CN104240839A - 铜包钢线的制造方法及制造系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜包钢线的制造方法及制造系统，制造方法包括纵向包覆步骤，将铜带纵向包覆在钢芯线外面；焊接步骤，将铜带的对接纵缝焊接起来；轧制步骤，将焊接后的铜带和钢芯线轧制成所需外径的铜包钢线。通过本发明的方法，能够制造高质量的铜包钢线，而且不需要将铜加热融化，因此降低了能耗。此外，本发明的方法通过轧制工艺，更有利于制造直径尺寸较大的铜包钢线。本发明的制造系统可以一次成型制造铜包钢线，提高了生产效率，并且能耗较低。
Description
技术领域
本发明涉及铜包钢材料领域，特别涉及一种铜包钢线的制造方法及其制造系统。
背景技术
铜包钢线是将铜的优良导电性、耐蚀性和钢的高强度结合为一体的双金属复合材料。铜包钢线主要用于电气化铁路、防雷接地系统、通讯、电子元器件引出脚等各个领域。目前，市场上的铜包钢基本上采用电镀工艺，电镀工艺具有成本低，价格便宜的优点，但是生产厚铜层、大截面、大长度的比较困难，而且，铜钢结合力差，还有三废污染。
现有技术中还提出了水平连铸法生产工艺，连铸法将处理干净的钢芯在氮气的保护下加热到1150℃～1250℃，同时利用工频炉将电解铜加热熔化，将加热后钢芯快速通过铜液，结晶成铜包钢料，再拉制成铜包钢导体。但是该工艺需要将铜加热融化，需要将钢芯加热，因此能耗较高，而且拉制时容易产生加工硬化现象。
综上所述，提供一种节能高效的制造铜包钢线的方法，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种铜包钢线的制造方法。本发明通过纵向包覆法制造铜包钢线，
根据本发明的一个方面，提供一种铜包钢线的制造方法，该方法包括：纵向包覆步骤，采用铜带纵向包覆在钢芯线外面；焊接步骤，将铜带的对接纵缝焊接起来；轧制步骤，将焊接后的铜带和钢芯线轧制成所需外径的铜包钢线。
可选地，在纵向包覆步骤，本发明的方法还可以包括清洗步骤，将铜带和钢芯线清洗干净。清洗步骤有助于铜带更紧密的包覆在钢芯线上，提高包覆界面之间的结合质量。
可选地，在轧制步骤前，本发明的方法还可以包括拉制步骤，将焊接后的铜带和钢芯线预先拉制，拉制后的外径大于最终产品的外径。本发明的方法可以执行总截面收缩率为5～25％的拉制步骤。
可选地，可以在加热条件下执行纵向包覆步骤，例如可以采用感应加热的方法，将铜带和钢芯线加热到800℃以上，在高温下促使铜层接合面通过原子扩散进行冶金接合，可以提高铜带和钢芯线之间的结合强度。
可选地，可以在惰性气氛下执行纵向包覆步骤。例如可以采用氩气保护进行纵向包覆，以避免在铜带和钢芯线之间的包覆界面之间形成氧化层，降低二者之间的结合质量。特别地，如果将铜带和钢芯线加热到800℃以上进行纵向包覆时，特别需要惰性气氛保护，以避免在铜带和钢芯线之间出现氧化层。
可选地，可以在轧制步骤之后，执行退火步骤。例如在真空充气退火炉中进行退火处理，在高温下促使铜层接合面通过原子扩散进行冶金接合，并消除拉制时产生的加工硬化现象。例如，可以将铜包钢线加热至700℃-800℃进行退火。
根据本发明的另一个方面，提供一种铜包钢线的制造系统，包括顺序连接的进料装置、纵向包覆成型装置、焊接装置、轧制装置、收线装置。
可选地，本发明的铜包钢线的制造系统，还可以包括位于焊接装置与轧制装置之间的拉制装置，用于拉制焊接后的铜包钢线。
可选地，本发明的铜包钢线的制造系统，还可以包括位于进料装置前的清洗装置，用于清洗铜带和钢芯线。
可选地，本发明的铜包钢线的制造系统，还可以包括位于轧制装置后的退火装置。
通过本发明的方法，能够制造高质量的铜包钢线，而且不需要将铜加热融化，因此降低了能耗。此外，本发明的方法通过轧制工艺，更有利于制造直径尺寸较大的铜包钢线。本发明的制造系统可以一次成型制造铜包钢线，提高了生产效率，并且能耗较低。
附图说明
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
图1为本发明实施例的铜包钢线的剖面示意图。
图2为本发实施例的制造铜包钢线的系统图。
应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
根据本发明的一个方面，提供一种铜包钢线的制造方法，该方法包括：纵向包覆步骤，采用铜带纵向包覆在钢芯线外面；焊接步骤，将铜带的对接纵缝焊接起来；轧制步骤，将焊接后的铜带和钢芯线轧制成所需外径的铜包钢线。
可选地，在纵向包覆步骤，本发明的方法还可以包括清洗步骤，将铜带和钢芯线清洗干净。清洗步骤有助于铜带更紧密的包覆在钢芯线上，提高包覆界面之间的结合质量。
可选地，在轧制步骤前，本发明的方法还可以包括拉制步骤，将焊接后的铜带和钢芯线预先拉制，拉制后的外径大于最终产品的外径。本发明的方法可以执行总截面收缩率为5～25％的拉制步骤。通过拉制可以使铜带与钢芯线的接合面压紧。
可选地，可以在加热条件下执行纵向包覆步骤，例如可以采用感应加热的方法，将铜带和钢芯线加热到800℃以上，在高温下促使铜层接合面通过原子扩散进行冶金接合，可以提高铜带和钢芯线之间的结合强度。
可选地，可以在惰性气氛下执行纵向包覆步骤。例如可以采用氩气保护进行纵向包覆，以避免在铜带和钢芯线之间的包覆界面之间形成氧化层，降低二者之间的结合质量。特别低，如果将铜带和钢芯线加热到800℃以上进行纵向包覆时，特别需要惰性气氛保护，以避免在铜带和钢芯线之间出现氧化层。
可选地，可以在轧制步骤之后，执行退火步骤。例如在真空或充气退火炉中进行退火处理，在高温下促使铜层接合面通过原子扩散进行冶金接合，并消除拉制时产生的加工硬化现象。例如，可以将铜包钢线加热至700℃-800℃进行退火。
按照本发明的方法可以制造多种尺寸的铜包钢线，尤其适合制造直径尺寸较大的铜包钢线。本发明的方法可制造直径在Φ4mm-Φ20mm之间的铜包钢线。通过轧制方法制造直径尺寸较大的铜包钢线，能够提高生产效率，以及成品质量。
本领域技术人员可以根据所要求生产的成品铜包钢线的外径尺寸加上拉拔的截面缩减率切取铜带的宽度。
根据本发明的另一个方面，提供一种铜包钢线的制造系统，包括顺序连接的进料装置、纵向包覆成型装置、焊接装置、轧制装置、收线装置。上述装置顺序连接，进料装置用于将铜带和钢芯线送入制造系统的纵向包覆成型装置，通过纵向包覆成型装置将铜带包覆在钢芯线外面，从纵向包覆成型装置出来的包覆好的铜带与钢芯线通过焊接装置把铜带的纵向对接纵缝焊接起来，然后通过轧制装置将焊接好的铜包钢线轧制成所需的直径尺寸，最后通过收线装置将制造好的铜包钢线收起。
可选地，本发明的铜包钢线的制造系统，还可以包括位于焊接装置与轧制装置之间的拉制装置，用于拉制焊接后的铜包钢线。
可选地，本发明的铜包钢线的制造系统，还可以包括位于进料装置前的清洗装置，用于清洗铜带和钢芯线。
可选地，本发明的铜包钢线的制造系统，还可以包括位于轧制装置后的退火装置。
下面参照图1和图2描述本发明的具体实施例。图1显示了铜包钢线的剖面图，铜包钢线包括钢芯线1和铜层2。
下面，结合附图对本发明的具体实施例进行描述。作为本发明的一个优选实施例，本发明提供一种铜包钢线的制造方法，该方法包括：采用Φ18mm的钢芯线，宽度为56.5mm、厚度为0.3mm的铜带。本实施例中所用的铜带和钢芯线预先经过清洗，去除表面杂质以及氧化层，以提高铜带和钢芯线之间的结合质量。将钢芯线放置在铜带上，通过纵向包覆装置将铜带轧制成圆管状包覆在钢芯线外面，然后用氩弧焊将铜带的对接纵缝焊接起来。纵向包覆过程中通过感应加热方式，将铜带和钢芯线加热到800℃以上，以提高结合质量，并采用氩气保护，以避免在结合界面之间出现氧化层。采用拉丝机将焊接后的铜带和钢芯线拉制总截面收缩率为10％左右，拉丝过程中由于金属放热，可使得铜带与钢芯线之间更好的结合。最后通过轧制装置，将焊接好的铜带和钢芯线轧制成Φ14mm的铜包钢线。
可选地，本发明的实施例还可以在轧制步骤后包括退火步骤。可以将铜包钢线加热至700℃-800℃进行退火，以便去除拉制和轧制过程中产生的硬化现象。退火过程中可采用真空退火炉或者采用氮气保护，例如在退火炉中使用NH3气体，退火过程中分解成N2和H2气体，有效防止退火过程中铜包钢线被氧化。
本实施例中制造的是Φ14mm的铜包钢线。按照本发明的方法可以制造多种尺寸的铜包钢线，尤其适合制造直径尺寸较大的铜包钢线。本发明的方法可制造直径在Φ4mm-Φ20mm之间的铜包钢线。通过轧制方法制造直径尺寸较大的铜包钢线，能够提高生产效率，以及成品质量。
根据本发明的一个实施例，用于生产铜包钢线的制造系统20包括，进料盘21、纵向包覆成型装置22、氩弧焊机23、焊枪24、拉丝机25、轧辊26、收线盘27。上述装置顺序连接，进料盘21用于将铜带2和钢芯线1送入纵向包覆成型装置22，通过纵向包覆成型装置22将铜带2包覆在钢芯线1外面，从纵向包覆成型装置22出来的包覆好的铜带2与钢芯线1通过氩弧焊机23和焊枪24把铜带2的纵向对接纵缝焊接起来，然后通过轧辊26将焊接好的铜包钢线轧制成所需的直径尺寸，最后通过收线盘27将制造好的铜包钢线收起。
本发明的制造系统20还可以包括退火炉（未示出），将轧制后的铜包钢线放入真空充气退火炉中进行退火处理，在800℃以上的高温下促使铜带与钢芯线的接合面通过原子扩散进行冶金接合，并消除拉制时产生的加工硬化现象。
本发明铜与钢之间为原子扩散冶金接合，界面完全牢固结合，成为单一复合体。轧制后的铜包钢线也可任意包覆不同材质，可制造不同铜层厚度的产品，能满足相关行业对产品质量和性能的要求。此外，本发明的方法和系统可生产大直径、大长度产品，能耗低且对环境无污染。
本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的指导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种铜包钢线的制造方法，其特征在于，包括：
纵向包覆步骤，将铜带纵向包覆在钢芯线外面；
焊接步骤，将铜带的对接纵缝焊接起来；
轧制步骤，将焊接后的铜带和钢芯线轧制成所需外径的铜包钢线。
2.根据权利要求1所述的铜包钢线的制造方法，其特征在于，在纵向包覆步骤之前，还包括清洗步骤，将铜带和钢芯线清洗干净。
3.根据权利要求1所述的铜包钢线的制造方法，其特征在于，在轧制步骤前，还包括拉制步骤，将焊接后的铜带和钢芯线预先拉制。
4.根据权利要求3所述的铜包钢线的制造方法，其特征在于，在加热条件下执行纵向包覆步骤。
5.根据权利要求4所述的铜包钢线的制造方法，其特征在于，在惰性气氛下执行纵向包覆步骤。
6.根据前述任一项权利要求所述的铜包钢线的制造方法，其特征在于，在轧制步骤之后，执行退火步骤。
7.一种铜包钢线的制造系统，其特征在于，包括顺序连接的进料装置、纵向包覆成型装置、焊接装置、轧制装置、收线装置。
8.根据权利要求7所述的铜包钢线的制造系统，其特征在于，还包括位于焊接装置与轧制装置之间的拉制装置。
9.根据权利要求7所述的铜包钢线的制造系统，其特征在于，还包括位于进料装置前的清洗装置。
10.根据前述任一项权利要求所述的铜包钢线的制造系统，其特征在于，还包括位于轧制装置后的退火装置。
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