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目前，我國連鑄技術(shù)發(fā)展很快，連鑄設(shè)備普及程度不斷提高，連鑄比已達(dá)到90％以上。由于石油、化工等行業(yè)的快速發(fā)展，無縫鋼管需求量大增，因此，圓坯連鑄技術(shù)也獲得較快的發(fā)展。結(jié)晶器是連鑄機(jī)的核心，結(jié)晶器銅管質(zhì)量的好壞不僅對(duì)鑄坯產(chǎn)量、質(zhì)量有很大影響，對(duì)其本身的使用壽命更有影響。
以前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的設(shè)計(jì)、制造、使用、檢驗(yàn)、維修等結(jié)晶器銅管標(biāo)準(zhǔn)，不僅造成很多不便，更不利于與國外的交流合作。YB/T4141-2005《連鑄圓坯結(jié)晶器銅管技術(shù)條件》填補(bǔ)了國內(nèi)連鑄行業(yè)結(jié)晶器銅管標(biāo)準(zhǔn)的空白，本標(biāo)準(zhǔn)自2006年6月1日起實(shí)施，本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將會(huì)對(duì)結(jié)晶器銅管的制造、使用起到規(guī)范和指導(dǎo)作用，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)起到一定的促進(jìn)作用。
一．主要技術(shù)要求
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了結(jié)晶器銅管的材料、鍍層、尺寸、特理性能、力學(xué)性能、檢驗(yàn)方法、測量方法、冷卻條件、抽檢要求、包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸?shù)取?/P>
1．材料
在充分考察、調(diào)研基礎(chǔ)上對(duì)銅管做了統(tǒng)一的規(guī)定，規(guī)范了國內(nèi)普遍采用的TU1、TU2、TP2等材料的性能指標(biāo)，同時(shí)也充分考慮國內(nèi)外最新技術(shù)水平，在材料、鍍層等方面引用國際上最新的技術(shù)，制定了CuCrZr、CoNi等材料的使用標(biāo)準(zhǔn)。在材料品種以及化學(xué)成分上更加完整、全面。為提高鋼圓坯結(jié)晶器銅管的使用壽命起到積極的促進(jìn)作用。
2．工藝要求
圓坯結(jié)晶器銅管一般采用擠壓成型制造工藝，材料大多為無氧銅和磷脫氧銅。由于無氧銅硬度較低，耐磨性差，使用壽命也較低，采用了銅-銀合金，其硬度、耐磨性比無氧銅好。
近年國外逐漸推廣使用Cu-Cr-Zr合金結(jié)晶器銅管。經(jīng)“擠壓-熱處理-擠壓”工藝處理后，Cu-Cr-Zr合金結(jié)晶器銅管的機(jī)械性能、硬度、耐磨性都有很大程度的提高，其高溫性能更是優(yōu)異，銅管的抗變形能力和使用壽命也大幅度提高。同時(shí)， Cu-Cr-Zr合金硬度高、耐磨性好，在無鍍層狀態(tài)下也能達(dá)到使用壽命要求，從而節(jié)省電鍍費(fèi)用。
Cu-Cr-Zr合金結(jié)晶器銅管是今后的發(fā)展方向，目前，Cu-Cr-Zr合金結(jié)晶器在板坯連鑄中已得到廣泛使用。
3．銅管規(guī)格及冷卻要求
由于鑄機(jī)機(jī)型、鑄坯材質(zhì)以及設(shè)計(jì)制造單位不同，國內(nèi)連鑄機(jī)結(jié)晶器銅管尺寸差異很大。本標(biāo)準(zhǔn)考慮了國內(nèi)情況及市場要求制定銅管的規(guī)格。
3.1 形狀為弧形或直形，內(nèi)腔為單錐、多錐或拋物線曲面；
3.2 弧形半徑：R6m～R15m
3.3 內(nèi)徑：φ120mm～φ450mm
3.4 長度：700 mm～1100 mm
3.5 冷卻水工作壓力：0.50MPa～1.20 MPa
3.6 冷卻水流速：8m/s～15m/s
4．鍍層材料要求
目前，銅管鍍層一般都采用鍍Cr，鍍Cr層硬度很高（>HV600），但厚度較�。�0.06～0.12mm）,使用中很快被磨損掉，鍍Cr層耐磨性作用有限。
Ni、Ni-Fe、Co-Ni鍍層硬度雖然都比Cr鍍層低，但鍍層厚度可增加，因此銅管的耐磨性和使用壽命得以提高。近年來，在板坯結(jié)晶器銅板上已得到廣泛使用，但其在圓坯結(jié)晶器銅管中的應(yīng)用尚有待于進(jìn)一步開發(fā)、試驗(yàn)。本標(biāo)準(zhǔn)編寫中將其列入，為今后銅管的設(shè)計(jì)、制造提供參考依據(jù)，具有前瞻性。
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項(xiàng)目 |
鍍層材料 |
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Cr |
Ni |
Ni-Fe |
Ni-Co |
Co-Ni |
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硬度HV |
≥600 |
≥140 |
≥250 |
≥280 |
≥220 |
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熱膨脹系數(shù),×10-6/°C |
7 |
14～16.7 |
14 |
14 |
14 |
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熱導(dǎo)率,W/(m．K) |
60～66 |
76～84 |
63～88 |
75～84 |
80～84 |
5．對(duì)鋼管表面質(zhì)量
5.1 銅管表面不應(yīng)有裂紋、起皮、氣孔、疏松、壓折、銹蝕、夾雜。
5.2 銅管外表面可允許有輕微的、局部的、且不超出允許偏差的劃傷、斑點(diǎn)、凹坑、壓痕等缺陷。
5.3 銅管內(nèi)表面鍍層,在距上端面50mm～300mm范圍內(nèi)不得有針孔存在,其余部位分散針孔直徑不大于0.4 mm,深度小于鍍層厚度,且每300 mm2ω面積,數(shù)量不得超過2個(gè).
5.4 鍍層應(yīng)晶粒細(xì)致、色澤均勻，不應(yīng)有麻點(diǎn)、裂紋、氣泡、脫皮等缺陷。
6. 電導(dǎo)率要求(%IACS)
6.1 測量方法:采用體積測量法直接測量導(dǎo)電系數(shù),退火態(tài)純銅20°C的最大體積導(dǎo)電系數(shù)為58 mm/( Ω.mm mm)，測量值相對(duì)純銅導(dǎo)電系數(shù)的百分比（% IACS）為該銅的電導(dǎo)率指標(biāo)。
6.2 測量位置：應(yīng)在距銅管兩端不小于50 mm處檢測兩點(diǎn)；檢測結(jié)果應(yīng)符合表3的規(guī)定。
7. 水壓試驗(yàn)
結(jié)晶器管銅管應(yīng)進(jìn)行水壓滲漏試驗(yàn),按批抽查.試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.2～1.5倍,保持30min,不得滲漏.
8．檢驗(yàn)項(xiàng)目
8.1 每支結(jié)晶器銅管常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目；
a) 表面質(zhì)量；
b) 尺寸、公差和粗糙度；
c) 銅管錐度；
d) 鍍層厚度；
e) 銅管、鍍層硬度；
f) 電導(dǎo)率。
8.2 每批結(jié)晶器銅管抽樣檢驗(yàn)項(xiàng)目:
a) 化學(xué)成分(氧、雜質(zhì)含量除外)；
b) 常溫力學(xué)性能；
c) 水壓試驗(yàn)；
d) 無損檢測：銅管與鍍層的結(jié)合強(qiáng)度。
8.3 選擇性檢驗(yàn)項(xiàng)目由供方與需方商定:
a) 化學(xué)成分:氧、雜質(zhì)含量；
b) 高溫力學(xué)性能（200°C）：
c) 物理性能：除電導(dǎo)率外的其它項(xiàng)目；
d) 軟化溫度。
二．與國外同類產(chǎn)品性能比較
標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)參數(shù)參考了國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和德國KME公司、日本中越合金株式會(huì)社連鑄結(jié)晶器銅管的技術(shù)參數(shù)和主要條款。該標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)參數(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析表
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本標(biāo)準(zhǔn) |
德國KME公司 |
日本中越合金株式會(huì)社 |
國內(nèi)板坯結(jié)晶器標(biāo)準(zhǔn) |
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CuAg0.1 |
CuCrZr |
CuAg |
CuCrZr |
AgCuB-H |
CCM-A |
CuAg |
CuCrZr |
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化學(xué)
成份（%） |
Ag0.06~0.12
Cu≥99．5
[O]≤0.05
雜質(zhì)總和≤0.3 |
Cr0.4～1.2
Zr0.05～0.25
其余Cu
O]≤0.003
雜質(zhì)總和≤0.5 |
Ag0.09
P0.006
Cu≥99．5
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0.65Cr 0.1Zr
其余Cu
|
Ag0.07~0.12
其余Cu
|
Cr0.5～1.5
Zr0.08～0.30
Cu≥98.0
雜質(zhì)總和≤0.5 |
Ag0.08~0.12
P0.004 |
Cr0.5～1.5
Zr0.08～0.28
其余Cu
[O]（ppm）≤20
雜質(zhì)總和≤0.4 |
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機(jī)械性能 |
Rm (N/mm2) |
≥250 |
≥400 |
≥280 |
≥415 |
≥245 |
≥395 |
≥250 |
≥345 |
|
Rp0.2(N/mm2) |
≥200 |
≥280 |
≥265 |
≥300 |
≥200 |
≥275 |
≥200 |
≥235 |
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A（%） |
≥12 |
≥15 |
≥18 |
≥25 |
≥10 |
≥15 |
≥12 |
≥25 |
|
硬度(HB) |
≥85 |
≥110 |
≥90 |
≥125 |
≥110 |
≥110 |
≥85 |
≥100 |
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物理性能 |
電導(dǎo)率(%IACS) |
≥95 |
≥80 |
≥95 |
≥83 |
≥98 |
≥80 |
≥95 |
≥80 |
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熱導(dǎo)率（20℃）(W/m·K) |
≥340 |
≥310 |
≥377 |
≥350 |
|
|
≥377 |
≥320 |
|
彈性模量(103N/mm2) |
≥ |
≥128 |
≥125 |
≥128 |
|
|
≥125 |
≥128 |
|
軟化溫度（℃） |
≥300 |
≥450 |
|
≥500 |
|
≥450 |
|
≥450 |
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