Analysis of inhomogeneity of solidified microstructure of continuous casting copper tubular billet based on factor analysis

The horizontal continuous casting process,the initial step in TP2 copper tubular processing,directly determines the microstructure and properties of copper tubular.However,the process parameters of the continuous casting characterize time variation,multiple disturbances and strong coupling.As a consequence,their influence on a casting billet is difficult to be determined.Due to the above issues,the common factor and special factor analysis of the factor analysis model were used in this study,and the casting experiment and billet metallographic experiment were carried out to diagnose and analyze the reason of the microstructure inhomogeneity.The multiple process parameters were studied and classified using common factor analysis,2 the cast billets with abnormal microstructures were identified by GT^(2) statistics,and the most important factors affecting the microstructural homogeneity were found by special factor analysis.The calculated and experimental results show that the principal parameters influencing the inhomogeneity of solidified microstructure are the primary inlet water pressure and the primary outlet water temperature.According to the consequence of the above investigation,the inhomogeneity of the copper billet microstructure can be effectively improved when the process parameters are controlled and adjusted.

基于有限元模拟的水平连铸TP2铜管坯一次冷却结构优化研究

对比多种结晶器结构下温度场、速度场等分布状态及石墨模具内部温度变化趋势,探究其对铜套、石墨模具等易损件及铜管铸坯温度变化的影响。结果表明,在一次冷却结构增设12道Φ10 mm且倾斜角度为30°的流槽,可使冷却水流态平稳均衡,铜套受热均匀,有利于铸坯周向同时凝固。本文通过有限元软件模拟铜管水平连铸过程一次冷却结构优化对温度的影响,为生产企业改善产线冷却效果,提高产品质量,降低模具成本和延长使用寿命,提供了实验参照和理论指导。

TP2铜管精整工序喷墨质量不良原因分析及改进措施初探

在精密铜管精整复绕工序中,涡流探伤装置检测到伤点后会向喷墨装置发送信号,以对铜管表面缺陷进行喷墨标记,但是该过程普遍存在喷墨不良,严重影响了对缺陷的判断。本文介绍了TP2铜管生产线中涡流探伤仪器的工作原理,对原有的涡流探伤仪器、喷墨装置以及喷枪结构进行调研,分析了原有喷墨装置喷墨时存在的漏墨和拖墨问题,探讨了等离子技术与激光刻蚀技术作为喷墨技术替代方案的可能性。文献调研、现有技术分析及其他替代试验的结果表明,采用等离子体表面处理技术对已喷墨铜管进行处理后,可以一定程度地改善铜管拖墨的问题;采用功率为300 W的激光对铜管表面进行刻蚀处理,激光头速度分别为80 mm/s和200 mm/s时,对铜管表面刻蚀呈现出的不同效果,均能够进行缺陷的有效标识。因此,铜管表面激光刻蚀技术可以作为喷墨技术的替代方案。

铜管坯水平连铸水冷调控与实验分析

为实现传统铜管坯水平连铸水冷控制系统在线自动化精准控制,提高生产质量与精度,改善管坯组织性能,对现有铜管坯水平连铸一冷水控制进行分析。采用程序设计和物理实验验证的方法,开展了基于可编程逻辑控制器(PLC)闭环策略下石墨结晶器冷却水量自动控制的相关研究。实验结果表明,基于闭环控制逻辑的自动水冷控制系统可以将流量波动控制在±0.5 L/min范围内,离散系数为2.68×10^(-3),明显小于传统水冷控制系统,铜管坯水平连铸一次冷却水闭环控制系统可以实现连铸过程的精确控制。

水平连铸铜管坯缺陷在线超声检测及缺陷数据库应用研究

针对铜管坯的孔洞、夹杂、裂纹、壁厚不均匀等常见缺陷难以在线检测的问题,引入超声波无损检测技术,设计开发了一套应用于熔铸现场的超声在线检测系统。结合铜管坯水平连铸工序对探伤的实际需求,设计多组体积缺陷、线缺陷、几何缺陷检测探头,实现对孔洞、裂纹、壁厚均匀性的在线检测。针对检测出来的铸坯缺陷数据和水平连铸实时工艺参数,开发了一套数据库管理系统,实现对水平连铸工序中多种数据的整合汇总和初步分析,为建立铸坯缺陷和工艺参数之间的关系,提供了一个信息化、智能化的数据库管理工具。

铜合金空洞缺陷形变演化研究探讨

铜加工材的铸坯内部常存在气孔、缩孔等空洞缺陷,在后续加工过程中,这些空洞缺陷常演变为内部裂纹或表面缺陷,导致成品率降低。在生产过程中,可借助变形和升温来消除铸坯内部的空洞缺陷。空洞的形变闭合是消除缺陷的先决条件,因此有必要开展铜合金中空洞缺陷的形变演化研究。本文对金属空洞缺陷形变演化的研究进展进行了梳理;基于对某锡磷青铜连铸板坯内部空洞缺陷及铸态组织的观察,重点讨论了现有研究成果对于铜合金的适用性,指出了材料微观结构对空洞缺陷形变演化的潜在影响;针对当前研究在几何建模方面的难点,采用Python语言设计了含任意椭球空洞的体元模型自动建模程序。

精密铜管拉拔智能化配模系统的设计研究

传统的拉拔模具库配模过程存在过度依赖人工操作和经验、信息更新难度大、配模效率低等问题,本文设计和开发了一套面向企业模具库的智能化信息管理系统。此系统运用了先进的Spring Boot、Vue和Hibernate技术框架,用户对Vue编写的前端界面进行操作,前端界面嵌入拉拔算法,后端Spring Boot架构实现信息接收请求并处理,处理值反馈到前端与用户交互,并通过Hibernate技术将模具信息封装、更新完保存到数据库。此外,通过外模和游芯管理模块、配模工作台模块、借模登记表和归还登记表四个主要模块实现以上架构设计。实践证明,该系统的界面友好、运行稳定,能有效提高拉拔模具库管理效率,保证了铜管生产质量。

铜及铜合金管材三辊行星旋轧研究及应用现状

随着对铜管材产品质量及效率的要求越来越高,管材需要满足薄壁化、大螺旋角化和高齿化等更高标准。现有三辊行星旋轧工艺对管材组织未定量控制,组织及性能均匀性难以保证,对后续产品质量及性能产生不利影响。针对以上问题,对三辊行星旋轧工艺的研究与应用进行了文献调研,对相关研究机构、进展以及目前存在的研究盲点和问题进行了梳理和归纳。结果表明,科研院所、高校及企业对铜及铜合金三辊行星旋轧工艺的宏观规律做了大量研究,对轧制过程中的微观组织演变也有一定研究,但目前还缺少对轧制水冷流量及组织定量调控的相关研究。三辊行星旋轧的定量化、差异化、精准化冷却,将可能成为解决现有轧制管材缺陷的最有效途径之一,为管材三辊行星旋轧工艺的智能化奠定理论模型及机理基础,成为未来的研究热点。

工艺参数对三辊行星旋轧铜管尺寸定量影响研究

目的借助有限元模拟对管材三辊行星旋轧的尺寸进行定量研究与分析。方法采用三维扫描仪获得轧辊的宏观几何模型,采用Simufact.forming有限元软件,探究推进力、轧辊角度、自转速度及表面摩擦因数对TP2铜铸坯旋轧过程中变形和尺寸的影响。结果通过扫描发现,轧辊的倾斜角和偏转角分别为50°和29°;模拟结果显示,采用剪切摩擦更适合管材尺寸的准确模拟,剪切摩擦因数最佳值为1.2;增大喂料小车推力有利于轧件三角形区域的增大,最佳推力为13 kN;此外,轧辊转速对轧件尺寸有一定影响,增大轧辊转速有利于扩径,最佳转速为160 r/min。结论轧辊最低点位置和轧辊表面摩擦因数是影响轧件归圆后尺寸的2个关键因素,通过模拟研究可以准确获得管材的变形和几何参数。