CN102380518A - 一种生产无氧变压器铜带新的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是无氧变压器铜带的一种新的生产工艺，利用阴极铜为主要原料，通过一次熔炼除气、除渣、二次除气、微量稀土金属合金改造晶相组织、上引杆坯(在线检测氧含量)；杆坯综和技术性能检测；连续挤压、中轧、裁边、中间光亮退火、预精轧、精轧、成品光亮退火、表面处理、综合技术性能检测等工序，生产出氧含量稳定在10ppm以下、导电率(IACS)≥102％、电导率：58.99％、抗拉强度σ_b＞195、延伸率δ＞35、布氏硬度HB43-62、尺寸精度高，产品宽度×厚度为320×(0.5-1.5)±0.003mm的无氧变压器铜带。

Description

一种生产无氧变压器铜带新的生产工艺

技术领域：本发明涉及一种生产无氧变压器铜带新的生产新工艺。

背景技术：变压器铜带是随着干式变压器的应用而产生的一个铜板带材品种。使用铜带代替铜线缠绕的变压器，具有体积小，损耗小，短路强度高，散热性能好，易焊接和缠绕效率高，日常维护方便等特点。由于变压器是一种变换电压的静止电器。它是靠电磁感应原理把某种频率的电压变换成同频率的另一种或多种数值不等(或相等)电压的功率传输装置。现代变压器的开发主要将节约电，减少电能的消耗作为衡量产品质量的主要标准之一。变压器铜带在交流电路中作阻流、变压、交连、负载等作用，需要具备以下一些性能：1.高的导电性；2.高散热性；3.良好的表面、优质的板型；4.高精度的尺寸。因此，要提高变压器的质量，必须要注重变压器铜带的质量。由于氧对铜的导电率和机械性能影响都具的较大的影响，因此，变压器铜带在具备较好的化学成份机械性能、物理性能等要求下，特别是要强化对氧气含量的控制。而传统方式生产变压器铜带，一般都是采用以下工艺进行生产的：工艺一：半连续浇铸(水平连续铸造)——铣面——热轧—中轧—退火—清洗—精轧。该工艺存在的缺点：(1)氧含量控制不稳定；(2)生产成本高；(3)生产成品率比较低。工艺二：水平连铸带坯—铣面—粗轧—中轧—裁边—中间光亮退火—预精轧—精轧—成品光亮退火—表面处理—分条—包装入库。该工艺存在三个方面的缺点：(1)生产成本较高；(2)设备占地面积较大；(3)带坯需要铣面。因此，一直以来，变压器铜带的综合技术性能难以满足下游行业的要求。基于以上原因，应该发明一种新的变压器铜带生产工艺，克服传统生产工艺的缺点，使无氧变压器铜带品质稳定优良，满足国民经济发展的需求。

发明内容：本发明的目的就是针对上述现状提供一种生产无氧变压器铜带新的生产工艺。该工艺生产的无氧变压器铜带，具有以下优点：(1)生产成品率高、生产成本低；(2)环保节能；(3)产品综合技术性能优秀：氧含量稳定，氧含量≤10ppm以下、导电率(IACS)≥102％、电导率：58.99％、抗拉强度σ_b＞195、延伸率δ＞35、布氏硬度HB＞43-62；(5)尺寸精度高，产品规格：宽度×厚度为320×(0.5-1.5)±0.003mm。

本发明的目的可以通过以下方案实现：

本发明新工艺是通过熔炼、上引法杆坯连铸、连续挤压、中轧、真空退火、预精轧、精轧、表面处理等，生产工序紧凑，可降低生产成本，产品质量好，能满足干式变压器生产要求。

下面对本发明方法的具体操作步骤说明如下：

1、熔体精炼与变质。按照无氧变压器铜带，氧含量控制在10ppm以下的要求，首先要生产满足上述条件的无氧杆坯。我们使用单独的大炉量的熔炼炉(容量800kg/炉)，先将电解铜(800Kg)放入炉中，待炉温上升后，温度控制在1150-1180℃，并在该炉内进行充分的除气、除渣，采用木炭覆盖(覆盖厚度150毫米)，为了除气、除渣，我们还在熔炼过程中添加了复合除渣剂(熔体重量的0.1％)；在晶相形成过程，为了晶相组织致密、晶粒细化、减少晶内(晶界)间各类物质，我们在还原炉内，进行二次除气(木炭厚度150毫米)，并加入微量稀土金属合金Cu-Ce中间合金(加铈的理想范围是熔体重量的0.09％)进行晶相组织的致密和细化，然后注入保温炉保温。

2、无氧铜杆坯的生产。通过上引连铸生产无氧铜杆坯，要控制浇铸温度、冷却强度、拉铸速度。浇铸温度浇铸温度过高，容易造成铸锭组织晶粒粗大，易造成二次吸氧。温度过低，铸锭易造成夹杂缺陷。一般地，无氧铜的浇铸稳定控制在1150℃；采用二次水冷，冷却强度的控制在确保铸锭其他方面的质量的前提下，要加大一次、二次水冷却强度，一次水压0.25MPA，二次水压0.30MPA；进出水温差控制在10℃左右；拉铸速度30米/小时，上引杆坯，生产出合格优良的无氧铜杆坯。

3、无氧变压器铜带坯挤制。通过对连续挤压机的液压系统、控制系统进行改进、设计模具改装、设计，采用慢速连续水封挤压法连续挤压无氧铜带坯产品。具体措施：预热腔体和模具温度在490℃左右，保温69-90分钟；挤压温度保持在460℃-490℃范围内；额定转速控制在3-12.5rmp；保压压力最高不能超过24Mpa；挤压尺寸：16×320mm；卷重3吨。

4、无氧变压器铜带坯轧制。轧制是带材厚度和平直度精度的决定性环节。通过挤制无氧铜带坯，因其组织结构致密、晶粒度较小，可承受较大冷轧道次加工率，总加工率也可达95％以上。轧制生产中省略铣面、粗轧工序，直接进行中轧、预精轧和精轧3道工序，各工序可分别在不同类型轧机上进行，也可将预精轧、精轧在同一轧机上进行。预精轧和精轧是决定最终产品质量的重要环节。为完成薄带轧制，保证轧制方向上的稳定性，可采用多辊式轧机，同时实施中间辊的轴向调整。轧制过程中，采用全油(矿物油)进行工艺润滑和冷却，并配置CO₂灭火装置。在带材厚度自动控制中除了位置闭环，测厚仪前后反馈控制外，还采用控制精度更高的恒体积流(质量流)控制系统。实践证明，恒体积流控制系统控制精度高，可对冷轧机板型通过板型仪控制，保证轧板的尺寸精度和表面质量。轧制速度：中轧：5m/s；精轧：5-6.0m/s。

5、无氧变压器铜带退火工艺。退火无氧变压器铜带生产非常关键的工序。本发明退火工序包括中间光亮退火、成品退火。中间光亮退火、成品退火主要是为了消除铜带的加工硬化，恢复铜带的塑性变形能力。本发明根据其组织和性能特性，研究获得了不同厚度铜带产品的不同退火处理的工艺制度(对于厚度为0.1-0.8mm的带材)，即退火温度确定为450-550℃×2h。

6、无氧变压器铜带表面处理控制。无氧变压器铜带对表面质量提出了极高的要求。铜带在生产过程中的各个环节都可能影响带材的表面质量，例如轧制油残余物、氧化物以及机械运动中轻微的擦伤等等，反映在铜带的表面，必然降低表面精度与光洁度。为了解决铜带表面光洁度问题，本发明形成了一套集脱脂、酸洗、抛光、研磨、钝化于一体的在线铜带脱脂清洗工艺，其原理是：铜带先进入第一刷箱，用P3粉剂液体(碱性)喷淋在带材表面，刷洗去油，然后用橡胶辊挤干后，清水喷淋后再挤干进入稀硫酸池去氧化物后，挤干辊将酸挤干后以进入第一刷箱，用ANA直径0.45mm，内含粒度500mm的磨料刷子进行高速粗抛磨后，进入第二刷箱，再用ANA0.3mm内含粒度600mm磨料刷子进行高速细抛磨，再进入热水喷淋箱喷淋，最后用笨丙三氮钝化液进行铜带表面钝化处理后，烘干成卷材。通过这种技术处理，显著降低铜带表面的油迹、酸迹以及表面氧化物夹杂等，提高铜带表面的光洁度和耐氧化程度。

本发明的生产工艺为：

一次熔炼除气、除渣—二次除气、微量稀土金属合金改造晶相组织——上引杆坯(在线检测氧含量)——杆坯综和技术性能检测——连续挤压——中轧——裁边——中间光亮退火——预精轧——精轧——成品光亮退火——表面处理——分条——综合技术性能检测包装入库。

Claims (5)

1.一种无氧变压器铜带生产新工艺，该工艺通过对熔炼设备、熔炼工艺的改进，生产高品质的无氧铜杆坯，并直接通过连续挤压机挤制挤成宽度×厚度为320×16mm的带坯，再经中轧、裁边、中间光亮退火、预精轧、精轧、成品光亮退火、表面处理等方面的改进和突破，生产产品宽度×厚度为320×(0.5-1.5)±0.003mm的无氧变压器铜带。

2.如权利要求1所述无氧变压器铜带的熔炼采用三联体炉。

3.如权利要求1所述无氧变压器铜带的熔炼过程中，采用二次除气、除渣。第一次除气、除渣在熔炼炉内，采用木炭覆盖(覆盖厚度150毫米)和复合除渣剂(熔体重量的0.1％)，并加入微量稀土金属合金Cu-Ce中间合金。

4.如权利要求1所述无氧变压器铜带的熔体在还原炉进行第二次除气、除渣，采用采用木炭覆盖(厚度150毫米)。

5.如权利要求1所述，为了保证晶相组织的致密和细化，在还原炉内的熔体中加入微量稀土金属合金(加铈的理想范围是熔体重量的0.09％)。