CN107755451A - 大容量调相机用含银铜排的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有色金属加工领域，尤其是大容量调相机用含银铜排的制备方法，步骤如下：步骤一、材料配制；步骤二、上引连铸；步骤三、连续挤压；步骤四、成品拉拔。本方案能够将含银铜排产品的电阻率控制在0.01765～0.01898Ω.m/m2，导电性能偏差小，满足大容量空冷调相机转子线圈使用需求。

Description

大容量调相机用含银铜排的制备方法
技术领域
本发明涉及有色金属加工领域，尤其是大容量调相机用含银铜排的制备方法。
技术背景
随着特高压直流工程的实施，送端工频过电压控制、受端电网连锁反映和换相失败的危害逐渐增大，受电压影响出力的SVC、STATCOM等动态无功补偿设备对于次暂态出力需求(预防换相失败)及暂态下的快速大容量无功需求(协助直流快速恢复)响应能力不足，而新型大容量调相机(达到300Mvar)的进相能力、次暂态出力特性及强励能力则正好能符合上述需求。
新型大容量空冷调相机尺寸和重量大，工作转速跨越二阶临界转速，振型复杂，既能吸收无功，也能发出有功，工况多变，其暂态反应能力和暂态过载能力强(高达3.5倍)，内部温度场复杂多变，容易出现振动不稳定、振动超标现象，导致调相机跳机，在极端情况下威胁特高压电网安全。调相机转子绕组的导电性能(电阻值)基本一致有益于降低噪声和振动，新型大容量空冷调相机转子绕组采用具有的含银铜排制成，这就要求其导电性能(电阻率)基本一致，现有的含银铜排产品具有良好的导电性能、机械性能和抗蠕变性能，但导电性能偏差较大，不能满足新型大容量空冷调相机转子绕组使用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供大容量调相机用含银铜排的制备方法，能够克服上述不足，且含银铜排产品的导电性能偏差较小，满足大容量空冷调相机转子线圈使用需求。
为达到上述目的，本发明的基础方案如下：
大容量调相机用含银铜排的制备方法，步骤如下：
步骤一、材料配制：分别取银、铁和电解铜板；且材料成份重量百分比为：银0.085～0.25％、铁0.001～0.005％，铜和银的含量总和大于等于99.93％；
步骤二、上引连铸，采用上引连铸机组进行生产，在引杆过程中不断加入电解铜板、银和铁，以保持合金成份和液位不变；且每2小时进行一次含银量和电阻率检测，保证银含量为0.085～0.25％，20℃下测试电阻率为0.01752～0.01885Ω.m/m2；当含银量小于规定值，加入银进行平衡；当含银量大于规定值，则加入铜进行平衡；当电阻率小于0.01752Ω.m/m2，加铁进行平衡；当电阻率大于0.01885Ω.m/m2，则加入铜进行平衡；最后制作形成含银铜杆；
步骤三、连续挤压，将步骤二中的含银铜杆采用连续挤压机组挤制形成坯料；
步骤四、成品拉拔，将步骤三中的坯料采用液压自动拉拔机进行成品定尺拉拔，拉拔延伸系数1.15～1.18。
本方案中所说的含银量的规定值主要是指的在范围0.085～0.25％内的取值。
本方案产生的有益效果是：
1、材料成份重量百分比为：银0.085～0.25％、铁0.001～0.005％，铜和银的含量总和大于等于99.93％；由于微量铁可以细化晶粒，上述范围能够改善铜及合金性能，控制电阻率。
2、本发明通过上引连铸→连续挤压→成品拉拔的工艺流程生产出来的成品与一般含银铜排相比较，具备纯度高、机械性能优良、电阻率偏差范围窄等优点，制成大容量空冷调相机转子线圈后能够防止其因调相机运行过程中离心力和温度变化引起永久变形而堵塞风道、影响转子冷却效果，有效降低调相机运行噪声和振动。
优化方案一：作为对基础方案的进一步优化，步骤二中上引连铸机组的工艺参数包括：引杆规格φ20mm，引杆节距5～7mm，引杆速度500～700mm/min，引杆温度1140±20℃。
控制含银铜杆的硬度在175～190MPa；防止含银铜杆内部空心，表面裂纹。
优化方案二：作为对基础方案的进一步优化，步骤四中的拉拔速度为10m/min。
进一步保证制作得到的成品的品质。
优化方案三：作为对基础方案～优化方案二任一方案的进一步优化，连续挤压机组的工艺参数为：腔体、模具预热温度450～500℃，铜杆预热温度550～700℃，主机转速4～6r/min。
优化方案四：作为对优化方案三的进一步优化，步骤二中上引连铸机组的工艺参数还包括：冷却水进水压力0.26-0.30MPa，冷却水进水温度22～30℃，进出水温差7～9℃。
进一步保证了含银铜杆的品质，防止含银铜杆内部空心，表面裂纹。
优化方案五：作为对基础方案一的进一步优化，材料成份重量百分比为：电解铜板99.8～99.9％、银0.085～0.25％、铁0.001～0.003％。
进一步保证了含银量以及最后制作得到的含银铜排产品的电阻率控制在0.01765～0.01898Ω.m/m2(20℃)，导电性能偏差小。
附图说明
图1是本发明大容量调相机用含银铜排的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例1
如图1所示，大容量调相机用含银铜排的制备方法如下：
步骤一、材料配制：分别取银、铁和电解铜板；且材料成份重量百分比为：高纯电解铜板99.85％、银0.09％、铁0.001％，铜和银的含量总和等于99.94％；由于一般的铜、银、铁中均含有杂质，因此材料成分重力百分比的总和不会高达100％，其余部分为杂质。
步骤二、上引连铸，采用SL-13-10/φ12.5～φ20型上引连铸机组进行生产。其工艺参数如下：引杆规格φ20mm，冷却水进水压力0.26MPa，冷却水进水温度22℃，进出水温差7℃，引杆节距5mm，引杆速度500mm/min，引杆温度1160℃。在引杆过程中不断加入高纯电解铜板、银和铁，以保持合金成份和液位不变。
每2小时进行一次含银量和电阻率检测，并根据检测结果调整配方；保证银含量为0.085～0.25％，20℃下测试电阻率为0.01752～0.01885Ω.m/m2(此20℃指的是环境温度)。当检测的含银量小于0.085％，加入银进行平衡；当检测的含银量大于0.25％，则加入铜进行平衡；当检测的电阻率小于0.01752Ω.m/m2，加铁进行平衡；当检测的电阻率大于0.01885Ω.m/m2，则加入铜进行平衡；最后制作形成含银铜杆。
步骤三、连续挤压，将步骤二中上引连铸制备的含银铜杆作为原料，采用TLJ400连续挤压机组挤制坯料，且坯料的截面为8mm×43mm的矩形。连续挤压机组的工艺参数为：腔体、模具预热温度为450℃，铜杆预热温度为550℃，主机转速4r/min。成盘收料，盘重3T。
步骤四、成品拉拔，将步骤三中连续挤压制备的坯料采用YLB(Ⅰ)-50-12型液压自动拉拔机进行成品定尺拉拔，形成7mm×42mm的成品。拉拔机工艺参数为：拉拔延伸系数为1.15，拉拔速度10m/min，定尺锯切精度1mm。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
大容量调相机用含银铜排的制备方法如下：
步骤一、材料配制：分别取银、铁和电解铜板；且材料成份重量百分比为：高纯电解铜板99.87％、银0.1％、铁0.005％，铜和银的含量总和等于99.975％；由于一般的铜、银、铁中均含有杂质，因此材料成分重力百分比的总和不会高达100％，其余部分为杂质。
步骤二、上引连铸，采用SL-13-10/φ12.5～φ20型上引连铸机组进行生产。其工艺参数如下：引杆规格φ20mm，冷却水进水压力0.30MPa，冷却水进水温度30℃，进出水温差9℃，引杆节距7mm，引杆速度700mm/min，引杆温度1160℃。在引杆过程中不断加入高纯电解铜板、银和铁，以保持合金成份和液位不变。
每2小时进行一次含银量和电阻率检测，并根据检测结果调整配方；保证银含量为0.085～0.25％，20℃下测试电阻率为0.01752～0.01885Ω.m/m2(20℃指的是环境温度)。当检测的含银量小于0.085％，加入银进行平衡；当检测的含银量大于0.25％，则加入铜进行平衡；当检测的电阻率小于0.01752Ω.m/m2，加铁进行平衡；当检测的电阻率大于0.01885Ω.m/m2，则加入铜进行平衡；最后制作形成含银铜杆。
步骤三、连续挤压，将步骤二中上引连铸制备的含银铜杆作为原料，采用TLJ400连续挤压机组挤制坯料，且坯料的截面为8.1mm×84.2mm的矩形。连续挤压机组的工艺参数为：腔体、模具预热温度500℃，铜杆预热温度700℃，主机转速6r/min。成盘收料，盘重3T。
步骤四、成品拉拔，将步骤三中连续挤压制备的坯料采用YLB(Ⅰ)-50-12型液压自动拉拔机进行成品定尺拉拔，形成7mm×83mm的成品。拉拔机工艺参数为：拉拔延伸系数为1.18，拉拔速度10m/min，定尺锯切精度5mm。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，大容量调相机用含银铜排的制备方法如下：
步骤一、材料配制：分别取银、铁和电解铜板；且材料成份重量百分比为：高纯电解铜板99.83％、银0.08％，铜和银的含量总和等于99.91％；由于一般的铜、银中均含有杂质，因此材料成分重力百分比的总和不会高达100％，其余的为杂质。
步骤二、上引连铸，采用SL-13-10/φ12.5～φ20型上引连铸机组进行生产。其工艺参数如下：引杆规格φ20mm，冷却水进水压力0.26MPa，冷却水进水温度22℃，进出水温差7℃，引杆节距5mm，引杆速度500mm/min，引杆温度1160℃。在引杆过程中不断加入高纯电解铜板和银，以保持合金成份和液位不变。
步骤三、连续挤压，将步骤二中上引连铸制备的含银铜杆作为原料，采用TLJ400连续挤压机组挤制坯料，其工艺参数为：腔体、模具预热温度为450℃，铜杆预热温度为550℃，主机转速4r/min。成盘收料，盘重3T。
步骤四、成品拉拔，将步骤三中连续挤压制备的坯料采用YLB(Ⅰ)-50-12型液压自动拉拔机进行成品定尺拉拔，其工艺参数为：拉拔延伸系数为1.15，拉拔速度10m/min，定尺锯切精度1mm。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，大容量调相机用含银铜排的制备方法如下：
步骤一、材料配制：分别取银、铁和电解铜板；且材料成份重量百分比为：高纯电解铜板99.91％、银0.0715％，铜和银的含量总和等于99.98％；由于一般的铜、银中均含有杂质，因此材料成分重力百分比的总和不会高达100％，其余的为杂质。
步骤二、上引连铸，采用SL-13-10/φ12.5～φ20型上引连铸机组进行生产。其工艺参数如下：引杆规格φ20mm，冷却水进水压力0.26MPa，冷却水进水温度22℃，进出水温差7℃，引杆节距5mm，引杆速度500mm/min，引杆温度1160℃。在引杆过程中不断加入高纯电解铜板和银，以保持合金成份和液位不变。
步骤三、连续挤压，将步骤二中上引连铸制备的含银铜杆作为原料，采用TLJ400连续挤压机组挤制坯料，其工艺参数为：腔体、模具预热温度为450℃，铜杆预热温度为550℃，主机转速4r/min。成盘收料，盘重3T。
步骤四、成品拉拔，将步骤三中连续挤压制备的坯料采用YLB(Ⅰ)-50-12型液压自动拉拔机进行成品定尺拉拔，其工艺参数为：拉拔延伸系数为1.15，拉拔速度10m/min，定尺锯切精度1mm。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，大容量调相机用含银铜排的制备方法如下：
步骤一、材料配制：分别取银、铁和电解铜板；且材料成份重量百分比为：高纯电解铜板99.87％、银0.108％，铜和银的含量总和等于99.97％；由于一般的铜、银中均含有杂质，因此材料成分重力百分比的总和不会高达100％，其余的为杂质。
步骤二、上引连铸，采用SL-13-10/φ12.5～φ20型上引连铸机组进行生产。其工艺参数如下：引杆规格φ20mm，冷却水进水压力0.26MPa，冷却水进水温度22℃，进出水温差7℃，引杆节距5mm，引杆速度500mm/min，引杆温度1160℃。在引杆过程中不断加入高纯电解铜板和银，以保持合金成份和液位不变。
步骤三、连续挤压，将步骤二中上引连铸制备的含银铜杆作为原料，采用TLJ400连续挤压机组挤制坯料，其工艺参数为：腔体、模具预热温度为450℃，铜杆预热温度为550℃，主机转速4r/min。成盘收料，盘重3T。
步骤四、成品拉拔，将步骤三中连续挤压制备的坯料采用YLB(Ⅰ)-50-12型液压自动拉拔机进行成品定尺拉拔，其工艺参数为：拉拔延伸系数为1.15，拉拔速度10m/min，定尺锯切精度1mm。
对比例4
本对比例与实施例2的区别在于：
步骤二中，进出水温差为12℃；引杆节距8mm，引杆速度800mm/min，引杆温度1180℃。
步骤四中，拉拔延伸系数为1.2。
对比例5
本对比例与实施例2的区别在于：
步骤二中，进出水温差为6℃；引杆节距4mm，引杆速度400mm/min，引杆温度1100℃。
步骤四中，拉拔延伸系数为1.1。
如表1所示，体现了现有技术中一般的含银铜排产品的技术指标范围和采用本方案制作出来的大容量调相机用含银铜排产品的技术指标范围：
表1
如表2所示，表2为采用本方案的实施例1～对比例3制作而得到的含银铜排产品的技术指标：
表2
对比例1与实施例1相比，对比例1中未在原材料中添加铁，且铜和银含量总和等于99.91％；同时未采用实施例1步骤三中，每两小时测试一次含银量和电阻率。
对比例2与实施例1相比，对比例2中未在原材料中添加铁，且铜和银含量总和等于99.98％；同时未采用实施例1步骤三中，每两小时测试一次含银量和电阻率。
对比例3与实施例1相比，对比例3中未在原材料中添加铁，且铜和银含量总和等于99.97％；同时未采用实施例1步骤三中，每两小时测试一次含银量和电阻率。
对比例1、对比例2和对比例3最后得到含银铜排产品的电阻率≤0.01765Ω.m/m2(20℃)，导电性能偏差较大，不能满足新型大容量空冷调相机转子绕组使用需求。而实施例1和实施例2制作出来的含银铜排产品的电阻率均控制在0.01765～0.01898Ω.m/m2(20℃)，导电性能偏差小，能满足新型大容量空冷调相机转子绕组使用需求。其中最主要的原因在于实施例1和实施例2中均加入了铁进行原料配比调整，使得制作过程中的电阻率控制在了0.01752～0.01885Ω.m/m2(20℃)。注意：含银铜排产品的电阻率大于步骤二中上引连铸中20℃下测试电阻率的范围，主要是因为成品含银铜排产品为硬态，而步骤二中上引连铸中的为软态。
对比例4与实施例2相比，对比例4中制作得到的含银铜杆表面裂纹且出现内部空心的情况。
对比例5与实施例2相比，对比例5中制作得到的含银铜杆表面裂纹且出现内部空心的情况。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.大容量调相机用含银铜排的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、材料配制：分别取银、铁和电解铜板；且材料成份重量百分比为：银0.085～0.25%、铁0.001～0.005%，铜和银的含量总和大于等于99.93%；
步骤二、上引连铸，采用上引连铸机组进行生产，在引杆过程中不断加入电解铜板、银和铁，以保持合金成份和液位不变；且每2小时进行一次含银量和电阻率检测，保证银含量为0.085～0.25% ，20℃下测试电阻率为0.01752～0.01885Ω.m/m2；当含银量小于规定值，加入银进行平衡；当含银量大于规定值，则加入铜进行平衡；当电阻率小于0.01752Ω.m/m2，加铁进行平衡；当电阻率大于0.01885Ω.m/m2，则加入铜进行平衡；最后制作形成含银铜杆；
步骤三、连续挤压，将步骤二中的含银铜杆采用连续挤压机组挤制形成坯料；
步骤四、成品拉拔，将步骤三中的坯料采用液压自动拉拔机进行成品定尺拉拔，拉拔延伸系数1.15～1.18。
2.根据权利要求1所述的大容量调相机用含银铜排的制备方法，其特征在于，步骤二中上引连铸机组的工艺参数包括：引杆规格φ20mm，引杆节距5～7mm，引杆速度500～700mm/min，引杆温度1140±20℃。
3.根据权利要求1所述的大容量调相机用含银铜排的制备方法，其特征在于，步骤四中的拉拔速度为10m/min。
4.根据权利要求1～3任一项所述的大容量调相机用含银铜排的制备方法，其特征在于，所述连续挤压机组的工艺参数为：腔体、模具预热温度450～500℃，铜杆预热温度550～700℃，主机转速4～6r/min。
5.根据权利要求4所述的大容量调相机用含银铜排的制备方法，其特征在于，步骤二中上引连铸机组的工艺参数还包括：冷却水进水压力0.26-0.30MPa，冷却水进水温度22～30℃，进出水温差7～9℃。
6.根据权利要求1所述的大容量调相机用含银铜排的制备方法，其特征在于，步骤一中材料成份重量百分比为：电解铜板99.8～99.9%、银0.085～0.25%、铁0.001～0.003%。
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