CN106311788A - 一种铜银合金型材的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜银合金型材的生产工艺，包括以下步骤：（1）以高纯阴极铜、纯银为原料，将高纯阴极铜、纯银预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，牵引机组上引铜杆；（2）连续挤压机组制备铜银合金型材坯料；（3）拉拔；（4）分切。本发明生产的铜银合金型材纯度高、氧含量低、导电性能高、表面质量高，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，尤其涉及一种铜银合金型材的生产工艺。
背景技术
异型银铜排在现代工业中的使用越来越广泛，现有技术中的电机换向器一般由银铜片和云母片组成，其中银铜片由异型银铜排冲裁成型，此类异型铜排为“刀”形或“楔”形，即在厚度方向上一头大，另一头小，对导电率、硬度和尺寸精度要求都很高，且宽厚比大，加工时金属流动性较差，生产难度较大。
传统异型银铜排的生产方法是先生产出较厚的银铜坯，再通过热轧开坯，多道次异型辊冷轧，表面处理后等。由于在立式半连续铸锭生产过程中熔融合金裸露在空气中，使得生产的银铜牌中氧含量较高，同时由于其生产流程长、设备复杂，导致生产成本高。
为了克服利用上述工艺的技术缺陷，中国专利文献CN1628924A 提供了一种上引法无氧银铜排的生产工艺，其工艺流程包括熔化、保温、上引、连续挤压等，缩短了生产流程，并且由于采用上引法，熔融合金不会裸露在空气中，降低了含氧量，使获得的银铜排具有一定的抗高温性能。但是该技术采用挤压模具设计的缺陷，不但降低了异型银铜排成型性能，同时也降低了精度。中国专利文献CN105032972A提供了一种异型银铜排的生产工艺，在对银铜合金杆进行连续挤压，制成异型银铜合金排坯的步骤中，采用凸形定径带的挤压模具和凹形定径带的拉拔模具，提高铜材在变形过程中流动均匀，同时采用多道次拉拔变形。由于通过模具定径带改变金属流动的效果十分有限，不能根本上解决金属流动均匀性的技术难题，而且采用多道次的拉拔变形，增加了生产周期，提高了生产成本。
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银合金型材的生产工艺。利用该工艺生产的铜银合金型材具有氧含量低、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—连续挤压—拉拔—分切
本发明的技术方案是：
1.上引连铸
以高纯阴极铜、纯银为原料，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，采用牵引机组上引铜杆。
银含量按照0.025%的比例加入熔炼炉内。
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℃~1170℃，采用烘干的木碳覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为30mm~38mm，覆盖厚度160mm；保温炉的温度为1156℃~1160℃，采用石墨磷片覆盖，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；引杆速度510mm/min，引杆直径Ф25mm，冷却循环出水温度35℃～40℃；制备的铜杆纯度高Cu+Ag≥99.99%、氧含量小于0.0005%、导电率≥101.5%IACS。
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0.25MPa，流量1.5Nm3/h，转子转速控制在200r/min。
2.连续挤压
以步骤1制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组制备铜型材坯料，连续挤压机转速为5r/min，挤压轮直径为400mm，宽度为60mm，挤压间隙为0.8mm，挤压温度控制在650~720℃，挤压压力为1100～1200MPa。
连续挤压铜银合金型材坯料采用成型扩展变形装置。成型扩展变形装置包括预成型扩展模具和成型模具。预成型扩展模具由扇形区11、矩形区12、梯形区13三部分组成；扇形区11的模角为30~65度，矩形区12的导流角为5~10度，梯形区13的导流角为2~10度；扇形区11的定径带长度为5~7mm，矩形区12的定径带长度为8~10mm，梯形区13的定径带长度为11~12mm。
扇形区长度L23与矩形区长度L22之和等于梯形区长度L21；梯形区宽度H11等于扇形区H13；梯形区宽度H11是扇形区H12宽度的2倍。
成型模具的模角为6~8度，定径带长度为7~8mm。
3. 拉拔
采用液压拉拔机对铜型材进行拉伸变形，进行一道次拉伸变形，拉拔速度小于10m/min，拉伸变形系数为1.16，拉伸变形后铜型材的抗拉强度大于310MPa，延伸率大于15%。采用20%乳化液为拉拔润滑冷却液，乳化液温度小于35℃。
4.分切
采用分切设备按长度要求对铜银合金型材进行分切。
采用上述技术方案，具有以下优势：
1.采用高纯阴极铜、纯银为原料，利用铜液在线除气、脱氧设备保证铜银合金的高纯度、Cu+Ag≥99.99%、氧含量小于0.0005%、导电率≥101.5%IACS，银含量0.025%。
2.采用预成型扩展模具与成型模具相结合的挤压方式，保证了铜型材成型流动性均匀，铜型材力学性能优异。铜型材的抗拉强度大于310Mpa，延伸率大于15%。
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80%以上。
附图说明：
图1为本发明铜银合金型材示意图：
图2为本发明预成型扩展模具示意图：
图中：11为扇形区；12为矩形区；13为梯形区。
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1一种铜银合金型材的生产工艺包括如下步骤：
上引连铸—连续挤压—拉拔—分切
具体的步骤为：
1.上引连铸
以高纯阴极铜、纯银为原料，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，采用牵引机组上引铜杆。
银含量按照0.025%的比例加入熔炼炉内。
所述的上引连铸铜杆的成分组成为：Cu+Ag≥99.99%， O≤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℃~1170℃，采用烘干的木碳覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为30mm~38mm，覆盖厚度160mm；保温炉的温度为1156℃~1160℃，采用石墨磷片覆盖，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；引杆速度510mm/min，引杆直径Ф25mm，冷却循环出水温度35℃～40℃；制备的铜杆纯度高Cu+Ag≥99.99%、氧含量小于0.0005%、导电率≥101.5%IACS。
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0.25MPa，流量1.5Nm3/h，转子转速控制在200r/min。
2.连续挤压
以步骤1制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组制备铜型材坯料，连续挤压机转速为5r/min，挤压轮直径为400mm，宽度为60mm，挤压间隙为0.8mm，挤压温度控制在650~720℃。
连续挤压铜银合金型材坯料采用成型扩展变形装置。成型扩展变形装置包括预成型扩展模具和成型模具。预成型扩展模具如图2所示，其由扇形区、矩形区、梯形区三部分组成；扇形区的模角为30~65度，矩形区的导流角为5~10度，梯形区的导流角为2~10度；扇形区的定径带长度为5~7mm，矩形区的定径带长度为8~10mm，梯形区的定径带长度为11~12mm。
扇形区长度L23与矩形区长度L22之和等于梯形区长度L21；梯形区宽度H11等于扇形区H13；梯形区宽度H11是扇形区H12宽度的2倍。
成型模具的模角为6~8度，定径带长度为7~8mm。
3. 拉拔
采用液压拉拔机对铜型材进行拉伸变形，进行一道次拉伸变形，拉拔速度小于10m/min，拉伸变形系数为1.16，拉伸变形后铜型材的抗拉强度大于310MPa，延伸率大于15%。采用20%乳化液为拉拔润滑冷却液，乳化液温度小于35℃。
4.分切
采用分切设备按长度要求对铜银合金型材进行分切。
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：
制备的铜银合金型材纯度高Cu+Ag≥99.99%、氧含量小于0.0005%、导电率≥101.5%IACS，抗拉强度大于310MPa，延伸率大于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 (10)
1.一种铜银合金型材的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）上引连铸：以高纯阴极铜、纯银为原料，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，采用牵引机组上引铜杆；
（2）连续挤压：以步骤（1）制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组制备铜银合金型材坯料；
（3）拉拔：以步骤（2）制备的铜型材采用液压拉拔机进行拉伸变形，进行一道次拉伸变形；
（4）分切：步骤（3）拉拔变形后的铜型材进行分切；
所述的一种铜银合金型材的生产工艺制备的铜银合金型材:Cu+Ag≥99.99%、银含量为0.025%、氧含量小于0.0005%、导电率≥101.5%IACS、抗拉强度大于310MPa、延伸率大于15%。
2.如权利要求1所述一种铜银合金型材的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中银含量按照0.025%的比例加入熔炼炉内；结晶器出水温度控制在35℃～40℃，熔炼炉的温度为1166℃~1170℃，采用烘干的木碳覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为30mm~38mm，覆盖厚度160mm；保温炉的温度为1156℃~1160℃，采用石墨磷片覆盖，其覆盖厚度50mm~60mm；引杆速度510mm/min，引杆直径Ф25mm，冷却循环出水温度35℃～40℃；制备的铜杆纯度高Cu+Ag≥99.99%、氧含量小于0.0005%、导电率≥101.5%IACS。
3.如权利要求1所述一种铜银合金型材的生产工艺，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0.25MPa，流量1.5Nm3/h，转子转速控制在200r/min。
4.如权利要求1所述一种铜银合金型材的生产工艺，其特征在于：所述步骤（2）连续挤压机转速为5r/min，挤压轮直径为400mm，宽度为60mm，挤压间隙为0.8mm，挤压温度控制在650~720℃，挤压压力为1100～1200MPa。
5.如权利要求1所述一种铜银合金型材的生产工艺，其特征在于：所述步骤（2）中连续挤压铜银合金型材坯料采用成型扩展变形装置，成型扩展变形装置包括预成型扩展模具和成型模具。
6.如权利要求5所述的预成型扩展模具，其特征在于：预成型扩展模具由扇形区（11）、矩形区（12）、梯形区（13）三部分组成；扇形区（11）的模角为30~65度，矩形区（12）的导流角为5~10度，梯形区（13）的导流角为2~10度；扇形区（11）的定径带长度为5~7mm，矩形区（12）的定径带长度为8~10mm，梯形区（13）的定径带长度为11~12mm。
7.如权利要求5所述的预成型扩展模具，其特征在于：扇形区（11）长度(L23)与矩形区（12）长度(L22)之和等于梯形区（13）长度（L21）；梯形区（13）宽度（H11）等于扇形区（11）宽度（H13）；梯形区（13）宽度（H11）是扇形区（11）宽度（H12）的2倍。
8.如权利要求5所述的成型模具，其特征在于：模具的模角为6~8度，定径带长度为7~8mm。
9.如权利要求1所述一种铜银合金型材的生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）中拉拔速度小于10m/min，拉伸变形系数为1.16，拉伸变形后铜型材的抗拉强度大于310MPa，延伸率大于15%。
10.如权利要求1所述一种铜银合金型材的生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）中采用20%乳化液为拉拔润滑冷却液，乳化液温度小于35℃。
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