專利名稱：高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法，屬于無氧銅帶生產(chǎn)加工制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于銅及銅合金具有許多優(yōu)良的性能，因而在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門有著廣泛的的用途，如機(jī)械，電子，汽車，電力，通信，交通和輕工部門銅板帶材的消費(fèi)量都很大，2009年， 我國的銅板帶統(tǒng)計產(chǎn)能為143. 5萬噸，實(shí)際產(chǎn)能90萬噸，產(chǎn)能利用率為63%，當(dāng)年進(jìn)口銅帶為35萬噸，出口 2萬噸左右，而且高檔銅板帶材的進(jìn)口還呈現(xiàn)逐年高速遞增的趨勢。而我國的一般產(chǎn)品的產(chǎn)能已經(jīng)過剩，而高檔產(chǎn)品卻嚴(yán)重依賴進(jìn)口，表明我國銅板帶加工行業(yè)仍然落后于發(fā)達(dá)國家，不能滿足飛速發(fā)展的相關(guān)行業(yè)要求。于是生產(chǎn)高精度銅板帶就成了迫在眉睫的問題。近年來，具有高導(dǎo)熱，高導(dǎo)電，高致密，低含氣及優(yōu)良機(jī)械性能的無氧銅材料更是真空電子等尖端領(lǐng)域的基本材料，在這個產(chǎn)品領(lǐng)域我國只有少數(shù)廠家采用小噸位真空熔煉的方法生產(chǎn)，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品卷中小，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修難度大，成品率低的缺點(diǎn)，很難滿足我國的配套行業(yè)的需求。因此生產(chǎn)大卷重，超長度的無氧銅帶成了國內(nèi)諸多銅加工工作的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對上述不足之處提供一種高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法，采用電磁脫氧加電磁連鑄的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出合格的無氧銅坯料。保證銅帶含氧量，無氧銅坯結(jié)構(gòu)致密，性能穩(wěn)定，單卷重達(dá)到6噸以上，而且退火采用奧地利進(jìn)口的愛伯納鐘罩式光亮退火爐，銅帶在保護(hù)性氣氛中進(jìn)行無氧化退火，退火后銅帶表面光亮，性能均一穩(wěn)定。在后續(xù)軋制工序中，采用國際上先進(jìn)的液壓AGC軋機(jī)，由于采用前后張力閉環(huán)控制，大大減少了銅帶的斷帶率，斷帶率僅為千分之零點(diǎn)三，大大提高了銅帶的綜合成品率，也為生產(chǎn)超長無氧銅帶提供可靠的設(shè)備保障。本發(fā)明為了填補(bǔ)國內(nèi)超長高精度無氧銅帶的空白，攻克技術(shù)難點(diǎn)，生產(chǎn)達(dá)到國際水平的高精度超長無氧銅帶，必須滿足以下三大要素
1 超長0. 2厚度的銅帶，長度超過7000米，0. 1的銅帶超過14000米，因此，生產(chǎn)的無氧銅(TUtl)密度P =8. 95，寬度450MM，卷重必須控制在6000KG以上。2 高精度成品公差，0. 2厚度的銅帶公差控制在士0. 002MM，表面光亮。3 無氧銅產(chǎn)品的氧含量控制在5PPM以下。(PPM-百萬分一濃度，10_6) 本發(fā)明高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
針對以上的技術(shù)要點(diǎn)，對高精度超長無氧銅分三部分進(jìn)行技術(shù)方案的分析。無氧銅方面，含氧量小于5PPM，鑄錠致密，導(dǎo)電率軟態(tài)105IACS。目前，我國在原料銅坯的熔煉和鑄造上，基本上采用小容量感應(yīng)爐和水平連鑄生產(chǎn)，銅坯氧含量高，表面質(zhì)量差，內(nèi)部空隙率高，組織多為粗大柱狀晶，物理和機(jī)械性能差，產(chǎn)品檔次低。要想生產(chǎn)高純無氧銅帶，就必須在熔煉
階段生產(chǎn)出合格的無氧銅坯料。采用電磁脫氧加電磁連鑄的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出合格的無氧銅坯料。具體技術(shù)方案如下改造原有的水平連鑄結(jié)晶器，在原有結(jié)晶器內(nèi)壁加裝變頻感應(yīng)線圈，加上頻率一定的交變電壓，一是使液態(tài)銅水在凝固之前，在電磁力的作用下快速流動，進(jìn)行連續(xù)的電磁攪拌，使銅液內(nèi)部形成較強(qiáng)烈的還原性動力學(xué)條件，實(shí)現(xiàn)銅液中的雜質(zhì)和氣體的快速上浮，排出，提高銅坯的純凈度，而溶解在銅水中的氧元素，則浮出銅水表面，和覆蓋在銅水表面的煅燒木炭發(fā)生如下反應(yīng) 4C^2=2CU20 0^0+0=2^+00
0^0+00=2^+002
從而將銅水中的絕大部分氧元素除去。二是利用電磁連鑄在鑄坯表面形成向內(nèi)的電磁力，部分抵消銅液的靜壓力，從而降低鑄坯開始凝殼與結(jié)晶器間的滑動摩擦力，以及銅坯表層的溫度梯度，達(dá)到改善結(jié)晶機(jī)制，細(xì)化組織，減少銅坯中柱狀晶厚度，提高等軸晶率，減輕或消除鑄坯表面震痕與熱裂等鑄造缺陷。在這種工藝下，在電磁脫氧和電磁連鑄的綜合作用下，使銅坯的致密度大幅度提升，氧和其他氣體含量大幅度降低，明顯的提高了銅帶的導(dǎo)電，導(dǎo)熱，塑性性能和強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)銅坯的無缺陷生產(chǎn)。本發(fā)明高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法如下
！、按工藝文件規(guī)定選用原材料電解銅，將電解銅加入熔化爐內(nèi)熔煉；熔煉時，要向熔化爐內(nèi)加入50 100毫米厚度的煅燒木炭覆蓋劑，并定時定量補(bǔ)充加入原材料電解銅，熔煉電壓為交流380-400V，熔煉溫度保持在1180-1250°C，熔化爐腔內(nèi)熔化好的銅水爐膛底部流槽潛流入保溫爐腔內(nèi)，保溫爐內(nèi)銅液的溫度通過PID智能儀表調(diào)節(jié)調(diào)壓器檔位，以實(shí)現(xiàn)溫度自動控制，銅液在保溫爐內(nèi)保持鑄造溫度，溫度保持在1180 1250°C，并保持在一定液位高度范圍內(nèi)，液位高度為50 70mm，銅液在液位作用下，流入加裝電磁振蕩線圈的結(jié)晶器，銅液通過加裝電磁振蕩線圈的電磁連鑄結(jié)晶器進(jìn)行電磁脫氧和電磁連鑄水平鑄坯，通過電磁連鑄結(jié)晶器冷卻，即第一次冷卻，結(jié)晶成帶狀銅坯，由引錠機(jī)連續(xù)引拉，引拉速度為100 150mm/min，形成所要求形狀的無氧銅帶坯，無氧銅帶坯出口處裝有第二次冷卻水箱，無氧銅帶坯經(jīng)過第二次冷卻水箱噴水冷卻，冷卻水的流量可進(jìn)行調(diào)節(jié)，水溫、水壓進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，所述冷卻水溫為18 25°C、所述冷卻水壓為0. 8-1. 0兆帕。采用這些控制手段，主要是為了保證結(jié)晶溫度，工藝參數(shù)的穩(wěn)定，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。無氧銅帶坯的拉出是通過引錠機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，引錠機(jī)拉停、反推的時間是連續(xù)可調(diào)的，要根據(jù)材質(zhì)不同、規(guī)格不同、表面質(zhì)量情況，確定最佳控制參數(shù)并及時進(jìn)行調(diào)整，引錠機(jī)PLC程序控制，實(shí)現(xiàn)拉、停、反推、 停的循環(huán)動作。所生產(chǎn)的無氧銅的帶坯的規(guī)格為厚度16毫米，寬度430毫米，單卷重 6000公斤，含氧量小于5PPM，導(dǎo)電率大于105IACS.
2、帶坯經(jīng)雙面銑削機(jī)銑面
上述熔煉工段生產(chǎn)的無氧銅帶坯，表面殘留的一些銅的氧化物，必須進(jìn)行銑面作業(yè)，去除表面的氧化層，將無氧銅帶坯經(jīng)過雙面銑面機(jī)銑削工序，將無氧銅帶坯上下兩面各銑削掉0. 5毫米，達(dá)到表面光潔，無任何表面缺陷的標(biāo)準(zhǔn)，此時的無氧銅帶坯料的規(guī)格為，厚度 15毫米，寬度430毫米。3、銅帶可逆粗中軋銑削后的無氧銅帶坯經(jīng)銅帶可逆粗軋機(jī)的一個軋程，6個道次進(jìn)行可逆軋制，將無氧銅帶坯軋制成無氧銅厚帶。軋制主要參數(shù)如下 道次6
道次分布起始厚度(毫米)軋后厚度(毫米) 1510
10 6 64
43
32
21. 5
軋制力8000千牛軋制速度250米/分前張力150千牛后張力180千牛
此時無氧銅厚帶的規(guī)格為厚度1. 5±0·005毫米 4、厚帶縱剪機(jī)組初剪邊 經(jīng)過粗軋機(jī)的六個道次的軋制，無氧銅帶坯的邊部在壓力軋制的作用下，邊部已經(jīng)出現(xiàn)細(xì)微的鋸齒形的裂口，為了防止無氧銅厚帶在后續(xù)工序中拉力拉斷，必須進(jìn)行無氧銅厚帶剪邊，兩邊各剪掉10毫米，邊部的細(xì)微裂口全部被切除，此時的無氧銅厚帶的規(guī)格為厚度1. 5毫米，寬度410毫米，邊部完好整齊。5、鐘罩式光亮退火爐退火
由于無氧銅帶坯的厚度已經(jīng)加工到無氧銅的厚帶，總的加工率達(dá)到90%，無氧銅帶坯的加工硬度達(dá)到了洛氏450以上，只有進(jìn)行退火作業(yè)，才能進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。鐘罩式光亮退火爐，就是將剪邊后的無氧銅帶坯卷在保護(hù)性氣體的保護(hù)下，進(jìn)行退火作業(yè)，退火工序的主要參數(shù)為
保護(hù)性氣體氮?dú)?純度99. 95%) 退火溫度510 530°C 保溫溫度510 530°C 加熱時間180分鐘保溫時間360分鐘出爐溫度小于30°C 小時耗氣量5立方米
由于無氧銅帶坯在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)性氣體的氣氛中進(jìn)行退火，沒有發(fā)生氧化反應(yīng)，無氧銅帶坯退火后表面光亮無氧化現(xiàn)象。6、厚帶脫脂清洗線表面清洗
將退火后無氧銅帶坯卷經(jīng)過厚帶脫脂清洗線進(jìn)行表面清洗，去除退火后無氧銅帶坯表面殘留的水跡潤滑液殘留，使銅帶坯表面光潔，無任何表面缺陷。7、四輥可逆精軋機(jī)精軋
經(jīng)過厚帶脫脂清洗線清洗過的無氧銅帶坯卷，經(jīng)過四輥可逆精軋機(jī)一個軋程，四個道
道次加工率％ 33. 3 40 33. 3 25
33. 3 25
寬度430-°1毫米次的軋制，將其的厚度軋制到0. 1的無氧銅帶成品厚度道次4
道次分布起始厚度(毫米)軋后厚度(毫米)道次加工率％ 1.50.940
0.90. 544
0. 50. 2550
0. 250. 160
軋制力3000千牛軋制速度400米/分鐘前張力100千牛后張力90千牛
此時的銅帶軋終規(guī)格為0. 毫米寬度410 —αι毫米 8、鐘罩式光亮退火爐成品退火
鐘罩式光亮退火爐，就是將剪邊后的無氧銅帶卷在保護(hù)性氣體的保護(hù)下，進(jìn)行退火作業(yè)，退火工序的主要參數(shù)為
保護(hù)性氣體氮?dú)?純度99. 95%) 退火溫度450 470°C 保溫溫度450 470°C 加熱時間180分鐘保溫時間360分鐘出爐溫度小于30°C 小時耗氣量8立方米此時銅帶已經(jīng)達(dá)到成品的性能狀態(tài)。9、薄帶縱剪機(jī)組成品分切
薄帶縱剪機(jī)組就是將寬幅的無氧銅帶分切成成品要求的窄帶寬度的過程。本流程將 410毫米寬度的無氧銅帶分切成40毫米X 10條，產(chǎn)品的規(guī)格為厚度0. 1±0·002毫米，寬度40 —°_°5毫米
10、包裝機(jī)組包裝和理化檢驗(yàn)
將分切好的無氧銅帶抽樣進(jìn)行理化檢驗(yàn)，測試無氧銅帶的含氧量小于5PPM，導(dǎo)電率大于105IACS，厚度公差0. 1±α°°2，合格后進(jìn)行包裝，以防止氧化和表面污染。11、入庫檢測、儲存
檢測無氧銅帶的重量，無氧銅帶的密度8.9克/立方厘米，檢測厚度、寬度，厚度 0. 1±0·002毫米，寬度40一°_°5毫米，計算無氧銅帶的厚度與薄帶縱剪機(jī)組的光電記米器比較， 確定銅帶的長度大于10000米，然后進(jìn)行倉庫儲存。本發(fā)明高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法采用電磁方式進(jìn)行銅液脫氧，較其他方法具有技術(shù)，裝備，成本，操作，鑄坯質(zhì)量和材料性能，生產(chǎn)安全性等多方面的優(yōu)勢。電磁連鑄水平鑄坯的試驗(yàn)結(jié)果顯示，用上述電磁技術(shù)生產(chǎn)無氧銅鑄坯，密度8. 94-8. 95g/cm3，銅含量 99. 97%-99. 99%，氧含量3-5PPM (10_6)，其他化學(xué)成分符合TUtl標(biāo)準(zhǔn)，鑄坯的力學(xué)性能與經(jīng)過熱擠壓的初加工坯材相當(dāng)，硬態(tài)加工材的相對導(dǎo)電率高于100IACS.，同時在現(xiàn)在的的熔煉鑄造設(shè)備條件下，采用電磁脫氧和電磁連鑄法進(jìn)行無氧銅批量生產(chǎn)的結(jié)果顯示，該技術(shù)對電解銅無需進(jìn)行切邊，去豆處理，提高了材料的利用率和收得率，而且生產(chǎn)的IU和TU1無氧銅，在物理，化學(xué)，力學(xué)性能等方面均可以滿足電真空器件等領(lǐng)域的要求。而且由于改善了鑄坯結(jié)晶狀態(tài)，使鑄坯有了較高的材料性能，使大卷鑄坯的斷帶率降到了 3%。以下，大大提高成品率，也為超長銅帶提供了技術(shù)保證。保證銅帶含氧量，無氧銅坯結(jié)構(gòu)致密，性能穩(wěn)定，單卷重達(dá)到6噸以上，而且退火采用奧地利進(jìn)口的愛伯納鐘罩式光亮退火爐，銅帶在保護(hù)性氣氛中進(jìn)行無氧化退火，退火后銅帶表面光亮，性能均一穩(wěn)定。在后續(xù)軋制工序中，采用國際上先進(jìn)的液壓AGC軋機(jī)，由于采用前后張力閉環(huán)控制，大大減少了銅帶的斷帶率，斷帶率僅為千分之零點(diǎn)三，大大提高了銅帶的綜合成品率，也為生產(chǎn)超長無氧銅帶提供可靠的設(shè)備保障。


以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
圖1是本發(fā)明高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法工藝流程圖。圖2是本發(fā)明高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法的電磁連鑄結(jié)晶器示意圖。圖3是本發(fā)明高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法的電磁連鑄示意圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖1 3，高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法如下
！、按工藝文件規(guī)定選用原材料電解銅板，將電解銅加入熔化爐內(nèi)熔煉；熔煉時，要向熔化爐內(nèi)加入50 100毫米厚度的煅燒木炭覆蓋劑，并定時定量補(bǔ)充加入原材料電解銅， 熔煉電壓為交流380-400V，熔煉溫度保持在1180-1250°C，熔化爐腔內(nèi)熔化好的銅液從爐膛底部流槽潛流入保溫爐腔內(nèi)，保溫爐內(nèi)銅液的溫度通過PID智能儀表調(diào)節(jié)調(diào)壓器檔位， 以實(shí)現(xiàn)溫度自動控制，銅液在保溫爐內(nèi)保持鑄造溫度，溫度保持在1180 1250°C，并保持在一定液位高度范圍內(nèi)，液位高度為50 70mm，銅液在液位作用下，流入加裝電磁振蕩線圈的結(jié)晶器，銅液通過加裝電磁振蕩線圈的電磁連鑄結(jié)晶器進(jìn)行電磁脫氧和電磁連鑄水平鑄坯，通過電磁連鑄結(jié)晶器冷卻，即第一次冷卻，結(jié)晶成帶狀銅坯，由引錠機(jī)連續(xù)引拉，引拉速度為100 150mm/min，形成所要求形狀的無氧銅帶坯，無氧銅帶坯出口處裝有第二次冷卻水箱，無氧銅帶坯經(jīng)過第二次冷卻水箱噴水冷卻，冷卻水的流量可進(jìn)行調(diào)節(jié)，水溫、水壓進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，所述冷卻水溫為18 25°C、所述冷卻水壓為0. 8-1. 0兆帕。采用這些控制手段，主要是為了保證結(jié)晶溫度，工藝參數(shù)的穩(wěn)定，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。無氧銅帶坯的拉出是通過引錠機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，引錠機(jī)拉停、反推的時間是連續(xù)可調(diào)的，要根據(jù)材質(zhì)不同、規(guī)格不同、 表面質(zhì)量情況，確定最佳控制參數(shù)并及時進(jìn)行調(diào)整，引錠機(jī)PLC程序控制，實(shí)現(xiàn)拉、停、反推、停的循環(huán)動作。所生產(chǎn)的無氧銅的帶坯的規(guī)格為厚度16毫米，寬度430毫米，單卷重 6000公斤，含氧量小于5PPM，導(dǎo)電率大于105IACS. 2、帶坯經(jīng)雙面銑削機(jī)銑面
上述熔煉工段生產(chǎn)的無氧銅帶坯，表面殘留的一些銅的氧化物，必須進(jìn)行銑面作業(yè)，去除表面的氧化層，將無氧銅帶坯經(jīng)過雙面銑面機(jī)銑削工序，將無氧銅帶坯上下兩面各銑削掉0. 5毫米，達(dá)到表面光潔，無任何表面缺陷的標(biāo)準(zhǔn)，此時的無氧銅帶坯料的規(guī)格為，厚度15毫米，寬度430毫米。3、銅帶可逆粗中軋
銑削后的無氧銅帶坯經(jīng)銅帶可逆粗軋機(jī)的一個軋程，6個道次進(jìn)行可逆軋制，將15毫米的無氧銅帶坯軋制到1. 5毫米。軋制主要參數(shù)如下 道次6
道次分布起始厚度(毫米)軋后厚度(毫米) 1510
10 6 64
43
32
21. 5
軋制力8000千牛軋制速度250米/分前張力150千牛后張力180千牛
此時無氧銅厚帶的規(guī)格為厚度1. 5±0·005毫米 4、厚帶縱剪機(jī)組初剪邊 經(jīng)過粗軋機(jī)的六個道次的軋制，無氧銅帶坯的邊部在壓力軋制的作用下，邊部已經(jīng)出現(xiàn)細(xì)微的鋸齒形的裂口，為了防止無氧銅厚帶在后續(xù)工序中拉力拉斷，必須進(jìn)行無氧銅厚帶剪邊，兩邊各剪掉10毫米，邊部的細(xì)微裂口全部被切除，此時的無氧銅帶坯的規(guī)格為厚度1. 5毫米，寬度410毫米，邊部完好整齊。5、鐘罩式光亮退火爐退火
由于無氧銅帶坯的厚度已經(jīng)由15毫米的厚度加工到1. 5毫米的無氧銅厚帶，總的加工率達(dá)到90%，無氧銅帶坯的加工硬度達(dá)到了洛氏450以上，只有進(jìn)行退火作業(yè)，才能進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。鐘罩式光亮退火爐，就是將剪邊后的無氧銅厚帶卷在保護(hù)性氣體的保護(hù)下，進(jìn)行退火作業(yè)，退火工序的主要參數(shù)為
保護(hù)性氣體氮?dú)?純度99. 95%) 退火溫度510 530°C 保溫溫度510 530°C 加熱時間180分鐘保溫時間360分鐘出爐溫度小于30攝氏度小時耗氣量5立方米
由于無氧銅厚帶在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)性氣體的氣氛中進(jìn)行退火，沒有發(fā)生氧化反應(yīng)，無氧銅厚帶退火后表面光亮無氧化現(xiàn)象。6、厚帶脫脂清洗線表面清洗
將退火后無氧銅厚帶卷經(jīng)過厚帶脫脂清洗線進(jìn)行表面清洗，去除退火后無氧銅帶坯表面殘留的水跡潤滑液殘留，使無氧銅厚帶表面光潔，無任何表面缺陷。
道次加工率％ 33. 3 40
33. 3 25
33. 3 25
寬度430-°1毫米
7、四輥可逆精軋機(jī)精軋
經(jīng)過厚帶脫脂清洗線清洗過的無氧銅無氧銅厚帶卷，經(jīng)過四輥可逆精軋機(jī)一個軋程， 四個道次的軋制，將其的厚度軋制到0. 1的無氧銅帶成品厚度道次4
道次分布起始厚度(毫米)軋后厚度(毫米)道次加工率％ 1.50.940
0.90. 544
0. 50. 2550
0. 250. 160
軋制力3000千牛軋制速度400米/分鐘前張力100千牛后張力90千牛
此時的銅帶軋終規(guī)格為0. 毫米寬度410 —αι毫米 8、鐘罩式光亮退火爐成品退火
鐘罩式光亮退火爐，就是將剪邊后的無氧銅帶卷在保護(hù)性氣體的保護(hù)下，進(jìn)行退火作業(yè)，退火工序的主要參數(shù)為
保護(hù)性氣體氮?dú)?純度99. 95%)
退火溫度450 470°C
保溫溫度450 470°C
加熱時間180分鐘
保溫時間360分鐘
出爐溫度小于30°C
小時耗氣量8立方米
此時無氧銅帶已經(jīng)達(dá)到成品的性能狀態(tài)。9、薄帶縱剪機(jī)組成品分切
薄帶縱剪機(jī)組就是將寬幅的無氧銅帶分切成成品要求的窄帶寬度的過程。本流程將 410毫米寬度的無氧銅帶分切成40毫米X 10條，產(chǎn)品的規(guī)格為厚度0. 1±0·002毫米，寬度40 —°_°5毫米
10、包裝機(jī)組包裝和理化檢驗(yàn)
將分切好的無氧銅帶抽樣進(jìn)行理化檢驗(yàn)，測試無氧銅帶的含氧量小于5PPM，導(dǎo)電率大于105IACS，厚度公差0. 1±α°°2，合格后進(jìn)行包裝，以防止氧化和表面污染。11、入庫檢測、儲存
檢測無氧銅帶的重量，無氧銅帶的密度8. 9克/立方厘米，厚度0. 1±0·002毫米，寬度 40一°_°5毫米，計算無氧銅帶的厚度與薄帶縱剪機(jī)組的光電記米器比較，確定銅帶的長度大于10000米，然后進(jìn)行倉庫儲存。參照附圖2、3，本發(fā)明高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法的電磁連鑄結(jié)晶器(電磁鑄造裝置)示意圖，電磁連鑄結(jié)晶器包括結(jié)晶器殼體1、中頻電源、感應(yīng)線圈6 (感應(yīng)器)，電磁震蕩器9、屏蔽罩13，冷卻水箱8，底模11和澆注機(jī)構(gòu)。澆注機(jī)構(gòu)由中間包2和澆口塞4組成。中間包2通過安裝在結(jié)晶器殼體1上部，結(jié)晶器殼體1底部設(shè)置有澆口 3，澆口 3內(nèi)裝有澆口塞4，中間包2通過澆口 3與結(jié)晶器殼體1上部連通，結(jié)晶器殼體1上部裝有液面?zhèn)鞲衅?13，液面?zhèn)鞲衅?3與配套的PLC控制器相連，配套的PLC控制器根據(jù)液面?zhèn)鞲衅?3取得結(jié)晶器殼體內(nèi)液面高度信號，控制澆口塞4在澆口內(nèi)上、下位置，來控制澆口開啟大小，使金屬液柱5高度保持不變。電磁鑄造成敗的一個關(guān)鍵，是澆注速度和鑄造速度(拉坯速度)相協(xié)調(diào)，使金屬液柱5高度保持不變。為達(dá)此目的一般采用以液面高度傳感器12反饋控制澆注速度的辦法。結(jié)晶器殼體1上部裝有感應(yīng)線圈6 (感應(yīng)器)，電磁震蕩器9與感應(yīng)線圈6 (感應(yīng)器)相連，感應(yīng)線圈6 (感應(yīng)器)與中頻電源連接，感應(yīng)線圈6 (感應(yīng)器)是用截面為長方形的中空的純銅繞制而成，感應(yīng)線圈6 (感應(yīng)器)中空部通有循環(huán)冷卻水，即第一次冷卻。感應(yīng)線圈6 (感應(yīng)器)做成上下傾斜的。在結(jié)晶器殼體1上端部裝有屏蔽罩14，這是為了使金屬液柱5上方受的磁壓力小于下方，與屏蔽罩14協(xié)調(diào)改善金屬液柱形狀和使其穩(wěn)定。屏蔽罩14用不銹鋼繞制而成，因鑄造過程中屏蔽罩也需要散熱，設(shè)法在其表面流水冷卻。所述中頻電源電流頻率為2000 3000Hz。在結(jié)晶器殼體1下部裝有冷卻水箱8和噴淋管，通過冷卻水箱8和噴淋管對結(jié)晶成帶狀銅坯，噴水冷卻，即第二次冷卻。在結(jié)晶器殼體1底部裝有底模11，底模11通過引錠頭12與牽引機(jī)相連。電磁連鑄結(jié)晶器(電磁鑄造裝置)電磁連鑄過程如下首先將底模11邊緣的上平面移動到電磁連鑄結(jié)晶器半高處，然后啟動中頻電源；澆注；當(dāng)銅液面高度達(dá)一定值時固定輸出功率，噴水冷卻，底模以一定速度向下移動。銅液通過加裝電磁振蕩線圈的電磁連鑄結(jié)晶器進(jìn)行電磁脫氧和電磁連鑄水平鑄坯，通過電磁連鑄結(jié)晶器冷卻(一次冷卻)結(jié)晶成帶狀銅坯，噴水冷卻(二次冷卻)，帶狀銅坯10與底模11連結(jié)以一定速度向下移動，由引錠機(jī)連續(xù)引拉。電磁鑄造成敗的關(guān)鍵，是使金屬液柱穩(wěn)定并使其高度保持一定。為達(dá)此目的，合理選擇工藝參數(shù)是十分重要的。最重要的參數(shù)有電流頻率，電流強(qiáng)度，鑄造速度，噴水冷卻強(qiáng)度。提高電流頻率可降低金屬液柱中電磁攪拌引起的流動，但隨著電流頻率的增大感應(yīng)加熱作用迅速增大，不利于提高鑄造速度，無謂地浪費(fèi)電能。在銅的電磁鑄造中，電流頻率取2000 3000Hz。電流強(qiáng)度是根據(jù)所需要的金屬液柱5高度而定，金屬液柱5高度過低， 金屬液柱5頂面的邊緣向內(nèi)收縮，鑄造過程不易控制；金屬液柱5過高，也造成電能的浪費(fèi)。 金屬液柱5高度控制在30 50mm是適當(dāng)?shù)?，這時所需要的電流強(qiáng)度為3500 5000A。鑄造速度隨噴水冷卻強(qiáng)度而變，采用循環(huán)水噴水冷卻，電磁鑄造速度為100 150mm/min。采用本發(fā)明高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法試產(chǎn)無氧銅坯料600噸，生產(chǎn)原料為智力CCC電解銅，熔煉爐為3噸水平連鑄爐雙流鑄造，鑄坯450 X 16MM,電磁連鑄結(jié)晶器震頻0-5Hz，拉速100-150MM/MIN，生產(chǎn)過程中設(shè)備運(yùn)行良好，工藝操作穩(wěn)定，無氧銅坯無鑄造缺陷。凝固測溫采用鎧裝鎳鉻鎳硅熱電偶，成分檢測分別采用化學(xué)分析法(對銅含量)等離子發(fā)射光譜(對其他非氧元素含量)和氮氧分析儀(對氧含量)，機(jī)械性能采用常規(guī)拉力試驗(yàn)機(jī)，全部銅坯進(jìn)行成分分析檢測，結(jié)果顯示，[Cu] ^ 99. 97%,
=3-5 X 10_6(PPM)，其余成分全部符合TUtl標(biāo)準(zhǔn)，對銅坯結(jié)晶組織，理化和機(jī)械性能進(jìn)行抽檢，結(jié)果顯示，等軸晶率 ^ 90%,表面無裂紋和震痕，表面光潔，屈服強(qiáng)度51MPa，抗拉強(qiáng)度155MPa，延伸率45 頸縮率70% (平均值)
經(jīng)過本發(fā)明高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法生產(chǎn)無氧銅帶坯，經(jīng)軋制為微波磁控管(電真空)用高精度銅帶，經(jīng)日本松下電器公司檢測，在1000攝氏度的溫度下，真空條件下的排氣量僅為普通無氧銅同類產(chǎn)品的40%，等軸晶組織較后者明顯細(xì)化，同時電磁連鑄無氧銅材料的晶粒組織在熱處理后無明顯長大，硬態(tài)加工組織的相對導(dǎo)電率達(dá)到101%IACS。完全達(dá)到其公司的標(biāo)準(zhǔn)。通過以上技術(shù)，本發(fā)明高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法成功生產(chǎn)出含氧量小于5PPM，厚度公差控制在士0. 002，長度達(dá)到7000米的高精度超長無氧銅帶，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，填補(bǔ)國內(nèi)超長高精度無氧銅帶的空白，攻克技術(shù)難點(diǎn)，生產(chǎn)達(dá)到國際水平的高精度超長無氧銅帶，為國家節(jié)約了大量外匯，提高了我國銅加工企業(yè)的影響力。
權(quán)利要求
1. 一種高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法，其特征如下(1)選用原材料電解銅，將電解銅加入熔化爐內(nèi)熔煉；熔煉時，要向熔化爐內(nèi)加入50 100毫米厚度的煅燒木炭覆蓋劑，并定時定量補(bǔ)充加入原材料電解銅，熔煉電壓為交流 380-400V,熔煉溫度保持在1180-1250°C，熔化爐腔內(nèi)熔化好的銅液從爐膛底部流槽潛流入保溫爐腔內(nèi)，保溫爐內(nèi)銅液的溫度通過PID智能儀表調(diào)節(jié)調(diào)壓器檔位，以實(shí)現(xiàn)溫度自動控制，銅液在保溫爐內(nèi)保持鑄造溫度，溫度保持在1180 1250°C，并保持在液位高度范圍內(nèi)，液位高度為50 70mm，銅液在液位作用下，流入加裝電磁振蕩線圈的結(jié)晶器，銅液通過加裝電磁振蕩線圈的電磁連鑄結(jié)晶器進(jìn)行電磁脫氧和電磁連鑄水平鑄坯，通過電磁連鑄結(jié)晶器冷卻，即第一次冷卻，結(jié)晶成帶狀銅坯，由引錠機(jī)連續(xù)引拉，引拉速度為100 150mm/ min,形成所要求形狀的無氧銅帶坯，無氧銅帶坯出口處裝有第二次冷卻水箱，無氧銅帶坯經(jīng)過第二次冷卻水箱噴水冷卻，冷卻水的流量可進(jìn)行調(diào)節(jié)，水溫、水壓進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，所述冷卻水溫為18 25°C，所述冷卻水壓為0. 8-1. 0兆帕，無氧銅帶坯帶坯的拉出是通過引錠機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，引錠機(jī)拉停、反推的時間是連續(xù)可調(diào)的，引拉機(jī)PLC程序控制，實(shí)現(xiàn)拉、停、反推、停的循環(huán)動作；(2)帶坯經(jīng)雙面銑削機(jī)銑面上述熔煉工段生產(chǎn)的無氧銅帶坯，表面殘留的一些銅的氧化物，必須進(jìn)行銑面作業(yè)，去除表面的氧化層，將無氧銅帶坯經(jīng)過雙面銑面機(jī)銑削工序，將無氧銅帶坯上下兩面各銑削掉0. 5毫米，達(dá)到表面光潔，無任何表面缺陷的標(biāo)準(zhǔn)；(3)銅帶可逆粗中軋銑削后的無氧銅帶坯經(jīng)銅帶可逆粗軋機(jī)的一個軋程，6個道次進(jìn)行可逆軋制，將無氧銅帶坯軋制成無氧銅厚帶；其中軋制力8000千牛，軋制速度250米/分，前張力150千牛后張力180千牛；(4)厚帶縱剪機(jī)組初剪邊經(jīng)過粗軋機(jī)的六個道次的軋制，無氧銅帶坯的邊部在壓力軋制的作用下，邊部已經(jīng)出現(xiàn)細(xì)微的鋸齒形的裂口，為了防止無氧銅帶坯在后續(xù)工序中拉力拉斷，必須進(jìn)行無氧銅厚帶剪邊，兩邊各剪掉10毫米，邊部的細(xì)微裂口全部被切除，邊部完好整齊；(5)鐘罩式光亮退火爐退火由于無氧銅帶坯的厚度已經(jīng)加工到無氧銅厚帶的厚度，總的加工率達(dá)到90%，無氧銅帶坯的加工硬度達(dá)到了洛氏450以上，只有進(jìn)行退火作業(yè)，才能進(jìn)行后續(xù)作業(yè)，鐘罩式光亮退火爐，就是將剪邊后的無氧銅厚帶卷在保護(hù)性氣體的保護(hù)下，進(jìn)行退火作業(yè)，退火工序的主要參數(shù)為保護(hù)性氣體氮?dú)猓兌?9. 95%， 退火溫度510 530°C 保溫溫度510 530°C 加熱時間180分鐘保溫時間360分鐘出爐溫度小于30°C 小時耗氣量5立方米由于無氧銅厚帶在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)性氣體的氣氛中進(jìn)行退火，沒有發(fā)生氧化反應(yīng)，無氧銅厚帶退火后表面光亮無氧化現(xiàn)象；(6)厚帶脫脂清洗線表面清洗將退火后無氧銅厚帶卷經(jīng)過厚帶脫脂清洗線進(jìn)行表面清洗，去除退火后無氧銅帶坯表面殘留的水跡潤滑液殘留，使無氧銅厚帶表面光潔，無任何表面缺陷(7)四輥可逆精軋機(jī)精軋經(jīng)過厚帶脫脂清洗線清洗過的無氧銅厚帶卷，經(jīng)過四輥可逆精軋機(jī)一個軋程，四個道次的軋制，將其的無氧銅厚帶厚度軋制到無氧銅帶成品厚度；其中軋制力3000千牛，軋制速度400米/分鐘，前張力100千牛后張力90千牛；(8)鐘罩式光亮退火爐成品退火鐘罩式光亮退火爐，就是將剪邊后的無氧銅帶卷在保護(hù)性氣體的保護(hù)下，進(jìn)行退火作業(yè)，退火工序的主要參數(shù)為保護(hù)性氣體氮?dú)?，純?9. 95%，退火溫度450 470°C，保溫溫度450 470°C，加熱時間180分鐘，保溫時間360分鐘，出爐溫度小于30°C，小時耗氣量8立方米，此時無氧銅帶已經(jīng)達(dá)到成品的性能狀態(tài)；(9)薄帶縱剪機(jī)組成品分切薄帶縱剪機(jī)組就是將寬幅的無氧銅帶分切成成品要求的窄帶寬度的過程；(10)包裝機(jī)組包裝和理化檢驗(yàn)將分切好的無氧銅帶抽樣進(jìn)行理化檢驗(yàn)，測試無氧銅帶的含氧量小于5PPM，導(dǎo)電率大于105IACS，厚度公差0. 1±α°°2，合格后進(jìn)行包裝，以防止氧化和表面污染；(11)入庫檢測、儲存檢測無氧銅帶的重量、厚度、寬度，無氧銅帶的密度8. 9克/立方厘米，檢測厚度、寬度， 計算無氧銅帶的厚度與薄帶縱剪機(jī)組的光電記米器比較，確定銅帶的長度大于10000米， 然后進(jìn)行倉庫儲存。
2.根據(jù)權(quán)利用要求1所述高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法，其特征在于工序(1)所生產(chǎn)的無氧銅帶坯含氧量小于5ΡΡΜ，導(dǎo)電率大于105IACS。
3.根據(jù)權(quán)利用要求1所述高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法，其特征在于電磁連鑄結(jié)晶器包括結(jié)晶器殼體、中頻電源、感應(yīng)線圈，電磁震蕩器、屏蔽罩，冷卻水箱，底模和澆注機(jī)構(gòu)，澆注機(jī)構(gòu)由中間包和澆口塞組成，中間包通過安裝在結(jié)晶器殼體上部，結(jié)晶器殼體底部設(shè)置有澆口，澆口內(nèi)裝有澆口塞，中間包通過澆口與結(jié)晶器殼體上部連通，結(jié)晶器殼體上部裝有液面?zhèn)鞲衅?，液面?zhèn)鞲衅髋c配套的PLC控制器相連，配套的PLC控制器根據(jù)液面?zhèn)鞲衅魅〉媒Y(jié)晶器殼體內(nèi)液面高度信號，控制澆口塞在澆口內(nèi)上、下位置，來控制澆口開啟大小，使金屬液柱高度保持不變；結(jié)晶器殼體上部裝有感應(yīng)線圈，電磁震蕩器與感應(yīng)線圈相連，感應(yīng)線圈與中頻電源連接，感應(yīng)線圈是用截面為長方形的中空的純銅繞制而成，感應(yīng)線圈中空部通有循環(huán)冷卻水， 即第一次冷卻，感應(yīng)線圈做成上下傾斜的，在結(jié)晶器殼體上端部裝有屏蔽罩；在結(jié)晶器殼體下部裝有冷卻水箱和噴淋管，通過冷卻水箱和噴淋管對結(jié)晶成帶狀銅坯，噴水冷卻，即第二次冷卻；在結(jié)晶器殼體底部裝有底模，底模通過引錠頭與牽引機(jī)相連。
4.根據(jù)權(quán)利用要求1所述高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法，其特征在于所述電磁連鑄結(jié)晶器的中頻電源電流頻率為2000 3000Hz。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法，屬于無氧銅帶生產(chǎn)加工制造領(lǐng)域。高精度超長無氧銅帶生產(chǎn)方法如下(1)選用原材料電解銅，將電解銅加入熔化爐內(nèi)熔煉，銅液流入加裝電磁振蕩線圈的結(jié)晶器，銅液通過加裝電磁振蕩線圈的電磁連鑄結(jié)晶器進(jìn)行電磁脫氧和電磁連鑄水平鑄坯，通過電磁連鑄結(jié)晶器冷卻，結(jié)晶成帶狀銅坯，由引錠機(jī)連續(xù)引拉；(2)帶坯經(jīng)雙面銑削機(jī)銑面；(3)銅帶可逆粗中軋；(4)厚帶縱剪機(jī)組初剪邊；(5)鐘罩式光亮退火爐退火；(6)厚帶脫脂清洗線表面清洗；(7)四輥可逆精軋機(jī)精軋；(8)鐘罩式光亮退火爐成品退火；(9)薄帶縱剪機(jī)組成品分切；(10)包裝機(jī)組包裝和理化檢驗(yàn)；(11)入庫檢測、儲存。
文檔編號C21D9/663GK102199711SQ201110094479
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者曹德林, 王英華, 薛濟(jì)萍 申請人:中天合金技術(shù)有限公司