高频拉铸工艺对锡磷青铜铸坯品质的影响

赵惠芬, ,

(宁波金田铜业(集团)股份有限公司, 浙江 宁波 315034)

高频拉铸工艺对锡磷青铜铸坯品质的影响

赵惠芬,李国华,戴姣燕

(宁波金田铜业(集团)股份有限公司, 浙江 宁波315034)

研究了生产锡磷青铜采用短节距、高频率以及二次反推的牵引制度的高频拉铸工艺.结果表明:高频拉铸工艺可以细化铸锭晶粒、减少成分偏析和枝晶偏析,得到成分均一、组织均匀的优良铸锭,可减少后续加工的缺陷发生率,提高了生产效率.

高频拉铸; 锡磷青铜; 组织性能

0 前 言

锡磷青铜具有如下特点:高的弹性、耐磨性和抗磁性;在热态和冷态均可压力加工;焊接和钎焊性良好;切削性能好;在大气和淡水中抗蚀性好;铸造性良好.冷加工状态的锡磷青铜薄带材早已被广泛应用于无线电、电子和通信工业中制造具有高导电性的弹性零件,主要用于制造导电性能好的弹簧接触片和其他弹簧,精密仪器中的耐磨零件和抗磁元件,如接触簧片电刷盒和振动片等[1].

锡磷青铜生产时,一直采用低频拉铸工艺,拉铸频率为14次/min,拉铸速度为168 mm/min,节距为12 mm,拉铸工艺为拉-停-退.拉1 s、停3 s,多数时间为停顿工序.CN 1263876C中提出的紫铜带拉铸工艺为小引程短停顿,中途适当加以反推的工艺过程,仍然是拉铸时间短,停顿时间长,拉铸速度慢,生产效率低.在此拉铸条件下,拉铸速度较慢,生产效率低,且普遍存在铸锭组织比较粗大、不均匀以及有成份偏析等现象.而不良的铸锭组织将对后道工序产生不良的遗传作用.本试验旨在寻求一种高效率,并能同时改善铸锭组织、减少成分偏析和枝晶偏析的拉铸工艺,为能快速得到优良的铸锭提供一定的生产经验.

1 试验方法

锡磷青铜高频拉铸工艺特征为铸造温度为1 050～1 080 ℃、拉铸冷却水压力为0.55～0.65 MPa,拉铸过程包括:向前拉铸-第一次停-第一次反推-第二次停顿-第二次反推-第三次停顿.上述工序为一个单元循环的连续过程.拉铸速度提高至180～300 mm/min,拉铸频率提高至40～94次/min.拉铸速度包括从逐步加速拉铸过渡到恒速拉铸,拉铸频率包括从逐步加快拉铸频率过渡到恒定频率拉铸.高频拉铸工艺参数见表1.原拉铸工艺参数见表2.

表1 高频拉铸工艺参数Tab.1 High frequency casting parameters

表2 低频拉铸工艺参数Tab.2 Low frequency casting parameters

2 结果与分析

图1为低频拉铸工艺和高频拉铸工艺铸坯的金相组织对比.

从图1(a)中可以看出,采用低频拉铸工艺铸坯的结晶中心线明显靠近上表面,且铸坯的晶粒比较粗大.通过对比得出:采用高频拉铸工艺铸坯的中心线基本处于中心位置,且晶粒明显细化,尺寸为原晶粒的1/5左右,如图1(b)所示.

图2是铸坯不同深度处Sn含量的变化趋势.从图2中可以看出,采用低频工艺拉铸的铸坯表层的Sn含量较高,中心的Sn含量则较低,表现出明显的反偏析现象;而采用高频拉铸工艺虽然也存在反偏析,但是程度有所降低.

图2 铸坯不同深度处Sn含量的变化趋势Fig.2 Variations of Sn content of ingot at various depths

锡磷青铜的凝固过程存在固液混合阶段,不同于紫铜的瞬间凝固,因此锡磷青铜在拉铸时易发生铸坯拉裂的现象.有可能因拉裂严重而无法进行下一步的轧制生产,或者是轧制生产后需切除较大面积的边缘部分,导致成品率下降.由于采用较快的拉铸频率和增加了第二次停顿、第二次反推、第三次停顿和第三次反推过程,使锡磷青铜合金结晶过程始终处于震动运动中,粗大枝晶容易被打碎,因此晶粒得到细化;同时,由于震动的作用,能促进合金元素均匀分布,使铸坯组织均匀,反偏析程度减轻.由于晶粒细化、组织更均匀以及反偏析减少,后续加工过程中的肋裂纹发生率减少,成品率升高;提高单元循环拉铸速度,也大幅提高了设备的产能和生产效率,降低了生产成本.

3 结 论

(1) 锡磷青铜高频拉铸工艺与低频拉铸工艺相比,铸锭晶粒明显细化,尺寸减小到原来的1/5左右.

(2) 锡磷青铜高频拉铸工艺减少了Sn元素的反偏析程度,提高了铸坯的品质;减少后续加工的缺陷发生率、提高了生产效率.

[1]贾耀卿,杨家斌,马少东,等.常用金属材料手册(下)[M].北京:中国标准出版社,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

赵惠芬(1972-),女，工程师，主要从事铜合金生产加工技术的研发.E-mail:zhaohf@jtgtroup.com.cn.

TG339

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