專利名稱：：一種短流程無氧銅帶生產方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種短流程無氧銅帶生產方法，屬于銅帶鑄造加工
技術領域：
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背景技術：
：傳統(tǒng)的無氧銅帶生產工藝主要由以下兩種熔煉一保溫一水平連鑄一銑面—初軋一退火_預精軋一退火_精軋一成品退火一清洗鈍化及精整_剪切一包裝入庫，熔煉一保溫—半連鑄一加熱—熱軋一銑面_初軋一退火一預精軋一退火_精軋一成品退火_清洗鈍化及精整一剪切一包裝入庫，簡稱水平連鑄一冷軋和半連鑄一熱軋一冷軋兩種方法。水平連鑄一冷軋工藝因投資少、工藝流程短、成品率高而受到人們高度重視，這種方法愈來愈成為紫銅、無氧銅板帶生產的主導方式，是國外以熱軋開坯為主的板帶生產技術的革命。特別是對目前尚無熱軋開坯手段的工廠來說，是一次重大的發(fā)展機會，只需增加潛流式水平聯合機組，就可以生產市場急需的無氧銅帶、變壓器帶、電纜帶等關鍵產品。但由于后續(xù)全部采用冷加工，不能完全消除鑄態(tài)組織的缺陷。半連鑄一熱軋一冷軋工藝中熱加工是金屬在完全再結晶條件下進行的塑性變形，在此過程中由于再結晶能充分進行和變形時靠三向壓應力狀態(tài)等因素的作用，可使鑄態(tài)組織中的縮孔、疏松、空隙、氣泡等缺陷能夠得到壓密或焊合；可使晶粒細化和夾雜物破碎，這一作用對改善金屬的組織和性能頗為有益。這也是熱加工與冷加工相比的優(yōu)勢所在。但是，熱軋是加工硬化和再結晶兩個過程的相互重疊，鑄態(tài)中粗大的晶粒在變形過程中遭到破碎并在金屬流動的方向上拉長，容易出現熱纖維組織，使變形金屬在縱向和橫向上具有不同的力學性能，沿纖維組織方向具有較高的強度和塑性；熱軋前需要加熱，熱軋后軋件表面生產氧化皮和冷卻時產生收縮，所以不如冷加工生產的尺寸精確和光潔；由于熱軋未在封閉的條件下進行，產品含氧量高，一般在0.02-0.04%;半連鑄與連續(xù)鑄造相比效率低。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種含氧量低、組織純凈、晶粒細小、性能優(yōu)越的銅帶生產方法。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是提供一種短流程無氧銅帶生產方法，其特征在于，具體步驟為將電解銅板清刷后烘干，熔化，保溫，經過上引連鑄步驟制得銅桿，將銅桿經連續(xù)擠壓步驟制得帶坯，將帶坯經過冷軋至成品厚度、無氧退火以及后處理后得到銅帶成品；3其中，所述的上引連鑄步驟包括將銅液溫度加熱到鑄造溫度1140-116(TC后，將裝有石墨模內有循環(huán)冷卻水的結晶器插入銅液中，所述的冷卻循環(huán)水進水溫度25-35°C，水壓0.2-0.4MPa，將已凝固的銅桿連續(xù)不斷拉出，在生產過程中均勻加料，加料頻率以確保銅液高度為準，連續(xù)上引鑄造;所述的連續(xù)擠壓步驟為將銅桿經校直、清刷后送入壓實輪與擠壓輪之間，擠壓輪轉速為4-8r/min，在擠壓輪旋轉驅動下，銅桿經壓實輪壓下，在摩擦力的作用下連續(xù)送入擠壓腔，在模腔擋料塊前銅桿停止圓周方向運動，通過預成型擴充區(qū)和模具擠壓出帶坯，在擠壓過程中銅桿的溫度達到500-700°C，模腔內壓力達到1000-1100MPa，帶坯擠壓出模具后用水冷卻到25-35°C，吹干。進一步地，所述電解銅板的熔煉溫度優(yōu)選為1160-1180°C。所述電解銅板的保溫溫度優(yōu)選為1140-116(TC。所述冷軋步驟的軋制速度優(yōu)選為600-800m/min。所述冷軋后銅帶退火的溫度優(yōu)選為400-45(TC，壓力優(yōu)選為0.08-0.1Mpa，時間優(yōu)選為6-8h。所述冷軋后銅帶退火優(yōu)選采用體積比為3:1的氫氣和氮氣的混合氣體作為保護氣體。所述的后處理步驟優(yōu)選包括將退火后銅帶經脫脂、表面拋光、烘干、鈍化、精整和剪切得到銅帶成品。本發(fā)明的優(yōu)點如下1.由于連續(xù)擠壓和傳統(tǒng)熱軋均屬熱加工，與熱軋一樣具備熱加工的優(yōu)點，采用先連續(xù)擠壓帶坯后再冷軋，避免了熱纖維組織這一缺陷的產生，各處性能均勻。成形過程為連續(xù)熱擠壓塑性成形，可消除原材料表面的缺陷及機械損傷對產品表面質量的影響，產品表面不會產生傳統(tǒng)工藝方法極易出現的起皮、毛剌等現象，因此從根本上保證了產品質量。2.晶粒細小，組織致密，綜合性能優(yōu)越。該工藝的關鍵是，將上引連鑄引出的無氧銅桿，進行連續(xù)擠壓熱加工，使粗大的鑄造金相組織，轉變?yōu)榧毿【鶆虻脑俳Y晶組織。粗略地估算，將上引桿的柱狀晶折算為同體積的等軸晶，晶粒度約為2mm，擠壓后得到的細晶晶粒度設為0.020mm(實際上還要小)。二者的軸長差為100倍，體積差(或單位體積內晶粒個數差)則為106倍。具有細晶粒金相組織(如圖3所示，為橫向金相組織圖，圖中的擠壓產品橫向晶粒尺寸為0.005mm，小于0.020mm)。細化晶粒是既提高強度又改善塑性和韌性最有效的金屬強化方法。43.連續(xù)擠壓技術于將壓力加工中做無用的摩擦力變?yōu)樽冃蔚尿寗恿图訜嵩?，無需加熱，具有高效節(jié)能的優(yōu)點。省去坯料加熱裝置，大大降低電耗。由于擠壓模腔與坯料間的機械摩擦大部分得到有效利用，因此僅擠壓過程本身的能耗比常規(guī)擠壓降低30%以上，機械摩擦不單為連續(xù)擠壓提供所需的擠壓力，而且由于摩擦生熱，加上塑性變形熱共同作用可使擠壓坯料的溫升達到很高的值?？墒故覝叵挛谷氲你~桿的溫度達到60(TC以上，可使銅桿擠壓前無需預熱，直接喂入銅桿而擠壓出熱態(tài)的制品。4.連續(xù)擠壓整個過程都在密封條件下進行，帶坯擠壓出來后經防氧化管直接進入冷卻水槽冷卻，表面光潔，無氧化皮產生，沿橫向和長度方向尺寸均勻，無需銑面。5.與熱軋相比含氧量低，具有無氧銅高純度、高導電優(yōu)點。含氧量《0.001%，軟態(tài)下的導電率》100y。IACS，最高可達102%IACS。6.原料為統(tǒng)一規(guī)格，備料方便。原料規(guī)格由連續(xù)擠壓機擠壓輪槽寬度決定。目前國內最大型600連續(xù)擠壓機進料規(guī)格025im，生產產品截面積400-5000mm2，可連續(xù)化生產，單件最大重量5噸以上。7.工藝流程簡短，設備投資少，組織生產靈活。目前600連續(xù)擠壓機擠壓產品最大寬度260mm，可以擠壓10mm厚度以下的帶坯(而水平連鑄帶坯若小于一定厚度，鑄造非常困難)，將擠壓帶坯不經中間退火直接中軋和精軋至成品厚度，可省去了開坯和粗軋工序。在高氫氣體保護下實現連續(xù)光亮無氧化的退火，后續(xù)無需酸洗，環(huán)保無污染。8.連續(xù)擠壓機由于工裝模具耐高溫受限，目前僅能生產無氧銅和再結晶溫度和硬度比較低的銅銀等合金。隨著擠壓機型號的增大，和模腔材質及形狀結構(在模具前面制造一個預成型區(qū)域，以幫助擴充)更新完善，將來可擴充擠壓截面更大、更寬帶坯。9.由于上引法銅液在爐內沒有大落差的流動，對爐襯幾乎沒有沖刷作用，不易巻入非金屬夾雜物，這也是有利于鑄桿材質純凈的一個重要原因。10.上引爐容積小，保有銅液量約為5-7噸(停產前可降到l噸以下)。停爐、拆爐、筑爐恢復生產快，適合間斷性供貨和多樣化產品的生產。11.上引連鑄通常都是采用多頭即多個結晶器同時進行的生產方式，克服了生產效率低的缺點。本發(fā)明產品具有水平連鑄一冷軋優(yōu)點，同時結合熱軋優(yōu)點，綜合性能優(yōu)越，可廣泛應用于電力、電器、電子、通訊等行業(yè)中制做高端產品組件，例如光纜、同軸射頻電纜、計算機微型散熱器、柔軟印刷電路板。該工藝具有流程短，組織生產靈活、節(jié)能降耗、環(huán)保無污染、加工成材率高、生產成本低的優(yōu)點。圖1為一種銅帶生產用上引連鑄裝置圖；圖2為一種銅帶生產用連續(xù)擠壓裝置圖；圖3為橫向金相組織圖。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。其中，以下實施例采用如圖l所示的銅帶生產用上引連鑄裝置和如圖2所示的銅帶生產用連續(xù)擠壓裝置，所述的銅帶生產裝置主要由熔化腔l、保溫腔2、結晶器3、牽引裝置4和收線裝置5組成，所述的銅帶生產用連續(xù)擠壓裝置由擠壓輪6、壓實輪7、擠壓腔8、模具9、預成型擴充區(qū)IO和模腔擋料塊11組成。實施例1一種短流程無氧銅帶生產方法，具體步驟為將電解銅板經鋼刷清刷后預熱烘干，加至熔化腔l，116(TC熔化后，保溫15分鐘左右，經流槽流至保溫腔2，在114(TC保溫，通過調壓器調整電壓，使保溫腔2內銅液溫度達到鑄造溫度后，將裝有石墨模內有循環(huán)冷卻水的結晶器3插入銅液中，冷卻循環(huán)水進水溫度25°C，水壓0.2Mpa，用引錠棒引出，經牽引裝置4將已凝固的銅桿連續(xù)不斷拉出，并通過收線裝置5成圈。在生產過程中熔化腔均勻加料，保溫腔連續(xù)上引鑄造。加料頻率以確保銅液高度為準，加料時間間隔基本一致。主要以加料并輔助調整電壓控制銅液溫度。上引銅桿經校直、鋼刷清刷后送入壓實輪7與擠壓輪6之間，在擠壓輪6旋轉驅動下，銅桿經壓實輪7壓下，在摩擦力的作用下連續(xù)送入擠壓腔8，在模腔擋料塊ll前銅桿沿圓周方向運動受阻改變方向，通過預成型擴充區(qū)10和模具9擠壓出帶坯。擠壓輪轉速為4r/min。擠壓過程中銅桿的溫度在短時間內迅速達到500°C，模腔內壓力達到lOOOMpa左右，鑄態(tài)組織被破碎后形成動態(tài)再結晶，形成晶粒細小，均勻的金相組織。且?guī)鲾D壓出模具后即被水冷卻到25t:，吹干，晶粒不能繼續(xù)長大。將帶坯直接冷軋至成品厚度，冷軋選用四輥或六輥高精軋機，同時配有液壓壓下、液壓彎輥、分段冷卻及厚度自動控制裝置和板型自動控制裝置，總加工率最大可達99%，中精軋軋制道次根據根據坯料和成品厚度確定，道次加工率在30-50%，前面道次充分利用軋件塑性，應采用較大的道次加工率，隨著軋件的加工硬化的增大，逐道次減少加工率，尤其最后道次為保證成品厚度偏差和平直度考慮采用較小的加工率。本實施例欲生產0.3mra厚度銅帶，帶坯厚度8mm，中軋軋4道次至1mm，精軋3道次至0.30mm，總軋制7道次，壓下規(guī)程為8-4-2.4-1.5-1-0.66-0.43-0.30，軋制速度為600m/min，總加工率為(8-0.3)/8*100%=96.3%，在高氫氣體(75vol%H2+25vol%N2)保護下450。C臥式連續(xù)光亮無氧化退火6h，爐溫控制精度土1-2X:，退火爐采用可靠的防爆技術確保生產安全爐口用嚴密的毛氈密封，控制爐內正壓力0.08Mpa，定期檢測爐內含氧量在0.01voW以下。之后用65'C熱水脫脂取代堿泡脫脂，機械拋光，用質量濃度0.3%苯并三氮唑水溶液在7(TC鈍化，精整和剪切得到銅帶。實施例2一種短流程無氧銅帶生產方法，具體步驟為將電解銅板經鋼刷清刷后預熱烘干，加至熔化腔l，118(TC熔化后，保溫15分鐘左右，經流槽流至保溫腔2，在116(TC保溫，通過調壓器調整電壓，使保溫腔2內銅液溫度達到鑄造溫度后，將裝有石墨模內有循環(huán)冷卻水的結晶器3插入銅液中，冷卻循環(huán)水進水溫度35°C，水壓0.4Mpa，用引錠棒引出，經牽引裝置4將己凝固的銅桿連續(xù)不斷拉出，并通過收線裝置5成圈。在生產過程中熔化腔均勻加料，保溫腔連續(xù)上引鑄造。加料頻率以確保銅液高度為準，加料時間間隔基本一致。主要以加料并輔助調整電壓控制銅液溫度。上引銅桿經校直、鋼刷清刷后送入壓實輪7與擠壓輪6之間，在擠壓輪6旋轉驅動下，銅桿經壓實輪7壓下，在摩擦力的作用下連續(xù)送入擠壓腔8，在模腔擋料塊ll前銅桿沿圓周方向運動受阻改變方向，通過預成型擴充區(qū)10和模具9擠壓出帶坯。擠壓輪轉速為4r/min。擠壓過程中銅桿的溫度在短時間內迅速達到7(KTC，模腔內壓力達到1100Mpa左右，鑄態(tài)組織被破碎后形成動態(tài)再結晶，形成晶粒細小，均勻的金相組織。且?guī)鲾D壓出模具后即被水冷卻到35i:，吹干，晶粒不能繼續(xù)長大。將帶坯直接冷軋至成品厚度，冷軋選用四輥或六輥高精軋機，同時配有液壓壓下、液壓彎輥、分段冷卻及厚度自動控制裝置和板型自動控制裝置，總加工率最大可達99%,中精軋軋制道次根據根據坯料和成品厚度確定，道次加工率在30-50%，前面道次充分利用軋件塑性，應采用較大的道次加工率，隨著軋件的加工硬化的增大，逐道次減少加工率，尤其最后道次為保證成品厚度偏差和平直度考慮采用較小的加工率。本實施例欲生產0.15mm厚度無氧銅帶,帶坯厚度6.2mm,中軋軋5道次至0.50mm,精軋3道次至0.15mm.總軋制8道次，壓下規(guī)程6.2-3.10-1.85-1.2-0.77-0.50-0.32-0,21-0.15，軋制速度為800m/min，總加工率為(6.2-0.15)/6.2*100%=97.6%，在高氫氣體(75vol%H2+25vol%N2)保護下400。C臥式連續(xù)光亮無氧化退火8h，爐溫控制精度士1-2'C，退火爐采用可靠的防爆技術確保生產安全爐口用嚴密的毛氈密封，控制爐內正壓力O.1Mpa，定期檢測爐內含氧量在0.01voiy。以下。7之后用85。C熱水脫脂取代堿泡脫脂，機械拋光，用質量濃度0.3%苯并三氮唑水溶液在80'C鈍化，精整和剪切得到銅帶。實施例3一種短流程無氧銅帶生產方法，具體步驟為將電解銅板經鋼刷清刷后預熱烘干，加至熔化腔l，117(TC熔化后，保溫15分鐘左右，經流槽流至保溫腔2，在115(TC保溫，通過調壓器調整電壓，使保溫腔2內銅液溫度達到鑄造溫度后，將裝有石墨模內有循環(huán)冷卻水的結晶器3插入銅液中，冷卻循環(huán)水進水溫度3(TC，水壓0.3Mpa，用引錠棒引出，經牽引裝置4將已凝固的銅桿連續(xù)不斷拉出，并通過收線裝置5成圈。在生產過程中熔化腔均勻加料，保溫腔連續(xù)上引鑄造。加料頻率以確保銅液高度為準，加料時間間隔基本一致。主要以加料并輔助調整電壓控制銅液溫度。上引銅桿經校直、鋼刷清刷后送入壓實輪7與擠壓輪6之間，在擠壓輪6旋轉驅動下，銅桿經壓實輪7壓下，在摩擦力的作用下連續(xù)送入擠壓腔8，在模腔擋料塊ll前銅桿沿圓周方向運動受阻改變方向，通過預成型擴充區(qū)10和模具9擠壓出帶坯。擠壓輪轉速為6r/min。擠壓過程中銅桿的溫度在短時間內迅速達到600°C，模腔內壓力達到1000Mpa左右，鑄態(tài)組織被破碎后形成動態(tài)再結晶，形成晶粒細小，均勻的金相組織。且?guī)鲾D壓出模具后即被水冷卻到3(TC，吹干，晶粒不能繼續(xù)長大。將帶坯直接冷軋至成品厚度，冷軋選用四輥或六輥高精軋機，同時配有液壓壓下、液壓彎輥、分段冷卻及厚度自動控制裝置和板型自動控制裝置，總加工率最大可達99%,中精軋軋制道次根據根據坯料和成品厚度確定，道次加工率在30-50%，前面道次充分利用軋件塑性，應采用較大的道次加工率，隨著軋件的加工硬化的增大，逐道次減少加工率，尤其最后道次為保證成品厚度偏差和平直度考慮采用較小的加工率。本實施例欲生產0.10厚度無氧銅帶,帶坯厚度4.3MM，中軋軋5道次至0.35MM，精軋3道次至O.IOMM.總軋制8道次，壓下規(guī)程4.3-2.15-1.28-0.83-0.54-0.35-0.23-0.15-0.10，軋制速度為700m/min，總加工率(4.3-0.10)/4.3*100%=97.7%，在高氫氣體(75vol%H2+25vol%N2)保護下420。C臥式連續(xù)光亮無氧化退火7h，爐溫控制精度士1-2。C，退火爐采用可靠的防爆技術確保生產安全爐口用嚴密的毛氈密封，控制爐內正壓力0.09Mpa，定期檢測爐內含氧量在0.01voW以下。之后用75。C熱水脫脂取代堿泡脫脂，機械拋光，用質量濃度0.3%苯并三氮唑水溶液在80'C鈍化，精整和剪切得到銅帶。本發(fā)明方法生產的銅帶與傳統(tǒng)的半連鑄一熱軋一冷軋法生產銅帶的性能比較如下本發(fā)明方法生產的銅帶半連鑄一熱軋一冷軋法生產8<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權利要求1、一種短流程無氧銅帶生產方法，其特征在于，具體步驟為將電解銅板清刷后烘干，熔化，保溫，經過上引連鑄步驟制得銅桿，將銅桿經連續(xù)擠壓步驟制得帶坯，將帶坯經過冷軋至成品厚度、無氧退火以及后處理后得到銅帶成品；其中，所述的上引連鑄步驟包括將銅液溫度加熱到鑄造溫度1140-1160℃后，將裝有石墨模內有循環(huán)冷卻水的結晶器插入銅液中，所述的冷卻循環(huán)水進水溫度25-35℃，水壓0.2-0.4MPa，將已凝固的銅桿連續(xù)不斷拉出，在生產過程中均勻加料，加料頻率以確保銅液高度為準，連續(xù)上引鑄造；所述的連續(xù)擠壓步驟為將銅桿經校直、清刷后送入壓實輪與擠壓輪之間，擠壓輪轉速為4-8r/min，在擠壓輪旋轉驅動下，銅桿經壓實輪壓下，在摩擦力的作用下連續(xù)送入擠壓腔，在模腔擋料塊前銅桿停止圓周方向運動，通過預成型擴充區(qū)和模具擠壓出帶坯，在擠壓過程中銅桿的溫度達到500-700℃，模腔內壓力達到1000-1100MPa，帶坯擠壓出模具后用水冷卻到25-35℃，吹干。2、如權利要求1所述的一種短流程無氧銅帶生產方法，其特征在于，所述電解銅板的熔煉溫度為1160-1180°C。3、如權利要求1所述的一種短流程無氧銅帶生產方法，其特征在于，所述電解銅板的保溫溫度為1140-1160'C。4、如權利要求1所述的一種短流程無氧銅帶生產方法，其特征在于，所述冷軋步驟的軋制速度為600-800m/min。5、如權利要求1所述的一種短流程無氧銅帶生產方法，其特征在于，所述冷軋后銅帶退火的溫度為400-45(TC，壓力為0.08-0.lMpa，時間為6-8h。6、如權利要求1所述的一種短流程無氧銅帶生產方法，其特征在于，所述冷軋后銅帶退火采用體積比為3:1的氫氣和氮氣的混合氣體作為保護氣體。7、如權利要求1所述的一種短流程無氧銅帶生產方法，其特征在于，所述的后處理步驟包括將退火后銅帶經脫脂、表面拋光、鈍化、精整和剪切得到銅帶成品。全文摘要本發(fā)明提供了一種短流程無氧銅帶生產方法，其特征在于，具體步驟為將電解銅板經清刷后烘干，熔化，保溫，經過上引連鑄步驟制得銅桿，將銅桿經連續(xù)擠壓步驟制得帶坯，將帶坯依次經過冷軋、退火以及后處理后得到銅帶成品。本發(fā)明應用上引鑄桿經過連續(xù)擠壓成帶坯，無需銑面且不經中間退火直接冷軋至成品厚度，在氣體保護下實現連續(xù)光亮無氧化退火，采用熱水脫脂取代堿泡脫脂；結合了上引法和連續(xù)擠壓法的優(yōu)點，產品具有氧量低、組織純凈、晶粒細小、綜合性能優(yōu)越的優(yōu)點；具有工藝流程簡短、節(jié)能環(huán)保無污染等優(yōu)點。文檔編號B21C23/06GK101502872SQ20091004738公開日2009年8月12日申請日期2009年3月11日優(yōu)先權日2009年3月11日發(fā)明者徐恒雷,楊衛(wèi)良申請人:上海康成銅材有限公司;江西康成銅業(yè)有限公司