CN107377657A - 一种磁极线圈用铜材及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁极线圈用铜材及其生产方法，包括以下步骤：（1）以铜含量大于99.996%的高纯阴极铜、纯银、铜磷中间合金、铜镁中间合金、铜铬中间合金为原料，将原料预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，牵引机组上引铜杆；（2）连续挤压机组制备磁极线圈用铜材坯料；（3）拉拔；（4）矫直；（5）分切。本发明生产的磁极线圈用铜材导电性能高、高温性能好、焊接性能好、表面质量高，该方法工艺流程短、高效、节能。

Description

一种磁极线圈用铜材及其生产方法
技术领域
本发明涉及有色金属的加工技术领域，尤其是涉及一种磁极线圈用铜材及其生产方法。
背景技术
磁极线圈应用于水轮发电机，磁极线圈多采用铜型材绕制而成，以利于散热铜型材本身的截面设计成带散热筋形状，为磁极提供了较大的散热表面。特种规格的铜材主要考虑线圈的端部要为极间连接预留空间，所有极间连接部位的铜排的截面积均不小于绕组铜材的截面积。由于磁极线圈应用于水轮发电机的特殊性，对铜型材的导电性、导热性有较高的要求。纯铜的导电性好，但是其焊接性能、高温性能对于高铜合金而言略显不足，即保证铜型材的导电性，有提高铜型材的焊接性能和高温性能是满足高档磁极线圈应用的关键。
发明内容
针对现有生产工艺存在的上述不足，本发明提供了一种磁极线圈用铜材及其生产方法，利用该方法生产的磁极线圈用铜材具有氧含量低、焊接性能优异、塑性加工性能高、导电性能高、高温性能优异、表面质量高等优点，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：
一种磁极线圈用铜材及其生产方法，包括以下步骤：
（1）上引连铸：以铜含量大于99.996%的高纯阴极铜、纯银、铜磷中间合金、铜镁中间合金、铜铬中间合金为原料，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，然后铜杆进入收线装置；
（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磁极线圈用铜材坯料；
（3）拉拔：以步骤（2）制备的铜材采用液压拉拔机进行拉伸变形，进行一道次拉伸变形；
（4）矫直：以步骤（3）制备的铜材采用矫直机进行矫直；
（5）分切：步骤（4）矫直变形后的铜材进行分切。分切后铜材的长度偏差每米小于0.2mm。
所述步骤（1）中通过结晶器出水，出水温度为35℃～40℃。
所述步骤（1）中的木碳为烘干的木碳，木炭粒度为30mm～38mm，覆盖厚度为150mm～180mm；所述石墨磷片的覆盖厚度为50mm～60mm。
所述步骤（1）中的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，所述熔炼炉的温度为1166℃～1170℃，保温炉的温度为1161℃～1170℃。
所述步骤（1）中的牵引机组上引铜杆的引杆速度为550mm/min，引杆直径为Ф20mm，冷却循环出水温度为35℃～40℃。
所述步骤（2）连续挤压机的转速为7r/min。
所述步骤（3）采用液压拉拔机对铜材进行拉伸变形，拉伸变形系数为1.1-1.15。
所述步骤（4）采用矫直变形系数为1.02。
所制得的磁极线圈用铜材的银含量为0.02-0.03%、磷含量为0.002-0.01%、镁含量为0.002-0.005%、铬含量为0.002-0.005%、氧含量小于0.0003%、导电率≥99%IACS，软化温度大于400度，抗拉强度大于320MPa，延伸率大于12%，铜材的扭拧度每米不大于0.5mm，铜材的平面度每米不大于1mm，铜材的直度每米不大于0.5mm。
本发明磁极线圈用铜材及其生产方法具有如下有益效果：
1、采用铜含量大于99.996%高纯阴极铜、纯银、铜磷中间合金、铜镁中间合金、铜铬中间合金为原料，提高铜材的高温性能、焊接性能、铜材的导电率≥99%IACS，软化温度大于400度，抗拉强度大于320MPa，延伸率大于12%
2、本发明采用矫直工序制备的铜材扭拧度每米不大于0.5mm，铜材的平面度每米不大于1mm，铜材的直度每米不大于0.5mm，满足了高端磁极线圈用铜材的使用。
3、本发明制备的铜材导电性能高、高温性能好、焊接性能好、表面质量高，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。
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1一种磁极线圈用铜材及其生产方法包括如下步骤：
上引连铸—连续挤压—拉拔—矫直—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，，然后铜杆进入收线装置。
进一步设置为：结晶器出水温度控制在35℃，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30mm，覆盖厚度150mm。保温炉的温度为1165℃，采用石墨磷片覆盖，其覆盖厚度50mm。
用牵引机组上引铜杆，然后铜杆进入收线装置。引杆速度550mm/min，引杆直径Ф20mm，冷却循环出水温度35℃～40℃。
（2）连续挤压
以步骤1制备的无氧铜杆为原料，采用连续挤压机组制备铜材坯料，连续挤压机转速为7r/min。
（3）拉拔
采用液压拉拔机对铜材进行拉伸变形，拉伸变形系数为1.12，导电率≥99%IACS，软化温度大于400度，抗拉强度大于320MPa，延伸率大于12%，铜材的扭拧度每米不大于0.5mm，铜材的平面度每米不大于1mm，铜材的直度每米不大于0.5mm。
（4）矫直：以步骤（3）制备的铜材采用矫直机进行矫直；矫直变形系数为1.02。
（5）分切
采用分切设备按照客户合同要求尺寸对铜材进行分切，铜材的长度偏差每米为0.15mm。
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：
所制得的磁极线圈用铜材的银含量为0.025%、磷含量为0.005%、镁含量为0.003%、铬含量为0.003%、氧含量0.0002%、导电率≥99%IACS，软化温度大于400度，抗拉强度大于320MPa，延伸率大于12%，铜材的扭拧度每米0.3mm，铜材的平面度每米0.8mm，铜材的直度每米0.3mm。
本发明生产的磁极线圈用铜材导电性能高、高温性能好、焊接性能好、表面质量高，，该工艺流程短、高效、节能。
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)

1.一种磁极线圈用铜材及其生产方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）上引连铸：以铜含量大于99.996%的阴极铜、纯银、铜磷中间合金、铜镁中间合金、铜铬中间合金为原料，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，然后铜杆进入收线装置；
（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磁极线圈用铜材坯料；
（3）拉拔：以步骤（2）制备的铜材采用液压拉拔机进行拉伸变形，进行一道次拉伸变形；
（4）矫直：以步骤（3）制备的铜材采用矫直机进行矫直；
（5）分切：步骤（4）矫直变形后的铜材进行分切。
2.如权利要求1所述一种磁极线圈用铜材及其生产方法，其特征在于：所述步骤（1）中通过结晶器出水，出水温度为35℃～40℃。
3.如权利要求1所述一种磁极线圈用铜材及其生产方法，其特征在于：所述步骤（1）中的木碳为烘干的木碳，木炭粒度为30mm～38mm，覆盖厚度为150mm～180mm；所述石墨磷片的覆盖厚度为50mm～60mm。
4.如权利要求1所述一种磁极线圈用铜材及其生产方法，其特征在于：所述步骤（1）中的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，所述熔炼炉的温度为1166℃～1170℃，保温炉的温度为1161℃～1170℃。
5.如权利要求1所述一种磁极线圈用铜材及其生产方法，其特征在于：所述步骤（1）中的牵引机组上引铜杆的引杆速度为550mm/min，引杆直径为Ф20～25mm，冷却循环出水温度为35℃～40℃。
6.如权利要求1所述一种磁极线圈用铜材及其生产方法，其特征在于：所述步骤（2）连续挤压机的转速为7r/min。
7.如权利要求1所述一种磁极线圈用铜材及其生产方法，其特征在于：所述步骤（3）采用液压拉拔机对铜材进行拉伸变形，拉伸变形系数为1.1-1.15。
8.如权利要求1所述一种磁极线圈用铜材及其生产方法，其特征在于：所述步骤（4）采用矫直变形系数为1.02。
9.如权利要求1所述一种磁极线圈用铜材及其生产方法，其特征在于：所述步骤（5）中铜材的长度偏差每米小于0.2mm。
10.如权利要求1-9任一权利要求所述一种磁极线圈用铜材及其生产方法，其特征在于：所制得的磁极线圈用铜材的银含量为0.02-0.03%、磷含量为0.002-0.005%、铬含量为0.002-0.005%、镁含量为0.005-0.01%、氧含量小于0.0003%、导电率≥99%IACS，软化温度大于400度，抗拉强度大于320MPa，延伸率大于12%，铜材的扭拧度每米不大于0.5mm，铜材的平面度每米不大于1mm，铜材的直度每米不大于0.5mm。
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