Исследование причин технологических обрывов медной катанки и проволоки


ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБРЫВОВ

МЕДНОЙ КАТАНКИ И ПРОВОЛОКИ


Пугачева Н.Б.*, Зуев А.Н.**, Шихов С.Е.**

*Екатеринбург, Россия, Институт машиноведения УрО РАН,

**Верхняя Пышма, Россия, ЗАО «СП «Катур – Инвест»


Медная катанка является полуфабрикатом для получения проволоки. Определяющим критерием её качества является способность к волочению, которая во многом зависит от присутствия в медном сплаве различных включений. Металлические и неметаллические включения в производственных условиях контролируются неразрушающими методами. Однако довольно часто мелкие частицы не фиксируются этими приборами и могут быть причиной обрывов проволоки на последних этапах волочения проволоки. Для определения источника попадания частиц в медный сплав и поиска путей их устранения эффективным методом является локальный микрорентгеноспектральный анализ поверхности обрыва как катанки, так и проволоки. Выполненные в данной работе исследования проведены с помощью электронного микроскопа TESCAN VEGA II XMU (Чехия), оснащённого приставкой для микрорентгеноспектрального анализа OXFORD INCA (Великобритания).

Учитывая технологические особенности производства медной катанки, получаемой методом непрерывного литья и прокатки катодной меди марки М00К, можно выделить следующие основные источники попадания частиц в сплав:

1) для неметаллических включений, которыми являются частицы оксидов SiO2, CaO, KO, NaO, MgO, Al2O3, это частицы огнеупорного материала футеровок шахтной печи и литейного тракта, а также частицы материалов фильтров, используемых для очистки меди в литейном тракте;

2) для металлических включений, которыми, как правило, являются сплавы на основе железа, - частицы сегментов печи, отколовшиеся в результате ударения катодов при загрузке, частицы с поверхности валков трайб-аппарата, частицы с кромки ножей фрезагрегата, включения с разных частей прокатного стана (как с поверхности валков, так и с направляющих и роликовых проводок).

При анализе химического состава шлака обнаружено, что кроме закиси меди Cu2O в нём содержатся частицы на основе железа (углеродистая или легированная сталь), алюминия, меди (рис. 1). Крупные шлаковые включения в медном сплаве приводят к обрыву катанки, а мелкие сохраняются и проявляют себя на последующих этапах волочения проволоки.



Al

Fe

Cu2O

Cu


Рисунок 1 - Микроструктура шлака с включениями


Кристаллизация катодной меди осуществляется в литейной машине. Затем литая заготовка, после фрезерования кромок, задается в 14-ти клетьевой прокатный стан, в котором осуществляется обжатие литой заготовки с размеров 120×70 мм до катанки диаметром 8 мм. Весь процесс прокатки ведется в условиях горячей деформации. Согласование скорости литья и прокатки осуществляется с помощью трайб-аппарата. Несмотря на такие «жёсткие» условия деформации, встречаются дефекты, которые можно отнести к разрыхлению медного сплава, поскольку они представляют собой участки свободно кристаллизовавшегося металла с характерной дендритной структурой (рис. 2). Дефекты эти не выходят на поверхность, не содержат металлических или неметаллических включений, поэтому не контролируются неразрушающими методами. Однако в ходе испытаний на скручивание могут привести к образованию глубоких трещин, а при последующем волочении проволоки - к обрыву.

Обычно на участке по производству медной проволоки используются две волочильные машины: на однониточной машине грубого волочения производится проволока в диапазоне диаметров от 4 мм до 1мм, а также заготовка диаметром 2 мм для машины среднего волочения, а которой получают проволоку диаметром от 1мм до 0,196 мм. Бунт катанки через размоточное устройство и обводные ролики задается в волочильную машину, где происходит обжатие в несколько (14 - 16) проходов. После этого проволока поступает в приставку, где происходит отжиг проволоки с помощью контактных никелированных бандажей. Затем проволока сматывается либо в катушки, либо в корзины.

Анализ поверхности разрушения медной проволоки на разных этапах волочения показал, что в большинстве случаев причиной обрыва являются стальные включения (рис. 3). При получении проволоки металлические включения могут возникнуть в следующих случаях: 1) износ обводных роликов; 2) износ тяговых барабанов и фильер (волок); 3) износ контактных бандажей в приставке отжига.




а



б

Рисунок 2 - Дефекты «разрыхления» медной катанки: а - поперечное сечение; б - дендритное строение медного сплава в разрыхлённых микрообъёмах.




а



б


Рисунок 3 - Распределение элементов на поверхности обрыва проволоки диаметром 0,5 мм: а - изображение во вторичных электронах; б - в излучении Fe.

Для улучшения технологических свойств медной проволоки следует совершенствовать технологический процесс на этапах очистки сплава от шлака, а также рассмотреть возможные пути замены волочильного инструмента на более износостойкий.
2300577830014168.html
2300662175602300.html
2300878313234654.html
2300996057655728.html
2301145698453810.html