CN101157122B - 超长铜合金线杆短流程制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超长铜合金线杆短流程制备工艺，其过程为：合金熔炼-连续拉铸-拉拔-线杆成品，在非真空条件下采用气氛保护的感应熔炼炉熔炼，感应熔炼炉安装不同规格的下引、水平、上引连铸结晶器，连续拉铸合金线杆进行制备。本发明通过下引、水平、上引连续拉铸，可实现Cu-Cr-Zr合金线杆在长度上的扩展，满足超长Cu-Cr-Zr合金线杆的生产要求；保护气氛可保护易氧化元素，获得满足合金成分要求的Cu-Cr-Zr合金线杆材，且生产的线杆均为光亮杆，不必对表面进行扒皮处理。此外，通过改变下引、水平、上引连铸结晶器，可生产各种截面的连铸线杆，杆材组织较好，具有优异的塑性加工性能。
Description
技术领域
本发明涉及超长铜合金线杆短流程制备工艺，尤其涉及超长Cu-Cr-Zr合金线杆的短流程制备工艺，属于有色金属加工技术领域。
背景技术
Cu-Cr-Zr合金由于具有较高的强度及导电性能，其棒型线产品在电子、电力、汽车、轻工、交通等行业中有广泛应用，尤其超长Cu-Cr-Zr合金线杆生产的实现，使其更具市场应用前景。短流程的生产方法可实现节能、降耗与保护环境，具有极好的社会效益。Cu-Cr-Zr合金线杆材，尤其是采用非真空方法生产的超长线杆材是典型的高附加值铜合金产品。
Cu-Cr-Zr合金由于Zr极易氧化，在大气条件下熔炼很难将Zr加入合金中，Cu-Cr-Zr合金材料的生产通常在真空炉中进行。目前，Cu-Cr-Zr合金线杆材的生产工艺为：首先将按比例配好的电解铜与其它合金装入真空炉，在绝对压力小于10-3Pa条件下加热熔炼，在调整到铸造温度后在真空炉内直接浇铸挤压合金锭，锭坯经扒皮后挤压一定规格的Cu-Cr-Zr合金棒材，棒材经热处理和拉拔至线杆成品规格。这种生产工艺可以归结为：真空熔炼—真空铸造—扒皮—挤压—热处理—拉拔—成品。
传统的生产工艺存在以下问题：①真空熔炼与铸造能耗较大，效率低，生产成本较高；②真空熔炼与铸造不能实现连续生产，铸锭尺寸与规格受到限制，所生产的Cu-Cr-Zr合金线杆长度有限，不能生产超长Cu-Cr-Zr合金线杆材；③生产工艺工序较多，生产周期长，同时由于生产工序较多使得成材率降低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种超长铜合金线杆短流程制备工艺，缩短传统真空生产Cu-Cr-Zr合金线杆材工艺流程，提高合金材料的成材率，实现节能将耗，降低生产成本。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
超长铜合金线杆短流程制备工艺，其特征在于：在气氛保护非真空感应熔炼炉中熔炼Cu-Cr-Zr合金，通过非真空感应熔炼炉上的不同规格下引、水平、上引连铸结晶器进行连铸Cu-Cr-Zr合金线杆材，具体包括以下步骤——
(1)合金熔炼：在熔炼合金前首先在非真空感应熔炼炉上安装不同规格下引、水平、上引连铸结晶器，使连铸结晶器在熔炼过程中处于闭合状态，连铸结晶器安装完成后，将按比例配好的电解铜与其它合金装入非真空感应熔炼炉，闭合炉盖通气升温熔化，在气氛保护下感应加热熔炼金属及合金，熔炼好后调整温度至铸造温度，打开连铸结晶器拉铸线杆；
(2)连续拉铸：根据Cu-Cr-Zr合金线杆的使用要求，线杆的直径为Φ5～20mm，且按要求拉铸各种不同形状的异型截面，连铸线杆材在电机的带动下前进，达一定长度后在卷曲机上打卷；
(3)拉拔：将制备的光亮杆直接进行3～6个道次的孔型拉拔；获得成品规格的合金线杆。
进一步地，上述的超长铜合金线杆短流程制备工艺，所述非真空感应熔炼炉包含炉体和炉盖，炉底、炉底侧面、炉盖开孔与连铸结晶器相连；炉盖带有一个进气口、一个观察窗和一个加料口。
更进一步地，上述的超长铜合金线杆短流程制备工艺，所述保护气为氮气、氩气等惰性气体。
更进一步地，上述的超长铜合金线杆短流程制备工艺，步骤(2)的拉铸速度为100～400mm/min。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
①本发明制备工艺在非真空条件下进行，采用气氛保护的感应熔炼炉熔炼，感应熔炼炉安装不同规格下引、水平、上引连铸结晶器连续拉铸合金线杆，进行线杆的连续制备；使生产能够连续进行，大大提高合金材料的成材率，实现节能降耗，极大降低生产成本。
②通过下引、水平、上引连续拉铸，实现Cu-Cr-Zr合金线杆在长度上的扩展，满足超长Cu-Cr-Zr合金线杆的生产，可生产任意长度的棒材或线杆；再者，通过改变下引、水平、上引连铸结晶器还可实现各种不同截面的线杆材的生产；
③通过保护气氛对易氧化元素进行保护，获得满足合金成分要求的Cu-Cr-Zr合金线杆材，且生产的线杆均为光亮杆，不必对表面进行扒皮处理：
④所得到的连铸线杆材组织较好，具有优异的塑性加工性能，有利于提高道次加工率，减少拉拔道次，而且可减少甚至不需要中间退火工序，大幅度提高线杆的生产效率，工艺成品率较高，产生了极好的经济效益。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明制备超长Cu-Cr-Zr合金线杆短流程工艺示意图。
具体实施方式
本发明制备Cu-Cr-Zr合金线杆的工艺为：合金熔炼—连续拉铸—拉拔—线杆成品，工艺中还包含拉拔过程和线杆成品中为调整性能而进行的必要退火处理。制备工艺在非真空条件下进行，采用气氛保护的感应熔炼炉熔炼，感应熔炼炉安装不同规格下引、水平、上引连铸结晶器连续拉铸合金线杆，进行线杆的连续制备。通过下引、水平、上引连续拉铸实现Cu-Cr-Zr合金线杆在长度上的扩展，满足超长Cu-Cr-Zr合金线杆的生产。通过保护气氛对易氧化元素进行保护，获得满足合金成分要求的Cu-Cr-Zr合金线杆材，且生产的线杆均为光亮杆，不必对表面进行扒皮处理。通过改变下引、水平、上引连铸结晶器实现各种不同截面的线杆材的生产。
具体工艺步骤为——
(1)熔炼工艺：熔炼合金前安装好连铸结晶器，使连铸结晶器在熔炼过程中处于闭合状态；连铸结晶器安装完成后，将按比例配好的电解铜与其它合金装入非真空感应熔炼炉，闭合炉盖通气升温熔化；熔炼好后调整温度至铸造温度，打开连铸结晶器开始拉铸线杆。
(2)连续拉铸工艺：根据Cu-Cr-Zr合金线杆的使用要求，线杆的直径为Φ5～20mm，且可按要求拉铸各种不同形状的异型截面；连铸线杆材在伺服电机的带动下前进，达一定长度后在卷曲机上打卷；拉铸直至炉内熔体完毕，多次添加熔体的情况下，使拉铸过程不断点，一直进行达到需要的线杆长度，实现超长Cu-Cr-Zr合金线杆的制备。
(3)拉拔工艺：本发明工艺制备的线杆均为光亮杆，不必对表面进行扒皮处理可直接进行拉拔；而且本发明工艺得到的连铸线杆材组织较好，具有优异的塑性加工性能，有利于提高道次加工率，减少拉拔道次，而且可减少甚至不用进行中间退火工序，大幅度提高线杆的生产效率。
(4)线杆成品：获得成品规格的合金线杆。
在气氛保护感应炉中熔炼Cu-Cr-Zr合金，通过在感应炉安装不同规格下引、水平、上引连铸结晶器实现连铸Cu-Cr-Zr合金线杆材。熔炼炉炉体为非真空感应熔炼炉，包含炉体和炉盖两部分，炉底、炉底侧面、炉盖开孔与连铸结晶器相连，实现线杆的连续拉铸。在气氛保护下感应加热熔炼金属及合金，避免金属及合金的氧化烧损，炉盖带有一个进气口、一个观察窗和一个加料口，并且配有冷却机构降低炉盖温度。
其制备工艺在非真空条件下进行，采用气氛保护的方式实现对易氧化元素的保护，获得满足合金成分要求的Cu-Cr-Zr合金线杆材，且生产的线杆均为光亮杆，不必对表面进行扒皮处理。
本发明工艺中对超长线杆材生产的实现有两种方式：一种是适当的增加炉体的吨位，使熔炼的一炉熔体足够生产所需要的线杆材的长度；一种是多次向熔炼炉内添加合金熔体实现线杆材的连续拉铸生产，直至达到需要的长度。
以下结合实施例对本发明具体实施方式进行详细的说明：
分别按表1取工业电解铜、铜铬中间合金、锆丝等合金原料，其具体的制备工艺为：①熔炼：熔炼合金前安装好连铸结晶器，使连铸结晶器在熔炼过程中处于闭合状态；连铸结晶器安装完成后，将按比例配好的电解铜与其它合金装入感应炉，闭合炉盖加料口，通保护气(保护气为氮气、氩气等惰性气体)升温至1300℃熔化，熔炼好后调整温度至1150～1250℃的铸造温度，打开连铸结晶器开始拉铸线杆。②连续拉铸：根据Cu-Cr-Zr合金线杆的使用要求，线杆的直径为Φ15mm圆棒，拉铸速度为100～400mm/min，最佳拉铸速度200mm/min，线杆达一定长度后打卷。③拉拔：将本发明工艺制备的光亮杆直接进行拉拔，不必对表面进行扒皮处理，经3～6个道次的孔型拉拔，得到成品规格的Cu-Cr-Zr合金线杆，大幅度地缩短流程、提高线杆的生产效率。
表1
| 原料 | 工业电解铜 | Cu-25Cr | 锆丝 | 镁 |
| 加入质量/g | 100Kg | 1650 | 150 | 50 |
| 铸锭元素 | Cu | Cr | Zr | Mg |
| 原料 | 工业电解铜 | Cu-25Cr | 锆丝 | 镁 |
| 含量/wt％ | 余量 | 0.38 | 0.13 | 0.04 |
| 熔损量/％ | ≤1.0 | 7.9 | 13.3 | 15.6 |
可以明显看出，本发明技术方案将传统真空炉生产工艺：真空熔炼—真空铸造—扒皮—挤压—热处理—拉拔—成品；科学性地缩短为：合金熔炼—连续拉铸—拉拔—线杆成品。不采用真空炉熔炼，使生产能够连续进行，大大提高合金材料的成材率，实现节能降耗，极大降低生产成本。连续生产实现Cu-Cr-Zr合金线杆长度上的扩展，可生产任意长度的棒材或线杆。所得到的连铸线杆材组织较好，具有优异的塑性加工性能，有利于提高道次加工率，减少拉拔道次，而且可减少甚至不需要中间退火工序，大幅度提高线杆的生产效率。与传统方法生产Cu-Cr-Zr合金线杆工艺比，本发明工艺成品率大大提高，值得推广应用。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (4)
1.超长铜合金线杆短流程制备工艺，其特征在于：在气氛保护非真空感应熔炼炉中熔炼Cu-Cr-Zr合金，通过非真空感应熔炼炉上的不同规格的下引、水平、上引连铸结晶器进行连铸Cu-Cr-Zr合金线杆材，具体包括以下步骤——
(1)合金熔炼：在熔炼合金前首先安装好连铸结晶器，使连铸结晶器在熔炼过程中处于闭合状态，连铸结晶器安装完成后，将按比例配好的电解铜与其它合金装入非真空感应熔炼炉，闭合炉盖通保护气升温熔化，在气氛保护下感应加热熔炼金属及合金，熔炼好后调整温度至铸造温度，打开连铸结晶器拉铸线杆；
(2)连续拉铸：根据Cu-Cr-Zr合金线杆的使用要求，线杆的直径为Φ5～20mm，按要求拉铸各种不同形状的异型截面，连铸线杆材在电机的带动下前进，达一定长度后在卷曲机上打卷；
(3)拉拔：将制备的光亮杆直接进行3～6个道次的孔型拉拔；获得成品规格的合金线杆。
2.根据权利要求1所述的超长铜合金线杆短流程制备工艺，其特征在于：所述非真空感应熔炼炉包含炉体和炉盖，炉底、炉底侧面、炉盖开孔与连铸结晶器相连；炉盖带有一个进气口、一个观察窗和一个加料口。
3.根据权利要求1所述的超长铜合金线杆短流程制备工艺，其特征在于：所述保护气为氮气、氩气惰性气体。
4.根据权利要求1所述的超长铜合金线杆短流程制备工艺，其特征在于：步骤(2)的拉铸速度为100～400mm/min。
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