CN100489127C - 一种磁控管用铜管的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种磁控管用铜管的制备工艺，其特征是：其制备工艺步骤如下：配料→熔炼→转炉→脱氧→铸造→检测→加热→挤压→轧管→拉伸→扒皮→拉伸→精整→检查入库；制备出的磁控管用铜管的化学成分达到：Cu≥99.99%、O≤0.0005%、P≤0.0006%、S≤0.0015%、Fe≤0.0010%，并且晶界处无因氢气泡引起的氢脆或晶界分离现象；力学性能及尺寸偏差均能满足用户要求，完全可以替代进口材料，该工艺具有很强的使用价值。
Description
技术领域
一种磁控管用铜管的制备工艺属于有色金属加工技术领域，属于微波加热设备的心脏部件磁控管用铜加工产品材料。
背景技术：
近年来随着人们生活水平的不断提高，微波炉正逐渐走入千家万户，微波炉的心脏部件是磁控管，磁控管中使用的铜管材，目前国内年需求量高达3000吨左右，但绝大部分都依赖进口。
磁控管所使用的铜管材，是一种技术含量要求极高的高纯无氧铜管，根据产品的适用性，磁控管用铜管的关键特性及成分要求有：
1.特性：材质，尺寸公差，性能，表面质量；
2.其化学成分要求：Cu≥99.99％、O≤0.0005、P≤0.0006、S≤0.0015、Fe≤0.0010％，并且不允许晶界处有因氢气泡引起的氢脆或晶界分离现象。
尺寸允许偏差见表1：
表1 磁控管尺寸允许偏差 mm
| 规格 | 外径允许偏差 | 内径允许偏差 | 壁厚不均度 |
| 39×34.7(内) | ±0.05 | ±0.05 | ≤0.15 |
| 40×34.8(内) | ±0.05 | —0.15 | ≤0.20 |
| 39×34.8(内) | ±0.05 | +0.04 | ≤0.20 |
注：根据壁厚不均度测算偏心率要求3.48～4.7％以内(国标普通管材偏心率8～10％)。
性能：力学性能见表2
表2 磁控管力学性能
| 牌号 | 状态 | 抗拉强度(N/mm<sup>2</sup>) | 硬度(HV<sub>1</sub>) |
| C1011 | Y | ≥315 | ≥80 |
产品：表面无锈斑、划伤、凹陷、油污等缺陷。
目前国内生产的铜管由于O含量不能保证≤0.0005％，氧含量过高造成在晶界处出现因氢气泡引起氢脆或晶界分离现象；另外还由于P、Fe等杂质过高造成铜管在磁控管使用中发热以及产品尺寸偏差过大对用户最终装机后的整机性能产生影响等缺陷。
发明内容：
为了克服上述缺陷及增强本国工业及节约大量外汇，基于自己的工业基础，研发出一种磁控管所用的铜加工管材。本发明主要解决现有生产铜管氧含量过高造成在晶界处出现因氢气泡引起氢脆或晶界分离现象，本发明采用的工艺流程方法如下：
配料→熔炼→转炉→脱氧→铸造→检测→加热→挤压→轧管→拉伸→扒皮→拉伸→精整→检查入库。
配料：本技术方案选用优质原料即采用切除四边的高纯阴极铜作为配料进行杂质含量控制，并采用预热装置对其进行预热干燥，消除配料上的水分，预热温度：250～400℃，另外通入氮气进行保护。
熔炼：本技术方案采用熔炼炉进行熔炼。熔炼中通入氮气或采用惰性气体进行保护，熔炼温度：1170～1200℃；熔炼过程中为了减少因覆盖吸潮对氧含量控制的影响，采用颗粒石墨或锻烧木炭或烟灰进行溶液表面覆盖，起到保温、脱氧和隔绝空气作用，防止氧的二次进入，覆盖厚度：100～200mm。
转炉：本技术方案采用将熔炼好的铜液转入保温炉进行保温，为了使炉内形成还原性气氛，本技术方案采用惰性气体进行保护，排除保温炉内的空气，控制氧含量；为了减少因覆盖吸潮对氧含量控制的影响，采用颗粒石墨或锻烧木炭或烟灰进行溶液表面覆盖，起到保温、脱氧和隔绝空气作用，有效防止二次氧的进入；覆盖厚度：150～250mm；转炉温度：1130～1165℃；并采用对溶体进行静置方法，增加扩散脱氧的静置时间，达到扩散脱氧效果，静置时间：30～60min。
脱氧：为了控制氧含量本技术方案在保温炉内采用加入0.0002％P进行脱氧，P以Cu—P中间合金方式加入，确保铸造的铸锭中的含氧量O≤0.0005％；中间合金采用隔炉加入的方式减少杂质中P的含量。
铸造：本技术方案中的铸造采用半连续振动进行铸锭及对结晶器采用通水进行冷却，有利于实现自下而上的方向性凝固，有利于排气及有效防止铸造过程中进氧，铸造温度：1150～1170℃，铸造速度：70～135mm/min，结晶器的冷却水压：20～80KPa。
检测：从铸锭底部和浇口处取样进行检测，为了保证氧含量取样的代表性，采用从底部500mm以上处扒皮取样、浇口100mm以上处扒皮取样，进行检测。
加热：本技术方案采用加热炉对铸锭进行加热，加热温度：720～900℃，并采用N2气体进行保护或N2+0.1～2％H2的气体进行保护。
挤压：为了保证偏差要求，本技术方案采用挤压机对加热的铸锭进行水封挤压成管坯；管坯平均壁厚偏差控制：±0.6mm，壁厚偏心率控制范围：≤7％。
轧管：为了保证偏差要求，本技术方案采用轧管机对管坯进行轧制并对轧制后的管坯内表面进行锯屑清除；管坯平均壁厚：±0.15mm，壁厚偏心率：0～5％。
拉伸：本技术方案采用拉伸机对轧制后的管坯进行拉伸或多道次拉伸，拉伸加工率：1.15～1.45；配套拉伸加工使用的拉模尺寸：Φ1±0.01mm，游动芯头尺寸：小头：Φ2±0.01mm、大头：Φ3±0.05mm。
扒皮：本技术方案采用扒皮模对拉伸后的管坯进行扒皮或多次扒皮加工，消除管坯表面缺陷，扒皮加工量：0.1～0.2mm。
拉伸：本技术方案采用对扒皮后的管坯再次进行拉伸；此项工序为多道次拉伸，但最后一次拉伸为成品拉伸加工；前面的拉伸加工率：1.15～1.45，成品拉伸加工率：1.25～1.45；配套拉伸加工使用的拉模尺寸：Φ1±0.01mm，游动芯头尺寸：小头：Φ2±0.01mm、大头：Φ3±0.05mm。
精整：采用矫直机对管材进行矫直，并采用锯床切头、尾。
检查入库：按合同要求进行检测合格后入库。
由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下积极效果：
采用本技术方案制备出的磁控管用铜管材，其化学成分达到：Cu≥99.99％、O≤0.0005％、P≤0.0006％、S≤0.0015％、Fe≤0.0010％，并且晶界处无因氢气泡引起的氢脆或晶界分离现象；力学性能及尺寸偏差均能满足用户要求；替代进口为国家节约大量外汇。
附图说明
图1为一种磁控管用铜管的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
实施例1：
磁控管用铜管：Φ39±0.05X34.7±0.05mm
1)配料：选用切除四边的高纯阴极铜作为配料并采用预热装置对其进行预热干燥，预热温度：250℃，并通入氮气进行保护。
2)熔炼：采用熔炼炉进行熔炼。熔炼中采用惰性气体进行保护，熔炼温度：1170℃；熔炼过程中为了减少因覆盖吸潮对氧含量控制的影响，采用锻烧木炭进行溶液表面覆盖，起到保温、脱氧和隔绝空气作用，避免氧的二次进入，覆盖厚度：100mm。
3)转炉：将熔炼好的铜液转入保温炉进行保温，为了使炉内形成还原性气氛，采用惰性气体进行保护，排除保温炉内的空气，控制氧含量；为了减少因覆盖吸潮对氧含量控制的影响，采用颗粒石墨进行溶液表面覆盖，起到保温、脱氧和隔绝空气作用，覆盖厚度：150mm；转炉温度：1130℃；并采用对溶体进行静置方法，达到扩散脱氧效果，静置时间：30min。
4)脱氧：在保温炉内采用加入0.0002％P进行脱氧，P以Cu—P中间合金方式加入，确保铸造的铸锭中的含氧量O≤0.0005％；中间合金采用隔炉加入的方式。
5)铸造：铸锭采用半连续振动进行铸造及对结晶器采用通水进行冷却；有利于实现自下而上的方向性凝固，有利于排气及有效防止铸造过程中进氧，铸造温度：1150℃，铸造速度：70mm/min，结晶器的冷却水压：20KPa。
6)检测：从铸锭底部和浇口取样进行检测，为了保证氧含量取样的代表性，采用从底部500mm以上处扒皮取样、浇口100mm以上处扒皮取样，进行检测。
7)加热：采用加热炉对铸锭进行加热，加热温度：720℃，并采用N2气体进行保护。
8)挤压：采用挤压机对加热的铸锭进行水封挤压成管坯；管坯平均壁厚偏差控制：±0.6mm，壁厚偏心率控制范围：≤7％。
9)轧管：采用轧管机对管坯进行轧制并对轧后的管坯内表面进行锯屑清除；控制管坯的尺寸公差，管坯平均壁厚：±0.15mm，壁厚偏心率：0～5％。
10)拉伸：采用拉伸机对轧制后的管坯进行多道次拉伸，拉伸加工率：1.15～1.45；配套拉伸加工使用的拉模尺寸：Φ1±0.01mm，游动芯头尺寸：小头：Φ2±0.01mm、大头：Φ3±0.05mm。
11)扒皮：采用扒皮模对拉伸后的管坯进行扒皮加工消除管坯表面缺陷，扒皮加工量：0.1mm。
12)拉伸：对扒皮后的管坯再次进行拉伸；此项工序为多道次拉伸，但最后一次拉伸为成品拉伸加工；前面的拉伸加工率：1.15～1.45，成品拉伸加工率：1.25；配套拉伸加工使用的拉模尺寸：Φ39±0.01mm，游动芯头尺寸：小头：Φ34.7±0.01mm、大头：Φ38±0.04mm。
13)精整：采用矫直机对管材进行矫直，并采用锯床切头、尾。
14)检查入库：按合同要求进行检测合格后入库。
实施例2：
磁控管用铜管：Φ39±0.05X35+0.04mm
1)配料：选用切除四边的高纯阴极铜作为配料并采用预热装置对其进行预热干燥，预热温度：400℃，并通入氮气进行保护。
2)熔炼：采用熔炼炉进行熔炼。熔炼中采用惰性气体进行保护，熔炼温度：1200℃；熔炼过程中为了减少因覆盖吸潮对氧含量控制的影响，采用烟灰进行溶液表面覆盖，起到保温、脱氧和隔绝空气作用，覆盖厚度：200mm。
3)转炉：将熔炼好的铜液转入保温炉进行保温，为了使炉内形成还原性气氛，采用惰性气体进行保护，排除保温炉内的空气，控制氧含量；为了减少因覆盖吸潮对氧含量控制的影响，采用烟灰进行溶液表面覆盖，起到保温、脱氧和隔绝空气作用，覆盖厚度：250mm；转炉温度：1140℃；并采用对溶体进行静置方法，达到扩散脱氧效果，静置时间：60min。
4)脱氧：在保温炉内采用加入0.0002％P进行脱氧，P以Cu—P中间合金方式加入，确保铸造的铸锭中的含氧量O≤0.0005％；中间合金采用隔炉加入的方式。
5)铸造：铸锭采用半连续振动进行铸造及对结晶器采用通水进行冷却；有利于实现自下而上的方向性凝固，有利于排气及有效防止铸造过程中进氧，铸造温度：1170℃，铸造速度：135mm/min，结晶器的冷却水压：80KPa。
6)检测：从铸锭底部和浇口取样进行检测，为了保证氧含量取样的代表性，采用从底部500mm以上处扒皮取样、浇口100mm以上处扒皮取样，进行检测。
7)加热：采用加热炉对铸锭进行加热，加热温度：900℃，并采用N2+0.1～0.2％H2的气体进行保护。
8)挤压：采用挤压机对加热的铸锭进行水封挤压成管坯；管坯平均壁厚偏差控制：±0.6mm，壁厚偏心率控制范围：≤7％。
9)轧管：采用轧管机对管坯进行轧制并对轧后的管坯内表面进行锯屑清除；控制管坯的尺寸公差，管坯平均壁厚：±0.15mm，壁厚偏心率：0～5％。
10)拉伸：采用拉伸机对轧制后的管坯进行多道次拉伸，拉伸加工率：1.15～1.45；配套拉伸加工使用的拉模尺寸：Φ1±0.01mm，游动芯头尺寸：小头：Φ2±0.01mm、大头：Φ3±0.05mm。
11)扒皮：采用扒皮模对拉伸后的管坯进行2次扒皮加工，消除管坯表面缺陷，每次扒皮加工量：0.1mm。
12)拉伸：对扒皮后的管坯再次进行拉伸；此项工序为多道次拉伸，但最后一次拉伸为成品拉伸加工；前面的拉伸加工率：1.15～1.45，成品拉伸加工率：1.45；配套拉伸加工使用的拉模尺寸：Φ39±0.01mm，游动芯头尺寸：小头：Φ35.02±0.01mm、大头：Φ38±0.04mm。
13)精整：采用矫直机对管材进行矫直，并采用锯床切头、尾。
14)检查入库：按合同要求进行检测合格后入库。
Claims (1)
1，一种磁控管用铜管的制备工艺，其制备工艺步骤采用：配料、熔炼、转炉、脱氧、铸造、检测、加热、挤压、轧管、拉伸、扒皮、拉伸、精整、检查入库；其特征在于：配料、熔炼、转炉、脱氧、铸造、加热、拉伸、扒皮、拉伸工艺步骤，制备出的磁控管用铜管材的化学成分达到：Cu≥99.99％、O≤0.0005％、P≤0.0006％、S≤0.0015％、Fe≤0.0010％，并且晶界处无因氢气泡引起的氢脆或晶界分离现象，力学性能及尺寸偏差均能满足用户要求，这其中：
(1)配料：选用切除四边的高纯阴极铜作为配料并采用预热装置对其进行预热干燥，预热温度：250～400℃，并通入氮气进行保护；
(2)熔炼：采用熔炼炉进行熔炼；熔炼中通入氮气或采用惰性气体进行保护，熔炼温度：1170～1200℃；熔炼过程中为了减少因覆盖吸潮对氧含量控制的影响，采用颗粒石墨或锻烧木炭或烟灰进行溶液表面覆盖，起到保温、脱氧和隔绝空气作用，覆盖厚度：100～200mm；
(3)转炉：将熔炼好的铜液转入保温炉进行保温，为了使炉内形成还原性气氛，采用惰性气体进行保护，排除保温炉内的空气，控制氧含量；为了减少因覆盖吸潮对氧含量控制的影响，采用颗粒石墨或锻烧木炭或烟灰进行溶液表面覆盖，起到保温、脱氧和隔绝空气作用，覆盖厚度：150～250mm；转炉温度：1130～1165℃；并采用对溶体进行静置方法，达到扩散脱氧效果，静置时间：30～60min；
(4)脱氧：在保温炉内采用加入0.0002％P进行脱氧，P以Cu—P中间合金方式加入，确保铸造的铸锭中的含氧量0≤0.0005％；中间合金采用隔炉加入的方式；
(5)铸造：铸锭采用半连续振动进行铸造及对结晶器采用通水进行冷却，有利于实现自下而上的方向性凝固，有利于排气及有效防止铸造过程中进氧，铸造温度：1150～1170℃，铸造速度：70～135mm/min，结晶器的冷却水压：20～80KPa；
(6)加热：采用加热炉对铸锭进行加热，加热温度：720～900℃，并采用N2气体进行保护或N2+0.1～2％H2的气体进行保护；
(7)拉伸：采用拉伸机对轧制后的管坯进行多道次拉伸，拉伸加工率：1.15～1.45；配套拉伸加工使用的拉模尺寸：Φ1±0.01mm，游动芯头尺寸：小头：Φ2±0.01mm、大头：Φ3±0.05mm；
(8)扒皮：采用扒皮模对拉伸后的管坯进行多次扒皮加工，消除管坯表面缺陷；扒皮加工量：0.1～0.2mm；
(9)拉伸：对扒皮后的管坯再次进行拉伸；此项工序为多道次拉伸，但最后一次拉伸为成品拉伸加工；前面的拉伸加工率：1.15～1.45，成品拉伸加工率：1.25—1.45；配套拉伸加工使用的拉模尺寸：Φ1±0.01mm，游动芯头尺寸：小头：Φ2±0.01mm、大头：Φ3±0.05mm。
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