CN109290388B - 一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺 - Google Patents

一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种铜包钢导线连续包覆轧制法的生产工艺，包括如下步骤：钢杆剥壳、除锈、高压水洗烘干、拉拔、加热软化等处理后，将铜带包覆在加热软化的钢杆的外围且铜带的两侧边焊接形成铜包钢杆，加热铜包钢杆表面并用轧槽孔型为多边形的至少一对轧辊轧制得到铜包钢初坯料，将铜包钢初坯料水冷至室温后定径拉拔，以及成品收线获得铜包钢导线坯料。本发明的铜包钢导线连续包覆轧制法的生产工艺，包覆过程中先对钢杆进行加热后用铜带包覆且焊接铜带的两侧边，焊缝强度大防止后续拉拔过程中铜带开裂，且包覆前先加热钢杆、包覆后加热铜包钢杆后再用轧槽孔型为多边形的至少一对轧辊轧制，钢杆与铜带的结合力更好。

Description

一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺
技术领域
本发明涉及一种双金属导线的连续生产工艺。
背景技术
目前市场上常用的铜包钢复合材料通常采用电镀法、水平连铸法、套管法、包覆法、轧制法、上引法等工艺加工制造而成，以上工艺水平参差不齐，各有优缺点：电镀法严重污染环境；水平连铸法铜层不均匀；套管法不可以连续生产；包覆法线材结合力规格小；轧制法铜带轧制结合点牢靠度不够；上引法铜层难以控制，结合漏点多。而金属复合材料关键的技术节点在于二种及二种以上材料复合的结合力，铜层要均匀，就意味着导电传输均匀，数据传输波形稳定，电气性能更好。
美国专利US4,819858公开了一种用其他金属包覆钢杆的方法，该方法是通过将预加热的上、下包覆层覆盖在芯棒上下表面，并在压力室内通过一对上下压模压轧结合，包覆完成后的复合材料在上、下包覆层结合处形成一对“耳朵”，裁边后再通过多次拉拔形成所需线材，由于上、下包覆层在结合处会形成接缝，该接缝在后续拉拔过程中容易开裂，金属间结合力差。
发明内容
针对上述存在的不足，本发明的目的提供一种更环保的、双金属间结合力更强的铜包钢导线连续生产工艺。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺，包括以下步骤：
1)、对钢杆和铜带进行预处理，去除表面氧化皮、锈蚀物、油污和杂质，再进行高压水洗和烘干；
2)、将上述钢杆拉拔到所需线径；
3)、将所述的钢杆加热到500-700℃，使其软化；
4)、将一条铜带包裹在钢杆外侧，使铜带的两个长侧边内外叠放并对叠放的侧边进行焊接，得到铜包钢杆；
5)、将上述铜包钢杆加热到400-600℃；
6)、用轧槽孔型为多边形的至少一对轧辊对所述的铜包钢杆进行轧制，使铜带和钢杆贴合，得到铜包钢初坯料；
7)、将轧制过后的铜包钢初坯料用水箱辐射冷却至室温；
8)、对所述的铜包钢初坯料进行定径拉拔，使所述的铜包钢初坯料用模具拉拔至圆形坯料；
9)、成品收线，获得铜包钢导线坯料。
上述技术方案中，优选地，所述步骤1中先后采用砂带机对钢杆进行表面机械剥壳、再对钢杆进行表面磨光处理，最后对钢杆进行高压水洗烘干处理。
上述技术方案中，进一步优选地，所述步骤1中的高压水洗烘干是使用10-35MPa压力的水对钢杆表面进行冲洗后烘干。
上述技术方案中，优选地，所述步骤3和步骤5中均采用高频感应加热的方式进行加热。
上述技术方案中，优选地，所述步骤8中模具的压缩率为10-20％，拉拔速度与焊接轧制速度同步。
上述技术方案中，优选地，所述钢杆选用直径在5～20mm的高碳钢或中碳钢或低碳钢，所述的铜带选用厚度0.1-1mm、纯度大于等于99.99％的紫铜带。
上述技术方案中，优选地，在所述的步骤6中轧槽孔型为8～12边形。
上述技术方案中，优选地，在所述步骤6中所述的铜包钢杆经过1-3道次轧制。
上述技术方案中，优选地，在所述步骤4中采用氩弧焊对所述的铜带侧边进行焊接。
本发明与现有技术相比获得如下有益效果：本发明采用一根铜带包裹钢杆，在接缝处通过焊接固定包覆皮，使接缝强度大，且包覆效果好；而且包覆前先将钢杆加热，使其软化，包覆好后再加热轧制，有利于两种不同金属之间更好的扩散并形成冶金结合；最后，由于采用多边形孔轧制，能够在减径过程中，使材料富裕量有释放的空间，从而使铜包钢导线的内层和外层更贴合，结合更好。
附图说明
附图1为本发明的工艺流程图；
附图2为本发明的一对轧辊的主视图。
具体实施方式
为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
一种铜包钢导线连续包覆轧制的生产工艺，包括如下步骤：
(1)剥壳：选取直径为5-20mm的钢杆，用砂带机对钢杆表面进行机械剥壳处理，去除表面的氧化皮和污渍，本实施例中钢杆材质选用低碳钢，并且钢杆前期做好热处理，使材料软化；
(2)除锈：用砂带机对钢杆表面进行磨光处理，通过砂带机进行表面处理可替代传统的酸洗，减少废水的排放，对环境友好，工艺绿色环保；
(3)将除锈后的钢杆用15～35MPa压力的水进行冲洗后烘干，去除其表面的杂质，其中，高压水洗用水采用循环过滤方式重复利用，节能环保；
(4)然后将钢杆拉拔到包覆前设计的线径，拉拔模具的压缩率是15-25％；
(5)除脂：用百洁布擦洗去除钢杆表面拉拔残留的拉丝粉和油脂；
(6)二次高压水洗烘干：拉拔过后的钢杆用15-35MPa压力的水进行冲洗后烘干，去除钢杆上残留的拉丝粉，此处，高压水洗用水亦采用循环过滤方式重复利用，节能环保；
(7)钢杆加热：将烘干后的钢杆采用高频感应加热的方式加热到500～700℃，使其软化；
(8)包覆：选取0.1～1mm厚，纯度99.99％的紫铜带，用包覆机将紫铜带卷曲并包覆在加热软化的钢杆的外围，铜带的两个长侧边内外叠放并对叠放的侧边用氩弧焊连续焊接形成铜包钢杆；
(9)将包覆好的铜包钢杆采用高频感应加热的方式一起加热到400～600℃，促进后道轧制的结合；
(10)将加热后的铜包钢杆用成对的轧辊进行1-3道次轧制，得到铜包钢初坯料；其中，为使紫铜带和钢杆贴合更紧密，间隙更小，本发明中，采用多边形轧制孔型，也就是每一对对轧辊拼合后其轧槽刚好能够拼合形成一个多边形的轧孔，这样可使铜包钢在减径过程中的材料富裕量有释放的空间，使两种金属贴合效果更好，该轧制孔优选为12边形；
(11)水冷：将轧制过后的铜包钢初坯料用水箱辐射冷却至室温；
(12)定径拉拔：将步骤(11)中冷却后的铜包钢初坯料用压缩率为10-20％的模具拉拔至所需线径，使两种金属间更紧密的结合，拉拔速度与包覆速度同步；
(13)成品收线：用倒立式拉丝机收线，获得铜包钢导线坯料。后续还可以根据需要进行浸塑漆包等工序处理。
将本实施例方法和传统包覆拉拔法进行比较，选取2根线径为10mm的铜包钢杆分别采用本实施例方法和传统包覆拉拔法加工，通过金相分析方法检测，传统包覆拉拔法在线径拉至2mm左右时，才能达到内外层金属材料的分子咬合，而本实施例方法在线径轧制至7-8mm时，两种金属之间就可以形成分子间相互结合互渗，因此可以更早的形成分子咬合，其两层金属之间的结合力更大，结合规格更大。
将本实施例方法和美国专利US4,819858所采用的方法进行极细导线制作的比较，极细导线制是线径小于0.1mm的金属导线。分别采用两种方法加工0.1mm铜包钢导线，美国专利方法是本实施例方法加工0.1mm铜包钢导线的断线率的两倍，经过分析断线成因，主要是因铜带接缝开裂，表面铜层剥离堵塞模具导致。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对钢杆和铜带进行预处理，去除表面氧化皮、锈蚀物、油污和杂质，再进行高压水洗和烘干；
(2)将上述钢杆拉拔到所需线径；除脂，去除钢杆表面拉拔残留的拉丝粉和油脂；二次高压水洗和烘干；
(3)将所述的钢杆加热到500-700℃，使其软化；
(4)将一条铜带包裹在钢杆外侧，使铜带的两个长侧边内外叠放并对叠放的侧边进行焊接，得到铜包钢杆；
(5)将上述铜包钢杆加热到大于等于400℃小于600℃；
(6)用轧槽孔型为多边形的至少一对轧辊对所述的铜包钢杆进行轧制，使铜带和钢杆贴合，得到铜包钢初坯料；
(7)将轧制过后的铜包钢初坯料用水箱辐射冷却至室温；
(8)对所述的铜包钢初坯料进行定径拉拔，使所述的铜包钢初坯料用模具拉拔至圆形坯料，拉拔速度与焊接轧制速度同步；
(9)成品收线，获得铜包钢导线坯料。
2.根据权利要求1所述的一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中先后采用砂带机对钢杆进行表面机械剥壳、再对钢杆进行表面磨光处理，最后对钢杆进行高压水洗烘干处理。
3.根据权利要求2所述的一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中的高压水洗烘干是使用10-35MPa压力的水对钢杆表面进行冲洗后烘干。
4.根据权利要求1所述的一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺，其特征在于，所述步骤(3)和步骤(5)中均采用高频感应加热的方式进行加热。
5.根据权利要求1所述的一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺，其特征在于，所述步骤(8)中模具的压缩率为10-20％。
6.根据权利要求1所述的一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺，其特征在于，所述钢杆选用直径在5～20mm的高碳钢或中碳钢或低碳钢，所述的铜带选用厚度0.1-1mm、纯度大于等于99.99％的紫铜带。
7.根据权利要求1所述的一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺，其特征在于，在所述的步骤(6)中轧槽孔型为8～12边形。
8.根据权利要求1或7所述的一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺，其特征在于，在所述步骤(6)中所述的铜包钢杆经过1-3道次轧制。
9.根据权利要求1所述的一种铜包钢导线连续包覆轧制生产工艺，其特征在于，在所述步骤(4)中采用氩弧焊对所述的铜带侧边进行焊接。
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Denomination of invention: A Continuous Coating and Rolling Production Process for Copper Clad Steel Conductors

Effective date of registration: 20230810

Granted publication date: 20210803

Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Guangde sub branch

Pledgor: GUANGDE CLAD NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2023980051556