CN103008383A

CN103008383A - 一种双金属覆合用铜带的生产工艺

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Publication number: CN103008383A
Application number: CN2012105475737A
Authority: CN
Inventors: 徐高磊
Original assignee: 徐高磊
Current assignee: SUZHOU HENGKANG NEW MATERIAL CO., LTD.
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-17
Also published as: CN103008383B

Abstract

本发明公开了一种双金属覆合用铜带的生产工艺，包括如下步骤：1）熔炼铸造：将电解铜预热烘干后置于熔炼装置中熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，经在线除气装置除气、脱氧后，用牵引机组离合式真空上引铜杆，然后铜杆进入收线装置；2）连续挤压：将步骤1）所得的无氧铜杆通过连续挤压机组生产铜带坯，并迅速用冷却介质冷却至20～30℃，得到晶粒尺寸为0.005mm～0.010mm的细晶组织铜带坯；3）轧制；4）中间退火；5）精轧；6）退火；7）清洗钝化；8）分切；9）包装入库。本发明具有焊接性能优异、塑性加工性能高、导电性能高、表面质量高等优点，而且该工艺流程短、高效、节能。

Description

一种双金属覆合用铜带的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种双金属覆合用铜带的生产工艺，属于有色金属加工技术领域。

背景技术

双金属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成为一个整体，形成双金属覆合导线。用双金属覆合铜带制作的铜包铝覆合电缆线是国家大力推广的新型纯铜芯电缆线的替代产品，广泛应用于电视和网络的传输信号频率较高的电缆线。由于高频信号传输具有趋肤效应的特性，也就是高频通讯信号的传输集中在表层，在高频时的信号传输效果与纯铜导线效果等同。使用双金属覆合用铜带制作的覆合电缆线较纯铜导线具有明显的成本低廉、重量轻、方便运输、节约铜资源消耗，线质柔软易于加工等优势。其实用性完全可以与纯铜线电缆相媲美。由于用双金属覆合铜带制作的覆合电缆线具有很大的优势，完全可以代替铜线制造有线电视信号传输电缆及大容量通讯网络信号传输电缆。

目前，双金属覆合用铜带一般采用的生产工艺是：

半连续铸造铸锭—铸锭加热—热轧—铣面—粗轧—剪边—精轧—成品退火—表面钝化—剪切检验—成品—检验包装—入库。

这种生产工艺主要存在以下不足：1.生产周期较长，劳动效率低；2.采用热轧工艺，能耗较大；3.生产成本较高，设备投资大，产品成材率低。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种双金属覆合用铜带的生产工艺，具有焊接性能优异、塑性加工性能高、导电性能高、表面质量高等优点，而且该工艺流程短、高效、节能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种双金属覆合用铜带的生产工艺，包括如下步骤：1）熔炼铸造：将电解铜预热烘干后置于熔炼装置中熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，经在线除气装置除气、脱氧后，用牵引机组离合式真空上引铜杆，然后铜杆进入收线装置；2）连续挤压：将步骤1）所得的无氧铜杆通过连续挤压机组生产铜带坯，并迅速用冷却介质冷却至20～30℃，得到晶粒尺寸为0.005mm～0.010 mm的细晶组织铜带坯；3）轧制；4）中间退火；5）精轧；6）退火；7）清洗钝化；8）分切；9）包装入库。

所述的步骤1）中电解铜采用高纯阴极铜；所述的熔炼装置中熔炼炉的温度为1150℃～1160℃，熔炼炉中的铜液采用木炭覆盖；所述的熔炼装置中保温炉的温度为1140℃～1150℃，采用石墨磷片覆盖；所述的在线除气装置使用的惰性气体是采用99.996%的氩气或99.996%氮气中的一种，气源出口压力为0.5MPa，流量为1～1.25Nm³/h，转子转速为50～150r/min；所述的牵引机组的引杆速度为500～1500mm/min，引杆直径为Ф9.5mm～Ф30mm，冷却循环出水温度35℃～50℃。

所述的木炭的粒度为30mm～50mm，覆盖厚度100mm～150mm；所述的石墨磷片的覆盖厚度30mm～40mm。

所述的步骤2）中连续挤压机转速为4～12r/min；所述的铜带坯挤出速度为5～15m/min；所述的铜带坯挤出后的温度700～900℃；所述的冷却介质为水与酒精的混合液，酒精浓度为10～20%。

所述的步骤3）轧制工序采用冷轧机组对步骤2）所得的铜带坯料进行轧制，加工率为70～90%。

所述的步骤4）中间退火工序采用光亮退火设备对步骤3）所得的铜带进行中间退火，退火温度为250℃～400℃，退火时间为2～6h。

所述的步骤5）精轧工序采用可逆液压冷轧机组对步骤4）所得的铜带坯料进行精轧，加工率为35～40%。

所述的步骤6）退火工序采用光亮退火设备对步骤5）所得的无氧铜带进行退火，退火温度250℃～400℃，退火时间2～6h。

所述的步骤7）清洗钝化工序为将步骤6）所得的铜带进行脱脂处理，接着采用8%～12%的硫酸溶液对铜带进行酸洗，然后采用600～800目的针刷进行粗抛光，再用2000～3000目的3M刷进行精抛，最后用温度为70℃～80℃、浓度为0.2%～0.5%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理。

本发明的有益效果是：通过使用本发明提供的一种双金属覆合用铜带的生产工艺，具有以下优点：1.采用高纯阴极铜板为原料，利用铜液精炼技术、在线除气、脱氧设备以及独特的搅拌装置，保证铜材的纯度高、含氧量低和导电率高；其中 O≤0.0005%，其有益效果是提高铜带的焊接性能，同时避免O与Cu反应生成共晶体(Cu+Cu₂O)，影响铜带的塑性加工性能。其中P≤0.001%，其有益效果是降低P对铜带导电性能的影响，满足铜带的导电率≥101%IACS。2.采用连续挤压技术与快速冷却技术相结合，提供了细晶组织的铜带坯，提高带坯后续的塑性加工性能。本发明提供的生产工艺获得的铜带坯晶粒尺寸为0.005mm~0.010 mm，根据金属加工中的细晶强化原理，为后续铜带加工提供了高强度、高伸长率的铜带坯。同时，控制精轧的加工率和成品退火温度，使成品铜带的晶粒尺寸在0.007mm~0.015 mm，抗拉强度为255~270Mpa，伸长率大于50%，有益于双金属覆合用铜带的焊接和后续的拉丝。3.本发明流程短、高效、节能。本发明与传统工艺相比节省了铸锭加工、铣面、剪边等工序，有益效果是节约能耗20%以上，成材率达到75%以上。

具体实施方式

实施例1

1）上引无氧铜杆：以表面无“铜豆”、酸迹等缺陷的高纯阴极电解铜切除挂耳为原料，经预热烘干后置于熔炼装置中熔化（熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，隔仓由依次排列的第一隔仓、第二隔仓、第三隔仓组成，熔化炉、隔仓和保温炉之间通过流沟相连，流沟高出炉底200mm，可促进铜液流动的均匀性，也可以起到除渣的效果），熔炼炉的温度为1155℃，熔炼炉中的铜液采用木炭覆盖，木炭的粒度为40mm，覆盖厚度为125mm，保证熔炼炉的还原气氛；通过熔炼炉熔化后的铜液通过流沟流入第一隔仓，再通过流沟流入第二隔仓，在第二隔仓内安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996%的氩气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将计量的氩气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量1.15Nm³/h，转子转速控制在100r/min；铜液经第二隔仓除气、脱氧后经流沟流入第三隔仓，再经流沟流入保温炉，保温炉的温度为1145℃，采用石墨磷片覆盖，覆盖厚度为35mm；用牵引机组离合式真空上引铜杆，牵引机组的引杆速度为1000mm/min，引杆直径为Ф30mm，经冷却循环水冷却，冷却循环出水温度40℃，然后铜杆进入收线装置，所得无氧铜杆的直径为Ф30mm。

2）连续挤压：将步骤1）所得直径为Ф30mm的无氧铜杆通过连续挤压机组制作铜带坯，连续挤压机的转速为8r/min，铜带坯挤出速度为10m/min，铜带坯被挤出后温度达到800℃，迅速用冷却介质（冷却介质为水与酒精的混合液，酒精浓度为15%）冷却至25℃，得到晶粒尺寸为0.007mm～0.008 mm的细晶组织铜带坯，且得到的细晶组织的铜带坯具有优异的塑性加工性能。

3）轧制：采用冷轧机组对步骤2）所得的细晶组织铜带坯料进行轧制，加工率为80%；4）中间退火：采用光亮退火设备对步骤3）所得的无氧铜带进行中间退火，退火温度为320℃，退火时间为4h；5）精轧：采用可逆液压冷轧机组对步骤4）所得的无氧铜带坯料进行精轧，加工率为38%；6）退火：采用光亮退火设备对步骤5）所得的无氧铜带进行退火，退火温度320℃，退火时间4h；7）清洗钝化：进入清洗磨面钝化机组进行表面处理，将步骤6）退火后的铜带进行脱脂处理，接着采用10%的硫酸溶液对铜带进行酸洗，然后采用700目的针刷进行粗抛光，再用2500目的3M刷进行精抛，抛光后用温度为75℃、浓度为0.4%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理；8）分切：采用分切设备按照要求尺寸对铜带进行分切；9）包装入库：成品铜带检验合格后包装入库。

本实施例将在线除气装置安装在第二隔仓内，通过第一隔仓、第二隔仓、第三隔仓的流沟连通，不仅可保证充分的除气和脱氧效果，还可以保证保温炉液面的稳定性。由于铜液中存在非金属等杂质可能会对产品的纯度和性能造成影响，本实施例通过在结晶器前端安装过滤装置，可在上引铜杆时有效地起到除渣的效果，从而提高产品的纯度。

通过使用本实施例提供的一种双金属覆合用铜带的生产工艺，具有以下优点：1.采用高纯阴极铜板为原料，利用铜液精炼技术、在线除气、脱氧设备以及独特的搅拌装置，保证铜材的纯度高、含氧量低和导电率高；其中 O≤0.0005%，其有益效果是提高铜带的焊接性能，同时避免O与Cu反应生成共晶体(Cu+Cu₂O)，影响铜带的塑性加工性能。其中P≤0.001%，其有益效果是降低P对铜带导电性能的影响，满足铜带的导电率≥101%IACS。2.采用连续挤压技术与快速冷却技术相结合，提供了细晶组织的铜带坯，提高带坯后续的塑性加工性能。本发明提供的生产工艺获得的铜带坯晶粒尺寸为0.005mm~0.010 mm，根据金属加工中的细晶强化原理，为后续铜带加工提供了高强度、高伸长率的铜带坯。同时，控制精轧的加工率和成品退火温度，使成品铜带的晶粒尺寸在0.007mm~0.015 mm，抗拉强度为255~270Mpa，伸长率大于50%，有益于双金属覆合用铜带的焊接和后续的拉丝。3.本发明流程短、高效、节能。本发明与传统工艺相比节省了铸锭加工、铣面、剪边等工序，有益效果是节约能耗20%以上，成材率达到75%以上。

实施例2

1）熔炼铸造：以表面无“铜豆”、酸迹等缺陷的高纯阴极电解铜切除挂耳为原料，经预热烘干后置于熔炼装置中熔化（熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，隔仓由依次排列的第一隔仓、第二隔仓、第三隔仓组成，熔化炉、隔仓和保温炉之间通过流沟相连，流沟高出炉底100mm，可促进铜液流动的均匀性，也可以起到除渣的效果），熔炼炉的温度为1150℃，熔炼炉中的铜液采用木炭覆盖，木炭的粒度为30mm，覆盖厚度为100mm，保证熔炼炉的还原气氛；通过熔炼炉熔化后的铜液通过流沟流入第一隔仓，再通过流沟流入第二隔仓，在第二隔仓内安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996%的氮气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将计量的氮气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量1Nm³/h，转子转速控制在50r/min；铜液经第二隔仓除气、脱氧后经流沟流入第三隔仓，再经流沟流入保温炉，保温炉的温度为1140℃，采用石墨磷片覆盖，覆盖厚度为30mm；用牵引机组离合式真空上引铜杆，牵引机组的引杆速度为500mm/min，引杆直径为Ф9.5mm，经冷却循环水冷却，冷却循环出水温度35℃，然后铜杆进入收线装置，所得无氧铜杆的直径为Ф9.5 mm。

2）连续挤压：将步骤1）所得直径为Ф30mm的无氧铜杆通过连续挤压机组制作铜带坯，连续挤压机的转速为4r/min，铜带坯挤出速度为5m/min，铜带坯被挤出后温度达到700℃，迅速用冷却介质（冷却介质为水与酒精的混合液，酒精浓度为10%）冷却至20℃，得到晶粒尺寸为0.005mm～0.006 mm的细晶组织铜带坯，且得到的细晶组织的铜带坯具有优异的塑性加工性能。

3）轧制：采用冷轧机组对步骤2）所得的细晶组织铜带坯料进行轧制，加工率为70%；4）中间退火：采用光亮退火设备对步骤3）所得的无氧铜带进行中间退火，退火温度为250℃，退火时间为6h；5）精轧：采用可逆液压冷轧机组对步骤4）所得的无氧铜带坯料进行精轧，加工率为35%；6）退火：采用光亮退火设备对步骤5）所得的无氧铜带进行退火，退火温度250℃，退火时间6h；7）清洗钝化：进入清洗磨面钝化机组进行表面处理，将步骤6）退火后的铜带进行脱脂处理，接着采用8%的硫酸溶液对铜带进行酸洗，然后采用600目的针刷进行粗抛光，再用2000目的3M刷进行精抛，抛光后用温度为70℃、浓度为0.2%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理；8）分切：采用分切设备按照要求尺寸对铜带进行分切；9）包装入库：成品铜带检验合格后包装入库。

实施例3

1）上引无氧铜杆：以表面无“铜豆”、酸迹等缺陷的高纯阴极电解铜切除挂耳为原料，经预热烘干后置于熔炼装置中熔化（熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，隔仓由依次排列的第一隔仓、第二隔仓、第三隔仓组成，熔化炉、隔仓和保温炉之间通过流沟相连，流沟高出炉底400mm，可促进铜液流动的均匀性，也可以起到除渣的效果），熔炼炉的温度为1160℃，熔炼炉中的铜液采用木炭覆盖，木炭的粒度为50mm，覆盖厚度为150mm，保证熔炼炉的还原气氛；通过熔炼炉熔化后的铜液通过流沟流入第一隔仓，再通过流沟流入第二隔仓，在第二隔仓内安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996%的氩气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将计量的氩气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量1.25Nm³/h，转子转速控制在150r/min；铜液经第二隔仓除气、脱氧后经流沟流入第三隔仓，再经流沟流入保温炉，保温炉的温度为1150℃，采用石墨磷片覆盖，覆盖厚度为40mm；用牵引机组离合式真空上引铜杆，牵引机组的引杆速度为1500mm/min，引杆直径为Ф20mm，经冷却循环水冷却，冷却循环出水温度50℃，然后铜杆进入收线装置，所得无氧铜杆的直径为Ф20mm。

2）连续挤压：将步骤1）所得直径为Ф30mm的无氧铜杆通过连续挤压机组制作铜带坯，连续挤压机的转速为12r/min，铜带坯挤出速度为15m/min，铜带坯被挤出后温度达到900℃，迅速用冷却介质（冷却介质为水与酒精的混合液，酒精浓度为20%）冷却至30℃，得到晶粒尺寸为0.009mm～0.010 mm的细晶组织铜带坯，且得到的细晶组织的铜带坯具有优异的塑性加工性能。

3）轧制：采用冷轧机组对步骤2）所得的细晶组织铜带坯料进行轧制，加工率为90%；4）中间退火：采用光亮退火设备对步骤3）所得的无氧铜带进行中间退火，退火温度为400℃，退火时间为2h；5）精轧：采用可逆液压冷轧机组对步骤4）所得的无氧铜带坯料进行精轧，加工率为40%；6）退火：采用光亮退火设备对步骤5）所得的无氧铜带进行退火，退火温度400℃，退火时间2h；7）清洗钝化：进入清洗磨面钝化机组进行表面处理，将步骤6）退火后的铜带进行脱脂处理，接着采用12%的硫酸溶液对铜带进行酸洗，然后采用800目的针刷进行粗抛光，再用3000目的3M刷进行精抛，抛光后用温度为80℃、浓度为0.5%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理；8）分切：采用分切设备按照要求尺寸对铜带进行分切；9）包装入库：成品铜带检验合格后包装入库。

Claims

1.一种双金属覆合用铜带的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：1）熔炼铸造：将电解铜预热烘干后置于熔炼装置中熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，经在线除气装置除气、脱氧后，用牵引机组离合式真空上引铜杆，然后铜杆进入收线装置；2）连续挤压：将步骤1）所得的无氧铜杆通过连续挤压机组生产铜带坯，并迅速用冷却介质冷却至20～30℃，得到晶粒尺寸为0.005mm～0.010 mm的细晶组织铜带坯；3）轧制；4）中间退火；5）精轧；6）退火；7）清洗钝化；8）分切；9）包装入库。

2.根据权利要求1所述的一种双金属覆合用铜带的生产工艺，其特征在于所述的步骤1）中电解铜采用高纯阴极铜；所述的熔炼装置中熔炼炉的温度为1150℃～1160℃，熔炼炉中的铜液采用木炭覆盖；所述的熔炼装置中保温炉的温度为1140℃～1150℃，采用石墨磷片覆盖；所述的在线除气装置使用的惰性气体是采用99.996%的氩气或99.996%氮气中的一种，气源出口压力为0.5MPa，流量为1～1.25Nm³/h，转子转速为50～150r/min；所述的牵引机组的引杆速度为500～1500mm/min，引杆直径为Ф9.5mm～Ф30mm，冷却循环出水温度35℃～50℃。

3.根据权利要求2所述的一种双金属覆合用铜带的生产工艺，其特征在于所述的木炭的粒度为30mm～50mm，覆盖厚度100mm～150mm；所述的石墨磷片的覆盖厚度30mm～40mm。

4.根据权利要求1所述的一种双金属覆合用铜带的生产工艺，其特征在于所述的步骤2）中连续挤压机转速为4～12r/min；所述的铜带坯挤出速度为5～15m/min；所述的铜带坯挤出后的温度700～900℃；所述的冷却介质为水与酒精的混合液，酒精浓度为10～20%。

5.根据权利要求1所述的一种双金属覆合用铜带的生产工艺，其特征在于所述的步骤3）轧制工序采用冷轧机组对步骤2）所得的无氧铜带坯料进行轧制，加工率为70～90%。

6.根据权利要求1所述的一种双金属覆合用铜带的生产工艺，其特征在于所述的步骤4）中间退火工序采用光亮退火设备对步骤3）所得的铜带进行中间退火，退火温度为250℃～400℃，退火时间为2～6h。

7.根据权利要求1所述的一种双金属覆合用铜带的生产工艺，其特征在于所述的步骤5）精轧工序采用可逆液压冷轧机组对步骤4）所得的铜带坯料进行精轧，加工率为35～40%。

8.根据权利要求1所述的一种双金属覆合用铜带的生产工艺，其特征在于所述的步骤6）退火工序采用光亮退火设备对步骤5）所得的铜带进行退火，退火温度250℃～400℃，退火时间2～6h。

9.根据权利要求1所述的一种双金属覆合用铜带的生产工艺，其特征在于所述的步骤7）清洗钝化工序为将步骤6）所得的无氧铜带进行脱脂处理，接着采用8%～12%的硫酸溶液对铜带进行酸洗，然后采用600～800目的针刷进行粗抛光，再用2000～3000目的3M刷进行精抛，最后用温度为70℃～80℃、浓度为0.2%～0.5%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理。