CN102321860B - 一种高性能锡磷青铜带的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高性能锡磷青铜带的制备方法，包括配料、熔化、搅拌、捞渣、取样分析调整成份；然后进行水平连铸，采用拉、停、返推得到厚14.0-16.5mm、宽210-430mm、长45-68m的锡磷青铜带卷坯；对其进行铣面，每面铣去0.5-0.8mm，然后进行首次直接冷开坯轧制到带厚为3.4-9mm的带卷；将带卷进行首次中间退火后进行粗轧至1.2-4.5mm；然后进行第二次中间退火后对其进行表面酸洗钝化，最后进行冷精轧—成品低温热处理—表面酸洗钝化—拉弯矫平；上述冷精轧后的带厚为0.06-1.2mm即为成品带厚。本发明的方法，省去带坯均匀化退火工序，降低了生产成本，缩短了生产周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种锡磷青铜带的制备方法，尤其涉及一种直接冷开坯生产高性能锡磷青铜带的方法。
背景技术
含锡4％以上的锡磷青铜因热塑性温度范围太窄，热轧碎裂严重，通常不能热轧。主要是由于锡磷青铜化学成份的特点，使得铸造的锡磷青铜带坯存在严重的反偏析现象和铸造内应力，反偏析导致带化学成份不均匀和塑性下降，铸造应力导致塑性下降明显、变形抗力也有加大。而国内外传统的办法都采用带坯均匀化退火以消除偏析提高带塑性，并使轧制力有所下降。即目前含锡4％以上的锡磷青铜带大都采用水平连铸厚14-20mm、宽210-650mm的长带卷，再经带坯均匀化退火后冷轧开坯至2.7-9mm厚带。现有技术的使用带坯均匀化退火生产工艺流程大致如下：配料—熔化—成份控制—水平连铸—铣面—带坯均匀化退火—冷轧开坯—中间退火—粗轧减薄—中间退火—表面清洗钝化—冷精轧—成品低温热处理—表面清洗钝化—拉伸弯曲矫直—性能检验—检验包装入库。但是，上述生产工艺中的带坯均匀化退火是一项相当耗时耗电的工序，通常在钟罩炉内进行。带坯均匀化退火温度为670-710℃，一般要16-20小时，每吨锡青铜带约耗电100度、耗液氮1.5升、液氨1.2千克，极大提高了生产成本，经济效益相对较差。
以现有工业技术，无论采用多高的均匀化退火温度和多长的保温时间对区域偏析均无明显的改善作用，带坯均匀化退火只能消除晶内偏析和消除铸造内应力。而晶内偏析可通过几次中间退火得到彻底消除，但由于一般铸造带坯塑性太低，轧制后碎边，断带很多，降低了成品率，若冷开坯轧制加工率太小，轧后的厚度太大，势必增加以后的中间退火次数，经济效益不是很明显。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种不易出现易碎易断带、成品率较高，生产成本低、生产周期短的直接冷开坯生产高性能锡磷青铜带的方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种高性能锡磷青铜带的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、首先按照如下配方比例进行配料：锡4.5％-5.5％、磷0.03％-0.35％，余量为铜，在熔化炉内将配好的物料熔化，熔化炉内物料温度为1180-1240℃：
S2、将步骤S1所得的熔化物料搅拌、捞渣、取样分析调整成份，成分符合配方要求后将其转入保温炉内，保温炉内铜液温度为1140-1200℃；
S3、然后再取样分析，调整成份，成分符合配方要求后在结晶器中进行水平连铸，铸造温度为1140-1200℃，采用拉12.8-14.8mm、停2.5-3.2s、返推1.6-3.2mm，铸造速度160-190mm/min，带坯出口温度为380-450℃，得到厚为14.0-16.5mm、宽为210-430mm、长为45-68m的锡磷青铜带卷坯；
S4、再对步骤S3所得的锡磷青铜带卷坯进行在线或离线铣面，每面铣去0.5-0.8mm，然后进行首次直接冷开坯轧制，轧制后得到带厚为3.4-9mm的带卷；
S5、然后将步骤S4所得的带卷在钟罩炉内进行首次中间退火，退火温度520-640℃、保温4.5-6h后进行粗轧减薄至1.2-4.5mm；然后进行第二次中间退火，退火温度520-640℃、保温4.5-6h后对其进行表面酸洗钝化，最后进行冷精轧—成品低温热处理—表面酸洗钝化—拉弯矫平；上述冷精轧后的带厚为0.06-1.2mm即为成品带厚。
在上述的高性能锡磷青铜带的制备方法中，步骤S4中进行首次直接冷开坯轧制，其冷轧总加工率为38％～62％，轧制道次为4～8道次。
在上述的高性能锡磷青铜带的制备方法中，水平连铸其结晶器采用钢套、铜套和石墨片组装的内通冷却水的结晶器。石墨片和铜套贴合可用不通孔吊紧螺栓或通孔螺丝旋紧再加石墨塞的方式。采用后一种贴合方式的结晶器直接冷开坯的效果会更好些。
上述步骤S2和S3中所述的取样分析为采用可逐层分析的直读光谱分析仪进行分析。
在上述的高性能锡磷青铜带的制备方法中，所述步骤S5中表面酸洗钝化用钝化液为120-170g/L重铬酸钾，12-20ml/L硫酸，0.5-2g/L氯化钠；钝化条件为室温，钝化时间为10-15s。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明的制备方法，省去带坯均匀化退火工序(带坯均匀化退火工序温度为670-710℃，一般要16-20小时保温时间，需要消耗大量的人工、液氨和液氮)，明显降低了生产成本，缩短了生产周期，减少人工、液氨和液氮等的消耗。
2、采用本发明的制备方法生产的成品锡磷青铜带的厚度仅为0.06-1.2mm，可节约生产成本并缩短生产周期且生产过程中不易出现易碎、易断带现象，成品质量和成品率高。
3、本发明针对铸造内应力的不利影响，通过铸造工艺参数的改变达到降低铸造内应力的目的，从而使铸造带坯塑性有明显提高，达到可以直接冷轧开坯的要求。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
生产制作C5102牌号的青铜，硬态，规格0.2×150mm的带材，将锡、磷和铜俺比例城中，配制成锡4.5％、磷0.03％、余量铜的炉料。
将炉料投入熔化炉，在大气中将炉料熔化升温到1180℃，搅拌捞渣取样分析采用直读光谱分析仪进行分析，成份符合配方比例后转入保温炉。保温炉铜液温度1140℃，保温炉液面用干燥米糠覆盖，然后再取样分析，调整成份，成份符合配方比例后进行水平连铸，铸造温度1180℃，采用拉12.8mm、停2.8秒、返推2.5mm的工艺，铸造速度为178mm/min，带坯出口温度420℃，带截面尺寸为16×330mm，带卷长56米。
然后将上述带卷采用离线铣面机离线铣面，每面铣去0.6mm。然后在四辊可逆粗轧机上用4次轧至3.4mm厚；然后在钟罩炉内进行580℃、保温4.5小时的首次中间退火，再在四辊可逆中轧机上进行中轧至2.3mm厚，再在钟罩炉内进行520℃、保温5小时的第二次退火。再次在中精轧机上进行冷轧至0.6mm，剪边后在钟罩炉内进行480℃、保温4小时的第三次中间退火。退火后在脱脂酸洗线上进行清洗，清洗后在精轧机上予精轧至留底厚0.4mm再进行最后一次中间退火，退火工艺参数同前。退火后在精轧机上轧至厚0.06mm，在钟罩炉内进行230℃、3小时的低温热处理提高其综合机械性能，再在脱脂酸洗钝化线上进行表面处理。拉弯矫直后进行力学性能和成品质量检验，最后进行分剪包装后入库。
实施例2
生产制作C5102牌号的青铜，硬态，规格0.2×150mm的带材，将锡、磷和铜俺比例城中，配制成锡5.5％、磷0.05％、余量铜的炉料。
将炉料投入熔化炉，在大气中将炉料熔化升温到1240℃，搅拌捞渣取样分析采用直读光谱分析仪进行分析，成份符合配方比例后转入保温炉。保温炉铜液温度1200℃，保温炉液面用干燥米糠覆盖，然后再取样分析，调整成份，成份符合配方比例后进行水平连铸，铸造温度1200℃，采用拉14.8mm、停3.2秒、返推1.6mm的工艺，铸造速度为160mm/min，带坯出口温度380℃，带截面尺寸为14×210mm，带卷长45米。
然后将上述带卷采用离线铣面机离线铣面，每面铣去0.5mm。然后在四辊可逆粗轧机上用3次轧至9mm厚；然后在钟罩炉内进行520℃、保温6小时的首次中间退火，再在四辊可逆中轧机上进行中轧至4.5mm厚，再在钟罩炉内进行520℃、保温5小时的第二次退火。再次在中精轧机上进行冷轧至3.5mm，剪边后在钟罩炉内进行480℃、保温4小时的第三次中间退火。退火后在脱脂酸洗线上进行清洗，清洗后在精轧机上予精轧至留底厚2.0mm再进行最后一次中间退火，退火工艺参数同前。退火后在精轧机上轧至厚1.2mm，在钟罩炉内进行230℃、3小时的低温热处理提高其综合机械性能，再在脱脂酸洗钝化线上进行表面处理。拉弯矫直后进行力学性能和成品质量检验，最后进行分剪包装后入库。
实施例3
生产制作C5102牌号的青铜，硬态，规格0.2×150mm的带材，将锡、磷和铜俺比例城中，配制成锡5.0％、磷0.35％、余量铜的炉料。
将炉料投入熔化炉，在大气中将炉料熔化升温到1180℃，搅拌捞渣取样分析采用直读光谱分析仪进行分析，成份符合配方比例后转入保温炉。保温炉铜液温度1140℃，保温炉液面用干燥米糠覆盖，然后再取样分析，调整成份，成份符合配方比例后进行水平连铸，铸造温度1140℃，采用拉13.5mm、停2.5秒、返推3.2mm的工艺，铸造速度为190mm/min，带坯出口温度450℃，带截面尺寸为16.5×430mm，带卷长68米。
然后将上述带卷采用离线铣面机离线铣面，每面铣去0.8mm。然后在四辊可逆粗轧机上用5次轧至8mm厚；然后在钟罩炉内进行640℃、保温5小时的首次中间退火，再在四辊可逆中轧机上进行中轧至4.0mm厚，再在钟罩炉内进行520℃、保温5小时的第二次退火。再次在中精轧机上进行冷轧至2.5mm，剪边后在钟罩炉内进行480℃、保温4小时的第三次中间退火。退火后在脱脂酸洗线上进行清洗，清洗后在精轧机上予精轧至留底厚1.8mm再进行最后一次中间退火，退火工艺参数同前。退火后在精轧机上轧至厚0.5mm，在钟罩炉内进行230℃、3小时的低温热处理提高其综合机械性能，再在脱脂酸洗钝化线上进行表面处理。拉弯矫直后进行力学性能和成品质量检验，最后进行分剪包装后入库。
对比例1
生产制作C5102牌号的青铜，硬态，规格0.2×150mm的带材，将锡、磷和铜俺比例城中，配制成锡5.5％、磷0.05％、余量铜的炉料。
按照配料-熔化-成份控制-水平连铸-铣面-带坯均匀化退火-冷轧开坯-中间退火-粗轧减薄-中间退火-表面清洗钝化-冷精轧-成品低温热处理-表面清洗钝化-拉伸弯曲矫直-性能检验-检验包装入库。带坯均匀化退火温度为700℃，时间为18小时。
测试方法
1、抗拉强度、伸长率
采用中华人民共和国国家标准GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法取得。拉伸试验机为上海市申力试验机厂制造的WA-20和WA-50MC电液式万能试验机，精度等级为1级。
2、硬度
硬度数据采用中华人民共和国国家标准GB/T4340.1-1999金属维氏硬度试验方法取得。硬度计为山东莱州市试验机总厂制造小负荷维氏硬度计，型号HV-5。
3、成品率
以50卷两种不同生产工艺轧制的锡磷青铜带带坯，其成品率。
表1
从表1中可以看出，本发明的方法不仅比均匀化退火的方法节约成本，提高效益。而且制备的锡磷青铜带，其抗拉强度、伸长率、维氏硬度均达到要求；其成品率也比传统使用均匀化退火工艺生产的锡磷青铜带稍高。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了原料、熔铸、带卷等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (1)
1.一种高性能C5102牌号锡磷青铜带的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
首先，将锡、磷和铜按比例称重，配制成锡4.5％、磷0.03％、余量铜的炉料；
将炉料投入熔化炉，在大气中将炉料熔化升温到1180℃，搅拌捞渣取样分析采用直读光谱分析仪进行分析，成份符合配方比例后转入保温炉内；保温炉内铜液温度1140℃，保温炉液面用干燥米糠覆盖，然后再取样分析，调整成份，成份符合配方比例后进行水平连铸，铸造温度1180℃，采用拉12.8mm、停2.8秒、返推2.5mm的工艺，铸造速度为178mm/min，带坯出口温度420℃，带截面尺寸为16×330mm，带卷长56米；
然后将上述带卷采用离线铣面机离线铣面，每面铣去0.6mm，然后在四辊可逆粗轧机上用4次轧至3.4mm厚；然后在钟罩炉内进行580℃、保温4.5小时的首次中间退火，再在四辊可逆中轧机上进行中轧至2.3mm厚，再在钟罩炉内进行520℃、保温5小时的第二次退火，再次在中精轧机上进行冷轧至0.6mm，剪边后在钟罩炉内进行480℃、保温4小时的第三次中间退火；退火后在脱脂酸洗线上进行清洗，清洗后在精轧机上予精轧至留底厚0.4mm再进行最后一次中间退火，退火工艺参数同前；退火后在精轧机上轧至厚0.06mm，在钟罩炉内进行230℃、3小时的低温热处理提高其综合机械性能，再在脱脂酸洗钝化线上进行表面处理；拉弯矫直后进行力学性能和成品质量检验，最后进行分剪包装后入库；
其中，脱脂酸洗钝化线上的钝化用钝化液为120-170g/L重铬酸钾，12-20ml/L硫酸，0.5-2g/L氯化钠；钝化条件为室温，钝化时间为10-15s。
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