CN108114983A - 一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铜材料制备技术领域。本发明公开了一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，其包括配料、熔炼、铸造、粗轧、精轧、清洗冷却和后处理等步骤。通过本发明的方法能够制得的中高压电缆用铜杆圆度好、表面光滑，不易产生毛刺；相对于具有相同外观要求的漆包线生产工艺相比，具有更高的质量和较低的生产成本。

Description

一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法
技术领域
本发明涉及铜材料制备技术领域，尤其是涉及一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法。
背景技术
现有技术中，中高压电缆应用比较广泛，而中高压电缆的主要原料为低氧铜杆，尤其是8mm直径低氧铜杆的应用最为广泛。现有技术中的低氧铜杆在扭转、绞线过程等过程中会出现起毛刺等使得表面不光滑的现象，当铜杆表面变得不光滑后会产生放电现象，这类放电现象进而会导致线缆发生短路，对生产生活用电安全产生极大的危害，甚至会发生一些安全事故。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种能够获得表面光滑不易起毛刺的中高压电缆用铜杆的连铸连轧生产方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，包括以下步骤：
a）配料：按分级标准配制A、B、C三个品级铜杆的原料；
b）熔炼：将所述步骤a中的原料进行熔炼，在熔炼过程中对上溜槽、下溜槽和保温炉进行扒渣，并对熔炼后得到的铜液的进行含氧量检测；
c）铸造：将经步骤b制得的铜液进行铸造，铸造时用冷却水不断冷却；
d）粗轧：铜液经铸造后制得铸坯，将铸坯进行粗轧制得粗轧坯；粗轧的轧制量不超过3000吨；
e）精轧：将粗轧坯进行精轧制得半成品铜杆；精轧的轧制量不超过2000吨；
f）清洗冷却：在清洗线上清洗并冷却半成品铜杆；控制清洗线上清洗管的出水压力，第一节清洗管的出水压力为0.3MPa，最后一节清洗管的出水压力为0.45MPa，中间清洗管的出水压力为0.5MPa；
g）后处理：将半成品铜杆经探伤、涂蜡、绕杆和包装后制得中高压电缆用铜杆。
本发明中步骤a的具体工艺可以参考现有技术完成。
作为优选，中高压电缆用铜杆的含氧量控制在200～250ppm。
作为优选，步骤b中，每半小时对上溜槽铜液进行取样，使铜液的含氧量控制在80ppm以下。
作为优选，步骤b铜液含氧量大于80ppm时，向保温炉中加木头使铜液含氧量小于80ppm。经过试验，发现将铜杆的氧含量控制在200～250ppm范围内，可以使得铜杆在制备及后处理过程中的起皮、起毛刺现象得到很大的改观；为了实现铜杆成品氧含量的要求，在熔炼过程中每隔半小时从上溜槽取铜液，对铜液的氧含量进行检测，将铜液的氧含量控制在80ppm及以下，当上溜槽中铜液的氧含量超过80ppm，则向保温炉中添加一定量的木头、木炭等以降低铜液的氧含量，最终将铜杆成品的氧含量控制在200～250ppm这一范围内。为了减少铜杆扭转等处理后产生的毛刺，需要对轧辊的轧制量进行控制，粗轧轧制量不超过3000吨，精轧轧制量不超过2000吨，高温天气则需进一步减小轧制量。
作为优选，步骤e精轧中，设置有12个轧机，12个轧机的辊缝间隙依次为4.60mm、5.00mm、 4.80mm、4.00mm、2.80mm、2.50mm、2.50mm、2.00mm、2.00mm、1.50mm、1.20mm、1.00mm，甩线夹送辊的辊缝间隙为0.07mm。
作为优选，清洗管中清洗液的温度为28℃。
此外为保证铜杆在清洗线中不与清洗管发生摩擦，要对清洗管的开度进行调整即调整清洗管的出水压力，将清洗管第一节的出水压力由原来的0.35MPa调整为0.3MPa，最后一节清洗管的出水压力由原来的0.5MPa调整为0.45MPa，中间几节清洗管的出水压力由0.4MPa调整为0.5MPa，以此防止铜杆在清洗过程中因剧烈抖动与清洗管等发生刮擦；此外为保证冷却效果，对清洗液的温度也进行了相应地调整，将清洗液的温度由原来的稳定在30℃改为稳定在28℃，保证冷却效果，同时对于清洗液的配方也进行重新设计，保证清洗效果也保证冷却效果。
作为优选，步骤f中清洗管中的清洗液为研磨砂悬浮液，所述的研磨砂悬浮液由研磨砂分散在乙醇水溶液中制得，18～20μm的研磨砂5～10wt%，20～25μm的研磨砂25～30wt%， 38～55μm的研磨砂20～25wt%，55～150μm的研磨砂10～15wt%，余量为25～38μm的研磨砂。
作为优选，研磨砂乙醇悬浮液中，乙醇水溶液的浓度为70～80vol%，乙醇水溶液的重量是研磨砂的2.0～3.0倍，其中还添加研磨砂重量1/40～1/20的十二烷基苯磺酸钠。
作为优选，研磨砂为石英砂、刚玉砂、金刚砂、碳化硅砂中的至少一种，并且碳化硅砂的含量不少于研磨砂重量的20%，金刚砂的含量不大于研磨砂重量的5%。
原先的清洗过程由清洗管中喷射的水依靠喷射压力完成，但是其清洗的效果令人不尽满意，同时其冷却效果也泛泛。本发明中特意配置了一种具有更好清洗功能并能够提高冷却效率的清洗液。这种清洗液由研磨砂分散在乙醇水溶液中制得，研磨砂选择具有较高硬度的无机颗粒，并且挑选其中具有较高导热率的无机颗粒。这里选用的无机颗粒主要是石英砂、刚玉砂、金刚砂和碳化硅砂这四类中的至少一种，为了实现高效冷却的目的，研磨砂中至少含有20wt%的碳化硅砂，碳化硅砂具有较高的导热率添加后能够增加清洗液的降温冷却效果，为了降低成本将金刚砂的含量控制在5wt%及以下，同时还对研磨砂的粒径分布进行了相应的限定，使得清洗过程中能够保证清洗后铜杆表面更加的平整和光滑并能高效的除去铜杆表面产生的氧化层。
因此，本发明具有以下有益效果：通过本发明的方法能够制得的中高压电缆用铜杆圆度好、表面光滑，不易产生毛刺；相对于具有相同外观要求的漆包线生产工艺相比，具有更高的质量和较低的生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，若非特指，所有的设备和原料均可从市场上购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，包括以下步骤：
a）配料：按分级标准配制A、B、C三个品级铜杆的原料；
b）熔炼：将所述步骤a中的原料进行熔炼，在熔炼过程中对上溜槽、下溜槽和保温炉进行扒渣，每半小时对上溜槽铜液进行取样进行含氧量检测，使铜液的含氧量控制在80ppm以下，铜液含氧量大于80ppm时，向保温炉中加木头使铜液含氧量小于80ppm；
c）铸造：将经步骤b制得的铜液进行铸造，铸造时用冷却水不断冷却；
d）粗轧：铜液经铸造后制得铸坯，将铸坯进行粗轧制得粗轧坯；粗轧的轧制量不超过3000吨；
e）精轧：将粗轧坯进行精轧制得半成品铜杆；轧的轧制量不超过2000吨；精轧中，设置有12个轧机，12个轧机的辊缝间隙依次为4.60mm、5.00mm、 4.80mm、4.00mm、2.80mm、2.50mm、2.50mm、2.00mm、2.00mm、1.50mm、1.20mm、1.00mm，甩线夹送辊的辊缝间隙为0.07mm；
f）清洗冷却：在清洗线上清洗并冷却半成品铜杆；控制清洗线上清洗管的出水压力，第一节清洗管的出水压力为0.3MPa，最后一节清洗管的出水压力为0.45MPa，中间清洗管的出水压力为0.5MPa；清洗管中清洗液的温度为28℃；
g）后处理：将半成品铜杆经探伤、涂蜡、绕杆和包装后制得中高压电缆用铜杆，中高压电缆用铜杆的含氧量控制在200ppm。
其中，清洗液为研磨砂悬浮液，所述的研磨砂悬浮液由研磨砂分散在乙醇水溶液中制得，18～20μm的研磨砂5wt%，20～25μm的研磨砂25wt%， 38～55μm的研磨砂20wt%，55～150μm的研磨砂10wt%， 25～38μm的研磨砂40wt%；研磨砂乙醇悬浮液中，乙醇水溶液的浓度为70vol%，乙醇水溶液的重量是研磨砂的2.0倍，其中还添加研磨砂重量1/40的十二烷基苯磺酸钠；研磨砂为碳化硅砂。
实施例2
一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，包括以下步骤：
a）配料：按分级标准配制A、B、C三个品级铜杆的原料；
b）熔炼：将所述步骤a中的原料进行熔炼，在熔炼过程中对上溜槽、下溜槽和保温炉进行扒渣，每半小时对上溜槽铜液进行取样进行含氧量检测，使铜液的含氧量控制在80ppm以下，铜液含氧量大于80ppm时，向保温炉中加木头使铜液含氧量小于80ppm；
c）铸造：将经步骤b制得的铜液进行铸造，铸造时用冷却水不断冷却；
d）粗轧：铜液经铸造后制得铸坯，将铸坯进行粗轧制得粗轧坯；粗轧的轧制量不超过3000吨；
e）精轧：将粗轧坯进行精轧制得半成品铜杆；轧的轧制量不超过2000吨；精轧中，设置有12个轧机，12个轧机的辊缝间隙依次为4.60mm、5.00mm、 4.80mm、4.00mm、2.80mm、2.50mm、2.50mm、2.00mm、2.00mm、1.50mm、1.20mm、1.00mm，甩线夹送辊的辊缝间隙为0.07mm；
f）清洗冷却：在清洗线上清洗并冷却半成品铜杆；控制清洗线上清洗管的出水压力，第一节清洗管的出水压力为0.3MPa，最后一节清洗管的出水压力为0.45MPa，中间清洗管的出水压力为0.5MPa；清洗管中清洗液的温度为28℃；
g）后处理：将半成品铜杆经探伤、涂蜡、绕杆和包装后制得中高压电缆用铜杆，中高压电缆用铜杆的含氧量控制在220ppm。
其中，清洗液为研磨砂悬浮液，所述的研磨砂悬浮液由研磨砂分散在乙醇水溶液中制得，18～20μm的研磨砂6.5wt%，20～25μm的研磨砂25.5wt%， 38～55μm的研磨砂24.5wt%，55～150μm的研磨砂13.5wt%， 25～38μm的研磨砂30wt%；研磨砂乙醇悬浮液中，乙醇水溶液的浓度为70～80vol%，乙醇水溶液的重量是研磨砂的2.0～3.0倍，其中还添加研磨砂重量1/40～1/20的十二烷基苯磺酸钠；研磨砂为石英砂、刚玉砂、金刚砂、碳化硅砂中的至少一种，并且碳化硅砂的含量不少于研磨砂重量的20%，金刚砂的含量不大于研磨砂重量的5%。
实施例3
一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，包括以下步骤：
a）配料：按分级标准配制A、B、C三个品级铜杆的原料；
b）熔炼：将所述步骤a中的原料进行熔炼，在熔炼过程中对上溜槽、下溜槽和保温炉进行扒渣，每半小时对上溜槽铜液进行取样进行含氧量检测，使铜液的含氧量控制在80ppm以下，铜液含氧量大于80ppm时，向保温炉中加木头使铜液含氧量小于80ppm；
c）铸造：将经步骤b制得的铜液进行铸造，铸造时用冷却水不断冷却；
d）粗轧：铜液经铸造后制得铸坯，将铸坯进行粗轧制得粗轧坯；粗轧的轧制量不超过3000吨；
e）精轧：将粗轧坯进行精轧制得半成品铜杆；轧的轧制量不超过2000吨；精轧中，设置有12个轧机，12个轧机的辊缝间隙依次为4.60mm、5.00mm、 4.80mm、4.00mm、2.80mm、2.50mm、2.50mm、2.00mm、2.00mm、1.50mm、1.20mm、1.00mm，甩线夹送辊的辊缝间隙为0.07mm；
f）清洗冷却：在清洗线上清洗并冷却半成品铜杆；控制清洗线上清洗管的出水压力，第一节清洗管的出水压力为0.3MPa，最后一节清洗管的出水压力为0.45MPa，中间清洗管的出水压力为0.5MPa；清洗管中清洗液的温度为28℃；
g）后处理：将半成品铜杆经探伤、涂蜡、绕杆和包装后制得中高压电缆用铜杆，中高压电缆用铜杆的含氧量控制在230ppm。
其中，清洗液为研磨砂悬浮液，所述的研磨砂悬浮液由研磨砂分散在乙醇水溶液中制得，18～20μm的研磨砂8.5wt%，20～25μm的研磨砂28.5wt%， 38～55μm的研磨砂21.5wt%，55～150μm的研磨砂12wt%， 25～38μm的研磨砂29.5wt%；研磨砂乙醇悬浮液中，乙醇水溶液的浓度为70～80vol%，乙醇水溶液的重量是研磨砂的2.0～3.0倍，其中还添加研磨砂重量1/40～1/20的十二烷基苯磺酸钠；研磨砂为石英砂、刚玉砂、金刚砂、碳化硅砂中的至少一种，并且碳化硅砂的含量不少于研磨砂重量的20%，金刚砂的含量不大于研磨砂重量的5%。
实施例4
一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，包括以下步骤：
a）配料：按分级标准配制A、B、C三个品级铜杆的原料；
b）熔炼：将所述步骤a中的原料进行熔炼，在熔炼过程中对上溜槽、下溜槽和保温炉进行扒渣，每半小时对上溜槽铜液进行取样进行含氧量检测，使铜液的含氧量控制在80ppm以下，铜液含氧量大于80ppm时，向保温炉中加木头使铜液含氧量小于80ppm；
c）铸造：将经步骤b制得的铜液进行铸造，铸造时用冷却水不断冷却；
d）粗轧：铜液经铸造后制得铸坯，将铸坯进行粗轧制得粗轧坯；粗轧的轧制量不超过3000吨；
e）精轧：将粗轧坯进行精轧制得半成品铜杆；轧的轧制量不超过2000吨；精轧中，设置有12个轧机，12个轧机的辊缝间隙依次为4.60mm、5.00mm、 4.80mm、4.00mm、2.80mm、2.50mm、2.50mm、2.00mm、2.00mm、1.50mm、1.20mm、1.00mm，甩线夹送辊的辊缝间隙为0.07mm；
f）清洗冷却：在清洗线上清洗并冷却半成品铜杆；控制清洗线上清洗管的出水压力，第一节清洗管的出水压力为0.3MPa，最后一节清洗管的出水压力为0.45MPa，中间清洗管的出水压力为0.5MPa；清洗管中清洗液的温度为28℃；
g）后处理：将半成品铜杆经探伤、涂蜡、绕杆和包装后制得中高压电缆用铜杆，中高压电缆用铜杆的含氧量控制在250ppm。
其中，清洗液为研磨砂悬浮液，所述的研磨砂悬浮液由研磨砂分散在乙醇水溶液中制得，18～20μm的研磨砂10wt%，20～25μm的研磨砂30wt%，38～55μm的研磨砂25wt%，55～150μm的研磨砂15wt%， 25～38μm的研磨砂20wt%；研磨砂乙醇悬浮液中，乙醇水溶液的浓度为80vol%，乙醇水溶液的重量是研磨砂的3.0倍，其中还添加研磨砂重量1/20的十二烷基苯磺酸钠；研磨砂为石英砂、刚玉砂、金刚砂和碳化硅砂的混合物，并且碳化硅砂的含量为研磨砂重量的40%，金刚砂的含量为研磨砂重量的5%。
应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，其特征在于包括以下步骤：
a）配料：按分级标准配制A、B、C三个品级铜杆的原料；
b）熔炼：将所述步骤a中的原料进行熔炼，在熔炼过程中对上溜槽、下溜槽和保温炉进行扒渣，并对熔炼后得到的铜液的进行含氧量检测；
c）铸造：将经步骤b制得的铜液进行铸造，铸造时用冷却水不断冷却；
d）粗轧：铜液经铸造后制得铸坯，将铸坯进行粗轧制得粗轧坯；粗轧的轧制量不超过3000吨；
e）精轧：将粗轧坯进行精轧制得半成品铜杆；轧的轧制量不超过2000吨；
f）清洗冷却：在清洗线上清洗并冷却半成品铜杆；控制清洗线上清洗管的出水压力，第一节清洗管的出水压力为0.3MPa，最后一节清洗管的出水压力为0.45MPa，中间清洗管的出水压力为0.5MPa；
g）后处理：将半成品铜杆经探伤、涂蜡、绕杆和包装后制得中高压电缆用铜杆。
2.根据权利要求1所述的一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，其特征在于：
所述中高压电缆用铜杆的含氧量控制在200～250ppm。
3.根据权利要求1所述的一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，其特征在于：
所述步骤b中，每半小时对上溜槽铜液进行取样，使铜液的含氧量控制在80ppm以下。
4.根据权利要求3所述的一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，其特征在于：
所述步骤b铜液含氧量大于80ppm时，向保温炉中加木头使铜液含氧量小于80ppm。
5.根据权利要求1所述的一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，其特征在于：
所述步骤e精轧中，设置有12个轧机，12个轧机的辊缝间隙依次为4.60mm、5.00mm、4.80mm、4.00mm、2.80mm、2.50mm、2.50mm、2.00mm、2.00mm、1.50mm、1.20mm、1.00mm，甩线夹送辊的辊缝间隙为0.07mm。
6.根据权利要求1所述的一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，其特征在于：
所述清洗管中清洗液的温度为28℃。
7.根据权利要求1所述的一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，其特征在于：
所述步骤f中清洗管中的清洗液为研磨砂悬浮液，所述的研磨砂悬浮液由研磨砂分散在乙醇水溶液中制得，18～20μm的研磨砂5～10wt%，20～25μm的研磨砂25～30wt%， 38～55μm的研磨砂20～25wt%，55～150μm的研磨砂10～15wt%，余量为25～38μm的研磨砂。
8.根据权利要求7所述的一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，其特征在于：
所述研磨砂乙醇悬浮液中，乙醇水溶液的浓度为70～80vol%，乙醇水溶液的重量是研磨砂的2.0～3.0倍，其中还添加研磨砂重量1/40～1/20的十二烷基苯磺酸钠。
9.根据权利要求7所述的一种连铸连轧生产中高压电缆用铜杆的方法，其特征在于：
所述的研磨砂为石英砂、刚玉砂、金刚砂、碳化硅砂中的至少一种，并且碳化硅砂的含量不少于研磨砂重量的20%，金刚砂的含量不大于研磨砂重量的5%。
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