CN106077126B - 一种铜镁合金带材的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜镁合金带材的生产工艺，包括以下步骤：（1）上引连铸铜杆；（2）连续挤压铜带坯；（3）四辊冷轧机组对铜带坯进行粗轧；（4）退火；（5）中轧；（6）退火；（7）清洗；（8）采用精轧；（9）清洗钝化；（10）分切。本发明生产的铜镁合金带材氧含量低、导电性能高、力学性能优异，该工艺流程短、高效、节能。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属加工技术领域，尤其涉及一种铜镁合金带材的生产工艺。
背景技术
铜镁合金是一种以少量镁为添加元素的固溶强化型合金，由于铜和镁的原子半径比较接近，当镁原子掺杂到铜金属中，会使得其强度大大提高，却对导电性能影响较小。
铜镁合金带主要应用于汽车端子，继电器，触点，接线端子等领域， 传统的铜镁合金带主要采用铸锭、加热、热轧、铣面、多道次冷轧、多道次退火、清洗等工序。该工艺流程长，同时能耗高，设备投入较大。
发明内容
针对现有生产工艺存在的不足，本发明设计了一种铜镁合金带材的生产工艺。利用该工艺生产的铜镁合金带材不仅各项性能优异，而且工艺流程短、高效、节能。
为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
上引连铸—连续挤压—粗轧—退火—中轧—退火—清洗—精轧—清洗—分切
本发明的技术方案是：
1.上引连铸
以高纯阴极铜为原料，将高纯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，采用牵引机组上引铜杆。
按照0.041~0.055%的比例向熔炼装置中添加含镁量为20%的铜镁中间合金。
按照0.002~0.005%的比例向熔炼装置中添加含磷量20%的铜磷中间合金。
按照0.001~0.01%的比例向熔炼装置中添加含稀土元素量20%的稀土铜中间合金。其中稀土元素为铈和镧。
进一步设置为：结晶器出水温度控制在35℃～40℃，熔炼炉的温度为1170℃~1190℃，采用烘干的木炭覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为30mm~50mm，覆盖厚度100mm~150mm。保温炉的温度为1190℃，采用石墨鳞片覆盖，其覆盖厚度50mm~60mm。
用牵引机组上引铜杆，然后铜杆进入收线装置。上引铜杆速度590mm/min，上引铜杆直径Ф30mm，冷却循环出水温度40℃。
制备的上引铜杆：铜+镁+磷+稀土含量大于99.99%，氧含量小于0.0010%，镁含量为0.041~0.055%，磷含量为0.002~0.005%，稀土含量为0.001~0.01%，导电率≥65%IACS。
2.连续挤压
以步骤1制备的上引铜杆为原料，采用连续挤压机制备铜镁合金带坯，连续挤压机转速为3r/min。连续挤压温度为750~850℃，连续挤压溢料率控制在6~8%，铜镁合金带坯的尺寸为15×250mm，铜镁合金带坯的横向公差小于0.01mm。
3. 粗轧
采用冷轧机组对步骤2制备铜镁合金带坯料进行粗轧，轧制道次分配为15mm-10mm-6mm-4mm-2.5mm-1.5mm-1mm。轧制压力≤6000KN，轧制速度≤100m/min，轧制前张力小于30KN,后张力小于50KN。
4. 退火
采用光亮退火设备对步骤3粗轧后铜镁合金带进行退火，退火温度450~550℃，退火时间5h。光亮退火设备采用氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占20%。其中升温速度为120℃/小时，冷却时间大于12小时，冷却温度小于50℃。退火后，铜镁合金带的抗拉强度小于350MPa，延伸率大于30%。
5. 中轧
采用Ф300/500×600mm四辊可逆液压冷轧机组对步骤4退火后的铜镁合金带进行中轧，轧制压力≤5000KN，轧制速度≤200m/min，轧制前张力小于20KN，后张力小于30KN，轧制道次为1mm-0.7mm-0.5mm。
6. 退火
采用光亮退火设备对对步骤5中轧后铜镁合金带进行退火，退火温度460~500℃，退火时间6h。光亮退火设备采用氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占20%。其中升温速度为120℃/小时，冷却时间大于12小时，冷却温度小于50℃。退火后，铜镁合金带的抗拉强度小于360MPa，延伸率大于25%。
7. 清洗
将步骤6退火后的铜镁合金带进行清洗，利用20%的NaOH溶液对铜镁合金带进行脱脂，采用20%的硫酸溶液对铜镁合金带进行酸洗，采用600目的针刷粗抛光和2000目3M刷进行精抛。
8. 精轧
采用Ф150/300×600mm四辊可逆液压冷轧机组对步骤7清洗后的铜镁合金带进行精轧，轧制压力≤5000KN，轧制速度≤300m/min，轧制前张力小于15KN，轧制后张力小于20KN。轧制道次分配为0.5mm-0.4mm-0.3mm。轧制后，铜镁合金带的抗拉强度500~560 MPa，延伸率大于10%。
9. 清洗钝化
对步骤8精轧后的铜镁合金带进行清洗钝化，利用20%的NaOH溶液对铜镁合金带进行脱脂，采用20%的硫酸溶液对铜镁合金带进行酸洗，采用600目的针刷粗抛光和2000目3M刷进行精抛，抛光后经70℃～80℃、0.1%～0.2%的苯丙三氮唑水溶液进行钝化处理。
10. 分切
采用分切设备对步骤9清洗钝化后铜镁合金带进行分切。刀片间隙为0.02mm~0.08mm，刀轴的压下量为0.1mm~0.5mm。每米铜镁合金带的侧边弯曲度小于1mm，每米铜镁合金带的横向弯曲度小于1mm，每米铜镁合金带的扭曲度小于5°。
采用上述技术方案，具有以下优势：
1.采用高纯阴极铜板为原料，铜镁合金带的纯度高、成分均匀；铜+镁+磷+稀土含量大于99.99%，氧含量小于0.0010%，镁含量为0.041~0.055%，磷含量为0.002~0.005%，稀土含量为0.001~0.01%，导电率≥65%IACS。
2.采用连续挤压技术与冷轧技术相结合，提供了力学性能优异的铜镁合金带，有利于后续的加工。抗拉强度500~560 MPa，延伸率大于10%。每米铜镁合金带的侧边弯曲度小于1mm，每米铜镁合金带的横向弯曲度小于1mm，每米铜镁合金带的扭曲度小于5°。
3.本发明流程短、高效、节能。本发明与传统工艺相比节省了铸锭加热、热轧、剪边等工序，有益效果是节约能耗30%以上，成材率达到75%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
本实施例1一种铜镁合金带材的生产工艺包括如下步骤：
上引连铸—连续挤压—粗轧—退火—中轧—退火—清洗—精轧—清洗—分切
具体的步骤为：
1.上引连铸
以高纯阴极铜为原料，将高纯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，采用牵引机组上引铜杆。
按照0.05%的比例向熔炼装置中添加含镁量为20%的铜镁中间合金。
按照0.002%的比例向熔炼装置中添加含磷量20%的铜磷中间合金。
按照0.01%的比例向熔炼装置中添加含稀土元素量20%的稀土铜中间合金。其中稀土元素为铈和镧。
进一步设置为：结晶器出水温度控制在35℃～40℃，熔炼炉的温度为1170℃~1190℃，采用烘干的木炭覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为30mm~50mm，覆盖厚度100mm~150mm。保温炉的温度为1190℃，采用石墨鳞片覆盖，其覆盖厚度50mm~60mm。
用牵引机组上引铜杆，然后铜杆进入收线装置。上引铜杆速度590mm/min，上引铜杆直径Ф30mm，冷却循环出水温度40℃。
制备的上引铜杆：铜+镁+磷+稀土含量大于99.99%，氧含量小于0.0010%，镁含量为0.05%，磷含量为0.002%，稀土含量为0.01%，导电率≥65%IACS。
2.连续挤压
以步骤1制备的上引铜杆为原料，采用连续挤压机制备铜镁合金带坯，连续挤压机转速为3r/min。连续挤压温度为800℃，连续挤压溢料率控制在6%，铜镁合金带坯的尺寸为15×250mm，铜镁合金带坯的横向公差0.008mm。
3. 粗轧
采用冷轧机组对步骤2制备铜镁合金带坯料进行粗轧，轧制道次分配为15mm-10mm-6mm-4mm-2.5mm-1.5mm-1mm。轧制压力≤6000KN，轧制速度≤100m/min，轧制前张力小于30KN,后张力小于50KN。
4. 退火
采用光亮退火设备对步骤3粗轧后铜镁合金带进行退火，退火温度550℃，退火时间5h。光亮退火设备采用氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占20%。其中升温速度为120℃/小时，冷却时间大于12小时，冷却温度小于50℃。退火后，铜镁合金带的抗拉强度小于350MPa，延伸率大于30%。
5. 中轧
采用Ф300/500×600mm四辊可逆液压冷轧机组对步骤4退火后的铜镁合金带进行中轧，轧制压力≤5000KN，轧制速度≤200m/min，轧制前张力小于20KN，后张力小于30KN，轧制道次为1mm-0.7mm-0.5mm。
6. 退火
采用光亮退火设备对对步骤5中轧后铜镁合金带进行退火，退火温度500℃，退火时间6h。光亮退火设备采用氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占20%。其中升温速度为120℃/小时，冷却时间大于12小时，冷却温度小于50℃。退火后，铜镁合金带的抗拉强度小于360MPa，延伸率大于25%。
7. 清洗
将步骤6退火后的铜镁合金带进行清洗，利用20%的NaOH溶液对铜镁合金带进行脱脂，采用20%的硫酸溶液对铜镁合金带进行酸洗，采用600目的针刷粗抛光和2000目3M刷进行精抛。
8. 精轧
采用Ф150/300×600mm四辊可逆液压冷轧机组对步骤7清洗后的铜镁合金带进行精轧，轧制压力≤5000KN，轧制速度≤300m/min，轧制前张力小于15KN，轧制后张力小于20KN。轧制道次分配为0.5mm-0.4mm-0.3mm。轧制后，铜镁合金带的抗拉强度500~560 MPa，延伸率大于10%。
9. 清洗钝化
对步骤8精轧后的铜镁合金带进行清洗钝化，利用20%的NaOH溶液对铜镁合金带进行脱脂，采用20%的硫酸溶液对铜镁合金带进行酸洗，采用600目的针刷粗抛光和2000目3M刷进行精抛，抛光后经70℃～80℃、0.1%～0.2%的苯丙三氮唑水溶液进行钝化处理。
10. 分切
采用分切设备对步骤9清洗钝化后铜镁合金带进行分切。刀片间隙为0.02mm，刀轴的压下量为0.2mm。每米铜镁合金带的侧边弯曲度小于1mm，每米铜镁合金带的横向弯曲度小于1mm，每米铜镁合金带的扭曲度小于5°。
性能测试及分析
通过本领域公知的技术对实施例1进行性能测试，并对测试结果进行分析，得出如下结论：
铜镁合金带的抗拉强度为550 MPa，延伸率大于10%。铜+镁+磷+稀土含量大于99.99%，氧含量小于0.0010%，镁含量为0.05%，磷含量为0.002%，稀土含量为0.01%，导电率≥65%IACS。
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)
1.一种铜镁合金带材的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）上引连铸：以高纯阴极铜和含镁量为20%的铜镁中间合金、含磷量为20%的铜磷中间合金、含稀土元素量为20%的稀土铜中间合金为原料，将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，采用牵引机组上引铜杆；所述上引连铸中结晶器出水温度控制在35℃～40℃，熔炼炉的温度为1170℃~1190℃，采用烘干的木炭覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为30mm~50mm，覆盖厚度100mm~150mm；保温炉的温度为1190℃，采用石墨鳞片覆盖，其覆盖厚度50mm~60mm；所述的上引铜杆速度590mm/min，上引铜杆直径Ф30mm，冷却循环出水温度40℃；制备的上引铜杆：铜+镁+磷+稀土含量大于99 .99%，氧含量小于0.0010%，镁含量为0.041~0.055%，磷含量0.002~0.005%，稀土含量为0.001~0.01%，导电率≥65%IACS；按照0.041~0 .055%的比例向熔炼装置中添加含镁量为20%的铜镁中间合金；按照0.002~0.005%的比例向熔炼装置中添加含磷量20%的铜磷中间合金；按照0.001~0.01%的比例向熔炼装置中添加含稀土元素20%的稀土铜中间合金，稀土元素为铈和镧；
（2）连续挤压：以步骤（1）制备的上引铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜镁合金带坯，所述的连续挤压机转速为3r/min；连续挤压温度为750~850℃，连续挤压溢料率控制在6~8%；所述的连续挤压的铜镁合金带坯尺寸为15×250mm，铜镁合金带坯的横向公差小于0.01mm；
（3）粗轧：采用四辊冷轧机组对步骤（2）制备铜镁合金带坯进行粗轧，所述的粗轧轧制道次分配为15mm-10mm-6mm-4mm-2 .5mm-1.5mm-1mm；轧制压力≤6000KN，轧制速度≤100m/min，轧制前张力小于30KN，后张力小于50KN；
（4）退火：采用光亮退火设备对步骤( 3 )粗轧后铜镁合金带进行退火，所述的退火温度450~550℃，退火时间5h；光亮退火设备采用氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占20%；升温速度为120℃/小时，冷却时间大于12小时，冷却温度小于50℃；退火后，铜镁合金带的抗拉强度小于350MPa，延伸率大于30%；
（5）中轧：采用Ф300/500×600mm四辊可逆液压冷轧机组对步骤（4）退火后的铜镁合金带进行中轧，所述的中轧轧制压力≤5000KN，轧制速度≤200m/min，轧制前张力小于20KN，后张力小于30KN，轧制道次为1mm-0 .7mm-0 .5mm；
（6）退火：采用光亮退火设备对步骤( 5 )中轧后的铜镁合金带进行退火，所述退火温度460~500℃，退火时间6h，光亮退火设备采用氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占20%，升温速度为120℃/小时，冷却时间大于12小时，冷却温度小于50℃，退火后，铜镁合金带的抗拉强度小于360MPa，延伸率大于25%；
（7）清洗：利用20%的NaOH溶液对铜镁合金带进行脱脂，采用20%的硫酸溶液对铜镁合金带进行酸洗，采用600目的针刷粗抛光和2000目3M刷进行精抛；
（8）精轧：采用Ф150/300×600mm四辊可逆液压冷轧机组对步骤（7）清洗后的铜镁合金带进行精轧，所述的精轧轧制压力≤5000KN，轧制速度≤300m/min，轧制前张力小于15KN，轧制后张力小于20KN，轧制道次分配为0 .5mm-0 .4mm-0 .3mm；
（9）清洗钝化：采用碱液、酸液对铜镁合金带进行清洗，所述的清洗钝化利用20%的NaOH溶液对铜镁合金带进行脱脂，采用20%的硫酸溶液对铜镁合金带进行酸洗，采用600目的针刷粗抛光和2000目3M刷进行精抛，抛光后经70℃～80℃、0 .1%～0 .2%的苯丙三氮唑水溶液进行钝化处理；
（10）分切：采用分切设备对铜镁合金带进行分切，所述分切的刀片间隙为0.02mm~0.08mm，刀轴的压下量为0.1mm~0.5mm；
上述的生产工艺制备的铜镁合金带，其抗拉强度500~560 MPa，延伸率大于10%，铜+镁+磷+稀土含量大于99.99%，氧含量小于0.0010%，镁含量为0.041~0.055%，磷含量为0.002~0.005%，稀土含量为0.001~0.01%，导电率≥65%IACS，每米铜镁合金带的侧边弯曲度小于1mm，每米铜镁合金带的横向弯曲度小于1mm，每米铜镁合金带的扭曲度小于5°。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Tang Xiaoli Inventor after: Liu Qiaorong Inventor before: Xu Gaolei |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20171023 Address after: 325802, Cangnan Town, Zhejiang, Wenzhou province Longgang Town East Industrial Zone (Zhejiang Bo Qiang copper Limited by Share Ltd housing first) Applicant after: Wenzhou yuan Ding Copper Co., Ltd. Address before: 312000 Zhejiang province Shaoxing City Street No. 153 Applicant before: Xu Gaolei |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |