TP2銅管坯水平連鑄用石墨結(jié)晶器功能失效行為研究

李德山，李海紅，宋鴻武，劉勁松，，陳大勇，，柳紅扣，陳云月

（1.煙臺(tái)大學(xué)核裝備與核工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264005；2.中國(guó)科學(xué)院金屬研究所 師昌緒先進(jìn)材料創(chuàng)新中心，遼寧 沈陽(yáng) 110016；3.常州潤(rùn)來(lái)科技有限公司，江蘇 常州 213149）

純銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性以及良好的耐腐蝕性和優(yōu)異的加工性，被廣泛應(yīng)用于空調(diào)制冷、建筑、海水淡化、艦船裝備、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域［1-4］。目前，中國(guó)高性能空調(diào)及制冷用銅管材以水平連鑄連軋加工工藝為主。經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展，中國(guó)借助銅管鑄軋工藝已經(jīng)成為世界最大的銅管生產(chǎn)國(guó)［5］。其中，TP2磷脫氧銅管是使用最廣泛的一類熱交換器用管材。在整個(gè)鑄軋工藝中，水平連鑄作為銅管坯制備的第一道工序，決定了后續(xù)管材的質(zhì)量。

水平連鑄工藝過(guò)程包括熔煉、結(jié)晶和牽引三個(gè)工序：電解銅板在熔化爐中熔化為銅液，經(jīng)流槽進(jìn)入保溫爐內(nèi)；隨著保溫爐內(nèi)銅液面升高，銅液在靜壓力的作用下流入石墨結(jié)晶器，經(jīng)一次和二次循環(huán)水冷卻結(jié)晶形成鑄坯；鑄坯由牽引機(jī)牽出，待管坯達(dá)到規(guī)定長(zhǎng)度后自動(dòng)鋸切［6-7］。

結(jié)晶工序直接決定鑄坯的組織結(jié)構(gòu)及性能，而石墨結(jié)晶器作為銅管坯水平連鑄工序的關(guān)鍵模具，是水平連鑄機(jī)的心臟，其質(zhì)量和使用壽命直接影響鑄坯的質(zhì)量、產(chǎn)品成本、生產(chǎn)效率以及勞動(dòng)強(qiáng)度等［8-9］。石墨材料具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱、耐高溫、自潤(rùn)滑和抗氧化性，是制作結(jié)晶器的優(yōu)選材料［10］。石墨結(jié)晶器的失效與石墨模具的長(zhǎng)度、石墨芯錐度、進(jìn)液孔尺寸密切相關(guān)。近年來(lái)，對(duì)石墨結(jié)晶器的失效行為研究主要集中在結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)及尺寸、進(jìn)液孔的數(shù)量及大小、結(jié)晶器的磨損、表面氧化等方面。盧盛意［11］研究表明，結(jié)晶器越長(zhǎng)，則管坯與結(jié)晶器壁摩擦面越大，牽引阻力越大，管坯表面越粗糙。王云龍等［12］在總結(jié)銅液泄漏事故發(fā)生的各種可能原因時(shí)發(fā)現(xiàn)，石墨芯錐度過(guò)小，不能與坯殼良好接觸，可能出現(xiàn)坯殼回溫熔漏，也可能拉斷坯殼；錐度過(guò)大，拉坯阻力會(huì)急劇增加，使拉坯機(jī)過(guò)載而拉不動(dòng)鑄坯，致使水口凍結(jié)。吳志剛等［13］發(fā)現(xiàn)，石墨結(jié)晶器因進(jìn)液孔太小，銅液流入量少，拉坯速度快時(shí)易拉漏。經(jīng)銅管生產(chǎn)企業(yè)統(tǒng)計(jì)，表面裂紋和偏心主要由芯棒的磨損、結(jié)晶器外壁的氧化和內(nèi)表面磨損造成，會(huì)影響石墨模具的壽命和使用周期［14］。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，結(jié)晶器進(jìn)液孔經(jīng)常被白色粉末狀物質(zhì)堵塞，導(dǎo)致銅液充填不足，甚至牽漏，然而，目前還未見(jiàn)有公開(kāi)報(bào)道對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)研究。

某公司在一段時(shí)間內(nèi)，多條水平連鑄生產(chǎn)線的石墨結(jié)晶器進(jìn)液孔被白色粉末狀物質(zhì)堵塞，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致鑄坯牽斷，如圖1所示。白色粉末物質(zhì)在結(jié)晶器內(nèi)部呈塊狀，結(jié)構(gòu)松散，經(jīng)外力作用形成粉末，內(nèi)部夾雜細(xì)小的銅顆粒。經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)在白色粉末物質(zhì)產(chǎn)生之前，生產(chǎn)線處于非連續(xù)生產(chǎn)的工作狀態(tài)，即在鑄坯啟牽之前，銅液存在較長(zhǎng)的保溫期。將3 條不同連鑄生產(chǎn)線中的白色粉末物質(zhì)進(jìn)行編號(hào)，分別命名為1#，2#，3#，并對(duì)產(chǎn)生了白色粉末物質(zhì)的3 條連鑄生產(chǎn)線的銅液保溫時(shí)間、結(jié)晶器使用時(shí)間和狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由表1可見(jiàn)，白色粉末物質(zhì)的產(chǎn)生與銅液保溫時(shí)間密切相關(guān)。當(dāng)出現(xiàn)白色粉末物質(zhì)堵塞結(jié)晶器時(shí)，鑄坯啟牽前的保溫時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，均超過(guò)40 h，正常保溫時(shí)間一般為6 h。結(jié)晶器的使用壽命與保溫時(shí)間成反比，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，結(jié)晶器使用壽命越短，且樣品由粉末聚集為塊狀，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

表1 白色粉末與銅液保溫時(shí)間關(guān)系Table1 Relationship between white powder and copper liquid holding time

圖1 白色粉末堵塞結(jié)晶器進(jìn)液孔（a）牽斷的鑄坯；（b）結(jié)晶器進(jìn)液孔堵塞；（c）白色粉末Fig.1 White powder blocked the crystallizer inlet hole（a）Broken cast billet；（b）Mold inlet hole was blocked；（c）White powder

本文針對(duì)該公司TP2 銅管坯水平連鑄用石墨結(jié)晶器的進(jìn)液孔被大量白色粉末堵塞導(dǎo)致鑄坯牽斷的現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)研究，對(duì)白色粉末物質(zhì)的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)、來(lái)源和形成機(jī)理進(jìn)行了深入探討，明確了石墨結(jié)晶器進(jìn)液孔處白色粉末物質(zhì)的來(lái)源及形成機(jī)理，為防止結(jié)晶器功能失效提出了合理措施。

1 實(shí) 驗(yàn)

為了對(duì)白色粉末物質(zhì)的成分及性質(zhì)、來(lái)源、形成機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)研究，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)分析，主要包括：采用X射線衍射儀（XRD-5A）、掃描電子顯微鏡（JSM-7610F，SEM）和X 射線能譜儀（INCA300）對(duì)白色粉末物質(zhì)的性質(zhì)及化學(xué)成分進(jìn)行分析；采用X 射線熒光光譜儀（ZSX Primus II）對(duì)白色粉末物質(zhì)的來(lái)源進(jìn)行分析，主要包括對(duì)磷銅合金、鱗片石墨和爐襯進(jìn)行成分檢測(cè)；采用同步熱分析儀（STA449F5）對(duì)白色粉末物質(zhì)的形成機(jī)理進(jìn)行探討；對(duì)白色粉末物質(zhì)和燒結(jié)的爐襯進(jìn)行熱重-差示掃描量熱分析（TG-DSC），實(shí)驗(yàn)條件為Ar 氣氛，采用熱穩(wěn)定性較為優(yōu)異的氧化鋯坩堝，升降溫速率為10 K/min，溫度范圍為室溫至1250 ℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 白色粉末化學(xué)成分分析

首先，為了確定堵塞進(jìn)液孔的白色粉末物質(zhì)的成分和性質(zhì)，對(duì)3次采集到的白色粉末物質(zhì)開(kāi)展X射線衍射實(shí)驗(yàn)，圖2為白色粉末的XRD 圖譜。由圖2 可知，堵塞進(jìn)液孔的白色粉末的主要成分為SiO2，部分含有C和少量的Cu2O，Cu。

圖2 白色粉末的XRD圖譜Fig.2 XRD patterns of white powder

進(jìn)一步對(duì)2#白色粉末的形貌和成分進(jìn)行SEM和EDS 分析實(shí)驗(yàn)，測(cè)得粉末的微觀形貌如圖3 所示。可見(jiàn)，白色粉末的形貌特征為球形顆粒，球形顆粒之間疏松排列，表面粗糙不平。對(duì)圖3掃描區(qū)域內(nèi)4 個(gè)不同位置，分別進(jìn)行區(qū)域面掃（區(qū)域1 和區(qū)域2）和點(diǎn)掃（點(diǎn)3 和點(diǎn)4）測(cè)試，各區(qū)域的EDS 分析結(jié)果如表2 所示。EDS 數(shù)據(jù)顯示，白色粉末的主要組成元素為O，C，Si和Al，以及少量的Mg和Ca。

表2 圖3中各點(diǎn)的EDS能譜分析結(jié)果Table 2 EDS results of white powder in figure 3（%，atomic fraction）

圖3 白色粉末的微觀形貌Fig.3 Micromorphology of white powder

結(jié)合上述分析可知，白色粉末的組成以SiO2為主。

2.2 氧化物粉末來(lái)源分析

銅管坯水平連鑄過(guò)程中，電解銅板熔煉后成為銅液，與銅液能夠發(fā)生相互作用的設(shè)備主要有熔煉爐和保溫爐。熔煉爐和保溫爐結(jié)構(gòu)示意圖如圖4 所示。熔煉爐內(nèi)，電解銅板為原料，木炭為覆蓋劑，磷銅中間合金為脫氧劑；保溫爐內(nèi)，鱗片石墨為覆蓋劑。以上熔煉過(guò)程中的物質(zhì)都有可能是氧化物粉末的來(lái)源。通過(guò)對(duì)電解銅板和木炭的組成以及制備過(guò)程進(jìn)行分析可知，引入Si 元素并且生成氧化物粉末堵塞石墨結(jié)晶器進(jìn)液孔的可能性較小。

圖4 熔煉爐和保溫爐結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Structure diagram of smelting furnace and holding furnace

熔煉爐和保溫爐的爐襯均和銅液直接接觸，爐襯工作環(huán)境惡劣，易受到高溫銅液的沖刷和侵蝕。爐襯材料一般由一定比例的SiO2，Al2O3及其他添加劑組成。因氧化物粉末主要以SiO2為主，通過(guò)對(duì)熔煉爐和保溫爐中使用物料的組成進(jìn)行分析，初步判斷磷銅中間合金、鱗片石墨和爐襯是氧化物粉末的主要可能來(lái)源，但還需要逐一進(jìn)行分析確定。

2.2.1 磷銅合金

磷脫氧銅的脫氧劑是磷，由于磷具有非常低的熔點(diǎn)（44.1 ℃）和沸點(diǎn)（280 ℃），如果將其直接加入銅液中，會(huì)引起銅液的劇烈沸騰和飛濺，導(dǎo)致磷大量蒸發(fā)和氧化。因此，必須制成中間合金才能使用［15］。磷銅中間合金通常含8%～14%的磷［16］，但近年來(lái)企業(yè)為提高脫氧效果，在銅材制備過(guò)程中普遍采用磷含量為13%～15%的磷銅合金，既可起到脫氧、除渣、增加銅液流動(dòng)性［17］、減少砂眼的作用，還可以調(diào)節(jié)銅的韌性和硬度。采用X射線熒光分析法對(duì)磷銅中間合金進(jìn)行成分檢測(cè)，結(jié)果如表3 所示，可見(jiàn)Si 元素含量都非常低，不足以生成大量的SiO2而引起石墨結(jié)晶器進(jìn)液孔堵塞。

表3 磷銅合金化學(xué)成分Table3 Chemical composition of phosphorus copper alloy（%，mass fraction）

2.2.2 鱗片石墨

磷片石墨的化學(xué)成分為C，具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱和耐高溫性能。在磷脫氧銅的熔鑄工序中，磷片石墨均勻覆蓋在保溫爐兩個(gè)爐膛的銅液表面，厚度為30～50 mm。每次更換石墨結(jié)晶器時(shí)，需同時(shí)更換鱗片石墨。天然磷片石墨的共生礦物主要為硅酸鹽礦物，有長(zhǎng)石、石英、云母等［18］，所以有可能從覆蓋劑磷片石墨中引入了Si 元素。表4 為兩個(gè)不同廠家的鱗片石墨的化學(xué)成分。相對(duì)于B廠家，A廠家的鱗片石墨中的雜質(zhì)元 素Si，Al，Mg，Ca，S 等含量較低，約為其含量的30%～50%。生產(chǎn)過(guò)程中在分別使用這兩種鱗片石墨時(shí)，石墨結(jié)晶器均有氧化物粉末產(chǎn)生。根據(jù)10 d（一個(gè)生產(chǎn)周期）內(nèi)保溫爐表面覆蓋的鱗片石墨的質(zhì)量（約為75 kg），可計(jì)算出Si的質(zhì)量為：75×0.19≈0.14 kg。

表4 鱗片石墨化學(xué)成分Table4 Chemical composition of flake graphite（%，mass fraction）

假設(shè)鱗片石墨中的Si元素全部轉(zhuǎn)化為SiO2，則產(chǎn)生SiO2的質(zhì)量為：0.14×28/60=0.30 kg。

一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)，由鱗片石墨中的Si 產(chǎn)生的SiO2質(zhì)量?jī)H0.30 kg，難以轉(zhuǎn)化為足量的SiO2。因此，鱗片石墨中的Si 形成大量氧化物粉末堵塞石墨結(jié)晶器進(jìn)液孔的可能性也較小。

2.2.3 爐襯

熔煉爐、保溫爐的工作爐襯直接接觸高溫熔體和熔渣，尤其是爐底最薄的位置，即熔溝內(nèi)部的環(huán)形耐火材料層，厚度只有50～100 mm，如圖4 所示。熔溝內(nèi)熔體溫度最高，熔溝一側(cè)受到高溫熔體的沖刷和侵蝕，另一側(cè)受到強(qiáng)烈冷卻，工作環(huán)境十分惡劣［19］。

采用X 射線熒光分析的方式對(duì)爐體和感應(yīng)體的爐襯材料進(jìn)行成分分析，結(jié)果如表5所示。可以看出，爐襯材料的主要成分為Al2O3和SiO2，其中，Al2O3質(zhì)量占比在50%～70%范圍內(nèi)，SiO2的質(zhì)量占比在20%～30%之間。這說(shuō)明爐襯材料為高鋁質(zhì)中性耐火材料，SiO2的占比很高，可以確定堵塞石墨結(jié)晶器進(jìn)液孔的大部分氧化物粉末來(lái)源于爐襯耐火材料。

表5 爐襯化學(xué)成分Table5 Chemical composition of lining（%，mass fraction）

2.3 氧化物粉末和爐襯材料的熱分析

由以上分析可知，爐襯材料為氧化物粉末的主要來(lái)源，但正常情況下，高鋁質(zhì)耐火材料的耐火度可達(dá)到1700 ℃，在銅液熔煉和連鑄的過(guò)程中發(fā)生高溫破壞或者分解的可能性較小，但爐襯材料在低于耐火度條件下發(fā)生異常反應(yīng)的原因有待進(jìn)一步研究。因此，首先采用熱重-差示掃描量熱分析對(duì)氧化物粉末的熱物性進(jìn)行分析測(cè)試。由圖5（a）中的DSC 升溫曲線可知，在1081 ℃左右存在大吸熱峰，結(jié)合氧化物粉末的組成，說(shuō)明此處為Cu 的熔融。從圖5（b）的DSC 降溫曲線可以看到，在800～1100 ℃存在多處異常的放熱峰，說(shuō)明氧化物粉末存在固態(tài)相變，成分不穩(wěn)定。

圖5 氧化物粉末的TG-DSC曲線（a）升溫曲線；（b）降溫曲線Fig.5 TG-DSC curves of oxide powder（a）Heating curve；（b）Cooling curve

由前文的分析可知，氧化物粉末的主要成分為SiO2，主要可能來(lái)源是爐襯材料，氧化物粉末的DSC測(cè)試實(shí)驗(yàn)的降溫曲線中有異常放熱峰，這是由于爐襯材料本身在相對(duì)低溫（800～1100 ℃）下發(fā)生異常分解，還是因其他物質(zhì)與其發(fā)生反應(yīng)，需進(jìn)一步研究。因此，有必要對(duì)爐襯材料進(jìn)行同等條件下的差熱分析實(shí)驗(yàn)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)新?lián)v打并完成高溫?zé)Y(jié)的爐襯進(jìn)行取樣，開(kāi)展熱分析實(shí)驗(yàn)，獲得爐襯的TG-DSC 曲線，如圖6 所示?？梢钥闯觯瑴囟葹?00～1100 ℃時(shí)，曲線光滑，無(wú)明顯的吸熱峰、放熱峰，說(shuō)明單純的爐襯材料未發(fā)生固態(tài)相變，即不會(huì)在相對(duì)較低溫度下發(fā)生異常分解。

圖6 爐襯的TG-DSC曲線（a）升溫曲線；（b）降溫曲線Fig.6 TG-DSC curves of lining（a）Heating curve；（b）Cooling curve

氧化物粉末和爐襯的熱分析結(jié)果表明，氧化物粉末并不是單純由爐襯材料產(chǎn)生的，而是在相對(duì)低溫（800～1100 ℃）條件下，某種物質(zhì)和爐襯材料發(fā)生反應(yīng)，或者某種物質(zhì)誘發(fā)了爐襯材料的分解。據(jù)文獻(xiàn)［19］報(bào)道，銅液中銅的氧化物與爐襯耐火材料之間可能發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)，例如CuO和SiO2在1050 ℃時(shí)可能形成低熔點(diǎn)混合物，加速爐襯的熔蝕和破壞。銅液中氧含量的增加，銅的氧化物也會(huì)隨之增加，進(jìn)而會(huì)促使上述反應(yīng)發(fā)生，由此可推斷氧化物粉末是銅的氧化物與爐襯材料反應(yīng)形成的低熔點(diǎn)混合物。

2.4 氧化物粉末形成機(jī)理分析

由于缺乏Cu2O，CuO和SiO2生成的復(fù)合氧化物的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)測(cè)定又困難，為了說(shuō)明這些復(fù)合氧化物生成的熱力學(xué)趨勢(shì)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式［式（1，2）］，估算了銅熔體中可能生成的復(fù)合氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能值［20-21］。

式中，MmO 代表銅的氧化物（CuO 和Cu2O）；YOn代表SiO2；分別為復(fù)合氧化物、銅的氧化物（CuO 和Cu2O）、SiO2的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能；為銅的氧化物與SiO2反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能。計(jì)算所涉及的參數(shù)依據(jù)文獻(xiàn)［20］進(jìn)行設(shè)置。表6 給出了計(jì)算的復(fù)合氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能。

表6 計(jì)算的復(fù)合氧化物的標(biāo)準(zhǔn)（298.15 K）生成吉布斯自由能Table6 Standard（298.15 K）Gibbs free energy of composite oxides calculated（kJ/mol）

復(fù)合氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能為負(fù)，說(shuō)明其具有生成的可能性。生成吉布斯自由能的絕對(duì)值越大，生成該復(fù)合氧化物的反應(yīng)越容易進(jìn)行，生成的復(fù)合氧化物也越穩(wěn)定。表6中，常溫條件下Cu2O，CuO分別和SiO2生成的復(fù)合氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能均為負(fù)值，并且其絕對(duì)值相對(duì)較大。一般來(lái)說(shuō)，這些復(fù)合氧化物在高溫下很容易生成，也比較穩(wěn)定，高溫下生成這些復(fù)合氧化物的熱力學(xué)趨勢(shì)很大。熱力學(xué)計(jì)算進(jìn)一步說(shuō)明，在銅熔煉溫度范圍內(nèi)，能形成各種復(fù)雜的氧化物粉末，隨著銅液溫度下降，這些粉末由于密度小，會(huì)在石墨結(jié)晶器的內(nèi)部及進(jìn)液孔處聚集析出。

銅液中氧的可能來(lái)源主要有兩個(gè)方面［22］：一是由于鱗片石墨、木炭的隔絕效果沒(méi)有達(dá)到，或者熔體被劇烈攪動(dòng)，使空氣中氧氣進(jìn)入銅液中；二是向熔煉爐和保溫爐中所加物料攜帶的水分或電解銅板中的結(jié)晶水，在銅熔煉溫度下 和銅發(fā)生反應(yīng)［23］，如式（3）所示：

銅在高溫銅液中以Cu2O 形式存在，電解銅板熔化過(guò)程中產(chǎn)生的氧化物（CuO）也會(huì)存在于銅液中。

通過(guò)以上分析，對(duì)氧化物粉末形成機(jī)理及其堵塞石墨結(jié)晶器進(jìn)液孔的機(jī)理進(jìn)行總結(jié)，相應(yīng)機(jī)理如圖7 所示。由于熔煉爐或者保溫爐隔絕空氣不到位，致使空氣中的氧進(jìn)入銅液，或者由于電解銅板等原材料引入了水或者結(jié)晶水等，在高溫作用下生成Cu2O，CuO，彌散在銅液中，在銅液的翻滾和機(jī)械沖刷作用下，與爐襯中的SiO2發(fā)生了相對(duì)較低溫度下的異常反應(yīng)，使SiO2在一定時(shí)間內(nèi)大量地彌散在銅液中。石墨結(jié)晶器的前端與水冷銅套接觸，使得結(jié)晶器沿著軸向具有一定的溫度梯度，銅液經(jīng)進(jìn)液孔流入結(jié)晶器內(nèi)部時(shí)，溫度急劇下降，Cu2O，CuO 和爐襯中的SiO2形成低熔點(diǎn)混合物析出。析出的低熔點(diǎn)混合物密度小，黏附在結(jié)晶器內(nèi)壁，使得進(jìn)液孔內(nèi)徑變小，銅液流量下降，銅液流動(dòng)性變差，隨著低熔點(diǎn)混合物的累積，最終導(dǎo)致進(jìn)液孔完全堵塞。

圖7 氧化物粉末形成機(jī)理圖Fig.7 Formation mechanism of oxide powder

3 改進(jìn)措施

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)：原材料陰極電解銅板表面可能吸附水分，熔煉爐的木炭覆蓋劑容易吸附潮濕空氣，甚至直接吸收水分，舊料廢料回收過(guò)程中也會(huì)攜帶大量水分，導(dǎo)致熔體氧含量增加。添加電解銅板或熔煉爐經(jīng)流槽向保溫爐內(nèi)傾液時(shí)，熔體表面覆蓋不嚴(yán)，易被氧化。銅液保溫靜置的時(shí)間越長(zhǎng)，進(jìn)入銅液的爐襯越多。

對(duì)此，采取的主要改進(jìn)措施如下：

1）嚴(yán)格控制爐料水含量，對(duì)電解銅板、木炭覆蓋劑、鱗片石墨等爐料進(jìn)行烘干處理，脫除水分。

2）加強(qiáng)熔煉爐內(nèi)木炭和保溫爐內(nèi)磷片石墨的覆蓋管理，在長(zhǎng)期停牽及保溫過(guò)程中，及時(shí)進(jìn)行木炭和鱗片石墨的補(bǔ)充，確保覆蓋層的厚度不低于30 mm。

3）保證流槽和保溫爐后膛的密封嚴(yán)密，保證保護(hù)氣氮?dú)獾拇等肓?，防止銅液在轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)生氧化。

4）盡量減少銅液的保溫時(shí)間，盡可能降低氧進(jìn)入銅液的可能性。

通過(guò)嚴(yán)格控制爐料和熔體保護(hù)過(guò)程中的水分及氧氣，減少銅液的保溫時(shí)間，結(jié)晶器上未出現(xiàn)氧化物粉末堵塞進(jìn)液孔的現(xiàn)象，使用壽命恢復(fù)到正常水平，保證了生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行，降低了生產(chǎn)成本。

4 結(jié)論

1）堵塞TP2 銅管坯水平連鑄用石墨結(jié)晶器進(jìn)液孔的粉末組成以SiO2為主，來(lái)源于爐襯耐火材料。

2）銅液中氧含量增多，與銅液反應(yīng)生成銅的氧化物，進(jìn)而與爐襯在耐火度下發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的低熔點(diǎn)混合物經(jīng)結(jié)晶器冷卻析出，形成氧化物粉末，造成結(jié)晶器進(jìn)液孔堵塞。

3）通過(guò)有效措施，可以降低銅液中的氧含量，減少氧化物粉末的產(chǎn)生和堵塞結(jié)晶器進(jìn)液孔的可能，最終防止結(jié)晶器功能失效。具體措施有：對(duì)陰極電解銅、木炭、鱗片石墨等進(jìn)行烘干等處理，降低引入水及結(jié)晶水；提高爐內(nèi)密封性，防止空氣進(jìn)入；減少銅液的保溫時(shí)間。