CN102146533B - 一种铜镍锡合金带材的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明
公开一种铜镍锡合金带材的配方及生产工艺，该合金带材的配方中包括Ni、Sn、Zr和Cu，其中Ni占19.0-21.0%（重量）、Sn占4.0-6.0%（重量）、Zr占0.01-0.05%（重量）、其余为Cu。此生产工艺包括以下步骤：配料、熔炼、炉前分析、脱氧、转炉保温、水平连铸、固溶处理、铣面、粗轧、厚纵剪、强对流光亮退火、清洗、精轧、多级时效、拉弯矫直、分切。其优点：生产过程无污染，生产流程短，合金带坯规格尺寸较小、质量高，直接进行冷轧，省去热轧工序，提高了生产效率；获得铜镍锡合金具有高强度、高延伸率、高硬度、高弹性、耐应力腐蚀等特性，性能接近铍青铜，可部分替代铍青铜来制造弹性元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜镍锡合金带材的配方及生产工艺。
背景技术
传统的铜基材料铍青铜是一种综合性能优良的弹性合金，但其生产成本较高，且生产过程中存在有毒污染物，严重危害到生产人员的身体健康，使其生产、应用受到制约，所以迫不及待地需要一种能够在性能上代替这种铍青铜且生产过程中不会产生有毒污染物的新型材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以用来替代铍青铜的铜镍锡合金的配方及其生产工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种铜镍锡合金带材的配方，该合金带材的配方中包括Ni、Sn、Zr和Cu，其中Ni占19.0-21.0%（重量）、Sn占4.0-6.0%（重量）、Zr占0.01-0.05%（重量）、其余为Cu。
一种铜镍锡合金带材的生产工艺，其特征在于：该合金带材的配方中包括Ni、Sn、Zr和Cu，其中Ni占19.0-21.0%（重量）、Sn占4.0-6.0%（重量）、Zr占0.01-0.05%（重量）、其余为Cu，这种铜镍锡合金带材的生产工艺步骤如下：
（1）将上述的配比的原材料加入熔炼炉内，熔炼温度控制在1250±30℃范围内，并选用优质木炭作为覆盖剂；
（2）对熔炼炉内的合金溶液进行脱氧和除渣，其中，脱氧过程中采用沉淀型脱氧剂；
（3）将步骤（2）中处理过的合金溶液转炉至保温炉，保温温度控制在1180±30℃范围内；
（4）采用水平连铸的方法将保温后的合金溶液铸造成同一规格的合金带坯；
（5）将上述的合金带坯收卷成卷状；
（6）固溶处理；
（7）对步骤（6）中固溶处理后的合金带坯进行铣面，以去除表面偏析物；
（8）粗轧开坯；
（9）对粗轧开坯后的合金带坯的两侧边部进行修剪，以去除裂边；
（10）中轧，通过液压AGC系统控制厚度公差；
（11）将步骤（9）、（10）中得到的合金带坯放入真空退火炉中进行再结晶退火处理；
（12）精轧，通过液压AGC系统控制厚度公差；
（13）多级时效处理；
（14）采用抛光刷研磨清洗；
（15）对清洗后的合金带坯进行拉弯矫直处理，以保证其板形和平直度；
（16）按需分切；
（17）包装、入库。
其中，步骤（1）和步骤（3）中均采用双熔沟式铁芯工频感应炉。
其中，步骤（4）中拉铸的牵引速度控制在0.08-0.15m/min，得到的合金带坯的规格为（12-16）mm×（260-340）mm。
其中，步骤（5）中得到的合金带坯卷的重量范围在2500-3200Kg/卷。
其中，步骤（6）中固溶处理的工艺温度为780-850℃、升温时间为3-4h、保温时间为2-3h，并在保温后进行水淬急冷。
其中，步骤（11）中采用带导流孔的钟罩式强对流退火炉，保护气体为氮气，处理程序依次为：升温-保温-升温-保温-降温，整个处理过程的温度控制在650-750℃，升温的总时间控制在4-5h，保温的总时间控制在4-6h，保温结束后随炉冷却至室温。
其中，步骤（13）中的多级时效处理中的每一级中控制工艺温度为350-420℃、升温持续时间为2-3h、保温持续时间为5-8h，保温结束后随炉冷却至室温，这里所述的多级为2-3级。
本发明的有益效果在于：本发明中的铜镍锡合金的配方成分包括镍、锡、锆及铜，具有高强度、高延伸率、高硬度、高弹性、耐应力腐蚀等特性，性能接近铍青铜，可部分替代铍青铜来制造弹性元件；其生产过程中无污染物产生，其生产工艺能够有效地减少过程中的烧损；生产流程短，合金带坯规格尺寸较小，合金带坯质量高，直接进行冷轧，省去热轧工序，提高了生产效率，适合推广应用。
附图说明
附图1为本发明中的铜镍锡合金带材的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：
本发明的铜镍锡合金带材的配方中包括Ni、Sn、Zr和Cu，其中Ni占19.0-21.0%（重量）、Sn占4.0-6.0%（重量）、Zr占0.01-0.05%（重量）、其余为Cu。
如附图1所示，上述的铜镍锡合金带材的生产工艺步骤如下：
（1）将上述的配比的原材料加入炼炉内，选用优质木炭作为覆盖剂进行隔氧覆盖，采用双熔沟式铁芯工频感应炉，熔炼温度控制在1250±30℃范围内，过程中，使用光谱分析仪检测熔炼炉内的铜合金成分，并依据检测结果对相应的成份进行调整；
（2）对熔炼炉内的合金溶液进行脱氧和除渣，其中，脱氧过程中采用沉淀型脱氧剂，同时除去表面的木炭残渣；
（3）将步骤（2）中处理过的合金溶液转炉至保温炉，保温温度控制在1180±30℃范围内，其中保温炉选用双熔沟式铁芯工频感应炉；
（4）采用水平连铸的方法将保温后的合金溶液铸造成同一规格的合金带坯，合金带坯的牵引速度控制在0.08-0.15m/min，所得到的带坯的规格是（12-16）mm×（260-340）mm；
（5）将上述的合金带坯收卷成卷状，每卷重量范围在2500-3200Kg，优选为2800Kg；
（6）固溶处理，其工艺温度为780-850℃、升温时间为3-4h、保温时间为2-3h，并在保温后进行水淬急冷；
（7）对（6）中固溶处理后的合金带坯进行铣面，上下表面各铣0.5-0.8mm，以去除表面偏析物；
（8）粗轧开坯，将铣面后的合金带坯按照预定的轧制工艺进行轧制，轧制成下道工序要求的厚度；
（9）对粗轧开坯后的合金带坯的两侧边部进行修剪，将合金带坯的两边各剪切10-15mm，以去除裂边；
（10）中轧，通过液压AGC系统控制厚度公差；
（11）将步骤（9）、（10）中得到的合金带坯放入真空退火炉中进行再结晶退火处理，保护气体采用氮气，处理程序依次为：升温-保温-升温-保温-降温，整个处理过程的温度控制在650-750℃，升温的总时间控制在4-5h，保温的总时间控制在4-6h，然后随炉冷却至室温；
（12）精轧，按照需求安排轧程和轧制道次，通过液压AGC系统控制厚度公差；
（13）多级时效处理，其工艺温度为350-420℃、升温持续时间为2-3h、保温持续时间为5-8h，保温结束后随炉冷却至室温，这里所述的多级一般指2-3级；
（14）采用抛光刷研磨清洗，过程中，严格控制清洗介质的浓度、电导率和PH值，以提高产品表面质量；
（15）对清洗后的合金带坯进行拉弯矫直处理，以保证其板形和平直度；
（16）按需分切，按照客户的需求将合金带坯进行定位纵剪，获得特定尺寸规格的产品；
（17）包装、入库。
本发明采用单体分流式水平连铸方法生产合金带坯，生产工艺安排合理，具有以下优点：
1、采用单体分流式水平连铸方法生产的合金带坯，合理添加各种原料，按配料熔炼→炉前分析→调整成份→脱氧除渣→转炉保温→拉铸→收卷方式生产，确保成份均匀且符合相应标准，同时减少过程中的烧损；
2、生产流程短，合金带坯规格尺寸较小，合金带坯质量高，直接进行冷轧，省去热轧工序，提高了生产效率；
3、采用以固溶-析出强化、调幅分解强化理论为基础的变形热处理控制技术，合金带坯经过固溶处理，将合金中的可溶相溶解到固溶体中，获得具有良好金属塑性的α相，有效改善铸造组织，提高合金带坯的可加工性，另外对精轧后的带材进行多级时效处理，促使过饱和固溶体分解（脱溶），达到提高铜合金强度、稳定弹性的目的，从而获得高强度、高弹性产品。
4、通过液压AGC系统控制轧制过程，严控厚度公差，提高产品精度；
5、采用带导流孔的强对流光亮退火炉对半成品进行再结晶退火，设计升温-保温-升温-保温-降温热处理程序，通过变频技术控制整个过程，消除加工硬化，获得良好的晶粒组织，为后续加工提供有利条件。
6、采用进口抛光刷研磨清洗，并严格控制清洗介质的浓度、电导率和PH值，提高产品表面质量。
此生产工艺生产过程无污染，获得的铜镍锡合金带材具有高强度、高延伸率、高硬度、高弹性、耐应力腐蚀等特性，性能接近铍青铜，可部分替代铍青铜制造弹性元件。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种铜镍锡合金带材的生产工艺，其特征在于：该合金带材的配方中包括Ni、Sn、Zr和Cu，其中Ni占19.0-21.0%重量、Sn占4.0-6.0%重量、Zr占0.01-0.05%重量、其余为Cu，这种铜镍锡合金带材的生产工艺步骤如下：
（1）将上述的配比的原材料加入熔炼炉内，熔炼温度控制在1250±30℃范围内，并选用优质木炭作为覆盖剂，过程中，使用光谱分析仪检测熔炼炉内的铜合金成分，并依据检测结果对相应的成分进行调整；
（2）对熔炼炉内的合金熔液进行脱氧和除渣，其中，脱氧过程中采用沉淀型脱氧剂；
（3）将步骤（2）中处理过的合金熔液转炉至保温炉，保温温度控制在1180±30℃范围内；
（4）采用水平连铸的方法将保温后的合金熔液铸造成同一规格的合金带坯；
（5）将上述的合金带坯收卷成卷状；
（6）固溶处理，固溶处理的工艺温度为780-850℃、升温时间为3-4h、保温时间为2-3h，并在保温后进行水淬急冷；
（7）对步骤（6）中固溶处理后的合金带坯进行铣面，以去除表面偏析物；
（8）粗轧开坯；
（9）对粗轧开坯后的合金带坯的两侧边部进行修剪，以去除裂边；
（10）中轧，通过液压AGC系统控制厚度公差；
（11）将步骤（9）、（10）中得到的合金带坯放入带导流孔的钟罩式强对流真空退火炉进行再结晶退火处理，保护气体为氮气，处理程序为：升温-保温-升温-保温-降温，整个处理过程的温度控制在650-750℃，升温的总时间控制在4-5h，保温的总时间控制在4-6h，保温结束后随炉冷却至室温；
（12）精轧，通过液压AGC系统控制厚度公差；
（13）多级时效处理，多级时效处理中的每一级中控制工艺温度为350-420℃、升温持续时间为2-3h、保温持续时间为5-8h，保温结束后随炉冷却至室温，这里所述的多级为2-3级；
（14）采用抛光刷研磨清洗；
（15）对清洗后的合金带坯进行拉弯矫直处理，以保证其板形和平直度；
（16）按需分切；
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2.根据权利要求1所述的一种铜镍锡合金带材的生产工艺，其特征在于：步骤（1）和步骤（3）中均采用双熔沟式铁芯工频感应炉。
3.根据权利要求1所述的一种铜镍锡合金带材的生产工艺，其特征在于：步骤（4）中拉铸的牵引速度控制在0.08-0.15m/min，得到的合金带坯的规格为（12-16）mm×（260-340）mm。
4.根据权利要求1所述的一种铜镍锡合金带材的生产工艺，其特征在于：步骤（5）中得到的合金带坯卷的重量范围在2500-3200kg/卷。
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