CN105869776B - 一种电工用铜母线的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电工用铜母线的生产方法，包括以下步骤：（1）将阴极铜预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组离合式上引铜杆；（2）以步骤（1）制备的无氧铜杆为原料，无氧铜杆在矫直装置内进行矫直后送入连续挤压装置中进行挤压，所得坯料在高温挤出后迅速冷却至40℃～60℃；（3）冷却后的铜母线坯直接进入两辊轧机进行轧制；（4）采用分切设备对铜母线进行分切。本发明流程短、高效、节能，与传统工艺相比节省了拉拔工序的切头切尾，提高了材料的有效利用率，节约能耗20%以上，成材率达到90%以上。

Description

一种电工用铜母线的生产方法
技术领域
本发明涉及有色金属加工技术领域，尤其是涉及一种电工用铜母线的生产方法。
背景技术
铜母线作为导电的元件或构件广泛应用于电子、电器、输变电、智能电网、高新技术产品等行业。近年来，国家加大基础产业和自主创新的投资发展力度，大型水电站、核电站、地铁、机场、高速列车、高新技术产品等大型项目的建设，对项目建设中所使用的各种电气装备导电元件的铜母线技术性能如：导电率、硬度、弯曲，导电元件的安全性能如：重量、温升、电流载荷方面都提出了更高的要求；铜母线的安全性能好坏又取决于铜母线的技术性能。一般企业生产的铜母线，其导电率、硬度、弯曲的主要技术性能按国家标准GB/T5585-2005 的要求进行生产，但这样的技术性能已经不能满足高新科技发展的需要。
中国专利CN 102034563 B和CN 104599787 A提出了铜母线的生产工艺，该专利技术包括上引铸造、连续挤压、拉拔成型等工艺，此专利由于拉拔需要切头切尾，效率较低、成材率较低。
中国专利CN 104625000 A提出了一种上引轧拉法生产铜母线的生产工艺，该专利技术采用没有热加工过程，铜母线的性能不能满足高性能铜母线的要求。
发明内容
针对现有生产工艺存在的上述不足，本发明提供了一种电工用铜母线的生产工艺,利用该工艺生产的电工用铜母线性能优异、大长度，且工艺流程短、高效、节能。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种电工用铜母线的生产方法，包括以下步骤：
（1）上引连铸：以高纯阴极铜为原料，将阴极铜预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组离合式上引铜杆；
（2）连续挤压：以步骤（1）制备的无氧铜杆为原料，无氧铜杆在矫直装置内进行矫直后送入连续挤压装置中进行挤压，所得坯料在高温挤出后迅速冷却至40℃～60℃；
（3）连续轧制：冷却后的铜母线坯直接进入两辊轧机进行轧制；
（4）分切：采用分切设备对铜母线进行分切。
所述步骤（1）的阴极铜原料先在1140℃±5℃温度下熔化、保温，利用在线除气脱氧装置，铜液内充入惰性气体，并利用搅拌装置，达到除气、脱氧、高纯的效果后，使用牵引机离合式真空上引无氧铜杆，然后无氧铜杆进入收线装置。
所述步骤（1）的牵引机引杆速度为700-750mm/min，无氧铜杆直径为Ф25 mm～28mm，无氧铜杆中的铜和银总含量≥99.99%，无氧铜杆中的氧含量≤5ppm。
所述步骤（1）的所述牵引机设有结晶器，所述结晶器的水压为0.25～0.28MPa、结晶器的出水温度35℃～38℃。
所述惰性气体采用氩气或氮气，采用石墨轴和转子作为搅拌装置，将氩气或氮气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀分散在铜液中；气源出口压力1.5～1.8MPa，流量1.6～1.8Nm3/h。
所述步骤（2）中的无氧铜杆经压实轮压实，在摩擦力的作用下被连续送入挤压腔，坯料在腔体挡料块前面沿圆周运动，经过摩擦剪切变形区、镦粗变形区、粘着区和直角弯曲挤压区，最后进入腔体通过模具挤出铜母线坯。
在挤压过程中铜的温度为700℃～740℃，腔体内压力为1300～1500MPa。
所述步骤（3）连续轧制与连续挤压的速度同步，所述连续轧制的速度为10m/min～50m/min。
所述步骤（3）中轧制的压下量为轧制前铜母线厚度的8%-15%。
本发明电工用铜母线的生产方法具有如下有益效果：
1、采用连续挤压技术与轧制技术相结合，铜母线组织更加致密，性能更加优异，同时提供了板型质量良好的铜母线，经过冷轧，铜带的表面更加光洁。
2、本发明流程短、高效、节能，与传统工艺相比节省了拉拔工序的切头切尾，提高了材料的有效利用率，节约能耗20%以上，成材率达到90%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
本发明电工用铜母线的生产方法是通过以下步骤生产的：上引连铸—连续挤压—连续轧制—分切，具体为：
（1）上引连铸
以高纯阴极铜为原料，将阴极铜预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组离合式上引铜杆。
阴极铜原料先在1140℃±5℃温度下熔化、保温，利用在线除气脱氧装置，铜液内充入惰性气体，并利用搅拌装置，达到除气、脱氧、高纯的效果后才能使用牵引机组离合式真空上引无氧铜杆，然后无氧铜杆进入收线装置；其中牵引机引杆速度700—750mm/min，无氧铜杆直径Ф25 mm～28mm，结晶器水压0.25～0.28MPa，结晶器出水温度35℃～38℃，无氧铜杆中铜和银的总含量≥99.99%，氧含量≤5ppm。
惰性气体采用氩气或氮气，采用石墨轴和转子作为搅拌装置，将氩气或氮气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀分散在铜液中；气源出口压力1.5～1.8MPa，流量1.6～1.8Nm3/h。
（2）连续挤压
以步骤（1）制备的无氧铜杆为原料，无氧铜杆进行矫直后送入连续挤压机组的中，无氧铜杆经压实轮压实，靴座压紧压力20～25MPa，在摩擦力的作用下被连续送入挤压腔，坯料在腔体挡料块前面沿圆周运动，经过摩擦剪切变形区、镦粗变形区、粘着区、直角弯曲挤压区，最后进入腔体通过模具挤出铜母线坯；在挤压过程中铜的温度达到700℃～740℃，腔体内压力达到1300～1500MPa；采用25%的酒精水溶液进行快速冷却，使坯料在高温挤出后迅速冷却至40℃～60℃。在整个变形过程中隔断了与氧的接触，避免吸氧，保证铜母线坯的低含氧量，同时，由于快速冷却，晶粒组织细小，铜母线的晶粒度为0.010～0.015mm，力学性能优异，其中抗拉强度大于265MPa,延伸率大于50%。
（3）连续轧制
冷却后的铜母线坯直接进入两辊轧机进行轧制，连续轧制与连续挤压的速度同步，实现连续生产，连续轧制的速度为10m/min～50m/min。轧制压下量为8%-15%。其中抗拉强度大于300MPa,延伸率大于15%。如8mm厚度的铜母线，采用10%的压下量，轧制后的厚度为7.2mm。
（4）分切
采用分切设备按照客户合同要求的长度尺寸对铜母线进行分切。
对比例1
按中国专利CN 102034563 B的方法生产电工用铜母线。
对比例2
按中国专利CN 104599787 A的方法生产电工用铜母线。
对比例3
按中国专利CN 104625000 A的方法生产电工用铜母线。
性能测试及分析
实施例1生产的铜母线组织致密，表面光洁，无氧铜杆直径Ф25 mm～28mm，无氧铜杆中铜和银的总含量≥99.99%，氧含量≤5ppm。铜母线的晶粒度为0.010～0.015mm，抗拉强度大于300MPa,延伸率大于15%，成材率达到90%以上。
对比例1和2生产的铜母线成材率不到60%，且生产流程复杂，生产时间长。
对比例3生产的铜母线中铜和银的总含量不足90%，氧含量＞5ppm，抗拉强度小于265MPa,延伸率小于15%。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种电工用铜母线的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）上引连铸：以高纯阴极铜为原料，预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组离合式上引铜杆；所述的阴极铜原料先在1140℃±5℃温度下熔化、保温，利用在线除气脱氧装置，铜液内充入惰性气体，并利用搅拌装置，达到除气、脱氧、高纯的效果后，使用牵引机离合式真空上引无氧铜杆，然后无氧铜杆进入收线装置；牵引机引杆速度为700-750mm/min，无氧铜杆直径为Ф25 mm～28mm，无氧铜杆中的铜和银总含量≥99.99%，无氧铜杆中的氧含量≤5ppm；所述牵引机设有结晶器，所述结晶器的水压为0.25～0.28MPa、结晶器的出水温度35℃～38℃；所述惰性气体采用氩气或氮气，采用石墨轴和转子作为搅拌装置，将氩气或氮气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀分散在铜液中；气源出口压力1.5～1.8MPa，流量1.6～1.8Nm3/h；
（2）连续挤压：以步骤（1）制备的无氧铜杆为原料，无氧铜杆进行矫直后送入连续挤压机组的中，无氧铜杆经压实轮压实，靴座压紧压力20～25MPa，在摩擦力的作用下被连续送入挤压腔，坯料在腔体挡料块前面沿圆周运动，经过摩擦剪切变形区、镦粗变形区、粘着区、直角弯曲挤压区，最后进入腔体通过模具挤出铜母线坯；在挤压过程中铜的温度达到700℃～740℃，腔体内压力达到1300～1500MPa；采用25%的酒精水溶液进行快速冷却，使坯料在高温挤出后迅速冷却至40℃～60℃， 在整个变形过程中隔断了与氧的接触，避免吸氧，保证铜母线坯的低含氧量，同时，由于快速冷却，晶粒组织细小，铜母线的晶粒度为0.010～0.015mm，力学性能优异，其中抗拉强度大于265MPa，延伸率大于50%；
（3）连续轧制：冷却后的铜母线坯直接进入两辊轧机进行轧制，连续轧制与连续挤压的速度同步，连续轧制与连续挤压的速度同步，实现连续生产，连续轧制的速度为10m/min～50m/min，轧制压下量为8%-15%，轧制后铜母线的抗拉强度大于300MPa，延伸率大于15%；
（4）分切：采用分切设备对铜母线进行分切。
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