CN101060023A - 一种铜包铝覆合电缆线用铜带组份及加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种铜包铝覆合电缆线用铜带组份及加工工艺，其铜带组份由阴极铜：59.9705～99.9805％、紫铜旧料＜40％、P：0.002～0.012％、O：＜0.002％、不可避免的杂质余量＜0.0155％构成；其加工工艺为：配料—熔炼—覆盖—脱氧—转炉—覆盖—静置—检测—铸造—锯切—铸锭加热—热轧—铣面—粗轧—剪边—中间退火—精轧—成品退火—表面钝化—成品剪切—包装入库。利用该加工工艺所生产的铜带具有高导电、高强度、高延伸特性，包覆铝杆时具有良好的焊接性能，在后续线材的拉伸加工率达到99.99％且铜层表面无缺陷、铜层厚度均匀一致。

Description

一种铜包铝覆合电缆线用铜带组份及加工工艺

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，尤其涉及到一种铜包铝覆合电缆线用铜带组份及加工工艺。

背景技术

有线电视信号传输、大容量通讯网络信号传输、控制信号电缆、轻体车辆电缆、焊接电缆、紧急移动电缆、电视机激励线圈、镇流器线圈及偏转线圈等所使用的材料均为纯铜芯电缆线。目前铜材料价格具高不下，且仍在暴涨，造成难以承受的高成本，致使许多厂家纷纷寻找替代产品，从而使低成本的铜包铝线应运而生。但是外层包铜必须保证具有高导电、高强度、高延伸特性及具有良好的焊接性能，同时还要求在后续线材的拉伸加工率达到99.99％时，铜层表面仍无缺陷、铜层厚度均匀一致。

覆合用铜带是制作铜包铝电缆线的主要原材料，铜包铝电缆线是在铝杆上同心地包覆一层等厚铜带，通过包覆、焊接、拉伸等多道工序，使铜铝边界形成较强的金属结合，将导线结合成为一个整体，形成双金属覆合导线。铜包铝覆合电缆线中，铜的重量约占40％，可以极大地降低成本。

铜包铝覆合电缆线用铜带是一个新的应用领域。铜铝覆合线一般直径为0.1-5.0毫米，最细可达0.03mm，其某些使用性能方面已超越纯铜线，价格是铜线的70％，也是国家大力推广的新型电缆线的替代产品。

发明内容

为降低成本，扩展铜带的使用范围，本发明设计了一种铜包铝覆合电缆线用铜带组份及加工工艺，利用该铜带组份及加工工艺所生产的产品具有高导电、高强度、高延伸特性，包覆铝杆时具有良好的焊接性能，在后续线材的拉伸加工率可达99.99％且铜层表面无缺陷、铜层厚度均匀一致。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

所述的铜包铝覆合电缆线用铜带组份，其铜带组份按重量百分比构成为：

阴极铜：59.9705～99.9805％；紫铜旧料：＜40％；P：0.002～0.012％；O：＜0.002％；不可避免的杂质余量：＜0.0155％。

所述的铜包铝覆合电缆线用铜带工艺，其铜带加工工艺如下：

1)配料：由纯阴极铜或阴极铜与不超过40％的紫铜旧料分别称重投入熔炼炉；

2)熔炼：在有芯工频感应炉进行熔炼，熔炼温度1120～1180℃；

3)覆盖：待配料完全熔化后由木炭或石墨进行炉内溶体液面覆盖，覆盖厚度100～200mm；

4)脱氧：在准备向保温炉转炉时，向保温炉内留存的铜溶液加中间合金进行脱氧，中间合金为10～15％P+Cu余量；

5)转炉：将工频炉熔化的铜溶液转入保温炉，保温温度1120～1180℃；

6)覆盖：用木炭或石墨进行保温炉内铜溶液面覆盖，覆盖厚度150～250mm；

7)静置：加入中间合金脱氧后进行静置，静置时间15～45分钟。

8)检测：静置后取样进行铜溶液组份检测分析，而含氧量则在保温炉浇口以下100mm处扒皮取样分析；

9)铸锭：由半连续铸造机、石墨结晶器进行铸锭，铸锭过程用可调节的N₂气体进行保护；结晶器润滑剂采用烟灰；铸锭速度4.0-9.0m/h；冷却水压30～100Kpa；

10)锯切：按所需长度在锯床上锯切铸锭；

11)铸锭加热：由加热炉进行铸锭加热，加热温度860～940℃；

12)热轧：在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥90％；

13)铣面：在铣床上进行带坯铣面；

14)粗轧：在粗轧机上对铣面后的带坯进行粗轧；

15)剪边：在剪切设备上对粗轧后的带坯进行剪边；

16)中间退火：在退火炉上对剪边后的带坯进行中间退火，退火温度280～380℃，退火时间5～8小时；退火中采用75％的高氢气氛进行保护；

17)精轧：用精轧机对中间退火后的带坯进行精轧至成品铜带；

18)成品退火：用通过式光亮退火炉对精轧后的铜带进行成品退火；退火温度500～550℃，通过速度22～35米/分钟，退火中采用75％的高氢气氛进行保护；

19)表面钝化：用退火炉机列附带的钝化槽对退火后的成品铜带进行表面钝化，钝化液为2～3‰苯并三唑，余量为去离子水；工作温度保持在65～75℃；

20)成品剪切：用剪切设备对成品铜带按合同尺寸要求进行剪切；

21)包装入库：成品铜带经检验合格后包装入库。

由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：

1)本发明的铜带组份构成中Cu为基体金属元素；P在合金中起到脱氧、增强焊接性及润滑拉伸性能，但过高将造成导电率降低及合金脆化，破坏防泄漏性，所以本技术方案采用的P含量严格控制在0.002～0.012％之间；O含量的高低决定合金的焊接性能及导电率高低，故O含量严格控制在＜0.002％内。

2)配料工艺采用纯阴极铜或阴极铜与不超过40％的紫铜旧料分别称重投入熔炼炉。采用部分紫铜旧料可大大降低生产成本，但过多将造成成分难以控制及性能难以达标。

3)用木炭或石墨进行炉内溶体液面覆盖，起到防止大气中的氧进入炉内溶体及减少熔炼火耗作用。

4)用退火炉对剪边后的带坯增加一次中间退火工序，可以增加材质的稳定性；退火中采用75％的高氢气氛进行保护，可完全消除带材中的织构并均匀组织，满足后续拉伸加工需要。

5)表面钝化可使铜带表面形成一层保护膜，防止带材表面氧化。

6)本发明的铜带用来制作覆合电缆线，比纯铜导线具有明显的低成本、重量轻、运输方便、节约铜资源消耗等优势，并且线质柔软易于加工，其实用性完全可以与纯铜线电缆相比美，并且材质的化学成分稳定，表面清洁、光滑无氧化变色、无起皮、起刺、气泡、裂纹、分层、夹杂、空洞、黑点、压折、铜绿、擦划伤和腐蚀等缺陷。

7)加工工艺过程不污染环境。

8)根据该加工工艺所生产的铜带厚度规格可达0.3～0.5mm，宽度规格可达20-610mm，在软状态(M)下性能可达245MPa≤Rm≤265MPa、Rp0.2＜100Mpa、Al1.3≥40％，公差要求可达：厚度-0.010～+0.005mm，宽度±0.20mm，晶粒度0.010mm＜d＜0.030mm，导电率可达≥95％IACS。

具体实施方式

实施例1

用于有线电视信号传输、大容量通讯网络信号传输的电缆线用铜带其技术要求为：

铜带规格：0.36×305mm

状态：软状态(M)

性能要求：245MPa≤Rm≤265MPa、Rp0.2＜100MPa、Al1.3≥40％

公差要求：厚度公差-0.010～+0.005mm，宽度公差±0.20mm

晶粒度：0.010mm＜d＜0.030mm

导电率：≥95％IACS

加工工艺如下：

配料：配料采用60.5％的阴极铜与39.5％的紫铜旧料分别称重投入熔炼炉。

熔炼：在有芯工频感应炉进行熔炼，熔炼温度1180℃。

覆盖：待配料完全熔化后采用木炭覆盖炉内溶体液面，覆盖厚度100mm。

脱氧：在准备向保温炉转炉时，向保温炉内留存的铜溶液进行加中间合金的方式进行脱氧，中间合金为10％P+Cu余量。

转炉：将工频炉熔化的铜溶液转入保温炉，保温温度1180℃。

覆盖：用木炭进行保温炉内铜溶液面覆盖，覆盖厚度150mm。

静置：加入中间合金脱氧后进行静置，静置时间45分钟。

检测：静置后取样进行铜溶液组份检测分析，含氧量在保温炉浇口以下100mm处扒皮取样分析，检测分析达到合同要求后转入下道工序。

铸锭：由半连续铸造机、石墨结晶器进行铸锭，铸锭过程用可调节的N₂气体进行保护；结晶器润滑剂采用烟灰；铸锭速度9.0m/h；冷却水压100Kpa。

锯切：按所需长度在锯床上锯切铸锭。

铸锭加热：由加热炉进行铸锭加热，加热温度940℃。

热轧：在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥90％。

铣面：在铣床进行带坯铣面。

粗轧：在粗轧机对铣面后的带坯进行粗轧。

剪边：在剪切设备对粗轧后的带坯进行剪边。

中间退火：在退火炉对剪边后的带坯增加一次中间退火工序，以增加材质的稳定性；退火温度：280℃、退火时间：8小时；退火中采用75％的高氢气氛进行保护。

精轧：用精轧机对中间退火后的带坯进行精轧至成品铜带。

成品退火：用通过式光亮退火炉对精轧后的铜带进行成品退火；退火温度500℃，通过速度22米/分钟，退火中采用75％的高氢气氛进行保护。

表面钝化：用退火炉机列附带的钝化槽对退火后的成品铜带进行表面钝化，钝化液为2～3‰苯并三唑，余量为去离子水；工作温度保持在65℃。

成品剪切：用剪切设备对成品铜带按合同尺寸要求进行剪切。

包装入库：成品经检验合格后包装入库。

实施例2

用于轻体车辆电缆、焊接电缆、紧急移动电缆线用铜带其技术要求为：

铜带规格：0.38×287mm

状态：软状态(M)

性能要求：245MPa≤Rm≤265MPa、Rp0.2＜100MPa、Al1.3≥40％

公差要求：厚度公差-0.010～+0.005mm，宽度公差±0.20mm

晶粒度：0.010mm＜d＜0.030mm

导电率：≥95％IACS

加工工艺如下：

配料：配料采用纯阴极铜分别称重投入熔炼炉。

熔炼：采用有芯工频感应炉进行熔炼，熔炼温度1120℃。

覆盖：待配料完全熔化后采用石墨进行覆盖炉内溶体液面，覆盖厚度200mm。

脱氧：在准备向保温炉转炉时，向保温炉内留存的铜溶液进行加中间合金的方式进行脱氧，中间合金为15％P+Cu余量。

转炉：将工频炉熔化的铜溶液转入保温炉，保温温度1120℃。

覆盖：用石墨进行保温炉内铜溶液面覆盖，覆盖厚度250mm。

静置：加入中间合金脱氧后进行静置，静置时间15分钟。

检测：静置后取样进行铜溶液组份检测分析，而含氧量则在保温炉浇口以下100mm处扒皮取样分析，检测分析达到合同要求后转入下道工序。

铸锭：由半连续铸造机、石墨结晶器进行铸锭，铸锭过程用可调节的N₂气体进行保护；结晶器润滑剂采用烟灰；铸锭速度4.0m/h；冷却水压30Kpa。

锯切：按所需长度在锯床上锯切铸锭。

铸锭加热：由加热炉进行铸锭加热，加热温度860℃。

热轧：在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥90％。

铣面：在铣床进行带坯铣面。

粗轧：在粗轧机对铣面后的带坯进行粗轧。

剪边：在剪切设备对粗轧后的带坯进行剪边。

中间退火：在退火炉对剪边后的带坯增加一次中间退火工序，增加材质的稳定性；退火温度：380℃、退火时间：5小时；退火中采用75％的高氢气氛进行保护。

精轧：用精轧机对中间退火后的带坯进行精轧至成品铜带。

成品退火：用通过式光亮退火炉对精轧后的铜带进行成品退火；退火温度550℃，通过速度35米/分钟，退火中采用75％的高氢气氛进行保护。

表面钝化：用退火炉机列附带的钝化槽对退火后的成品铜带进行表面钝化，钝化液为2～3‰苯并三唑，余量为去离子水；工作温度保持在75℃。

成品剪切：用剪切设备对成品铜带按合同尺寸要求进行剪切。

包装入库：成品经检验合格后包装入库。

Claims (2)

1、一种铜包铝覆合电缆线用铜带组份，其特征在于：该铜带组份按重量百分比构成为：

阴极铜：59.9705～99.9805％；紫铜旧料：＜40％；P：0.002～0.012％；O：＜0.002％；不可避免的杂质余量：＜0.0155％。

2、一种铜包铝覆合电缆线用铜带加工工艺，其特征在于：该铜带加工工艺如下：

1)配料：由纯阴极铜或阴极铜与不超过40％的紫铜旧料分别称重投入熔炼炉；

2)熔炼：在有芯工频感应炉进行熔炼，熔炼温度1120～1180℃；

3)覆盖：待配料完全熔化后由木炭或石墨进行炉内溶体液面覆盖，覆盖厚度100～200mm；

4)脱氧：在准备向保温炉转炉时，向保温炉内留存的铜溶液加中间合金进行脱氧，中间合金为10～15％P+Cu余量；

5)转炉：将工频炉熔化的铜溶液转入保温炉，保温温度1120～1180℃；

6)覆盖：用木炭或石墨进行保温炉内铜溶液面覆盖，覆盖厚度150～250mm；

7)静置：加入中间合金脱氧后进行静置，静置时间15～45分钟；

8)检测：静置后取样进行铜溶液组份检测分析，而含氧量则在保温炉浇口以下100mm处扒皮取样分析；

9)铸锭：由半连续铸造机、石墨结晶器进行铸锭，铸锭过程用可调节的N₂气体进行保护；结晶器润滑剂采用烟灰；铸锭速度4.0-9.0m/h；冷却水压30～100Kpa；

10)锯切：按所需长度在锯床上锯切铸锭；

11)铸锭加热：由加热炉进行铸锭加热，加热温度860～940℃；

12)热轧：在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥90％；

13)铣面：在铣床上进行带坯铣面；

14)粗轧：在粗轧机上对铣面后的带坯进行粗轧；

15)剪边：在剪切设备上对粗轧后的带坯进行剪边；

16)中间退火：在退火炉上对剪边后的带坯进行中间退火，退火温度280～380℃，退火时间5～8小时；退火中采用75％的高氢气氛进行保护；

17)精轧：用精轧机对中间退火后的带坯进行精轧至成品铜带；

18)成品退火：用通过式光亮退火炉对精轧后的铜带进行成品退火；退火温度500～550℃，通过速度22～35米/分钟，退火中采用75％的高氢气氛进行保护；

19)表面钝化：用退火炉机列附带的钝化槽对退火后的成品铜带进行表面钝化，钝化液为2～3‰苯并三唑，余量为去离子水；工作温度保持在65～75℃；

20)成品剪切：用剪切设备对成品铜带按合同尺寸要求进行剪切；

21)包装入库：成品铜带经检验合格后包装入库。