CN110172610A - 一种铜杆的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利涉及一种铜杆的生产方法，包括如下步骤：步骤S1熔炼，步骤S2铜杆坯的制备，步骤S3冷却，步骤S4表面处理，步骤S5拉拔，步骤S6热处理，步骤S7涂蜡、绕卷。本发明公开的铜杆的生产方法生产效率高，生产成本低，成型周期短，能耗低、金属损耗小，成品合格率高，生产得到的铜杆质量好，光亮度佳，含氧量低，机械力学性能优异，使用寿命长，生产和使用过程安全环保。

Description

一种铜杆的生产方法
技术领域
本发明涉及铜杆生产技术领域，具体涉及一种铜杆的生产方法。
背景技术
近年来，随着科技的进步及世界电子电信的迅速发展，作为电子、电气及通讯等工业的重要基础材料之一，电线电缆，漆包线及电子线在各行得到广泛应用。作为生产电线电缆、漆包线、电子线等铜线材的必需坯料，铜杆的市场需求量不断增长，人们对其质量要求也越来越高。而铜杆的质量很大程度上决定于其生产方法，因此，如何选择合适的铜杆生产方法，获得质量好的铜杆显得尤为重要。
传统的铜杆生产方法为浸涂成型法，浸涂成型法生产铜杆是将铜板熔炼成铜水，利用冷铜杆吸热的能力，用一根较细的冷纯铜芯杆( 或称种子杆)，垂直通过一个能保持一定液位的铜水池，使铜水与该移动的芯杆表面的铜熔合在一起，并逐步凝固结合成较粗的铸杆，然后经冷却、热轧、绕制成圈, 从而生产出电工用光亮铜杆。然而，由于浸涂法生产工艺复杂，铜杆生产耗时长，这无疑增加了整个铜杆生产工序的时间，生产效率低下。并且，铜杆循环反复的浸涂，也容易在铜杆内裹入气泡，导致铜杆产品质量不合格。现有的连铸连轧生产的铜杆的性能指标远远达不到国际和国内的要求，由于铜杆中的氧含量过高，导致铜杆机械性能和导电率降低，且在加工后的铜产品在氢气中退火会产生气泡和针孔，影响表面质量，降低耐高压性能。现有技术生产的铜杆当温度达到40℃以上时，铜杆表面的氧化膜就开始氧化，不到一个星期铜杆表面发黑，铜杆表面粗糙、光亮度不够、电阻率增加，铜杆变硬变脆，拉伸时易断裂，柔韧性不好。
中国发明专利CN103924093A公开了一种铜杆铜丝生产工艺，通过回收废钢挑选原料，加入反射熔化炉加热到1200℃，再将融化的液态铜表面杂质进行清理，用木料进行去氧还原，继续精炼，精炼后的液态铜流入浇铸，再绕制成圈。根据其披露的技术方案，提高了生产效率，但是其仅仅提供木料还原，生产出的铜杆含氧量高，且不环保。
因此，选择合适的铜杆生产方法，提高铜杆的生产质量和效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足而提供一种铜杆的生产方法；该生产方法生产效率高，生产成本低，生产得到的铜杆质量好，光亮度佳，含氧量低，机械力学性能优异，使用寿命长，生产和使用过程安全环保。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种铜杆的生产方法，包括如下步骤：
步骤S1熔炼：按重量百分含量将锰0.01-0.05wt％，硒0.01-0.04wt％，硼0.01-0.03wt％，铈0.001-0.003wt％，余量为Cu混合后，加入温度1150-1250℃的熔炼炉中熔融制得熔融液，在熔炼炉的熔融液上方注入保护气体氮气或惰性气体，在熔融液表面覆盖一层漂浮材料；
步骤S2铜杆坯的制备：采用上引法牵引拉铸机对熔融液进行拉铸，拉铸前通过安装在石墨结晶器前端的材质为耐高温陶瓷的过滤器除去熔融液中的残渣，再经过上引法石墨结晶器冷却，得到铜杆坯；
步骤S3冷却：将经过步骤S2制备得到的铜杆坯在零下40℃至零下20℃冷却处理；
步骤S4表面处理：将经过步骤S3冷却处理的铜杆坯浸泡于表面处理液中进行表面处理；
步骤S5拉拔：将经过步骤S4表面处理后的铜杆坯在低于铜杆坯再结晶温度以下进行多道次拉拔，并在不同道次拉拔之间进行中间退火；
步骤S6热处理：将经过步骤S5拉拔后的铜杆坯进行正火回火处理，得到铜杆；
步骤S7涂蜡、绕卷：将步骤S6制备得到的铜杆表面进行涂蜡；然后传送至绕杆机进行绕卷；最后打包检验，用行车送出，过磅入库。
进一步地，步骤S1中所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的一种。
进一步地，所述漂浮材料为石墨鳞片、高纯石墨粉、煅烧木炭中的至少一种；所述漂浮材料的厚度为15-20cm。
优选地，所述漂浮材料的粒径为5-15mm。
进一步地，所述表面处理液是由如下重量份的各原料混合均匀后制成：氨基硅油1-3份、异丙醇90-110份、超支化聚乙烯亚胺1-3份、紫胶桐酸1-3份、三鲸蜡基磷酸酯0.5-4份、双二甲胺基乙基醚1-4份。
进一步地，所述退火具体为退火温度为500-550℃，退火时间1-2小时，优选退火温度为530℃，退火时间为1.5小时。
优选地，所述拉拔道次为10道次，拉丝速度为35-50 m/min，每道次变形量为5-10%。
进一步地，所述正火温度 550-600℃，保温时间为15-25分钟；所述回火温度为350-400℃，保温时间40-80分钟。
由于上述技术方案运用，本发明专利与现有技术相比具有下列优点：该生产方法生产效率高，生产成本低，成型周期短，能耗低、金属损耗小，成品合格率高，生产得到的铜杆质量好，光亮度佳，含氧量低，机械力学性能优异，使用寿命长，生产和使用过程安全环保；铜杆在保证耐腐蚀性和高延伸率的前提下，还具有硬度大、耐磨性好、韧性好和耐热性好，不易开裂的优点，大大延长了使用寿命。
具体实施方式
本发明涉及一种铜杆的生产方法，包括如下步骤：
步骤S1熔炼：按重量百分含量将锰0.01-0.05wt％，硒0.01-0.04wt％，硼0.01-0.03wt％，铈0.001-0.003wt％，余量为Cu混合后，加入温度1150-1250℃的熔炼炉中熔融制得熔融液，在熔炼炉的熔融液上方注入保护气体氮气或惰性气体，在熔融液表面覆盖一层漂浮材料；
步骤S2铜杆坯的制备：采用上引法牵引拉铸机对熔融液进行拉铸，拉铸前通过安装在石墨结晶器前端的材质为耐高温陶瓷的过滤器除去熔融液中的残渣，再经过上引法石墨结晶器冷却，得到铜杆坯；
步骤S3冷却：将经过步骤S2制备得到的铜杆坯在零下40℃至零下20℃冷却处理；
步骤S4表面处理：将经过步骤S3冷却处理的铜杆坯浸泡于表面处理液中进行表面处理；
步骤S5拉拔：将经过步骤S4表面处理后的铜杆坯在低于铜杆坯再结晶温度以下进行多道次拉拔，并在不同道次拉拔之间进行中间退火；
步骤S6热处理：将经过步骤S5拉拔后的铜杆坯进行正火回火处理，得到铜杆；
步骤S7涂蜡、绕卷：将步骤S6制备得到的铜杆表面进行涂蜡；然后传送至绕杆机进行绕卷；最后打包检验，用行车送出，过磅入库。
进一步地，步骤S1中所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的一种；所述漂浮材料为石墨鳞片、高纯石墨粉、煅烧木炭中的至少一种；所述漂浮材料的厚度为15-20cm；所述漂浮材料的粒径为5-15mm；所述表面处理液是由如下重量份的各原料混合均匀后制成：氨基硅油1-3份、异丙醇90-110份、超支化聚乙烯亚胺1-3份、紫胶桐酸1-3份、三鲸蜡基磷酸酯0.5-4份、双二甲胺基乙基醚1-4份。
进一步地，所述退火具体为退火温度为500-550℃，退火时间1-2小时，优选退火温度为530℃，退火时间为1.5小时；所述拉拔道次为10道次，拉丝速度为35-50 m/min，每道次变形量为5-10%；所述正火温度550-600℃，保温时间为15-25分钟；所述回火温度为350-400℃，保温时间40-80分钟。
由于上述技术方案运用，本发明专利与现有技术相比具有下列优点：该生产方法生产效率高，生产成本低，成型周期短，能耗低、金属损耗小，成品合格率高，生产得到的铜杆质量好，光亮度佳，含氧量低，机械力学性能优异，使用寿命长，生产和使用过程安全环保；铜杆在保证耐腐蚀性和高延伸率的前提下，还具有硬度大、耐磨性好、韧性好和耐热性好，不易开裂的优点，大大延长了使用寿命。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
本实例提供一种铜杆的生产方法，包括如下步骤：
步骤S1熔炼：按重量百分含量将锰0.01wt％，硒0.01wt％，硼0.01wt％，铈0.001wt％，余量为Cu混合后，加入温度1150℃的熔炼炉中熔融制得熔融液，在熔炼炉的熔融液上方注入保护气体氮气，在熔融液表面覆盖一层石墨鳞片；所述石墨鳞片的厚度为15cm；所述石墨鳞片的粒径为5mm；
步骤S2铜杆坯的制备：采用上引法牵引拉铸机对熔融液进行拉铸，拉铸前通过安装在石墨结晶器前端的材质为耐高温陶瓷的过滤器除去熔融液中的残渣，再经过上引法石墨结晶器冷却，得到铜杆坯；
步骤S3冷却：将经过步骤S2制备得到的铜杆坯在零下40℃至零下20℃冷却处理；
步骤S4表面处理：将经过步骤S3冷却处理的铜杆坯浸泡于表面处理液中进行表面处理；
步骤S5拉拔：将经过步骤S4表面处理后的铜杆坯在低于铜杆坯再结晶温度以下进行多道次拉拔，并在不同道次拉拔之间进行中间退火；所述退火具体为退火温度为500℃，退火时间1小时；所述拉拔道次为10道次，拉丝速度为35 m/min，每道次变形量为5%；
步骤S6热处理：将经过步骤S5拉拔后的铜杆坯进行正火回火处理，得到铜杆；所述正火温度 550℃，保温时间为15分钟；所述回火温度为350℃，保温时间40分钟；
步骤S7涂蜡、绕卷：将步骤S6制备得到的铜杆表面进行涂蜡；然后传送至绕杆机进行绕卷；最后打包检验，用行车送出，过磅入库。
所述表面处理液是由如下重量份的各原料混合均匀后制成：氨基硅油1份、异丙醇90份、超支化聚乙烯亚胺1份、紫胶桐酸1份、三鲸蜡基磷酸酯0.5份、双二甲胺基乙基醚1份。
实施例2
本实例提供一种铜杆的生产方法，它与实例1中的基本一致，不同的是，熔炼过程中组份配方为：锰0.03wt％，硒0.02wt％，硼0.02wt％，铈0.002wt％，余量为Cu。
实施例3
本实例提供一种铜杆的生产方法，它与实例1中的基本一致，不同的是，所述退火具体为退火温度为530℃，退火时间1.5小时；所述拉拔道次为10道次，拉丝速度为42 m/min，每道次变形量为7%。
实施例4
本实例提供一种铜杆的生产方法，它与实例1中的基本一致，不同的是，；所述正火温度580℃，保温时间为20分钟；所述回火温度为370℃，保温时间60分钟。
实施例5
本实例提供一种铜杆的生产方法，它与实例1中的基本一致，不同的是，所述表面处理液是由如下重量份的各原料混合均匀后制成：氨基硅油2份、异丙醇100份、超支化聚乙烯亚胺2份、紫胶桐酸2份、三鲸蜡基磷酸酯2份、双二甲胺基乙基醚2.5份。
对比例1
本实例提供一种铜杆的生产方法，它与实例1中的基本一致，不同的是，没有步骤S4表面处理。
对比例2
本实例提供一种铜杆的生产方法，它与实例1中的基本一致，不同的是，没有步骤S6热处理。
对比例3
本实例提供一种铜杆的生产方法，按照中国发明专利CN 108950267 A实施例1进行。
为了进一步说明本发明实施例的技术效果，对本发明实施例1-5及对比例1-3所制得的铜杆进行进行测试，测试结果见表1。
表1
检测项目 氧含量（ppm） 抗拉强度（MPa） 硬度（HV） 摩擦系数
实施例1 ≤5 320 173 0.068
实施例2 ≤4 332 176 0.064
实施例3 ≤5 330 178 0.061
实施例4 ≤3 335 182 0.058
实施例5 ≤4 340 185 0.055
对比例1 ≤8 260 143 0.13
对比例2 ≤7 250 154 0.15
对比例3 ＞8 225 129 0.25
从上表可以看出，通过本发明实施例公开的铜杆的生产方法生产的铜杆性能更佳。
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 (8)

1.一种铜杆的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1熔炼：按重量百分含量将锰0.01-0.05wt％，硒0.01-0.04wt％，硼0.01-0.03wt％，铈0.001-0.003wt％，余量为Cu混合后，加入温度1150-1250℃的熔炼炉中熔融制得熔融液，在熔炼炉的熔融液上方注入保护气体氮气或惰性气体，在熔融液表面覆盖一层漂浮材料；
步骤S2铜杆坯的制备：采用上引法牵引拉铸机对熔融液进行拉铸，拉铸前通过安装在石墨结晶器前端的材质为耐高温陶瓷的过滤器除去熔融液中的残渣，再经过上引法石墨结晶器冷却，得到铜杆坯；
步骤S3冷却：将经过步骤S2制备得到的铜杆坯在零下40℃至零下20℃冷却处理；
步骤S4表面处理：将经过步骤S3冷却处理的铜杆坯浸泡于表面处理液中进行表面处理；
步骤S5拉拔：将经过步骤S4表面处理后的铜杆坯在低于铜杆坯再结晶温度以下进行多道次拉拔，并在不同道次拉拔之间进行中间退火；
步骤S6热处理：将经过步骤S5拉拔后的铜杆坯进行正火回火处理，得到铜杆；
步骤S7涂蜡、绕卷：将步骤S6制备得到的铜杆表面进行涂蜡；然后传送至绕杆机进行绕卷；最后打包检验，用行车送出，过磅入库。
2.根据权利要求1所述的铜杆的生产方法，其特征在于，步骤S1中所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的一种。
3.根据权利要求1所述的铜杆的生产方法，其特征在于，所述漂浮材料为石墨鳞片、高纯石墨粉、煅烧木炭中的至少一种；所述漂浮材料的厚度为15-20cm。
4.根据权利要求3所述的铜杆的生产方法，其特征在于，所述漂浮材料的粒径为5-15mm。
5.根据权利要求1所述的铜杆的生产方法，其特征在于，所述表面处理液是由如下重量份的各原料混合均匀后制成：氨基硅油1-3份、异丙醇90-110份、超支化聚乙烯亚胺1-3份、紫胶桐酸1-3份、三鲸蜡基磷酸酯0.5-4份、双二甲胺基乙基醚1-4份。
6.根据权利要求1所述的铜杆的生产方法，其特征在于，所述退火具体为退火温度为500-550℃，退火时间1-2小时，优选退火温度为530℃，退火时间为1.5小时。
7.根据权利要求1所述的铜杆的生产方法，其特征在于，所述拉拔道次为10道次，拉丝速度为35-50 m/min，每道次变形量为5-10%。
8.根据权利要求1所述的铜杆的生产方法，其特征在于，所述正火温度 550-600℃，保温时间为15-25分钟；所述回火温度为350-400℃，保温时间40-80分钟。
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