本發(fā)明涉及有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種銅棒的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
電真空器件在雷達通訊系統(tǒng)、電氣設(shè)備、成像器件和探測器件等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。電真空器件材料是電真空器件技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，電真空器件的技術(shù)指標(biāo)是否先進，產(chǎn)品的質(zhì)量能否得到保證，除設(shè)計、制造工藝外，材料的性能也是一個重要因素，而且往往是決定性因素。
銅及銅合金具有高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，以及良好的延展性，易于加工等特點，而且真空密封性能優(yōu)異，即使很薄也不會漏氣，這對電真空器件尤為重要。另外，銅及銅合金還具有優(yōu)異的焊接性能，幾乎所有液態(tài)焊料都能良好地對其表面進行潤濕，而無須鍍鎳。因此，銅及銅合金是電真空器件廣泛采用的金屬材料之一。
電真空器件用無氧銅棒一般采用以下生產(chǎn)工藝方法：
真空爐熔煉—鑄錠—加熱—擠壓—拉拔—分切
傳統(tǒng)的電真空器件用無氧銅棒生產(chǎn)工藝存在投資規(guī)模大、成材率低、產(chǎn)品長度有限、生產(chǎn)效率低、能耗大、產(chǎn)品氧含量不穩(wěn)定等缺點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種銅棒的生產(chǎn)工藝，利用本發(fā)明工藝生產(chǎn)的銅棒具有導(dǎo)電性能高、氧含量低、致密度高、塑性加工性能高、表面質(zhì)量高的優(yōu)點，而且該工藝高效、節(jié)能。
為達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種銅棒的生產(chǎn)工藝，包括如下工藝步驟：以高純陰極銅為原料經(jīng)過上引連鑄—連續(xù)擠壓—第一次連續(xù)軋制—退火—第二次連續(xù)軋制—拉拔—分切完成銅棒的生產(chǎn)。
所述的上引連鑄步驟為：將高純陰極銅預(yù)熱烘干后在熔煉裝置中進行熔化，采用木炭及石墨鱗片覆蓋銅液表面，采用牽引機組在結(jié)晶器中上引連鑄銅桿；所述的連續(xù)擠壓步驟為：以上引連鑄制備的銅桿為原料，采用連續(xù)擠壓機組制備無氧銅棒，連續(xù)擠壓機轉(zhuǎn)速為6r/min，擠壓輪與腔體的間隙值為1.2-1.3mm，連續(xù)擠壓銅棒的直徑為60~150mm；所述的第一次連續(xù)軋制步驟為：以連續(xù)擠壓制備的銅棒為原料，采用十個機架的二輥軋機軋制銅棒，軋制速度0.15-0.25米/秒；連續(xù)軋制的總加工率大于80%；所述的退火步驟為：采用保護氣氛真空爐進行退火，退火溫度為370度，保溫時間為5小時，退火后銅棒的晶粒尺寸為0.02~0.03mm；所述的第二次連續(xù)軋制步驟為：采用十個機架的二輥軋機軋制銅棒，軋制速度0.15-0.25米/秒；連續(xù)軋制的總加工率為30%-50%；所述的拉拔步驟為：采用液壓拉拔機對銅棒進行拉伸變形，進行一道次拉伸變形，拉伸變形系數(shù)為1.02，拉拔模具的模角為8°，拉拔模具的?？坠ぷ鲙чL度為8mm；拉拔后銅棒的抗拉強度為大于285mpa，延伸率為5%～10%；所述的分切步驟為：采用分切設(shè)備按照客戶要求長度對銅棒進行分切。
所述熔煉裝置包括熔煉爐和保溫爐；其中熔煉爐的溫度為1150℃～1180℃，所述的保溫爐的溫度為1150℃～1160℃；所述的結(jié)晶器出水溫度控制在20℃～30℃，所述的木碳采用烘干木碳，保證熔煉爐的還原氣氛。
所述的在熔化爐與保溫爐之間設(shè)有隔倉，且所述的熔化爐、隔倉和保溫爐之間通過流溝相連，所述的流溝高出爐底100mm，可促進銅液流動的均勻性，可以起到除渣的效果；所述的隔倉內(nèi)安裝有在線除氣裝置，通過在線除氣裝置向銅液內(nèi)充入99.996%的惰性氣體，并通過受控的旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子，將計量的惰性氣體壓入銅液中并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在銅液中，從而達到除氣、脫氧的目的；所述惰性氣體出口壓力0.2mpa，流量0.5nm3/h，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制在150～200r/min。
用牽引機組上引連鑄銅桿，然后銅桿進入收線裝置；其中上引連鑄銅桿速度500～600mm/min，上引連鑄銅桿直徑ф20~30mm，制備的無氧銅桿純度為cu+ag≥99.99%、氧含量≤0.0003%、導(dǎo)電率≥101.5%iacs。
所述的第一次連續(xù)軋制步驟中軋制后銅棒直徑不圓度小于0.2mm，采用橢圓-圓孔型的孔型系統(tǒng)，各道次壓縮比1.1-1.5，十個機架單獨傳動變頻調(diào)速，各個道次機架軋輥是由各個不同的變頻電機驅(qū)動，交流變頻電機30kw，軋輥：ф300mm，軋輥材質(zhì)為cr12mov，軋輥硬度hrc58-60，軋輥孔槽粗糙度不低于ra0.1。
所述的第一次連續(xù)軋制步驟中為了提高冷軋銅棒的表面質(zhì)量，在軋制過程中對軋輥、銅棒進行乳液冷卻及潤滑，流量：20m3/h，乳液工作壓力：2.2mpa，乳液溫度：35-45℃，乳液濃度10%。
所述的退火步驟中真空爐控溫精度為±1℃，真空爐升溫時間小于1.5小時，爐內(nèi)采用循環(huán)風(fēng)機保證爐內(nèi)溫度的均勻性，其中循環(huán)風(fēng)機功率為7.5kw。
所述的第二次連續(xù)軋制步驟中軋制后銅棒直徑不圓度小于0.2mm，采用橢圓-圓孔型的孔型系統(tǒng)，各道次壓縮比1.05-1.2，十個機架單獨傳動變頻調(diào)速，各個道次機架軋輥是由各個不同的變頻電機驅(qū)動，交流變頻電機30kw，軋輥：ф300mm，軋輥材質(zhì)為cr12mov，軋輥硬度hrc58-60，軋輥孔槽粗糙度不低于ra0.1。
所述的第二次連續(xù)軋制步驟中為了提高冷軋銅棒的表面質(zhì)量，在軋制過程中對軋輥、銅棒進行乳液冷卻及潤滑，流量：20m3/h，乳液工作壓力：2.2mpa，乳液溫度：35-45℃，乳液濃度10%。
本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明采用高純陰極銅為原料，制備的銅棒cu+ag≥99.99%、氧含量小于0.0003%、導(dǎo)電率≥101%iacs；其次本發(fā)明采用連續(xù)擠壓、連續(xù)軋制、退火的工藝，制備的銅棒致密度高；而且本發(fā)明高效、節(jié)能，與傳統(tǒng)工藝相比節(jié)省了鑄錠加熱、熱擠壓的工序，有益效果是節(jié)約能耗50%以上。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。
實施例1
本實施例的一種銅棒的生產(chǎn)工藝，包括如下工藝步驟：以高純陰極銅為原料經(jīng)過上引連鑄—連續(xù)擠壓—第一次連續(xù)軋制—退火—第二次連續(xù)軋制—拉拔—分切完成銅棒的生產(chǎn)。
所述的上引連鑄步驟為：將高純陰極銅預(yù)熱烘干后在熔煉裝置中進行熔化，采用木炭及石墨鱗片覆蓋銅液表面，采用牽引機組在結(jié)晶器中上引連鑄銅桿；
所述熔煉裝置包括熔煉爐和保溫爐；其中熔煉爐的溫度為1180℃，所述的保溫爐的溫度為1160℃；所述的結(jié)晶器出水溫度控制在30℃，所述的木碳采用烘干木碳，保證熔煉爐的還原氣氛。
所述的在熔化爐與保溫爐之間設(shè)有隔倉，且所述的熔化爐、隔倉和保溫爐之間通過流溝相連，所述的流溝高出爐底100mm，可促進銅液流動的均勻性，可以起到除渣的效果；所述的隔倉內(nèi)安裝有在線除氣裝置，通過在線除氣裝置向銅液內(nèi)充入99.996%的惰性氣體，并通過受控的旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子，將計量的惰性氣體壓入銅液中并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在銅液中，從而達到除氣、脫氧的目的；所述惰性氣體出口壓力0.2mpa，流量0.5nm3/h，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制在200r/min；用牽引機組上引連鑄銅桿，然后銅桿進入收線裝置；其中上引連鑄銅桿速度500mm/min，上引連鑄銅桿直徑ф20mm，制備的無氧銅桿純度為cu+ag≥99.99%、氧含量≤0.0003%、導(dǎo)電率≥101.5%iacs。
所述的連續(xù)擠壓步驟為：以上引連鑄制備的銅桿為原料，采用連續(xù)擠壓機組制備無氧銅棒，連續(xù)擠壓機轉(zhuǎn)速為6r/min，擠壓輪與腔體的間隙值為1.2mm，連續(xù)擠壓銅棒的直徑為100mm；
所述的第一次連續(xù)軋制步驟為：以連續(xù)擠壓制備的銅棒為原料，采用十個機架的二輥軋機軋制銅棒，軋制速度0.20米/秒，連續(xù)軋制的總加工率為85%；
所述的第一次連續(xù)軋制步驟中軋制后銅棒直徑不圓度小于0.2mm，采用橢圓-圓孔型的孔型系統(tǒng)，各道次壓縮比1.1，十個機架單獨傳動變頻調(diào)速，各個道次機架軋輥是由各個不同的變頻電機驅(qū)動，交流變頻電機30kw，軋輥：ф300mm，軋輥材質(zhì)為cr12mov，軋輥硬度hrc58，軋輥孔槽粗糙度不低于ra0.1。
所述的第一次連續(xù)軋制步驟中為了提高冷軋銅棒的表面質(zhì)量，在軋制過程中對軋輥、銅棒進行乳液冷卻及潤滑，流量：20m3/h，乳液工作壓力：2.2mpa，乳液溫度：35℃，乳液濃度10%。
所述的退火步驟為：采用保護氣氛真空爐進行退火，退火溫度為370度，保溫時間為5小時，退火后銅棒的晶粒尺寸為0.02mm；
所述的退火步驟中真空爐控溫精度為±1℃，真空爐升溫時間小于1.5小時，爐內(nèi)采用循環(huán)風(fēng)機保證爐內(nèi)溫度的均勻性，其中循環(huán)風(fēng)機功率為7.5kw。
所述的第二次連續(xù)軋制步驟為：采用十個機架的二輥軋機軋制銅棒，軋制速度0.20米/秒；連續(xù)軋制的總加工率為50%；
所述的第二次連續(xù)軋制步驟中軋制后銅棒直徑不圓度小于0.2mm，采用橢圓-圓孔型的孔型系統(tǒng)，各道次壓縮比1.05，十個機架單獨傳動變頻調(diào)速，各個道次機架軋輥是由各個不同的變頻電機驅(qū)動，交流變頻電機30kw，軋輥：ф300mm，軋輥材質(zhì)為cr12mov，軋輥硬度hrc58，軋輥孔槽粗糙度不低于ra0.1。
所述的第二次連續(xù)軋制步驟中為了提高冷軋銅棒的表面質(zhì)量，在軋制過程中對軋輥、銅棒進行乳液冷卻及潤滑，流量：20m3/h，乳液工作壓力：2.2mpa，乳液溫度：35℃，乳液濃度10%。
所述的拉拔步驟為：采用液壓拉拔機對銅棒進行拉伸變形，進行一道次拉伸變形，拉伸變形系數(shù)為1.02，拉拔模具的模角為8°，拉拔模具的模孔工作帶長度為8mm；拉拔后銅棒的抗拉強度為大于285mpa，延伸率為10%；
所述的分切步驟為：采用分切設(shè)備按照客戶要求長度對銅棒進行分切。
本實施例制備的銅棒cu+ag≥99.99%、氧含量小于0.0003%、導(dǎo)電率≥101%iacs；采用連續(xù)擠壓、連續(xù)軋制、退火的工藝，制備的銅棒致密度高；且高效、節(jié)能。與傳統(tǒng)工藝相比節(jié)省了鑄錠加熱、熱擠壓等工序，有益效果是節(jié)約能耗50%以上。
實施例2
本實施例的一種銅棒的生產(chǎn)工藝，包括如下工藝步驟：以高純陰極銅為原料經(jīng)過上引連鑄—連續(xù)擠壓—第一次連續(xù)軋制—退火—第二次連續(xù)軋制—拉拔—分切完成銅棒的生產(chǎn)。
所述的上引連鑄步驟為：將高純陰極銅預(yù)熱烘干后在熔煉裝置中進行熔化，采用木炭及石墨鱗片覆蓋銅液表面，采用牽引機組在結(jié)晶器中上引連鑄銅桿；
所述熔煉裝置包括熔煉爐和保溫爐；其中熔煉爐的溫度為1150℃，所述的保溫爐的溫度為1155℃；所述的結(jié)晶器出水溫度控制在20℃，所述的木碳采用烘干木碳，保證熔煉爐的還原氣氛。
所述的在熔化爐與保溫爐之間設(shè)有隔倉，且所述的熔化爐、隔倉和保溫爐之間通過流溝相連，所述的流溝高出爐底100mm，可促進銅液流動的均勻性，可以起到除渣的效果；所述的隔倉內(nèi)安裝有在線除氣裝置，通過在線除氣裝置向銅液內(nèi)充入99.996%的惰性氣體，并通過受控的旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子，將計量的惰性氣體壓入銅液中并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在銅液中，從而達到除氣、脫氧的目的；所述惰性氣體出口壓力0.2mpa，流量0.5nm3/h，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制在150r/min；用牽引機組上引連鑄銅桿，然后銅桿進入收線裝置；其中上引連鑄銅桿速度600mm/min，上引連鑄銅桿直徑ф30mm，制備的無氧銅桿純度為cu+ag≥99.99%、氧含量≤0.0003%、導(dǎo)電率≥101.5%iacs。
所述的連續(xù)擠壓步驟為：以上引連鑄制備的銅桿為原料，采用連續(xù)擠壓機組制備無氧銅棒，連續(xù)擠壓機轉(zhuǎn)速為6r/min，擠壓輪與腔體的間隙值為1.3mm，連續(xù)擠壓銅棒的直徑為150mm；
所述的第一次連續(xù)軋制步驟為：以連續(xù)擠壓制備的銅棒為原料，采用十個機架的二輥軋機軋制銅棒，軋制速度0.15米/秒；連續(xù)軋制的總加工率為83%；
所述的第一次連續(xù)軋制步驟中軋制后銅棒直徑不圓度小于0.2mm，采用橢圓-圓孔型的孔型系統(tǒng)，各道次壓縮比1.3，十個機架單獨傳動變頻調(diào)速，各個道次機架軋輥是由各個不同的變頻電機驅(qū)動，交流變頻電機30kw，軋輥：ф300mm，軋輥材質(zhì)為cr12mov，軋輥硬度hrc60，軋輥孔槽粗糙度不低于ra0.1。
所述的第一次連續(xù)軋制步驟中為了提高冷軋銅棒的表面質(zhì)量，在軋制過程中對軋輥、銅棒進行乳液冷卻及潤滑，流量：20m3/h，乳液工作壓力：2.2mpa，乳液溫度：45℃，乳液濃度10%。
所述的退火步驟為：采用保護氣氛真空爐進行退火，退火溫度為370度，保溫時間為5小時，退火后銅棒的晶粒尺寸為0.03mm；
所述的退火步驟中真空爐控溫精度為±1℃，真空爐升溫時間小于1.5小時，爐內(nèi)采用循環(huán)風(fēng)機保證爐內(nèi)溫度的均勻性，其中循環(huán)風(fēng)機功率為7.5kw。
所述的第二次連續(xù)軋制步驟為：采用十個機架的二輥軋機軋制銅棒，軋制速度0.15米/秒；連續(xù)軋制的總加工率為30%；
所述的第二次連續(xù)軋制步驟中軋制后銅棒直徑不圓度小于0.2mm，采用橢圓-圓孔型的孔型系統(tǒng)，各道次壓縮比1.2，十個機架單獨傳動變頻調(diào)速，各個道次機架軋輥是由各個不同的變頻電機驅(qū)動，交流變頻電機30kw，軋輥：ф300mm，軋輥材質(zhì)為cr12mov，軋輥硬度hrc60，軋輥孔槽粗糙度不低于ra0.1。
所述的第二次連續(xù)軋制步驟中為了提高冷軋銅棒的表面質(zhì)量，在軋制過程中對軋輥、銅棒進行乳液冷卻及潤滑，流量：20m3/h，乳液工作壓力：2.2mpa，乳液溫度：45℃，乳液濃度10%。
所述的拉拔步驟為：采用液壓拉拔機對銅棒進行拉伸變形，進行一道次拉伸變形，拉伸變形系數(shù)為1.02，拉拔模具的模角為8°，拉拔模具的模孔工作帶長度為8mm；拉拔后銅棒的抗拉強度為大于285mpa，延伸率為5%；
所述的分切步驟為：采用分切設(shè)備按照客戶要求長度對銅棒進行分切。
本實施例制備的銅棒cu+ag≥99.99%、氧含量小于0.0003%、導(dǎo)電率≥101%iacs；采用連續(xù)擠壓、連續(xù)軋制、退火的工藝，制備的銅棒致密度高；且高效、節(jié)能。與傳統(tǒng)工藝相比節(jié)省了鑄錠加熱、熱擠壓等工序，有益效果是節(jié)約能耗50%以上。
實施例3
本實施例的一種銅棒的生產(chǎn)工藝，包括如下工藝步驟：以高純陰極銅為原料經(jīng)過上引連鑄—連續(xù)擠壓—第一次連續(xù)軋制—退火—第二次連續(xù)軋制—拉拔—分切完成銅棒的生產(chǎn)。
所述的上引連鑄步驟為：將高純陰極銅預(yù)熱烘干后在熔煉裝置中進行熔化，采用木炭及石墨鱗片覆蓋銅液表面，采用牽引機組在結(jié)晶器中上引連鑄銅桿；
所述熔煉裝置包括熔煉爐和保溫爐；其中熔煉爐的溫度為1165℃，所述的保溫爐的溫度為1150℃；所述的結(jié)晶器出水溫度控制在25℃，所述的木碳采用烘干木碳，保證熔煉爐的還原氣氛。
所述的在熔化爐與保溫爐之間設(shè)有隔倉，且所述的熔化爐、隔倉和保溫爐之間通過流溝相連，所述的流溝高出爐底100mm，可促進銅液流動的均勻性，可以起到除渣的效果；所述的隔倉內(nèi)安裝有在線除氣裝置，通過在線除氣裝置向銅液內(nèi)充入99.996%的惰性氣體，并通過受控的旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子，將計量的惰性氣體壓入銅液中并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在銅液中，從而達到除氣、脫氧的目的；所述惰性氣體出口壓力0.2mpa，流量0.5nm3/h，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制在180r/min；用牽引機組上引連鑄銅桿，然后銅桿進入收線裝置；其中上引連鑄銅桿速度550mm/min，上引連鑄銅桿直徑ф25mm，制備的無氧銅桿純度為cu+ag≥99.99%、氧含量≤0.0003%、導(dǎo)電率≥101.5%iacs。
所述的連續(xù)擠壓步驟為：以上引連鑄制備的銅桿為原料，采用連續(xù)擠壓機組制備無氧銅棒，連續(xù)擠壓機轉(zhuǎn)速為6r/min，擠壓輪與腔體的間隙值為1.25mm，連續(xù)擠壓銅棒的直徑為60mm；
所述的第一次連續(xù)軋制步驟為：以連續(xù)擠壓制備的銅棒為原料，采用十個機架的二輥軋機軋制銅棒，軋制速度0.25米/秒；連續(xù)軋制的總加工率為84%；
所述的第一次連續(xù)軋制步驟中軋制后銅棒直徑不圓度小于0.2mm，采用橢圓-圓孔型的孔型系統(tǒng)，各道次壓縮比1.5，十個機架單獨傳動變頻調(diào)速，各個道次機架軋輥是由各個不同的變頻電機驅(qū)動，交流變頻電機30kw，軋輥：ф300mm，軋輥材質(zhì)為cr12mov，軋輥硬度hrc59，軋輥孔槽粗糙度不低于ra0.1。
所述的第一次連續(xù)軋制步驟中為了提高冷軋銅棒的表面質(zhì)量，在軋制過程中對軋輥、銅棒進行乳液冷卻及潤滑，流量：20m3/h，乳液工作壓力：2.2mpa，乳液溫度：40℃，乳液濃度10%。
所述的退火步驟為：采用保護氣氛真空爐進行退火，退火溫度為370度，保溫時間為5小時，退火后銅棒的晶粒尺寸為0.025mm；
所述的退火步驟中真空爐控溫精度為±1℃，真空爐升溫時間小于1.5小時，爐內(nèi)采用循環(huán)風(fēng)機保證爐內(nèi)溫度的均勻性，其中循環(huán)風(fēng)機功率為7.5kw。
所述的第二次連續(xù)軋制步驟為：采用十個機架的二輥軋機軋制銅棒，軋制速度0.25米/秒；連續(xù)軋制的總加工率為40%；
所述的第二次連續(xù)軋制步驟中軋制后銅棒直徑不圓度小于0.2mm，采用橢圓-圓孔型的孔型系統(tǒng)，各道次壓縮比1.1，十個機架單獨傳動變頻調(diào)速，各個道次機架軋輥是由各個不同的變頻電機驅(qū)動，交流變頻電機30kw，軋輥：ф300mm，軋輥材質(zhì)為cr12mov，軋輥硬度hrc59，軋輥孔槽粗糙度不低于ra0.1。
所述的第二次連續(xù)軋制步驟中為了提高冷軋銅棒的表面質(zhì)量，在軋制過程中對軋輥、銅棒進行乳液冷卻及潤滑，流量：20m3/h，乳液工作壓力：2.2mpa，乳液溫度：38℃，乳液濃度10%。
所述的拉拔步驟為：采用液壓拉拔機對銅棒進行拉伸變形，進行一道次拉伸變形，拉伸變形系數(shù)為1.02，拉拔模具的模角為8°，拉拔模具的?？坠ぷ鲙чL度為8mm；拉拔后銅棒的抗拉強度為大于285mpa，延伸率為8%；
所述的分切步驟為：采用分切設(shè)備按照客戶要求長度對銅棒進行分切。
本實施例制備的銅棒cu+ag≥99.99%、氧含量小于0.0003%、導(dǎo)電率≥101%iacs；采用連續(xù)擠壓、連續(xù)軋制、退火的工藝，制備的銅棒致密度高；且高效、節(jié)能。與傳統(tǒng)工藝相比節(jié)省了鑄錠加熱、熱擠壓等工序，有益效果是節(jié)約能耗50%以上。