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采用水平连铸法生产空心铜管坯, 经铣面后直 接轧制成薄壁管, 这种方法工艺流程短, 能源损耗 设备投资少且占地面积小, 日益受到铜管生产企 低, 业的关注, 并逐步得到了广泛应用. 实践已初步证 明, 采用水平连铸空心铜管坯生产光管( 特别是壁厚 在03 是一种经济可行的生产方 . 5mm 以上的管材) 应用 法. 但是, 随着空调管向小径, 薄壁, 节能化方向发 展, 采用水平连铸空心铜管坯生产壁厚 02mm 以 . 经常出现断管现象, 因此如何提高 下的内螺纹管时, 空心铜管坯的质量还需进一步研究. 近年来, 磁流体力学在冶金生产中得到了广泛
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, 促进了冶金工业的发展 . 随着电磁场技术
收稿日期: 041!9 作者简介:李丘林( 7 ")男, 李廷举( 联系人) 男, , 教授, 博士生导师. 基金项目: 20!12 . 1 4 , 博士后; 9 国家自然科学基金资助项目( 201 ) 5 747 . 0
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报
第3 卷 9
和水平连铸技术的发展, 电磁场逐渐被应用到水平连 铸过程中. 西冈信一等在水平连铸系统中三重点附近 的耐火材料外施加高频电磁场, 以控制铸坯的初期凝 固, 使铸坯的表面质量得到了明显改善 .or uz R d ge i 在" 0m 6m 空心铜管坯的水平连铸过程中施 3 m× m
[] 8
采用激光测位仪测量管坯表面的粗糙度, 沿铜管坯 横断面切取试样观察宏观凝固组织, 沿轴向切取试 样并按照国标 G / 2820 加工成标准试样, 测 B T 2!02 量不同铸造条件下的管坯抗拉强度及延伸率.
加工频 交 流 电 磁 场, 管 坯 的 凝 固 组 织 得 到 了 细 使
9 化[]. 中频电磁场对水平连铸空心铜管坯质量影响的
2 试验结果
21 空心铜管坯的表面质量 . 图 2 给出了采用激光测位法得到的施加磁场 前, 后空心铜管坯的外表面粗糙度. 从图中可以看 出, 施加中频电磁场后, 铜管坯的表面粗糙度有了明 显改善, 与未施加电磁场时相比, 表面粗糙度降低了 将近5 %. 0
研究目前尚未见报道. 本文在" 3m 2 m 空心 8 m× 1m 铜管的坯水平连铸过程中施加中频电磁场, 以探索其 对水平连铸空心铜管坯质量的影响.
1 试验装置和方法
在实验室建立了中试规模的空心铜管坯水平连 铸系统, 如图1 所示. 连铸系统主要包括 4 W 工 0k 频保温炉, 水冷结晶器系统, 电磁系统和牵引系统 4 个部分. 水冷结晶器由带芯子的石墨结晶器, 铜套及 冷却水套组成, 管坯尺寸为" 3mm× 1mm. 试验 8 2 材料是牌号为 T 2的紫铜. P
() a 未施加电磁场
图1 空心铜管坯水平电磁连铸系统
() b 施加电磁场 图2 空心铜管坯的外表面粗糙度
铜液在工频感应炉内保温, 当达到设定温度后 启铸. 铜液经石墨结晶器进液口进入铸型, 拉坯机制 为拉-停-推-停, 拉坯速度为 30mm mn 牵引 / i, 5 达到稳定阶段后施加频率为1k z的中频电磁场. H
22 空心铜管坯的宏观凝固组织 . 图3示出了不同电磁场功率下空心铜管坯的宏 观凝固组织, 1 给出了不同电磁场功率下管坯宏 表 观组织的晶粒度.
() = W aP 0k
( ) = 0k bP 2 W 图3 电磁场功率对铜管坯宏观凝固组织的影响
() = 0k cP 3 W
第 9期
李丘林, 空心铜管坯水平电磁连铸过程的电磁效应研究 等:
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表1 中频电磁场功率对晶粒度的影响
晶粒度 序号 P k /W 1 2 3 0 2 0 3 0 下 47 . 87 . 33 . 上 43 . 80 . 33 . 左 30 . 83 . 30 . 右 33 . 90 . 30 . 平均值 38 . 85 . 31 .5 图5 空心铜管坯水平电磁连铸原理图
从图 3 和表 1 中可以看出, 与未施加电磁场的 铜管坯相比, 施加2 W 的电磁场后管坯的宏观凝 0k 固组织得到了明显细化, 晶粒度平均值由 38 提高 . 到85 且周向组织的均匀性显著提高, 而当施加的 ., 电磁场功率提高到3 W 时, 尽管凝固组织的周向 0k 均匀性较好, 但宏观凝固组织不但没有细化, 反而变 得粗大, 晶粒度平均值甚至比未施加电磁场时还要 小, 只有31 . .5 23 力学性能 . 图4给出了中频电磁场功率对空心铜管坯力学 性能的影响. 从图中可以看出, 施加 2 W 电磁场 0k 时管坯的力学性能较未施加电磁场时有明显提高, 抗拉强度平均提高了4 %左右, 延伸率提高了5 % 0 0 左右, 而当电磁场的功率提高到 3 W 时, 管坯的 0k 力学性能反而降低, 甚至比未施加电磁场时的还要 差.

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