CN105551688A - 一种高精度无氧光亮铜排的制备方法 - Google Patents

一种高精度无氧光亮铜排的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度无氧光亮铜排的制备方法,包括电解铜的熔炼、上引连铸高纯无氧铜杆、连续挤压铜排坯、拉拔、检验测试、包装。采用该方法制备高精度无氧光亮铜排,工艺简单,流程短,成本能耗等大大降低,交货时间大大缩短,可以实现无间断的连续生产,获得上千米甚至更长的铜排坯,最终制得高精度、含氧量低、力学性能好、导电率高的铜排材料,其尺寸精度误差≤±0.15,Cu+Ag≥99.99wt%,O含量≤10PPM,布氏硬度≥75HB,导电率≥98%IACS。

Description

一种高精度无氧光亮铜排的制备方法
技术领域:
本发明属于有色金属材料加工领域,特别涉及一种高精度无氧光亮铜排的制备方法。
背景技术
铜排又称铜母排或铜汇流排,是由铜材质制作的,截面为矩形或倒角(圆角)矩形的长导体,在电路中起输送电流和连接电气设备的作用。铜排在电气设备,特别是成套配电装置中得到了广泛的应用,近年来,随着特高压和超高压输电的发展,铜排有着巨大的市场空间,尤其是具有高性能的高精度无氧铜排更是人们关注的热点之一。
目前,国内生产加工铜排仍然多采用传统工艺:熔铸→浇铸→压延→开坯→酸洗→精轧→铣边→机加工→包装→入库;也有一些企业开始探索并采用新工艺,如中国专利(CN101916624B,大宽厚比母线槽导电铜排的生产方法)采用的生产工艺为:熔炼→上引铜杆→连续挤压铜排坯→轧制→退火→拉拔→包装入库。以上两种工艺均存在几个方面的缺点:(1)生产效率低:工序多,流程长,生产效率较低;(2)成本高,能耗大:加工工序越多,相应的设备及人员配备也越多,机器成本、能耗、人工成本都大大增加;(3)交货时间长:由于工序较多,流程较长,每道工序都需要一定的时间,得到最终产品的时间较长;(4)成材率低:每道加工工序都会产生一定的废料,所以工序越多,成材率越低;(5)精度低,性能差:铜排的加工工艺和精度都会影响其性能,另外,模具的精度直接决定了铜排的尺寸精度,原材料的含氧量直接决定了铜排的性能。
发明内容
发明目的:为了克服上述传统工艺和新工艺技术的不足,本发明的目的在于提供一种高精度无氧光亮铜排的制备方法,利用该方法加工的铜排生产效率高、成本低能耗小、交货时间短、成材率高、精度高性能优异。
技术方案:本发明提供一种高精度无氧光亮铜排的制备方法,包括以下步骤:
(1)电解铜的熔炼:将熔炼所需的电解铜烘干后,加入到熔炼炉中,在熔炼炉铜液上表面均匀覆盖100-150mm厚的煅烧木炭,关闭好炉盖继续熔炼,交流电压控制在380-400V之间,熔炼炉的温度保持在1140-1165℃之间,直到铜原料全部熔化,铜液具有良好的流动性,不断流向保温炉,保温炉铜液上表面均匀覆盖80-120mm厚的高纯石墨鳞片;
保持保温炉内的温度与熔炼炉内的温度相同(1140-1265℃),向保温炉内距液面50-100mm处通过高压N2吹管通入高纯N2进行沸腾除气、脱氧,N2压力为0.2-0.3MPa,纯度≥99.99%;
(2)上引连铸高纯无氧铜杆:采用由PLC程序控制的牵引拉铸机引出高纯上引无氧铜杆,牵引拉铸机实现时间间隔可调的拉、停、拉、停循环动作,牵引速度为500-2000mm/min,铜杆直径为Φ8-30mm,结晶器进水温度为20-35℃,出水温度为35-50℃;
(3)连续挤压铜排坯:将步骤(2)的高纯无氧铜杆经连续挤压机挤压得到铜排坯,挤压速度优选4-8r/min,从挤压模具出来的铜排坯经过冷却水冷却和计米器后收到盘具上,其中冷却水采用去离子水,冷却水中加入3-8wt%的工业酒精和适量的钝化液以防止及抑制氧化;
(4)拉拔:采用全自动液压拉拔机,配以高精度拉拔模具和铜排专用的拉拔油,经过一次拉拔即可得到不同规格尺寸的高精度无氧光亮铜排;
(5)检验测试:分别取铜排产品的头、中、尾部,按照GB/T5585.1-2005的相关规定对其规格尺寸和各项性能进行检验;
(6)包装入库:将检验合格的铜排进行包装入库,准备交货。
其中,所述铜排的尺寸精度误差≤±0.15mm,Cu+Ag≥99.99wt%,O含量≤10PPM,布氏硬度≥75HB,导电率≥98%IACS。
作为另一种选择,所述步骤(1)中高纯石墨鳞片的粒径不小于200目,干燥且无其他杂质。
作为另一种选择,所述步骤(1)中高压N2吹管选用石墨材质,管径为25mm,纯度≥99.95%。
作为另一种选择,所述步骤(2)中高纯无氧铜杆中Cu+Ag≥99.99wt%,O含量≤10PPM。
作为另一种选择,所述步骤(3)及(4)中挤压模具和拉拔模具均为高精度模具,其精度误差≤±0.10mm。
有益效果:本发明提供的一种高精度无氧光亮铜排的制备方法,工艺简单、流程短、生产效率高、投资低能耗小、成材率高、交货时间短,制备得到的铜排尺寸精度高、各项性能优异。采用该方法生产加工的铜排尺寸精度误差≤±0.15,Cu+Ag≥99.99wt%,O含量≤10PPM,布氏硬度≥75HB,导电率≥98%IACS。
具体来说,本发明相对于传统工艺和新技术,具有以下突出优势:
(1)本发明工艺简单,流程短,能实现大长度连续化生产,生产成本低,生产效率高。
(2)该方法所需的设备简单,厂房、设备和人工投资低,电耗、水耗、气耗等能耗小,环保节能无污染。
(3)该方法只需三道工序就可以生产出产品,大大缩短了交货时间,工序少,废料少,成材率可达90%以上。
(4)该方法采用高精度的拉拔模具,生产出的铜排产品尺寸精度高,采用高质量的电解铜为原材料,生产出的铜排力学性能好、导电率高。
附图说明
图1为本发明一种高精度无氧光亮铜排的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1所示,本发明提供一种高精度无氧光亮铜排的制备方法,包括以下步骤:
(1)电解铜的熔炼:将熔炼所需的电解铜烘干后,加入到熔炼炉中,在熔炼炉铜液上表面均匀覆盖100-150mm厚的煅烧木炭,关闭好炉盖继续熔炼,交流电压控制在380-400V之间,熔炼炉的温度保持在1140-1165℃之间,直到铜原料全部熔化,铜液具有良好的流动性,不断流向保温炉,保温炉铜液上表面均匀覆盖80-120mm厚的高纯石墨鳞片,其中高纯石墨鳞片的粒径不小于200目,干燥且无其他杂质;
保持保温炉内的温度与熔炼炉内的温度相同(1140-1265℃),向保温炉内距液面50-100mm处通过高纯N2吹管通入高纯N2进行沸腾除气、脱氧,N2压力为0.2-0.3MPa,纯度≥99.99%,高压N2吹管选用石墨材质,管径为25mm,纯度≥99.95%。;
(2)上引连铸高纯无氧铜杆:采用由PLC程序控制的牵引拉铸机引出高纯上引无氧铜杆,牵引拉铸机实现时间间隔可调的拉、停、拉、停循环动作,牵引速度为500-2000mm/min,铜杆直径为Φ8-30mm,结晶器进水温度为20-35℃,出水温度为35-50℃;
(3)连续挤压铜排坯:将步骤(2)的高纯无氧铜杆经连续挤压机挤压得到铜排坯,挤压速度优选4-8r/min,从精度误差≤±0.10mm的挤压模具出来的铜排坯经过冷却水冷却和计米器后收到盘具上,其中冷却水采用去离子水,冷却水中加入3-8wt%的工业酒精和适量的钝化液以防止及抑制氧化;
(4)拉拔:采用全自动液压拉拔机,配以精度误差≤±0.10mm的高精度拉拔模具和铜排专用的拉拔油,经过一次拉拔即可得到不同规格尺寸的高精度无氧光亮铜排;
(5)检验测试:分别取铜排产品的头、中、尾部,按照GB/T5585.1-2005的相关规定对其规格尺寸和各项性能进行检验;
(6)包装入库:将检验合格的铜排进行包装入库,准备交货。
注:铜排的化学成分如下表所示:
检测项目 Cu+Ag O P Si As Fe Ni
结果/% 99.99 0.0005 0.0003 0.0004 0.0001 0.0010 0.0015
检测项目 Pb Sn Zn Sb Al Bi 其他
结果/% 0.0005 0.0003 0.0008 0.0004 0.0015 0.0002

Claims (5)

1.一种高精度无氧光亮铜排的制备方法,其特征在于:包括以下几个步骤:
(1)电解铜的熔炼:将熔炼所需的电解铜烘干后,加入到熔炼炉中,在熔炼炉铜液上表面均匀覆盖100-150mm厚的煅烧木炭,关闭好炉盖继续熔炼,交流电压控制在380-400V之间,熔炼炉的温度保持在1140-1165℃之间,直到铜原料全部熔化,铜液具有良好的流动性,不断流向保温炉,保温炉铜液上表面均匀覆盖80-120mm厚的高纯石墨鳞片;
保持保温炉内的温度与熔炼炉内的温度相同(1140-1265℃),向保温炉内距液面50-100mm处通过高压N2吹管通入高纯N2进行沸腾除气、脱氧,N2压力为0.2-0.3MPa,纯度≥99.99%;
(2)上引连铸高纯无氧铜杆:采用由PLC程序控制的牵引拉铸机引出高纯上引无氧铜杆,牵引拉铸机实现时间间隔可调的拉、停、拉、停循环动作,牵引速度为500-2000mm/min,铜杆直径为Φ8-30mm,结晶器进水温度为20-35℃,出水温度为35-50℃;
(3)连续挤压铜排坯:将步骤(2)的高纯无氧铜杆经连续挤压机挤压得到铜排坯,挤压速度优选4-8r/min,从挤压模具出来的铜排坯经过冷却水冷却和计米器后收到盘具上,其中冷却水采用去离子水,冷却水中加入3-8wt%的工业酒精和适量的钝化液以防止及抑制氧化;
(4)拉拔:采用全自动液压拉拔机,配以高精度拉拔模具和铜排专用的拉拔油,经过一次拉拔即可得到不同规格尺寸的高精度无氧光亮铜排;
其中,所述铜排的尺寸精度误差≤±0.15mm,Cu+Ag≥99.99wt%,O含量≤10PPM,布氏硬度≥75HB,导电率≥98%IACS。
2.根据权利要求1所述的一种高精度无氧光亮铜排的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中高纯石墨鳞片的粒径不小于200目,干燥且无其他杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高精度无氧光亮铜排的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中高压N2吹管选用石墨材质,管径为25mm,纯度≥99.95%。
4.根据权利要求1所述的一种高精度无氧光亮铜排的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中高纯无氧铜杆中Cu+Ag≥99.99wt%,O含量≤10PPM。
5.根据权利要求1所述的一种高精度无氧光亮铜排的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)的挤压模具及(4)中的拉拔模具均为高精度模具,其精度误差≤±0.10mm。
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