CN100445624C - 大直径白铜管的制作工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种大直径白铜管的制备工艺方法，主要利用扩径拉伸与缩径拉伸相结合的方法制作白铜管，其工艺方法为：熔铸→锯切→挤压→锯切→扩径拉伸→退火→缩径拉伸→探伤→退火→包装；以实现大直径白铜管的拉伸，并提高生产效率，从而实现制作高精度、大直径的白铜管产品。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属材料加工技术领域，具体地讲涉及一种利用扩径拉伸与缩径拉伸相结合制作白铜管的工艺方法。
背景技术
白铜冷凝管产品为一种以铜镍合金为基体，并添加有铁、锰等元素的合金管，因呈现白色而被称为白铜管。由于其具有良好的耐腐蚀性和耐海水性能，化学成分稳定，故广泛应用于火力和原子能发电及船舶用冷凝器、海上石油平台、海水淡化装置、供水加热器、蒸馏器、油冷却器、蒸馏水装置的热交换器。市场前景十分广阔。
现有的白铜管生产通常的工艺有三种：
1.熔铸→锯切→挤压→锯切→酸洗→直条缩径拉伸(可以多道次)→定尺→锯切→涡流探伤→退火→捆扎包装
2.熔铸→锯切→挤压→锯切→酸洗→轧制→定尺锯切→直条缩径拉伸(可以多道次)→定尺→锯切→涡流探伤→退火→捆扎包装
3.熔铸→锯切→挤压→锯切→矫直→轧管→盘拉(可以多道次)→缩径拉伸/重卷→退火→包装；
通常白铜管拉伸采用的是缩径拉伸的方法，以上三种的工艺各有特点，但是从生产的规格大小上来说，第一种工艺可生产的规格比较大，第二种工艺由于受轧机的限制，轧制后坯料直径大部分在100毫米以下，第三种工艺除了受轧机限制，还受到盘拉机的规格限制，更适应小规格白铜管的生产。上述三种方法均难以满足更大口径的白铜管生产，无法满足市场对白铜管要求的直径更大、精度更高的发展需求。
公开号：CN1754649公开了一种利用盘拉制作白铜冷凝管的工艺方法，其制作的直条管规格范围：φ4～φ25×0.4～2mm，属于采用缩径拉伸制作小口径白铜管。
发明内容
本发明的目的是提出一种利用扩径拉伸与缩径拉伸相结合的制作白铜管的产大直径、高精度的白铜管产品。
本发明所提出的工艺方法为：其生产工艺主要包括：熔铸、锯切、挤压、锯切、扩径拉伸、退火、缩径拉伸、退火、包装。其中，拉伸包括扩径拉伸和缩径拉伸，扩径拉伸和缩径拉伸都可以多道次，还可以循环或交替进行，缩径延伸系数控制在1.05～1.45之间，扩径延伸系数控制在0.85～1.15之间，拉伸过程中内外进行润滑，拉伸之前在管坯的内外壁和拉伸工具上要均匀的涂抹上润滑油，拉伸过程中还要采用乳液润滑或者油润滑。扩径拉伸采用的扩径芯头锥度为6°～15°，扩径芯头采用拉杆固定，扩径芯头的大头定径带直径大于管坯内径，扩径芯头的小头直径小于管坯内径直径，并可插入管坯内孔进行移动形成扩径拉伸加工；缩径拉伸采用拉伸模和拉伸芯头，拉伸模模角为9°～12°，拉伸芯头可采用固定短芯头或游动芯头，游动芯头锥度为8°～11°，拉模角与游动芯头角度差为1°～3°。
本发明生产大直径白铜管时，在进行多道次扩径拉伸和中间退火后，再经过缩径拉伸(可以是多道次)，并且可以扩径拉伸和缩径拉伸循环或交替进行，但是最终拉伸道次通常采用缩径拉伸，使之成为所需要的成品规格。
本发明生产大直径白铜管时，对最后一道次实施一定加工率的缩径拉伸加工的延伸系数：1.05～1.45，以保证拉伸后管材的平直度。
本发明生产大直径白铜管时，采用挤压工艺供坯的方式，即采用脱皮挤压方式，挤出的管坯可以直接进入水槽内进行快速冷却的水封挤压，防止管坯表面氧化，以及细化控制管坯的晶粒；也可以不采用水封挤压，直接挤压出管坯在空气中直接进行冷却。
本发明工艺方法生产的大直径白铜管的产品规格范围：φ150～φ330×2.5～10.0mm，其性能符合国标GB/T8890-1998或美标ASTM B111或合同要求；软态退火性能满足：Rm≥300Mpa、A≥25％，或上述标准要求。
本发明工艺方法中：
熔铸：使用无芯或有芯感应炉进行熔炼铸造锭坯，熔炼温度：1240～1320℃，铸造速度：1.2～3.5m/h，其化学成分符合GB5234-2001。
挤压：挤压工艺的加热温度：960～1060℃，挤压速度：10～40mm/s，挤压比：7～25，压余厚度：25～70mm。加热的铸锭被推入挤压机挤压筒内，挤压轴挤制铸锭经模具出口流出，如果采用水封冷却，则模具出口和一个充满水的水槽相连，挤出的管坯直接进入水槽内进行快速冷却，防止管坯表面氧化，以及细化挤制管坯的晶粒，也可以不采用水封冷却在空气中直接进行冷却；在挤制的同时进行铸锭脱皮，脱皮厚度可达0.5～2.0mm。待挤压完结后再从挤压筒内顶出挤压的铜皮、压余，落入废料箱。
拉伸：拉伸包括扩径拉伸和缩径拉伸，扩径拉伸和缩径拉伸都可以分别为多道次，还可以循环或交替进行；缩径延伸系数控制在1.05～1.45之间，扩径延伸系数控制在0.85～1.15之间，拉伸过程中内外进行润滑，拉伸之前在管坯的内外壁和拉伸工具上要均匀的涂抹上润滑油，拉伸过程中还可以采用乳液润滑或者油润滑。扩径采用的扩径芯头锥度：6°～15°，扩径芯头采用拉杆固定，扩径芯头的大头定径带直径大于管坯内径、芯头的小头直径小于管坯内径并可插进管坯内径孔内进行移动形成扩径拉伸加工；缩径拉伸采用芯头和拉伸模，缩径拉伸的拉伸模模角：9°～12°，并且芯头可采用固定短芯头，也可采用游动芯头，游动芯头锥度8°～11°，拉模角与游动芯头角度差为1°～3°。但是最终拉伸道次通常采用缩径拉伸，这样更容易控制管材的精度，使之成为所需要的成品规格；本发明生产大直径白铜管时，对最后一道次实施一定加工率的拉伸加工延伸系数：1.05～1.45，以保证拉伸后管材的平直度；扩径拉伸速度0.5～10米/分，缩径拉伸速度4～40米/分。
探伤：管材进行涡流探伤，最终保证直条状白铜管符合客户要求。
退火：根据产品制作工艺确定退火工艺制度。退火分为中间退火和成品退火，采用光亮退火炉进行退火。退火工艺制度：中间退火740～810℃，保温时间1.2～2.5小时；成品退火700～800℃，保温时间1.2～2.5小时。
本发明提出的工艺方法中，采取扩径拉伸和缩径拉伸相结合的制作方法，可以实现大直径白铜管的拉伸，大大扩展了白铜管的直径范围，采用该方法可以生产出直径300mm以上，壁厚2.5～10mm的大直径白铜管，更好地满足市场对不同直径范围白铜管的需求。
本发明工艺方法在挤压工序中可以采用水封挤压与脱皮的处理方式，与现有工艺中管坯必须采用酸洗去除管坯表面产生的氧化皮比较，减少了工艺处理过程，进一步保证了产品表面质量。
采用本发明的技术方案具有如下优点：
本发明工艺方法生产的大直径白铜管的产品规格范围：φ150～φ330×2.5～10.0mm，其性能符合国标GB/T8890一1998或美标ASTM B111或合同要求；软态退火性能满足：Rm≥300Mpa、A≥25％，或上述标准要求。
附图说明
图1为本发明生产工艺流程图。
具体实施方式
结合附图给出的实施例对本发明加以进一步说明：
实施例1：
一种软态B10直条白铜管，规格：φ324×4.0mm，Rm≥300Mpa，A≥25％。
1.熔铸：熔铸成φ410mm规格的铸锭。使用无芯感应炉进行熔铸，熔炼温度：1240℃，铸造速度：1.5m/h，其化学成分符合GB5234-2001。
2.挤压：挤制成φ300×10mm的管坯。使用挤压机与配套芯棒进行挤压，挤压的同时采用脱皮方式；加热的铸锭被推入挤压机挤压筒内，挤压轴挤制铸锭经模具出口流出，挤出的管坯在空气中进行冷却，在挤制的同时进行铸锭脱皮，脱皮厚度可达1.2mm。待挤压完结后再从挤压筒内顶出挤压的铜皮、压余，落入废料箱。挤压工艺的加热温度：960℃，挤压速度：20mm/s，挤压比：10，压余厚度：55mm。
3.锯切：使用锯床进行头尾切断。
4.拉伸：采用拉伸机进行9道次拉伸，其中第1、2、3、4、8道次为扩径拉伸，扩径拉伸在液压拉伸机上进行；第5、6、7、9道次为缩径拉伸，在直条拉伸机上进行；1道次延伸系数0.97，2道次延伸系数0.98，3道次延伸系数0.98，4道次延伸系数0.98，5道次延伸系数120，6道次延伸系数1.21，7道次延伸系数1.26，8道次延伸系数0.99，9道次延伸系数1.37；拉伸至成品φ324×4.0mm，在拉伸过程中使用油润滑，扩径拉伸每道次采用不同规格扩径芯头，扩径芯头采用拉杆固定，扩径芯头锥度：6°，缩径拉伸每道次采用不同规格的拉模及不同规格的芯头，拉伸模模角：9°，芯头采用固定短芯头。
5.探伤：采用内插式芯头进行探伤，保证符合客户要求。
6.退火：采用光亮退火炉进行中间退火及成品退火。退火工艺制度：中间退火740℃，保温时间120分钟；成品退火700℃，保温时间120分钟。最终检测性能为：Rm≥300Mpa、A≥25％，完全满足合同要求。
7.包装：按合同进行成品包装并进行发货。
实施例2：
一种软态B10直条白铜管，规格：φ219×4.0mm，Rm≥300Mpa、A≥25％。
1.熔铸：熔铸成φ410mm规格的铸锭。使用无芯感应炉进行熔铸，熔炼温度：1320℃，铸造速度：3.5m/h，其化学成分符合GB5234-2001。
2.挤压：挤制成φ260×10mm的管坯。使用挤压机与配套芯棒进行挤压，挤压工艺中采用铸锭脱皮方式；加热的铸锭被推入挤压机挤压筒内，挤压轴挤制铸锭经模具出口流出，挤出的管坯在空气中进行冷却，在挤制的同时进行铸锭脱皮，脱皮厚度可达1.0mm。待挤压完结后再从挤压筒内顶出挤压的铜皮、压余，落入废料箱。挤压工艺的加热温度：1060℃，挤压速度：20mm/s，挤压比：11.88，压余厚度：65mm。
3.锯切：使用锯床进行头尾切断。
4.拉伸：采用拉伸机进行6道次拉伸，其中第1道次为扩径拉伸，扩径拉伸在液压拉伸机上进行；第2、3、4、5、6道次为缩径拉伸，在直条拉伸机上进行；1道次延伸系数0.963，2道次延伸系数1.183，3道次延伸系数1.224，4道次延伸系数1.236，5道次延伸系数1.232，6道次延伸系数1.296：拉伸至成品φ219×4.0mm，在拉伸过程中使用乳液润滑，扩径拉伸采用的扩径芯头锥度：12°，扩经芯头采用拉杆固定；缩径拉伸每道次采用不同规格的拉模及不同规格的芯头，拉伸模模角：12°，芯头采用固定短芯头。
5.探伤：采用内插式芯头进行探伤，保证符合客户要求。
6.退火：采用光亮退火炉进行中间退火及成品退火。退火工艺制度：中间退火810℃，保温时间120分钟；成品退火700℃，保温时间110分钟，采用光亮退火炉进行成品光亮退火。最终检测性能为：Rm≥300Mpa、A≥25％，完全满足合同要求。
实施例3：
一种软态B10直条白铜管，规格：φ159×2.5mm，Rm≥300Mpa、A≥25％。
1.熔铸：熔铸成φ360mm规格的铸锭。使用无芯感应炉进行熔铸，熔炼温度：1270℃，铸造速度：2.5m/h，其化学成分符合GB5234-2001。
2.挤压：挤制成φ210×10mm的管坯。使用挤压机与配套芯棒进行挤压，挤压工艺中采用水封挤压的同时进行铸锭脱皮；加热的铸锭被推入挤压机挤压筒内，挤压轴挤制铸锭经模具出口流出，挤出的管坯直接进入水槽内进行快速冷却，并在挤制的同时进行铸锭脱皮，脱皮厚度可达1.5mm。待挤压完结后再从挤压筒内顶出挤压的铜皮、压余，落入废料箱。挤压工艺的加热温度：990℃，挤压速度：25mm/s，挤压比：12.6，压余厚度：40mm。
3.锯切：使用锯床进行头尾切断。
4.拉伸：采用拉伸机进行8道次拉伸，其中第1道次为扩径拉伸，扩径拉伸在液压拉伸机上进行；第2、3、4、5、6、7、8道次为缩径拉伸，在直条拉伸机上进行；1道次延伸系数0.953，2道次延伸系数1.196，3道次延伸系数1.232，4道次延伸系数1.249，5道次延伸系数1.260，6道次延伸系数1.300，7道次延伸系数1.423，8道次延伸系数1.250；拉伸至成品φ159×2.5mm，在拉伸过程中使用乳液润滑，扩径拉伸采用的扩径芯头锥度：15°，芯头采用拉杆固定；缩径拉伸每道次采用不同规格的拉模及不同规格的芯头，拉伸模模角：12°，第2、3、4、5、6、7道次的芯头采用固定短芯头，第8道次的芯头采用游动芯头，芯头的锥度为10°。
5.探伤：采用内插式芯头进行探伤，保证符合客户要求。
6.退火：采用光亮退火炉进行中间退火及成品退火。退火工艺制度：中间退火790℃，保温时间120分钟；成品退火770℃，保温时间110分钟，采用光亮退火炉进行成品光亮退火。最终检测性能为：Rm≥300Mpa、A≥25％，完全满足合同要求。
Claims (10)
1、一种大直径白铜管的制作工艺方法，其特征在于：其工艺方法依次为：熔铸、锯切、挤压、锯切、扩径拉伸、退火、缩径拉伸、探伤、退火、包装；本工艺方法中，采用扩径拉伸与缩径拉伸相结合的方式可以制备出直径Φ150～330mm，壁厚2.5～10mm的大口径白铜管，其性能符合国标GB/T8890或美标ASTMB111；软态退火性能满足：Rm≥300MPa、A≥25％，或上述标准要求。
2，根据权利要求1所述的一种大直径白铜管的制作工艺方法，其特征在于：使用无芯或有芯感应炉进行熔炼铸造锭坯，熔炼温度：1240～1320℃，铸造速度：1.2～3.5m/h，其化学成分符合GB5234-2001。
3、根据权利要求1所述的一种大直径白铜管的制作工艺方法，其特征在于：所述扩径拉伸与缩径拉伸采用相结合的方式进行加工，扩径芯头采用拉杆固定，扩径芯头的大头定径带直径大于管坯内径，扩径芯头的小头直径小于管坯内径，并可插入管坯内径孔内进行移动形成扩径拉伸加工；缩径拉伸采用拉伸模和拉伸芯头进行拉伸加工。
4、根据权利要求1所述的一种大直径白铜管的制作工艺方法，其特征在于：所述扩径拉伸与缩径拉伸可以分别多道次进行或可以采用交替方式进行。
5、根据权利要求1所述的一种大直径白铜管的制作工艺方法，其特征在于：所述缩径拉伸的缩径延伸系数控制在1.05～1.45之间；扩径拉伸的扩径延伸系数控制在0.85～1.15之间。
6，根据权利要求1所述的一种大直径白铜管的制作工艺方法，其特征在于：挤压工艺加热温度：960～1060℃，挤压速度：10～40mm/s，挤压比：7～25，压余厚度：25～70mm。
7、根据权利要求1所述的一种大直径白铜管的制作工艺方法，其特征在于：所述扩径拉伸速度为0.5～10米/分，缩径拉伸速度为4～40米/分。
8，根据权利要求1所述的一种大直径白铜管的制作工艺方法，其特征在于：扩径采用的扩径芯头锥度：6°～15°，缩径拉伸的拉伸模模角：9°～12°，缩径拉伸的芯头采用固定短芯头或采用游动芯头，游动芯头锥度：8°～11°，拉模角与游动芯头角度差：1°～3°。
9、根据权利要求1所述的一种大直径白铜管的制作工艺方法，其特征在于：对最后一道次实施一定加工率的缩径拉伸加工的延伸系数：1.05～1.45，以保证拉伸后管材的平直度。
10、根据权利要求1所述的一种大直径白铜管的制作工艺方法，其特征在于：根据产品制作工艺确定退火工艺制度；退火分为中间退火及成品退火；退火工艺制度：中间退火740～810℃、保温时间1.2～2.5小时；成品退火700～800℃、保温时间1.2～2.5小时。
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