清洗研磨對(duì)改善銅板帶材表面質(zhì)量的作用

清洗研磨對(duì)改善銅板帶材表面質(zhì)量的作用

陳偉文

(中鋁上海銅業(yè)有限公司, 上海200940)

摘要：通過(guò)銅板帶質(zhì)量缺陷的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),得出銅板帶材普遍存在的質(zhì)量缺陷主要是表面缺陷的結(jié)論,并在此基礎(chǔ)上論述了清洗研磨對(duì)改善銅板帶材表面質(zhì)量的作用,以及保證清洗研磨效果的四個(gè)關(guān)鍵要素,即選好研磨輥刷、選好刷輥線徑、選好磨粒目數(shù)和選好包括接觸壓力、研磨量及刷輥速度在內(nèi)的研磨工藝.文章對(duì)現(xiàn)實(shí)銅板帶材生產(chǎn)過(guò)程中,如何進(jìn)一步改善表面質(zhì)量具有借鑒價(jià)值.

關(guān)鍵詞：清洗研磨; 銅板帶; 表面質(zhì)量

收稿日期：2014-09-12

作者簡(jiǎn)介：陳偉文(1967—),女,工程師,主要從事銅及銅合金加工方面的技術(shù)研究. E-mail:shchjshb@sina.com

中圖分類(lèi)號(hào)：TG 339文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

The Improvement on the Surface Quality of Copper Strip and Sheet by Cleaning and Polishing CHEN Wei-Wen

(Chinalco Shanghai Copper Co., Ltd., Shanghai 200940, China)

Abstract：Analyses of defects of copper strip and sheet indicate that surface defects are the major ones.Surface quality of copper strip and sheet can be improved by cleaning and polishing.Four key elements that ensure good cleaning and grinding effect have also been discussed,namely,proper grinding roller brush,brush roller wire with proper diameter,proper abrasive mesh and right grinding process including contact pressure,grinding amount and speed of brush roller.The paper provides some reference for the actual production of copper strip and sheet.

Keywords：cleaning and polishing;copper strip and sheet;surface quality

0引言

銅及銅合金帶材具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抑菌性、耐腐蝕性、易成形性、可循環(huán)利用和美觀性等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于電力、電子、建筑裝潢和汽車(chē)等領(lǐng)域.隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國(guó)對(duì)銅板帶材的需求量不但逐步增加,而且對(duì)其質(zhì)量提升也有新的更高要求[1].經(jīng)過(guò)20世紀(jì)90年代初和近期的兩輪大規(guī)模技術(shù)引進(jìn),我國(guó)銅板帶加工材無(wú)論是品種還是質(zhì)量都得到了很大的發(fā)展.

在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,質(zhì)量關(guān)系到企業(yè)的生存與發(fā)展.目前,以質(zhì)量為核心的非價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越占主導(dǎo)地位,企業(yè)只有不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次才能在競(jìng)爭(zhēng)中掌握主動(dòng)權(quán).經(jīng)過(guò)兩輪技術(shù)改造,我國(guó)銅板帶材無(wú)論是尺寸精度還是產(chǎn)品性能都已明顯得到提升,但受板帶材外表面面積過(guò)大的客觀影響,其表面質(zhì)量提升的空間依然很大.

1銅板帶材常見(jiàn)的缺陷

根據(jù)客戶需求,對(duì)一定牌號(hào)的銅板帶材,其質(zhì)量指標(biāo)總體體現(xiàn)在性能要求、尺寸公差和表面質(zhì)量三個(gè)方面,三者缺一不可.銅板帶材常見(jiàn)的缺陷如下:

(1) 性能方面主要有兩類(lèi):一是性能不均;二是狀態(tài)偏軟或偏硬.

(2) 尺寸公差和板型方面有兩類(lèi):一是厚度和寬度精度超差;二是板型不良,存在中間波浪、單邊波浪和雙邊波浪,分條后容易側(cè)彎.

(3) 表面質(zhì)量方面主要有三類(lèi):一是熔煉起皮和分層;二是銅帶表面氧化和色差;三是表面擦、劃傷和印痕.

(4) 其他缺陷.

2各類(lèi)缺陷的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

下面是某廠2014年的質(zhì)量缺陷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).該廠全年共發(fā)生成品質(zhì)量異議退貨240.15 t,各類(lèi)退貨缺陷的分布統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表1.

從表1中可以看出,在諸多的缺陷中,表面缺陷是主要的,占其缺陷總數(shù)的74.52%.據(jù)調(diào)查,國(guó)內(nèi)主要的銅加工企業(yè)表面質(zhì)量缺陷均占缺陷總數(shù)的60%以上.表面缺陷反映為:小起皮、氧化、色差、黑斑和擦劃傷等現(xiàn)象.

表1　缺陷分布統(tǒng)計(jì)情況

圖1為某廠生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的部分表面缺陷照片.這些表面缺陷產(chǎn)生的主要原因[2]:一是軋制或運(yùn)送過(guò)程中被設(shè)備上的突出尖角劃傷;二是軋輥或夾送等過(guò)渡裝置粘有硬金屬削;三是帶材軋制時(shí)張力波動(dòng)太大使帶材層間出現(xiàn)滑動(dòng)摩擦;四是機(jī)列生產(chǎn)時(shí)各單機(jī)的移動(dòng)速度不同步;五是軋件中間退火過(guò)程中爐內(nèi)氣氛呈強(qiáng)氧化性或放置的場(chǎng)地周?chē)諝獬睗竦?由于上述問(wèn)題在大生產(chǎn)中難以徹底克服,所以銅板帶材生產(chǎn)必須強(qiáng)化后續(xù)清洗研磨工藝,以改善表面質(zhì)量.

圖1　各種主流缺陷

3清洗研磨對(duì)改善銅帶表面質(zhì)量的作用

3.1清洗研磨工藝

在生產(chǎn)過(guò)程中,為保證銅板帶材表面質(zhì)量,必須設(shè)置清洗研磨工序,一般現(xiàn)代化連續(xù)退火線都含有清洗研磨機(jī)列.板帶材清洗研磨工序包括脫脂、酸洗、水洗、研磨、鈍化和烘干等多個(gè)環(huán)節(jié),典型的銅及銅合金板帶材清洗線結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2[3].按生產(chǎn)工藝流程及清洗帶材厚度來(lái)分,清洗分為中間清洗機(jī)列和成品清洗機(jī)列兩種.中間清洗機(jī)列主要用于半成品表面處理,成品清洗機(jī)列則用于成品帶材的表面處理[4].無(wú)論是中間清洗還是成品清洗,研磨環(huán)節(jié)對(duì)改善銅板帶表面質(zhì)量的作用最為關(guān)鍵.中間清洗研磨環(huán)節(jié)可減小鑄造缺陷遺傳到成品銅帶中去,使半成品保持良好的表面質(zhì)量進(jìn)入銅帶精軋.成品清洗研磨經(jīng)過(guò)拋光能得到高表面質(zhì)量的銅帶.

圖2　國(guó)內(nèi)典型的銅及銅合金板帶材清洗線結(jié)構(gòu)

3.2清洗研磨的作用

清洗研磨的作用是,去除酸洗在銅板帶表面留下的反應(yīng)層,并磨光板帶材表面.其工作原理是:通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的研磨刷輥在反向壓輥支撐及大量清水沖洗下,將帶材表面均勻、穩(wěn)定地磨光,以達(dá)到表面光潔的目的.

3.3清洗研磨的實(shí)際效果

在實(shí)際生產(chǎn)中,大部分板帶材的表面缺陷通過(guò)清洗研磨都可以得到明顯的改善.某廠的實(shí)踐證明:圖1所示的板帶材表面缺陷通過(guò)清洗研磨都可以基本消除;圖3是經(jīng)過(guò)清洗機(jī)列消除表面缺陷后的成品.

圖3　清洗研磨后的銅帶

3.4保證研磨質(zhì)量的關(guān)鍵

(1) 研磨輥刷的選擇

目前常用的研磨刷輥有兩種基本形式:一種是在尼龍或胺綸絲上涂附氧化鋁等研磨顆粒,或用杜邦磨料絲制成的研磨刷輥;另一種是由德國(guó)3M公司開(kāi)發(fā)的在不織布中加入磨粒組成的研磨輥.

(2) 刷輥線徑的選擇

刷輥線徑應(yīng)根據(jù)不同銅合金品種、狀態(tài)和表面要求來(lái)選擇.適合一般銅及銅合金帶材表面研磨的刷輥線徑在0.25～0.40 mm之間.

(3) 磨粒目數(shù)的選擇

通常刷輥的磨粒目數(shù)為400～600目,而對(duì)于表面拋光質(zhì)量要求高的帶材,可選擇硬度(組織

密度)在40～60之間的不織布研磨輥,其磨粒目數(shù)可提高到1 600～2 000目.另外,為改善生產(chǎn)過(guò)程中帶坯的表面質(zhì)量,也可以用約220目左右的研磨砥石,其對(duì)清除帶坯表面的小起皮、毛刺等缺陷,效果尤其明顯.

(4) 研磨工藝的選擇

研磨工藝的關(guān)鍵是調(diào)節(jié)好帶材研磨的接觸壓力、研磨量及刷輥速度.一般提高刷輥速度、降低接觸壓力有利于延長(zhǎng)刷輥壽命、提高拋光效果.在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)視帶材表面質(zhì)量及刷輥的磨損情況酌情設(shè)定,但要避免高轉(zhuǎn)速、大接觸壓力下的過(guò)度刷磨.

4結(jié)論

通過(guò)銅板帶質(zhì)量缺陷的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)消除缺陷的措施分析,可以得出如下結(jié)論:

(1) 銅板帶生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的主要質(zhì)量缺陷是表面缺陷.

(2) 解決銅板帶表面質(zhì)量缺陷的有效途徑是改善清洗研磨工藝.

(3) 保證清洗研磨效果的關(guān)鍵是“四個(gè)選好”:即選好研磨輥刷、選好刷輥線徑、選好磨粒目數(shù)和選好包括接觸壓力、研磨量及刷輥速度在內(nèi)的研磨工藝.

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