CN105648265A - 一种黄铜管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种黄铜管及其制备方法，其特征在于包括下述质量组成：铜61％-70％，磷0.5％-1％，砷1％-2％，硅0.5％-1％，碳1％-2％，锰2％-3％，锡0.5～1％，铝0.01～0.1％，氮化硼0.05-0.1％，氮化镁0.01-0.05％，其余为锌和不可避免杂质，不可避免杂质总量≤0.03％制备方法为1)采用连铸连轧制备黄铜管胚；2)对黄铜管胚进行磷化和皂化；3)将皂化后的黄铜管胚加热到700-800℃后进行拉拔处理，得到所需尺寸的黄铜管；4)将所述黄铜管进行正火回火处理；本发明所制备的黄铜管在保证耐腐蚀性和高延伸率的前提下，还具有硬度大、耐磨性好、韧性好和耐热性好，不易开裂、使用寿命长的优点。

Description

一种黄铜管及其制备方法
技术领域
本发明涉及到合金领域，具体指一种黄铜管及其制备方法。
背景技术
阀门是管路流体输送系统中控制部件，它是用来改变通路断面和介质流动方向，具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格相当繁多。阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。阀门根据材质可分为铸铁阀门，铸钢阀门，不锈钢阀门，铬钼钢阀门，铬钼钒钢阀门，双相钢阀门，塑料阀门等。
铜合金阀门是阀门中的一种，由于其具有耐腐蚀性强，因此铜合金在阀门以及阀用零件上得到了充分应用，在很多领域起到关键的作用，但铜阀门也存在着一些缺陷，如：耐摩擦能力低，强度低，导致阀门的使用寿命较短。
而现有的黄铜管的制备方法通常包括下述步骤：
1)熔铸、轧管和拉伸；轧管工序具有操作连续性差、能耗高、金属损耗大、工艺步骤多的缺点，拉伸成型的黄铜管内外表面易产生橘皮、偏析瘤、微裂纹、褶皱等缺陷。
2)热型连铸、拉伸和退火；由于黄铜管的拉伸变形量小，因此，本工艺需要反复拉伸至少三次以上，然而，退火工序会造成黄铜管的加工连续性差、能耗高、金属损耗大等缺点。
3)上引连铸-粗轧-退火硬化；上引连铸铜杆常见的质量缺陷有裂纹、气孔、疏松、表面凹坑及凸棱、冷隔和发脆。粗轧使生产难于准确控制，轧辊消耗量也很大；轧辊轴承需用沥青润滑，油烟很大，污染环境。此外，劳动生产率低，劳动强度高，操作条件恶劣；金属切损和烧损高，产品质量和尺寸精度低。
现有的黄铜管制造工艺多出现强度硬度不够、延伸率低、生产成本较高、工艺复杂等缺陷。因此，需要寻求更为有效、自动化程度高的制造工艺，制造性能优异的黄铜管。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种耐摩擦性能好、使用寿命长的黄铜管。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种耐磨擦性能好、使用寿命长的黄铜管的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该黄铜管，其特征在于包括下述质量组成：
其余为锌和不可避免杂质，不可避免杂质总量≤0.03％。
上述黄铜管的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
1)采用连铸连轧制备黄铜管胚；
2)对黄铜管胚进行磷化和皂化；磷化、皂化方法采用现有技术；
3)将皂化后的黄铜管胚加热到700-800℃后进行拉拔处理，得到所需尺寸的黄铜管；
4)将所述黄铜管进行正火回火处理；
其中，所述连铸连轧的工艺参数为：
连铸时前箱竖炉温度控制为1100～1300℃；保温炉温度为900～1000℃，铸造冷却水温28～32℃；铸造区模腔的长度为2362mm；
铸造速度：开机速度为7.0～8.0m/min，铸造速度为12～13m/min，铸机出口板带温度边部为650～750℃；
终轧温度控制在560～650℃，清洗管温度为75-85℃；
所述拉拔处理为长芯棒拔制；
所述正火温度520-650℃，保温时间为30-45分钟；所述回火温度为350-400℃，保温时间1-2小时。
所述拉拔可以为冷拔，也可以为温拔，优选温拔。
所述正火温度优选600℃，冷却方式为风冷；所述回火在退火炉中进行。
所述连铸连轧优选采用Properzi系统(简称CCR系统)、SouthWire系统(简称SCR系统)、Krupp/Hazelett系统(简称Contirod系统)或SECIM系统。
更好地，所述黄铜管的正火回火处理在氮气保护气氛中进行，压力为0.6-0.7MPa。
或者，所述黄铜管的正火回火处理在氮气和二氧化碳混合气的保护氛围中进行，氮气与二氧化碳的质量比为90～95∶5，压力为0.58-0.65MPa。
与现有技术相比，本发明所制备的黄铜管在保证耐腐蚀性和高延伸率的前提下，还具有硬度大、耐磨性好、韧性好和耐热性好，不易开裂的优点，大大延长了使用寿命；本发明所提供的黄铜管的制备方法成型周期短、效率高，操作连续性好，能耗低、金属损耗小，成品合格率高。本发明公开的黄铜管制造工艺简单、操作方便，能耗较低，能节约成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
按量配取下述各组分：
控制杂质含量小于等于0.03％。
上述各组分的百分比均为质量分数。
将上述除氮化硼和氮化镁外的所有组分加入到意大利CCR系统的连铸连轧机的熔化炉中进行加热熔化，15min后加入氮化硼和氮化镁，控制连铸时前箱竖炉温度控制为1100℃；保温炉温度为900℃，铸造冷却水温30℃。铸造区模腔的长度为2362mm。
铸造速度：开机速度7.0m/min，铸造速度13m/min。
铸机出口板带温度边部700℃，终轧温度控制在600℃，清洗管温度80℃。
单道次轧制的最大变形量为83％。得到黄铜管坯。
将黄铜管胚进行磷化皂化处理，然后在佛山市佛冶机械设备有限公司生产的联合拉拔机上采用长芯棒进行冷拔处理，单道次延伸系数为1.5。拉拔后得到黄铜管。
将黄铜管进行正火处理，保护气为氮气，维持压力为0.65Mpa，退火时间30分钟，正火温度600℃。保温时间为30分钟，冷却方式为吹风冷却。然后将黄铜管在退火炉内回火，回火温度400℃，保温时间2小时，得到黄铜管成品。
本实施例中未涉及到的内容与现有技术相同。
测试黄铜管成品的性能参数，其中抗拉强度和延伸率按照国标GB/T228.1-2010的测试方法在室温下进行测试的，测试前将黄铜管沿坯轴向切取试样并按照GB/T228-2002加工成标准试样进行测试。硬度采用国标GB/T4340.1-2009的方法进行测试，测试结果如表1所示。耐磨性是在ML-10型磨料磨损试验机上测试的，测试工况参数为：转速800rpm；载荷50MPa；润滑油68#液压油；摩擦副GCr15轴承钢；总圈数20000转。
实施例2
本实施例各组分配比如下：
余量为锌，控制杂质含量≤0.03％。
将除氮化硼和氮化镁的所有物质加入到SCR系统的连铸连轧机熔化炉中，进行熔炼，15min后加入氮化硼和氮化镁。控制连铸时前箱竖炉温度控制为1300℃；保温炉温度为1000℃，铸造冷却水温30℃；铸造区模腔的长度为2362mm；铸造开机速度8.0m/min，铸造速度13m/min；铸机出口板带温度边部750℃；终轧温度控制在560℃之间，清洗管温度75℃；单道次轧制的最大变形量约为83％；制得黄铜管胚。
对黄铜管胚进行磷化皂化，然后在佛山市佛冶机械设备有限公司生产的联合拉拔机上采用长芯棒进行温拔处理，黄铜管的单道次延伸系数为5；在拔制前，将铜管温度加热到750℃；得到黄铜管。
但黄铜管在氮气和二氧化碳混合气的保护氛围中、压力0.62MPa下进行正火处理。正火温度650℃，保温时间30分钟，冷却方式为吹风冷却；保护气中氮气与二氧化碳的质量比为95∶5；然后将黄铜管送至退火炉内回火，回火温度370℃，保温时间1小时后得到黄铜管成品。
本实施例中未涉及到的内容与现有技术相同。
测试黄铜管成品的力学性能和耐磨性，结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，本发明所提供的黄铜管抗拉强度达到620MPa以上，延伸率在44％以上，硬度大于等于175HV，摩擦系数小于等于0.075，磨损量≤230μm；而现有技术中黄铜管的最大抗拉强度为504Mpa，延伸率为34％，硬度为152HV，摩擦系数为0.085，磨损量为248μm。本发明的黄铜管不仅进一步改善了力学性能，而且提供了耐磨性，从而有效延长了使用寿命。

Claims (7)

1.一种黄铜管，其特征在于包括下述质量组成：
其余为锌和不可避免杂质，不可避免杂质总量≤0.03％。
2.如权利要求1所述的黄铜管的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
1)采用连铸连轧制备黄铜管胚；
2)对黄铜管胚进行磷化和皂化；
3)将皂化后的黄铜管胚加热到700-800℃后进行拉拔处理，得到所需尺寸的黄铜管；
4)将所述黄铜管进行正火回火处理；
其中，所述连铸连轧的工艺参数为：
连铸时前箱竖炉温度控制为1100～1300℃；保温炉温度为900～1000℃，铸造冷却水温28～32℃；铸造区模腔的长度为2362mm；
铸造速度：开机速度为7.0～8.0m/min，铸造速度为12～13m/min，铸机出口板带温度边部为650～750℃；
终轧温度控制在560～650℃，清洗管温度为75-85℃；
所述拉拔处理为长芯棒拔制；
所述正火温度520-650℃，保温时间为30-45分钟；所述回火温度为350-400℃，保温时间1-2小时。
3.根据权利要求2所述的黄铜管的制备方法，其特征在于拉拔为温拔。
4.根据权利要求3所述的黄铜管的制备方法，其特征在于所述正火温度为600℃，冷却方式为风冷；所述回火在退火炉中进行。
5.根据权利要求2、3或4所述的黄铜管的制备方法，其特征在于所述连铸连轧采用Properzi系统、SouthWire系统、Krupp/Hazelett系统或SECIM系统。
6.根据权利要求5所述的黄铜管的制备方法，其特征在于所述黄铜管的正火回火处理在氮气保护气氛中进行，压力为0.6-0.7MPa。
7.根据权利要求5所述的黄铜管的制备方法，其特征在于所述黄铜管的正火回火处理在氮气和二氧化碳混合气的保护氛围中进行，氮气与二氧化碳的质量比为90～95∶5，压力为0.58-0.65MPa。
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