CN107282686B - 一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺 - Google Patents

一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铜带生产技术领域，具体涉及一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺，包括熔铸→双面铣→粗轧→厚带纵剪→中轧→退火→中间清洗→精轧→成品清洗→后处理，本发明通过对工艺流程的优化以及轧制工序的加工道次的优化，从而缩短加工流程，减少加工时间，提高生产效率；同时，通过对退火温度、升温、保温时间的优化，提升产品的性能。

Description

一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺
技术领域
本发明涉及铜带生产技术领域，具体涉及一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺。
背景技术
铜及铜合金板带材是国民经济建设中不可或缺的基础金属材料，具有优良的导电、导热、耐蚀、电连接、电接触等性能，被广泛应用于如机械、电子、汽车、电力、通信、交通等各工业领域。由我国生产的铜及铜合金板带材的中低端产品目前已经出现过剩，但高档产品仍依赖进口，我国铜板带加工水平普遍落后于发达国家，不能满足飞速发展的行业要求。
目前现有的半硬态紫铜带的生产工艺为熔铸→铣面→粗轧→厚带纵剪→中间退火→一次清洗→中轧→退火（400℃保温5h，升温时间控制为4h）→二次清洗→精轧→三次清洗→分切→检验→包装入库。以上半硬态紫铜带的生产工艺存在工艺流程长、车间占用空间大、成材率低、性能差、生产能耗大等缺点，很难满足我国配套行业的要求。
另外，由于紫铜的晶粒长大区间比较特殊，变化区域非常狭窄，所以紫铜生产过程中的工艺摸索非常重要。同时，由于紫铜的大加工率的特性、以及紫铜的加工率与退火工艺参数之间存在着一定的联系，因此采用合适的轧制参数与退火工艺参数相配套，可以得到性能更加优良的铜带。
发明内容
本发明提供一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺，通过对工艺流程的优化以及轧制工序的加工道次的优化，从而缩短加工流程，减少加工时间，提高生产效率；同时，通过对退火温度、升温、保温时间的优化，提升产品的性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）熔铸：采用水平连铸的方式将熔融的铜水引锭拉坯形成铜带坯；
（2）双面铣：将上述步骤（1）生产的铜带坯上下两面进行铣削；
（3）粗轧：采用四辊可逆轧制机组对步骤（2）中的铜带坯进行粗轧，轧制规程为6道次，各道次的加工率为32%～55%；
（4）厚带纵剪：将粗轧后的厚料铜带进行剪边处理；
（5）中轧：将剪边处理后的铜带经过四辊可逆轧制机组进行中轧，轧制规程为3道次，各道次的加工率为20%～35%；
（6）退火：将精轧后的铜带放入钟罩式光亮退火炉中在保护性气体氛围下进行退火，退火温度320～380℃，升温时间2.5h～4h，保温时间3.5～5h；
（7）中间清洗：将退火后的铜带进行清洗；
（8）精轧：将经过中间清洗的铜带经过四辊可逆轧制机组进行精轧使铜带符合成品所需尺寸，轧制规程为1个道次，加工率为：8%～18%；
（9）成品清洗：将精轧后的铜带进行清洗；
（10）后处理。
进一步的，所述步骤（1）中由引锭机通过拉、停、反推、停的循环动作连续引拉，牵引形成的铜带坯的规格为（14～17）mm*（300～450）mm。
进一步的，所述步骤（2）中将所述步骤（1）中生成的铜带坯的上下两面各铣削0.2～0.5mm，铣削速度1～2m/min。
进一步的，所述步骤（3）中的轧制力≤400T，轧制速度≤200m/min，轧制前张力≤77 KN，后张力≤70KN，弯辊力≤250KN，轧制各道次的加工率分别为：32%～35%、35%～40%、38%～50%、45%～55%、43%～48%。
进一步的，所述步骤（5）中的轧制力≤250T，轧制速度≤250m/min，轧制前张力≤14KN,后张力≤14.6KN，轧制各道次的加工率分别为：23%～30%、20%～26%、28%～35%。
更进一步的，所述步骤（8）中轧制速度≤250m/min，轧制力≤20T，前张力≤3.5KN，后张力≤4KN。
进一步的，所述步骤（4）中厚料铜带的两边各剪掉5～15mm，并切除边部的细微裂口使边部整齐。
进一步的，所述步骤（6）中的冷却时间为7h～11h，所述铜带的出炉温度小于75℃。
进一步的，所述步骤（6）中的保护性气体包括65～85vt%的氮气以及15～35vt%的氢气，退火过程中的升温和保温阶段保护气体流量≥2.8m3/h，冷却阶段的气体流量为0.8～1.5m3/h。
进一步的，所述步骤（7）中将经过退火处理的铜带进行表面脱脂处理，去除退火后所述铜带表面残留的油迹、氧化、灰分，所述步骤（9）中依次包括碱液脱脂、酸液清洗、磨料处理、清水清洗、钝化处理和烘干工艺用以去除铜带表面的油迹、氧化和润滑液残留。
采用以上技术方案后，本发明相对于传统的半硬态紫铜带的生产工艺主要有以下优点：
1、减少了一道退火与一道清洗工序，有效减少了加工时间，提高了生产效率，同时降低了生产能耗。
2、在粗轧和中轧工序中通过控制各个道次的参数，使粗轧和中轧的道次数相对传统的轧制工艺减少，且加工精度提高，而且因大加工率，也能降低退火时的退火温度、升温时间以及保温时间，不仅降低了生产能耗和生产成本，也能大大提高生产效率，且能有效细化成品的晶粒度，晶粒尺寸由传统工艺的0.035mm细化到小于0.02mm。
3、将传统生产工艺中退火过程中保护气体在升温阶段、保温阶段和冷却阶段的气体流量相同改为现有生产工艺中将冷却阶段的气体流量降低，从而在不影响产品质量的情况下减少了保护气体用量，降低了生产成本。
4、本发明通过对生产工艺的优化，在满足原有带材性能要求下，缩短了加工流程，提高了生产效率，减少了加工时间。
附图说明
附图1为本发明的一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺，包括熔铸→双面铣→粗轧→厚带纵剪→中轧→退火→中间清洗→精轧→成品清洗→分切→检验→包装入库。具体步骤如下：
步骤（1）：熔铸
采用水平连铸的方式引锭拉坯形成铜带坯。连续引拉基础步骤：牵引长度7.0毫米、牵引时间0.8秒、牵引暂停时间3.0秒、反退长度0.15毫米、反退时间0.2秒，反退暂停时间0.15秒。牵引形成的铜带坯的截面尺寸为（14-17）mm*（300-450）mm。本实施例中选取规格为16.9mm*400mm的铜带坯。
步骤（2）：双面铣
将上述步骤（1）生产的铜带坯上下两面各铣削0.3mm，铣削速度1.5m/min，进行双面铣操作，去除表面缺陷层，具体为将铸坯达到表面光洁，无缺陷的标准。
步骤（3）：粗轧
采用四辊可逆轧制机组对步骤（2）中的铜带坯进行粗轧，轧制规程为6道次，将铜带由入口辊缝的16.3mm加工成厚度为0.6mm的半成品，其中每道轧制的主要参数为：
第一道次：入口辊缝16.3mm，出口辊缝10.8mm，加工率33.7%，速度60m/min，轧制力385t，前张力73KN，后张力70KN，弯辊力10t。
第二道次：入口辊缝10.8mm，出口辊缝6.8mm，加工率37%，速度100m/min，轧制力400t，前张力73KN，后张力70KN，弯辊力12t。
第三道次：入口辊缝6.8mm，出口辊缝4mm，加工率41.2%，速度150m/min，轧制力363t，前张力77KN，后张力65KN，弯辊力14t。
第四道次：入口辊缝4mm，出口辊缝2mm，加工50%，速度150m/min，轧制力330t，前张力75KN，后张力68KN，弯辊力20t。
第五道次：入口辊缝2mm，出口辊缝1.1mm，加工率45%，速度150m/min，轧制力274t，前张力50KN，后张力58KN，弯辊力25t。
第六道次：入口辊缝1.1mm，出口辊缝0.6mm，加工率45.5%，速度200m/min，轧制力222t，前张力50KN，后张力54KN，弯辊力25t。
步骤（4）：厚带纵剪
将步骤（3）粗轧后的厚料铜带进行剪边处理，两边各剪掉10mm，切除边部的细微裂口使边部整齐。
步骤（5）：中轧
将剪边处理后的铜带经过四辊可逆轧制机组进行中轧，轧制规程为3道次，将铜带由入口辊缝的0.6mm加工成厚度为0.23mm，其中每道轧制的主要参数为：
第一道次：入口辊缝0.6mm，出口辊缝0.43mm，加工率28.3%，速度240m/min，轧制力110t，前张力14KN，后张力14.6KN。
第二道次：入口辊缝0.43mm，出口辊缝0.33mm，加工率23.2%，速度240m/min，轧制力115t，前张力8KN，后张力8.6KN。
第三道次：入口辊缝0.33mm，出口辊缝0.23mm，加工率30.3%，速度240m/min，轧制力250t，前张力5KN，后张力5.3KN。
步骤（6）退火
将经过步骤（5）的铜带放入钟罩式光亮退火炉中在保护性气体氛围下进行退火，保护性气体为75vt%的氮气+25vt%的氢气，升温与保温阶段，由于炉内铜带上的油气挥发，铜带容易氧化，因而控制升温和保温阶段保护气体流量为3m3/h；冷却阶段，炉内油气已完全挥发，保护气体流量控制为1m3/h，维持炉内气压循环。
由于本实施例中铜带的加工率为（16.3mm-0.23mm）/16.3mm=98.6%，加工率相较传统生产工艺的加工率提高，紫铜加工率越大，晶粒度越小，晶粒的再结晶退火温度就会降低，因而将退火温度由传统工艺的400℃调整为350℃，升温时间3h，保温时间4h，相较传统工艺的升温时间4h和保温时间5h分别减少1h，冷却时间9h，铜带的出炉温度控制为小于75℃。不仅能降低了生产能耗和生产成本，也能大大提高生产效率，且能有效细化成品的晶粒度，晶粒尺寸由传统工艺的0.035mm细化到小于0.02mm。
步骤（7）：中间清洗
将经过退火处理的铜带进行表面脱脂处理，去除退火后所述铜带表面残留的油迹、氧化、灰分，使铜带表面光洁且无表面缺陷。
步骤（8）：精轧
将经过中间清洗的铜带经过四辊可逆轧制机组进行精轧，轧制规程为1个道次，制备成厚度为0.2mm的成品，其中轧制的参数如下：入口辊缝0.23mm，出口辊缝0.2mm，加工率13%，速度240m/min，轧制力17t，前张力2KN，后张力2.1KN。
步骤（9）：成品清洗
将精轧后的铜带依次经过碱液脱脂、酸液清洗、磨料处理、清水清洗、钝化处理和烘干工艺，去除退火后铜带表面残留的油迹、氧化和润滑液残留，使铜带表面光洁，无任何表面缺陷。
步骤（10）：分切
将经步骤（9）处理的铜带剪切成不同规格。
步骤（11）：检验
将经步骤（10）处理的铜带进行检验。
步骤（12）：包装入库
将检验合格的铜带进行包装。
本发明通过优化生产工艺，相对于传统的半硬态紫铜带的生产工艺减少了一道退火与一道清洗工序，不仅缩短了加工流程，减少了加工时间，而且提高了生产效率，同时降低了生产能耗和生产成本。
本发明优化了粗轧和中轧工序中各个道次的参数，使粗轧和中轧的道次数相对传统生产工艺的道次数减少，且加工精度提高。
本发明基于紫铜带的大加工率，优化了退火工艺，降低退火温度、升温时间以及保温时间，不仅降低了生产能耗和生产成本，也能大大提高生产效率，且能有效细化成品的晶粒度，晶粒尺寸由传统工艺的0.035mm细化到小于0.02mm。退火过程中将冷却阶段的保护气体流量降低，从而在不影响产品质量的情况下减少了保护气体用量，降低了生产成本。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）熔铸：采用水平连铸的方式将熔融的铜水引锭拉坯形成铜带坯；
（2）双面铣：将上述步骤（1）生产的铜带坯上下两面进行铣削；
（3）粗轧：采用四辊可逆轧制机组对步骤（2）中的铜带坯进行粗轧，轧制规程为5道次，各道次的加工率为32%～55%；轧制力≤400T，轧制速度≤200m/min，轧制前张力≤77KN，后张力≤70KN，弯辊力≤250KN，轧制各道次的加工率分别为：32%～35%、35%～40%、38%～50%、45%～55%、43%～48%；
（4）厚带纵剪：将粗轧后的厚料铜带进行剪边处理；
（5）中轧：将剪边处理后的铜带经过四辊可逆轧制机组进行中轧，轧制规程为3道次，各道次的加工率为20%～35%；轧制力≤250T，轧制速度≤250m/min，轧制前张力≤14KN，后张力≤14.6KN，轧制各道次的加工率分别为：23%～30%、20%～26%、28%～35%；
（6）退火：将中轧后的铜带放入钟罩式光亮退火炉中在保护性气体氛围下进行退火，退火温度320～380℃，升温时间2.5h～4h，保温时间3.5～5h；
（7）中间清洗：将退火后的铜带进行清洗；
（8）精轧：将经过中间清洗的铜带经过四辊可逆轧制机组进行精轧使铜带符合成品所需尺寸，轧制规程为1个道次，加工率为：8%～18%；轧制速度≤250m/min，轧制力≤20T，前张力≤3.5KN，后张力≤4KN；
（9）成品清洗：将精轧后的铜带进行清洗；
（10）后处理。
2.根据权利要求1所述的一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中由引锭机通过拉、停、反推、停的循环动作连续引拉，牵引形成的铜带坯的规格为（14～17）mm*（300～450）mm。
3.根据权利要求1所述的一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺，其特征在于：所述步骤（2）中将所述步骤（1）中生成的铜带坯的上下两面各铣削0.2～0.5mm，铣削速度1～2m/min。
4.根据权利要求1所述的一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺，其特征在于：所述步骤（4）中厚料铜带的两边各剪掉5～15mm，并切除边部的细微裂口使边部整齐。
5.根据权利要求1所述的一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺，其特征在于：所述步骤（6）中铜带保温后进行冷却，其冷却时间为7h～11h，所述铜带的出炉温度小于75℃。
6.根据权利要求1所述的一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺，其特征在于：所述步骤（6）中的保护性气体包括65～85vt%的氮气以及15～35vt%的氢气，退火过程中的升温和保温阶段保护气体流量≥2.8m3/h，冷却阶段的气体流量为0.8～1.5m3/h。
7.根据权利要求1所述的一种短流程半硬态紫铜带的生产工艺，其特征在于：所述步骤（7）中将经过退火处理的铜带进行表面脱脂处理，去除退火后所述铜带表面残留的油迹、氧化、灰分，所述步骤（9）中依次包括碱液脱脂、酸液清洗、磨料处理、清水清洗、钝化处理和烘干工艺用以去除铜带表面的油迹、氧化和润滑液残留。
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