專利名稱：高導(dǎo)無(wú)氧銅帶的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)無(wú)氧銅帶的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
高導(dǎo)無(wú)氧銅用于制作高端產(chǎn)品組件，在電力、電器、通訊、電子、計(jì)算機(jī) 等行業(yè)中有廣泛應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)外有色加工企業(yè)生產(chǎn)高導(dǎo)無(wú)氧銅帶大多采用 立式連鑄或水平連鑄帶坯-熱軋-冷軋-退火法。
該法的具體工藝流程為熔煉-立式連鑄或水平連鑄帶坯-加熱-熱軋-銑面 銑邊-冷軋-水平或立式退火-成品剪切包裝。在熱軋步驟中有時(shí)還需加入中間 退火步驟。
該法在熱軋工序中容易發(fā)生氧的滲入，因此在退火工藝過程中需采用堿液 脫脂并用酸洗去帶材表面的氧化層，會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染。同時(shí)，該法對(duì)設(shè)備要求 高，對(duì)10萬(wàn)噸以下規(guī)模的中小企業(yè)不適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低成本的生產(chǎn)表面光亮無(wú)氧化的高質(zhì)量銅帶的 方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
高導(dǎo)無(wú)氧銅帶的生產(chǎn)方法，包括如下步驟
(1) 水平連鑄步驟將原材料電解板放入熔煉設(shè)備中熔化成銅水，將該銅 水進(jìn)行水平連鑄鑄造成帶坯；
(2) 軋制步驟將所述的帶坯軋制成硬態(tài)帶坯；
(3) 退火步驟將所述的硬態(tài)帶坯送入退火裝置中進(jìn)行退火，即制得所述 的高導(dǎo)無(wú)氧銅帶，
所述的熔煉設(shè)備為連體爐，該連體爐包括依次鄰接的熔化池、凈化池和 保溫池，在所述熔化池和所述凈化池之間的池壁下部設(shè)置有第一通道，在所述 凈化池和所述保溫池之間的池壁下部設(shè)置有第二通道；所述的連體爐還包括與 所述保溫池相連通的耦聯(lián)結(jié)晶器，該耦聯(lián)結(jié)晶器包括石墨模具和水冷套，其中， 所述的石墨模具包括前后貫通該石墨模具的流道；所述的水冷套包括位于該水 冷套的前端并用于嵌放所述石墨模具的模具安放腔、位于所述水冷套內(nèi)部的水 冷腔、用于從外部連通至該水冷腔的至少一個(gè)第一入水口和至少一個(gè)第一出水 口；所述的水冷套還包括前后貫通所述水冷套的用于使銅坯材通過的蒸汽腔、 位于該蒸汽腔出口端的用于噴出冷卻水的復(fù)數(shù)個(gè)噴嘴、位于所述的水冷套內(nèi)的 第二冷卻水通道，所述的噴嘴與所述的第二冷卻水通道相連通，所述的第二冷 卻水通道與所述的水冷套的外部相連通；所述蒸汽腔的入口端與所述的流道的 出口端相連通，所述蒸汽腔的過流面積大于或等于所述流道的過流面積；所述 的銅水依次流經(jīng)所述的熔化池、第一通道、凈化池、第二通道、保溫池，再流 入位于所述耦聯(lián)結(jié)晶器內(nèi)的所述流道中；在位于所述水冷腔內(nèi)的冷卻水的作用 下凝固成紅熱態(tài)帶坯，該紅熱態(tài)帶坯被引至所述蒸汽腔內(nèi)并與從所述噴嘴中噴 淋出的冷卻水接觸，所述的冷卻水被氣化成水蒸氣充斥入所述蒸汽腔中，使所 述紅熱態(tài)帶坯的表面與空氣隔絕，所述紅熱態(tài)帶坯在被引出所述蒸汽腔時(shí)已被 冷卻至室溫；所述的步驟(2)為冷軋。
在所述的熔化池和凈化池中采用浮在所述銅水表面的木炭將所述銅水與空 氣相隔離；在所述的保溫池中采用浮在所述銅水表面的石墨鱗片將所述銅水與 空氣相隔離。所述木炭和所述石墨鱗片的厚度為5厘米 30厘米。所述的冷卻 水噴淋的流量為4. 5 8立方米/小時(shí)，噴淋的壓力為420 630帕。所述的鑄造 溫度為1150 1200攝氏度。所述的冷軋步驟包括粗軋、切邊、精軋。所述的步 驟(3)依次包括如下步驟熱水清洗脫脂、臥式連續(xù)退火。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1、 采用連體爐結(jié)合耦聯(lián)結(jié)晶器的水平連鑄工藝，使經(jīng)連鑄步驟的帶坯表面 光亮無(wú)氧化，因此可省略傳統(tǒng)工藝中的加熱、熱軋、銑面等步驟，直接進(jìn)行冷 軋，通過該冷軋步驟將帶坯直接軋制成所需銅帶成品的厚度。
2、 因省略了加熱、熱軋、銑面等步驟，故同時(shí)避免了在上述步驟中容易發(fā) 生的氧的滲入，
3、 因?yàn)樵谒竭B鑄和冷軋步驟中均不產(chǎn)生氧的滲入，故在對(duì)銅帶進(jìn)行退火 前無(wú)需采用堿洗、酸洗步驟，僅需經(jīng)過熱水脫脂即可直接送入退火裝置中。故 節(jié)省了大量成本，且避免了酸堿溶液對(duì)壞境的污染。
4、 綜合上述優(yōu)點(diǎn)，該方法投資少，生產(chǎn)成本低，適合中小型規(guī)模企業(yè)的使用。


附圖1為本發(fā)明的流程示意圖； 附圖2為耦聯(lián)結(jié)晶器的主視附圖3為耦聯(lián)結(jié)晶器的俯視附圖4為耦聯(lián)結(jié)晶器的A-A向剖視附圖5為水冷套的右視附圖6為耦聯(lián)結(jié)晶器的立體分解附圖7為水平連鑄機(jī)組的示意其中100、耦聯(lián)結(jié)晶器；110、石墨模具；111、流道；120、水冷套；121、
蒸汽腔；122、水冷腔；123、第一入水口； 124、第一出水口； 125、第二入水
口； 126、噴嘴；127、模具安放腔；128、上水冷套；129、下水冷套；200、連 鑄機(jī)組；250、連體爐；210、熔化池；220、凈化池；230、保溫池；215、第一 通道；225、第二通道。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說(shuō)明-
選用A級(jí)銅電解板作原材料，將該電解板浸沒入水平連鑄機(jī)組的連體爐 250中。所述的連體爐250被池壁分隔成依次相鄰接的熔化池210、凈化池220 和保溫池230。在熔化池210和凈化池220之間的池壁底部設(shè)置有第一通道 215，在凈化池220和保溫池230之間的池壁底部設(shè)置有第二通道225。
無(wú)須額外的銅水傾倒工序，銅水即可通過所述的第一通道215和第二通道 225依次流經(jīng)熔化池210、凈化池220和保溫池230。
電解板被浸沒入所述的熔化池210中，并在10厘米厚的浮于銅水表面的 干木炭的覆蓋保護(hù)下熔化。所述的熔化溫度為1085°C。該表面覆蓋有干木炭的 銅水通過爐壁底部的第一通道215流入所述的凈化池220，位于該凈化池220 內(nèi)的銅水表面同樣覆蓋有干木炭。干木炭具有還原性，在接觸氧時(shí)會(huì)被氧化成 一氧化碳等氣體產(chǎn)物，故經(jīng)過熔化池210和凈化池220的銅水中已基本不含氧。
經(jīng)過所述的脫氧除氣步驟的銅水通過所述的第二通道225流入保溫池230內(nèi)。
在該保溫池230中的銅水表面浮有約10厘米厚的石墨鱗片。石墨鱗片可 嚴(yán)密的覆蓋在銅水表面，使銅水徹底隔絕空氣，完全避免了氧的滲入，同時(shí)進(jìn) 一步起到除氧作用。石墨鱗片在高溫下其表面也會(huì)與空氣中的氧發(fā)生氧化還原 反應(yīng)，將氧氣消耗掉，避免了氧進(jìn)一步深入銅水內(nèi)部。
采用木炭和石墨鱗片將銅水與空氣相隔離的方法一般被應(yīng)用在上引法生產(chǎn) 無(wú)氧光亮銅桿的工藝中，本發(fā)明首次將該方法應(yīng)用在高導(dǎo)無(wú)氧銅寬帶坯的生產(chǎn) 中，因此在本發(fā)明所述的熔煉步驟中無(wú)需采用中性氣體或發(fā)生爐煤氣對(duì)熔棒設(shè) 備進(jìn)行密封保護(hù)，工藝條件的控制更簡(jiǎn)單，同時(shí)節(jié)省大量用于產(chǎn)生保護(hù)氣體的 能源。
保溫池230內(nèi)的銅水在石墨鱗片的嚴(yán)密覆蓋下進(jìn)入根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的耦 聯(lián)結(jié)晶器100中被鑄造成帶坯。
如附圖2、附圖3所示，耦聯(lián)結(jié)晶器100包括石墨模具110和水冷套120, 其中水冷套120是由上水冷套128和下水冷套129組合形成的。如附圖4和附 圖6所示，在石墨模具110的中部貫通有矩形的流道111。水冷套120的中部 貫通有相連接的模具安放腔127和蒸汽腔121。將石墨模具110緊密貼合的嵌 放在模具安放腔127內(nèi)，則所述的流道111和所述的蒸汽腔121相連通。在所 述的上水冷套128和下水冷套129上，各獨(dú)立設(shè)置有一次水冷系統(tǒng)和二次水冷 系統(tǒng)。所述的一次水冷系統(tǒng)包括水冷腔122、第一入水口 123、第一出水口 124， 冷卻水從第一入水口 123流入水冷腔再?gòu)牡谝怀鏊?124流出耦聯(lián)結(jié)晶器100 外，起到水冷作用，將流經(jīng)流道111的銅水冷卻為紅熱態(tài)的固態(tài)帶坯。根據(jù)帶 坯寬度和所需的水冷強(qiáng)度，可沿橫向或縱向設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)第一入水口 123和第一 出水口 124。如附圖4和附圖5所示，所述的第二水冷系統(tǒng)包括相連通的第二 入水口 125和噴嘴126。噴嘴126位于蒸汽腔121的出口端，冷卻水從第二入 水口125流入，再?gòu)膰娮?26直接噴向紅熱態(tài)帶坯表面，起到淬冷作用。
在此實(shí)施例中，所述蒸汽腔121的過流面積與所述流道111的過流面積相 同，但由于紅熱態(tài)帶坯在經(jīng)過一次水冷時(shí)會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，故帶坯的表面與蒸 汽腔121之間仍會(huì)留有間隙可供蒸汽充斥。流道111的長(zhǎng)度為20厘米，模具 安放腔127的長(zhǎng)度為9厘米，蒸汽腔121的長(zhǎng)度為10厘米。
根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況可對(duì)流道111和蒸汽腔121的形狀進(jìn)行改進(jìn)。流道 111的長(zhǎng)度一般為17 25厘米，蒸汽腔121的長(zhǎng)度為5 10厘米，以蒸汽腔 121的高度值比流道111的高度值大0 5毫米左右為宜。
所述的冷卻水噴淋的流量為6. 5 7立方米/小時(shí)，噴淋的壓力為580 600 帕。所述的鑄造溫度1150T 1160。C，經(jīng)耦聯(lián)結(jié)晶器的水冷系統(tǒng)冷卻后的帶 坯溫度為室溫。
所述帶坯在牽引機(jī)的傳動(dòng)下，從所述的耦聯(lián)結(jié)晶器中被引出。該帶坯的尺 寸為18毫米(厚)X 420毫米(寬)X40米(長(zhǎng))。經(jīng)此耦聯(lián)結(jié)晶器鑄造出的帶坯表面光亮無(wú)氧化，因此可以省略熱軋與銑面工序。
將所述的帶坯送入冷軋機(jī)械中進(jìn)行冷軋，經(jīng)冷軋后的硬態(tài)帶坯尺寸為1.5 毫米(厚)X420毫米(寬)。將此硬態(tài)帶坯進(jìn)行切邊，切邊后帶坯的寬度為 390毫米。將此帶坯進(jìn)行二次冷軋，尺寸變?yōu)?. 025±0. 006毫米(厚)X390 毫米(寬)。
將完成冷軋步驟的帶坯進(jìn)行熱水脫脂處理，然后送入臥式連續(xù)退火設(shè)備 (該設(shè)備在申請(qǐng)?zhí)枮?00610039866.9的發(fā)明專利中已公開)中，在650 。C條 件下以7米/分鐘的速度傳送該帶坯。在該步驟中采用高氫氣體保護(hù)所述帶坯， 所述高氫氣體的體積組成比為氫氣氮?dú)?3: 1,該高氫氣體不僅起到避免帶 坯與空氣接觸的作用，還能迅速將輻射熱傳遞至銅帶，使退火溫度的控制更精 確。在所述的退火設(shè)備中還安裝有設(shè)置了噴嘴的石墨導(dǎo)輥，所述的噴嘴噴出高 壓的高氫氣體，所述的石墨導(dǎo)輥利用高壓氣體令所述的帶坯維持懸浮狀態(tài)，所 述的帶坯與所述的退火設(shè)備之間無(wú)物理接觸，保證了銅帶表面的光亮無(wú)氧化。 因此在進(jìn)行退火工藝后，無(wú)需酸洗和堿洗，降低了成本且環(huán)保。
完成退火步驟的銅帶經(jīng)鈍化后被剪切成0.25毫米(厚)X47毫米(寬) X2600毫米(長(zhǎng))尺寸的銅帶包裝入庫(kù)。
該成品銅帶的質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)如下
Cu+Ag: 99.98%; 02: 0.0008%;導(dǎo)電率100.4%IACS;電阻系數(shù)0.017154
歐姆，平方米/米；抗張強(qiáng)度247兆帕；延伸率36%;硬度HV62;銅帶表
面光潔無(wú)缺陷。
采用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)高導(dǎo)無(wú)氧銅帶的能耗指標(biāo)為1200度/噸，采用本發(fā)明所 述的方法的能耗指標(biāo)為500度/噸，是現(xiàn)有技術(shù)消耗能量的一半不到。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所需的投資少，每一萬(wàn)噸帶材的設(shè)備投資僅為4000萬(wàn)元左右，
而傳統(tǒng)方法的設(shè)備投資高達(dá)一億元。
權(quán)利要求
1、高導(dǎo)無(wú)氧銅帶的生產(chǎn)方法，包括如下步驟(1)水平連鑄步驟將原材料電解板放入熔煉設(shè)備中熔化成銅水，將該銅水進(jìn)行水平連鑄鑄造成帶坯；(2)軋制步驟將所述的帶坯軋制成硬態(tài)帶坯；(3)退火步驟將所述的硬態(tài)帶坯送入退火裝置中進(jìn)行退火，即制得所述的高導(dǎo)無(wú)氧銅帶，其特征在于所述的熔煉設(shè)備為連體爐(200)，該連體爐(200)包括依次鄰接的熔化池(210)、凈化池(220)和保溫池(230)，在所述熔化池(210)和所述凈化池(220)之間的池壁下部設(shè)置有第一通道(215)，在所述凈化池(220)和所述保溫池(230)之間的池壁下部設(shè)置有第二通道(225)；所述的連體爐(250)還包括與所述保溫池(230)相連通的耦聯(lián)結(jié)晶器(100)，該耦聯(lián)結(jié)晶器(110)包括石墨模具(110)和水冷套(120)，其中，所述的石墨模具(110)包括前后貫通該石墨模具(110)的流道(111)；所述的水冷套(120)包括位于該水冷套(120)的前端并用于嵌放所述石墨模具(110)的模具安放腔(127)、位于所述水冷套(120)內(nèi)部的水冷腔(122)、用于從外部連通至該水冷腔(122)的至少一個(gè)第一入水口(123)和至少一個(gè)第一出水口(124)；所述的水冷套(120)還包括前后貫通所述水冷套(120)的用于使銅坯材通過的蒸汽腔(121)、位于該蒸汽腔(121)出口端的用于噴出冷卻水的復(fù)數(shù)個(gè)噴嘴(126)、位于所述的水冷套(120)內(nèi)的第二冷卻水通道(125)，所述的噴嘴(126)與所述的第二冷卻水通道(125)相連通，所述的第二冷卻水通道(125)與所述的水冷套(120)的外部相連通；所述蒸汽腔(121)的入口端與所述的流道(111)的出口端相連通，所述蒸汽腔(121)的過流面積大于或等于所述流道(111)的過流面積；所述的銅水依次流經(jīng)所述的熔化池(210)、第一通道(215)、凈化池(220)、第二通道(225)、保溫池(230)，再流入位于所述耦聯(lián)結(jié)晶器(110)內(nèi)的所述流道(111)中；在位于所述水冷腔(122)內(nèi)的冷卻水的作用下凝固成紅熱態(tài)帶坯，該紅熱態(tài)帶坯被引至所述蒸汽腔(121)內(nèi)并與從所述噴嘴(126)中噴淋出的冷卻水接觸，所述的冷卻水被氣化成水蒸氣充斥入所述蒸汽腔(121)中，使所述紅熱態(tài)帶坯的表面與空氣隔絕，所述紅熱態(tài)帶坯在被引出所述蒸汽腔(121)時(shí)已被冷卻至室溫；所述的步驟(2)為冷軋。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)無(wú)氧銅帶的生產(chǎn)方法，其特征在于在所述的熔化池(210)和凈化池(220)中采用浮在所述銅水表面的木炭將所述銅水 與空氣相隔離；在所述的保溫池(230)中采用浮在所述銅水表面的石墨鱗片將 所述銅水與空氣相隔離。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高導(dǎo)無(wú)氧銅帶的生產(chǎn)方法，其特征在于所述木 炭和所述石墨鱗片的厚度為5厘米 30厘米。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)無(wú)氧銅帶的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的冷卻水噴淋的流量為4. 5 8立方米/小時(shí)，噴淋的壓力為420 630帕。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)無(wú)氧銅帶的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的 鑄造溫度為1150 1200攝氏度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)無(wú)氧銅帶的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的 冷軋步驟包括粗軋、切邊、精軋。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)無(wú)氧銅帶的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的 步驟(3)依次包括如下步驟熱水清洗脫脂、臥式連續(xù)退火。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)表面光亮無(wú)氧化的銅帶的方法。該方法依次包括水平連鑄步驟、冷軋步驟、退火步驟。在所述的水平連鑄步驟中采用連體爐進(jìn)行熔煉，同時(shí)采用了在一次水冷系統(tǒng)和二次水冷系統(tǒng)之間設(shè)置蒸汽腔對(duì)帶坯表面進(jìn)行隔氧保護(hù)的耦聯(lián)結(jié)晶器進(jìn)行帶坯的鑄造，因此避免了帶坯表面產(chǎn)生氧化，省略熱軋步驟直接進(jìn)行冷軋，且無(wú)須酸洗堿洗步驟即可直接退火。采用本發(fā)明生產(chǎn)的銅帶表面光潔無(wú)氧化，生產(chǎn)過程中的能耗低且無(wú)污染，成本較低，工藝控制相對(duì)簡(jiǎn)單，適合中小企業(yè)的生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B22D11/11GK101181737SQ20071013483
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者倪智勇 申請(qǐng)人:倪智勇