鑄頻率過(guò)渡到恒定頻率拉鑄.高頻拉鑄工藝參數(shù)見(jiàn)表1.原拉鑄工藝參數(shù)見(jiàn)表2.

表1 高頻拉鑄工藝參數(shù)Tab.1 High frequency casting parameters

表2 低頻拉鑄工藝參數(shù)Tab.2 Low frequency casting parameters

2 結(jié)果與分析

圖1為低頻拉鑄工藝和高頻拉鑄工藝鑄坯的金相組織對(duì)比.

從圖1(a)中可以看出,采用低頻拉鑄工藝鑄坯的結(jié)晶中心線明顯靠近上表面,且鑄坯的晶粒比較粗大.通過(guò)對(duì)比得出:采用高頻拉鑄工藝鑄坯的中心線基本處于中心位置,且晶粒明顯細(xì)化,尺寸為原晶粒的1/5左右,如圖1(b)所示.

圖2是鑄坯不同深度處Sn含量的變化趨勢(shì).從圖2中可以看出,采用低頻工藝?yán)T的鑄坯表層的Sn含量較高,中心的Sn含量則較低,表現(xiàn)出明顯的反偏析現(xiàn)象;而采用高頻拉鑄工藝雖然也存在反偏析,但是程度有所降低.

圖2 鑄坯不同深度處Sn含量的變化趨勢(shì)Fig.2 Variations of Sn content of ingot at various depths

錫磷青銅的凝固過(guò)程存在固液混合階段,不同于紫銅的瞬間凝固,因此錫磷青銅在拉鑄時(shí)易發(fā)生鑄坯拉裂的現(xiàn)象.有可能因拉裂嚴(yán)重而無(wú)法進(jìn)行下一步的軋制生產(chǎn),或者是軋制生產(chǎn)后需切除較大面積的邊緣部分,導(dǎo)致成品率下降.由于采用較快的拉鑄頻率和增加了第二次停頓、第二次反推、第三次停頓和第三次反推過(guò)程,使錫磷青銅合金結(jié)晶過(guò)程始終處于震動(dòng)運(yùn)動(dòng)中,粗大枝晶容易被打碎,因此晶粒得到細(xì)化;同時(shí),由于震動(dòng)的作用,能促進(jìn)合金元素均勻分布,使鑄坯組織均勻,反偏析程度減輕.由于晶粒細(xì)化、組織更均勻以及反偏析減少,后續(xù)加工過(guò)程中的肋裂紋發(fā)生率減少,成品率升高;提高單元循環(huán)拉鑄速度,也大幅提高了設(shè)備的產(chǎn)能和生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本.

3 結(jié) 論

(1) 錫磷青銅高頻拉鑄工藝與低頻拉鑄工藝相比,鑄錠晶粒明顯細(xì)化,尺寸減小到原來(lái)的1/5左右.

(2) 錫磷青銅高頻拉鑄工藝減少了Sn元素的反偏析程度,提高了鑄坯的品質(zhì);減少后續(xù)加工的缺陷發(fā)生率、提高了生產(chǎn)效率.

[1]賈耀卿,楊家斌,馬少東,等.常用金屬材料手冊(cè)(下)[M].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

EffectsoftheHighFrequencyPullCastingonPhosphorBronzeIngot

ZHAOHui-fen,LIGuo-hua,DAIJiao-yan

(NingboJintianCopper(Group)Co.,Ltd.,Ningbo315034,China)

The high frequency pull casting of phosphor bronze was studied in the paper. This process is characterized by short pitch, high frequency and the second thrust reversers. The results show that high frequency pull casting can refine grains, diminish ingredient segregation and dendritic segregation, which helps to obtain a fine homogeneous ingot, reduce the defect rate in subsequent processing as well as greatly improve production efficiency.

high frequency pull casting; phosphor bronze; microstructure and properties

1005-2046(2014)02-0071-02+0078

10．13258／j．cnki．snm．2014．02．006

2013-04-03

趙惠芬(1972-),女，工程師，主要從事銅合金生產(chǎn)加工技術(shù)的研發(fā).E-mail:zhaohf@jtgtroup.com.cn.

TG339

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