CN104593706B - 黄铜线材的冷连轧方法 - Google Patents

黄铜线材的冷连轧方法 Download PDF

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Abstract

一种普通黄铜线材的冷连轧方法，其特征在于工艺步骤为配料→上引连铸黄铜杆坯料→冷轧→退火→酸洗→拉伸→退火→酸洗→成品精拉→成品检验、包装、入库；其中，冷轧步骤使黄铜杆坯料进冷连轧的总延压缩比1.5～4.0，进线直径为Φ8～15mm，经冷轧后出线直径为4～8mm，出线直径不圆度＜0.2mm。增加一道冷轧工序，可消除黄铜杆坯料存有的气孔和微小裂纹，使坯料组织的致密度显著提高，避免黄铜线材在中拉丝、小拉丝等拉伸过程中断线现象。

Description

黄铜线材的冷连轧方法
技术领域
本发明专利涉及一种黄铜线材的冷连轧工艺方法，特别是二元黄铜线材的冷连轧工艺方法。
背景技术
二元黄铜线材是由铜和锌所组成的，具有较好的塑性，可用于机械零件制造。其传统的生产工艺流程主要为配料→熔炼→上引连铸→多道次联合拉伸、退火、酸洗→精拉→成品检验、包装、入库，其中多道次联合拉伸主要包括大拉丝→退火→酸洗→中拉丝→退火→酸洗→小拉丝→退火→酸洗。该生产工艺流程长，设备相对简单，而且生产的黄铜杆坯，铸态组织不致密、塑性差，这主要是由于在多道次联合拉丝中的第一道大拉丝时，拉伸总变形量有限，使黄铜铸坯组织更加不致密，通过再结晶退火工艺也无法提高组织的致密性。另一方面，二元黄铜的配料中常常添加废杂铜，一些不溶于铜的高熔点物质容易聚集在材料组织晶界上，进一步恶化黄铜冷加工性能，导致黄铜线材在中拉、小拉过程中频繁断线，需要通过提高原料档次或增加加工道次来改善断线问题，增加了生产成本，降低了生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术中存在的问题，设计一种黄铜线材的冷连轧方法，利用冷轧的较大总压缩率，提高材料组织的致密度；取消了中拉丝、退火、酸洗三道工序，缩短了工艺流程，降低了生产成本，提高了生产效率。
解决本发明技术问题的方案是这样的：一种黄铜线材的冷连轧方法，其特征在于工艺步骤为
（1）配料：按光亮线20～40wt%、黄铜角料30～50wt%、锌为余量以及不可避免杂质，所述杂质总量除Ni以外不大于0.4wt%的成分进行配比；
（2）熔炼：将光亮线、黄铜角料、锌锭依次分批加入感应电炉内熔炼，熔炼温度为1030～1080℃，待全部金属熔化后保温；
（3）上引连铸：铜水由结晶器从保温炉内向上连续引出，杆坯规格Φ8～15mm，牵引速度1.8～3.0m/min；
（4）冷轧：黄铜上引杆坯通过多机架轧机连续轧到Φ4～8mm，机架数量：4～14只，轧制速度：1.5～3m/s，总压缩比1.5～4.0，各道次压缩比1.10～1.25，出线直径不圆度＜0.2mm；
（5）退火；退火温度550～580℃，保温时间2～4h；
（6）酸洗；
（7）拉伸：酸洗后的线坯经过多模拉丝机拉伸至留底规格，模具数量：4～10个，拉伸速度：1.5～3.5m/s；
（8）退火：退火温度550～580℃，升温时间0.5～1.5h，保温时间2～4h；
（9）酸洗；
（10）精拉：酸洗后的线坯经过成品拉丝机拉伸至成品规格，模具数量：1～12个，拉伸速度：1.5～3.5m/s；
（11）成品检验、包装、入库。
优选，所述黄铜角料为普通黄铜，牌号为H62～H90，铜含量62.5wt%～92.1wt%；常见杂质元素含量控制Pb＜0.05wt%，Bi＜0.01wt%，Fe＜0.20wt%，Al＜0.03wt%，Sn＜0.15wt%，Si＜0.01wt%，Ni＜0.50wt%，除Ni以外的杂质元素含量总和＜0.4wt%，质量百分比，且金相组织中出现β相，则β相的比例＜10%。
优选，所述步骤（6）和（9）酸洗是退火后的线坯在含15～20wt%H2SO4、3～5wt%HNO3、余量为水的酸洗液中浸泡1～3min，再用清水冲洗干净，最后用碱液中和线坯表面残留的酸液即可，通常在碱液池中浸泡10～20s即可。
最后，所述步骤（5）退火是轧制后的线坯在井式炉中进行退火。所述步骤（8）退火是拉伸后的线坯在井式炉中进行退火。
增加一道冷轧工序，黄铜杆坯由放线机放线，经过一组压轮预矫直后，由导卫送入轧机机架，线坯依次经过平机架和立机架交替轧制后，在牵引机牵引力的作用下，最后通过收线机收线。上引连铸黄铜杆坯在轧辊作用下，变形过程始终处于受压轴向延伸状态，可消除黄铜杆坯存有的气孔和微小裂纹，使坯料组织的致密度显著提高，避免黄铜线材在小拉丝、精拉过程中断线现象。
本发明技术的优点在于：改变了传统生产工艺中使用的大拉机和中拉机生产黄铜线材的方法和金属变形方式（即上引连铸线材Ф12mm经大拉丝后为8.5mm～8mm，再经中拉丝后为6.5mm～5.5mm，然后经小拉丝后为3.0mm）。在上引连铸黄铜杆坯后，增加一道冷轧工序替代传统的大拉工序，利用冷轧的较大总压缩率，提高材料组织的致密度；取消了中拉、退火、酸洗三道工序，缩短了工艺流程，降低生产成本，提高了生产效率。
具体实施方式
下面结合实施例子对本发明做进一步说明。
以含Cu63wt%，Zn37wt%的H63黄铜为例：
实例1：在相同加工率条件下，黄铜上引连铸Φ12杆坯分别采用拉伸方法和冷轧方法加工至Φ7.7的线坯。
（1）配料：按光亮线40wt%、黄铜角料30wt%、锌锭以及不可避免杂质30wt%，所述杂质总量除Ni以外不大于0.4wt%的成分进行配比；
（2）熔炼：将光亮线、黄铜角料、锌锭依次分批加入感应电炉内熔炼，熔炼温度为1030～1080℃，待全部金属熔化后保温；
（3）上引连铸：铜水由结晶器从保温炉内向上连续引出，杆坯规格Φ12mm，牵引速度2.0m/min；
（4）冷轧：黄铜上引杆坯通过多机架轧机连续轧到Φ7.7mm，机架数量为10只，轧制速度为2.3m/s，总压缩比2.43，各道次压缩比1.10～1.20，出线直径不圆度＜0.2mm。
（5）退火；轧制后的线坯在井式炉中进行退火，退火温度560℃，保温时间3h；
（6）酸洗：退火后的线坯在含15～20wt%H2SO4、3～5wt%HNO3、余量为水的酸洗液中浸泡1～3min，再用清水冲洗干净，最后在碱液池中浸泡10～20s即可；
（7）拉伸：酸洗后的线坯经过多模拉丝机拉伸至留底规格，模具数量4个，拉伸速度：2.7m/s；
（8）退火：拉伸后的线坯在井式炉中进行退火，退火温度560℃，升温时间1h，保温时间3h；
（9）酸洗：退火后的线坯在含15～20wt%H2SO4、3～5wt%HNO3、余量为水的酸洗液中浸泡1～3min，用清水冲洗干净，最后在碱液池中浸泡10～20s即可；
（10）精拉：酸洗后的线坯经过成品拉丝机拉伸至成品规格，模具数量：2个，拉伸速度：2.5m/s；
（11）成品检验、包装、入库：成品经过外观、性能检验合格后包装入库。
比较例：
拉伸工艺参数：Φ12.0→φ10.3→扒皮至φ10.0（扒皮量0.3mm）→φ9.3→φ8.5→φ8.0→φ7.7，拉伸速度2.1m/s；
其中（6）～（11）工序与传统工艺一样，无变化。
相关技术参数比较见下表：
通过上表可看出采用冷轧新工艺，延伸率的提高，黄铜线材的塑性提高；且其加工率的提高可实现小规格黄铜线材的成型。
实例2：在相同加工率的条件下，黄铜上引连铸Φ12上引连铸杆坯分别采用拉伸方法和冷轧方法加工至Φ7.2的线坯。
（1）配料：按光亮线40wt%、黄铜角料30wt%、锌锭以及不可避免杂质30wt%，所述杂质总量除Ni以外不大于0.4wt%的成分进行配比；
（2）熔炼：将光亮线、黄铜角料、锌锭依次分批加入感应电炉内熔炼，熔炼温度为1030～1080℃，待全部金属熔化后保温；
（3）上引连铸：铜水由结晶器从保温炉内向上连续引出，杆坯规格Φ12mm，牵引速度2.0m/min；
（4）冷轧：黄铜上引杆坯通过多机架轧机连续轧到Φ7.2mm，机架数量为12只，轧制速度为2.1m/s，总压缩比2.78，各道次压缩比1.10～1.20，出线直径不圆度＜0.2mm。
（5）退火；轧制后的线坯在井式炉中进行退火，退火温度560℃，保温时间3h；
（6）酸洗：退火后的线坯在含15～20wt%H2SO4、3～5wt%HNO3、余量为水的酸洗液中浸泡1～3min，再用清水冲洗干净，最后在碱液池中浸泡10～20s即可；
（7）拉伸：酸洗后的线坯经过多模拉丝机拉伸至留底规格，模具数量5个，拉伸速度：2.7m/s；
（8）退火：拉伸后的线坯在井式炉中进行退火，退火温度560℃，升温时间1h，保温时间3h；
（9）酸洗：退火后的线坯在含15～20wt%H2SO4、3～5wt%HNO3、余量为水的酸洗液中浸泡1～3min，用清水冲洗干净，最后在碱液池中浸泡10～20s即可；
（10）精拉：酸洗后的线坯经过成品拉丝机拉伸至成品规格，模具数量：2个，拉伸速度：2.5m/s；
（11）成品检验、包装、入库：成品经过外观、性能检验合格后包装入库。
比较例：
拉伸工艺参数：Φ12.0→φ10.3→扒皮至φ10.0（扒皮量0.3mm）→φ9.3→φ8.5→φ8.0→φ7.7→φ7.4→φ7.2，拉伸速度2.0m/s；
其中（6）～（10）工序与传统工艺一样，无变化。
测试其延伸率见下表：
通过上表可看出采用冷轧新工艺，延伸率的提高，黄铜线材的塑性提高；且其加工率的提高可实现小规格黄铜线材的成型。
实例3：在相同加工率条件下，Φ8上引连铸杆坯分别采用拉伸方法和冷轧方法加工至Φ5的线坯。
（1）配料：按光亮线20～40wt%、黄铜角料30～50wt%、锌为余量以及不可避免杂质，所述杂质总量除Ni以外不大于0.4wt%的成分进行配比；
（2）熔炼：将光亮线、黄铜角料、锌锭依次分批加入感应电炉内熔炼，熔炼温度为1030～1080℃，待全部金属熔化后保温；
（3）上引连铸：铜水由结晶器从保温炉内向上连续引出，杆坯规格Φ8mm，牵引速度2.0m/min；
（4）冷轧：黄铜上引杆坯通过多机架轧机连续轧到Φ5mm，机架数量为8只，轧制速度为2.6m/s，总压缩比2.56，各道次压缩比1.10～1.20，出线直径不圆度＜0.2mm。
（5）退火；轧制后的线坯在井式炉中进行退火，退火温度560℃，保温时间3h；
（6）酸洗：退火后的线坯在含15～20wt%H2SO4、3～5wt%HNO3、余量为水的酸洗液中浸泡1～3min，再用清水冲洗干净，最后在碱液池中浸泡10～20s即可；
（7）拉伸：酸洗后的线坯经过多模拉丝机拉伸至留底规格，模具数量4个，拉伸速度：2.7m/s；
（8）退火：拉伸后的线坯在井式炉中进行退火，退火温度560℃，升温时间1h，保温时间3h；
（9）酸洗：退火后的线坯在含15～20wt%H2SO4、3～5wt%HNO3、余量为水的酸洗液中浸泡1～3min，用清水冲洗干净，最后在碱液池中浸泡10～20s即可；
（10）精拉：酸洗后的线坯经过成品拉丝机拉伸至成品规格，模具数量：2个，拉伸速度：2.5m/s；
（11）成品检验、包装、入库：成品经过外观、性能检验合格后包装入库。
比较例:
拉伸工艺参数：Φ8.0→φ6.9→扒皮至φ6.7（扒皮量0.2mm）→φ5.9→φ5.3→φ5.0，拉伸速度2.4m/s；
其中（6）～（11）工序与传统工艺一样，无变化。
冷轧工艺参数：轧机架数8只，轧制速度为2.6m/s，各道次压缩比：1.10～1.20，轧制成Φ5的线坯。
将上述两种Φ5硬态线坯经过560℃、保温3h退火后，测试其延伸率见下表：
通过上表可看出采用冷轧新工艺，延伸率的提高，黄铜线材的塑性提高；且其加工率的提高可实现小规格黄铜线材的成型。

Claims (5)

1.一种黄铜线材的冷连轧方法，其特征在于工艺步骤为
（1）配料：按光亮线20～40wt%、黄铜角料30～50wt%、锌为余量以及不可避免杂质，所述杂质总量除Ni以外不大于0.4wt%的成分进行配比；
（2）熔炼：将光亮线、黄铜角料、锌锭依次分批加入感应电炉内熔炼，熔炼温度为1030～1080℃，待全部金属熔化后保温；
（3）上引连铸：铜水由结晶器从保温炉内向上连续引出，杆坯规格Φ8～15mm，牵引速度1.8～3.0m/min；
（4）冷轧：黄铜上引杆坯通过多机架轧机连续轧到Φ4～8mm，机架数量：4～14只，轧制速度：1.5～3m/s，总压缩比1.5～4.0，各道次压缩比1.10～1.25，出线直径不圆度＜0.2mm；
（5）退火；退火温度550～580℃，保温时间2～4h；
（6）酸洗；
（7）拉伸：酸洗后的线坯经过多模拉丝机拉伸至留底规格，模具数量：4～10个，拉伸速度：1.5～3.5m/s；
（8）退火：退火温度550～580℃，升温时间0.5～1.5h，保温时间2～4h；
（9）酸洗；
（10）精拉：酸洗后的线坯经过成品拉丝机拉伸至成品规格，模具数量：1～12个，拉伸速度：1.5～3.5m/s；
（11）成品检验、包装、入库。
2.根据权利要求1所述的黄铜线材的冷连轧方法，其特征在于所述黄铜角料为普通黄铜，牌号为H62～H90，铜含量62.5wt%～92.1wt%；常见杂质元素含量控制Pb＜0.05wt%，Bi＜0.01wt%，Fe＜0.20wt%，Al＜0.03wt%，Sn＜0.15wt%，Si＜0.01wt%，Ni＜0.50wt%，除Ni以外的杂质元素含量总和＜0.4wt%，质量百分比，且金相组织中出现β相，则β相的比例＜10%。
3.根据权利要求1所述的黄铜线材的冷连轧方法，其特征在于所述步骤（6）和（9）酸洗是退火后的线坯在含15～20wt%H2SO4、3～5wt%HNO3、余量为水的酸洗液中浸泡1～3min，再用清水冲洗干净，最后用碱液中和线坯表面残留的酸液即可。
4.根据权利要求1所述的黄铜线材的冷连轧方法，其特征在于所述步骤（5）退火是轧制后的线坯在井式炉中进行退火。
5.根据权利要求1所述的黄铜线材的冷连轧方法，其特征在于所述步骤（8）退火是拉伸后的线坯在井式炉中进行退火。
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