CN106216431A - 一种d型铜管的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种D型铜管的生产工艺，包括以下步骤：（1）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，牵引机组上引铜杆；（2）轧制；（3）退火；（4）拉拔。本发明涉及一种D型铜管的生产工艺其流程短、高效、节能，与传统工艺相比节省了铸锭加热、热挤压等工序，有益效果是节约能耗50%以上，成材率达到85%以上。
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D型铜管的生产工艺。
背景技术
铜材在电力、通讯行业中的用途是非常广泛的，普通的铜母线在低端市场已经饱和，但是电力行业高端市场所需的铜材主要依赖进口，其中D型铜管作为高压开关柜中导电用的材料，主要用于大型输变电设备，属于高压输电，高压电网具有跨区域、大容量、远距离、低损耗输电等优点。因此D型铜管的应用可节省线路走廊，而且能使输送单位容量的价格降低，同时也降低了输送成本。D型铜管各项技术指标要求严格，生产难度大。
中国专利CN101239361B公开了D型铜管的制造方法，其包括熔铸、加热、挤压、精整、酸洗、检验、制头、拉伸、矫直、切头、清洗、精整、检查、入库等工艺。中国专利CN101298084B公开了一种D型铜管的加工工艺，其采用挤压、轧制成型、拉伸整径等加工工艺。这些方法采用热挤压，需要大型挤压机和加热后挤压，消耗的能耗较大，设备投入大，同时，工艺流程长，成材率较低。
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D型铜管的生产工艺。利用该工艺生产的D型铜管具有氧含量低、导电性能高、表面质量高等优点，而且该工艺流程短、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—轧制—退火—拉拔
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、纯磷、含10%铟的铜铟中间合金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D型铜管坯。
所述的上引连铸D型铜管的成分组成为：铜+磷+铟≥99.99%，磷含量为0.005%，铟含量0.005%，氧含量小于0.0005%。
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1166℃℃，采用烘干的木碳覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为50mm，覆盖厚度200mm。保温炉的温度为1156℃，采用石墨磷片覆盖，其覆盖厚度80mm。
熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，熔化炉、隔仓和保温炉之间通过流沟相连，流沟高出炉底200mm，可促进铜液流动的均匀性，可以起到除渣的效果。在隔仓内安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996%的一氧化碳气体，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将计量的一氧化碳气体压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量1.5Nm3/h，转子转速控制在300r/min。
用牵引机组上引D型铜管坯，然后D型铜管坯进入收线装置。速度150mm/min，冷却循环出水温度35℃～40℃。
制备的D型铜管坯的导电率≥101.5%IACS。
2.轧制
以步骤1制备的D型铜管坯为原料，将D型芯棒穿入D型管坯内部，使D型芯棒和D型铜管相同的形状处进行正确的配合，再送入D型孔型中进行轧制，轧制总加工率为81~90%。
3.退火
采用氢气和氮气的混合气体为保护气体对D型铜管进行退火，氢气含量为5~10%。退火温度为470度，保温时间为5小时。
4. 拉拔
采用液压拉拔机对D型铜管进行拉伸变形，进行2-5道次拉伸变形，道次拉伸变形系数为1.05-1.3，每道次的变形系数依次减小。拉拔成型中拉拔模具的模角范围为6°-12°，拉拔模具的模孔工作带长度为8mm，同时每道次的拉拔模具的模角依次减小。拉拔速度每分钟小于10米。
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+磷+铟≥99.99%、磷含量为0.005%，铟含量0.005%，氧含量小于0.0005%、导电率≥101.5%IACS。其有益效果是满足了电工用D型铜管的使用要求。
2.采用上引技术直接铸造成D型铜管，省略了加热和热挤压工序，节省了能耗，采用大加工率和多道次的轧制、拉拔变形，铜管组织细小，致密度高。
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、热挤压等工序，有益效果是节约能耗50%以上，成材率达到85%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D型铜管的生产工艺包括如下步骤：
上引连铸—轧制—退火—拉拔
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、纯磷、含10%铟的铜铟中间合金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D型铜管坯。
所述的上引连铸D型铜管的成分组成为：铜+磷+铟≥99.99%，磷含量为0.005%，铟含量0.005%，氧含量小于0.0005%。
结晶器出水温度控制在35℃～40℃，熔炼炉的温度为1166℃℃，采用烘干的木碳覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为50mm，覆盖厚度200mm。保温炉的温度为1156℃，采用石墨磷片覆盖，其覆盖厚度80mm。
熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，熔化炉、隔仓和保温炉之间通过流沟相连，流沟高出炉底200mm，可促进铜液流动的均匀性，可以起到除渣的效果。在隔仓内安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996%的一氧化碳气体，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将计量的一氧化碳气体压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量1.5Nm3/h，转子转速控制在300r/min。
用牵引机组上引D型铜管坯，然后D型铜管坯进入收线装置。速度150mm/min，冷却循环出水温度35℃～40℃。
2.轧制
以步骤1制备的D型铜管坯为原料，将D型芯棒穿入D型管坯内部，使D型芯棒和D型铜管相同的形状处进行正确的配合，再送入D型孔型中进行轧制，轧制总加工率为85%。
3.退火
采用氢气和氮气的混合气体为保护气体对D型铜管进行退火，氢气含量为5~10%。退火温度为470度，保温时间为5小时。
4. 拉拔
采用液压拉拔机对D型铜管进行拉伸变形，进行2道次拉伸变形，道次拉伸变形系数为1.1和1.05。拉拔模具的模孔工作带长度为8mm，同时每道次的拉拔模具的模角依次为10°、7°。拉拔速度每分钟小于10米。拉伸变形后D型铜管的直度每米小于2mm、扭拧度每米小于2度。
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：
D型铜管，铜+磷+铟≥99.99%、磷含量为0.005%，铟含量0.005%，氧含量小于0.0005%、导电率≥101.5%IACS、抗拉强度为300~320MPa、延伸率为10%-15%、布氏硬度为80~90。
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 (9)
1.一种D型铜管的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）上引连铸：以高纯阴极铜为原料，将高纯阴极铜、纯磷、含10%铟的铜铟中间合金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D型铜管坯；
（2）轧制：以步骤（1）制备的D型铜管坯为原料，将D型芯棒穿入D型管坯内部，使D型芯棒和D型铜管相同的形状处进行正确的配合，再送入D型孔型中进行轧制；
（3）退火：采用氢气和氮气的混合气体为保护气体对步骤（2）制备的D型铜管进行退火；
（4）拉拔：采用液压拉拔机对步骤（3）制备的D型铜管进行拉伸变形；
所述的一种D型铜管的生产工艺制备的D型铜管： 铜+磷+铟≥99.99%、磷含量为0.005%，铟含量0.005%，氧含量小于0.0005%、导电率≥101.5%IACS、抗拉强度为300~320MPa、延伸率为10~15%、布氏硬度为80~90；直度每米小于2mm、扭拧度每米小于2度。
2.如权利要求1所述一种D型铜管的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中结晶器出水温度控制在35℃～40℃，熔炼炉的温度为1166℃，采用烘干的木碳覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为50mm，覆盖厚度200mm；保温炉的温度为1156℃，采用石墨磷片覆盖，其覆盖厚度80mm。
3.如权利要求1所述一种D型铜管的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，熔化炉、隔仓和保温炉之间通过流沟相连，流沟高出炉底200mm，可促进铜液流动的均匀性，可以起到除渣的效果；在隔仓内安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996%的一氧化碳气体，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将计量的一氧化碳气体压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量1.5Nm3/h，转子转速控制在300r/min。
4.如权利要求1所述一种D型铜管的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中用牵引机组上引D型铜管坯，然后D型铜管坯进入收线装置；速度150mm/min，冷却循环出水温度35℃～40℃。
5.如权利要求1所述一种D型铜管的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中制备的D型铜管坯的导电率≥101.5%IACS。
6.如权利要求1所述一种D型铜管的生产工艺，其特征在于：所述步骤（2）轧制总加工率为81~90%。
7.权利要求1所述一种D型铜管的生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）氢气含量为5~10%；退火温度为470度，保温时间为5小时。
8.权利要求1所述一种D型铜管的生产工艺，其特征在于：所述步骤（4）中进行2-5道次拉伸变形，道次拉伸变形系数为1.05-1.3；每道次的变形系数依次减小。
9.如权利要求1所述一种D型铜管的生产工艺，其特征在于：所述步骤（4）中拉拔成型中拉拔模具的模角范围为6°-12°，拉拔模具的模孔工作带长度为8mm，同时每道次的拉拔模具的模角依次减小；拉拔速度每分钟小于10米。
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