CN111653397A - 一种电工用超薄铜母线排的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电工用超薄铜母线排的制备方法，属于铜母线制备技术领域。包括：步骤一、熔炼含铜量不低于99.99％的电解板；步骤二、通过熔炼的电解板并采用上引连铸法生产铜母线排线坯，铜母线排线坯的直径控制在20‑25mm；步骤三、铜母线排线坯经连续挤压加工后得到铜母线排挤压坯料，铜母线排挤压坯料的厚度为6‑10mm；步骤四、将铜母线排挤压坯料轧制至其原厚度的10％‑50％；步骤五、对冷加工后的铜母线排挤压坯料进行退火处理；步骤六、对退火后的铜母线排挤压坯料进行拉拔锯切，使铜母线排的厚度不大于3mm。本发明提供的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，在保证超薄铜母线排的性能的情况下，简化了超薄铜母线排的制造工艺，节省了加工成本。

Description

一种电工用超薄铜母线排的制备方法
技术领域
本发明涉及铜母线制备技术领域，具体是涉及一种电工用超薄铜母线排的制备方法。
背景技术
铜母线排采用铜材制作，在电路中起输送电流和连接电气设备的作用，适用于高低压电器、开关触头、配电设备、母线槽等电器工程。随着现代化工程设施和装备的涌现，各行各业的用电量迅增，作为输电导线的传统电缆线已不能满足现有的大电流输送系统要求，且多路电缆的并联使用也会给现场安装施工连接带来诸多不便。因此，许多新型规格的母线槽相继出现，例如厚度在3mm以下的铜母线排的市场需求越来越大。但由于3mm以下的铜母线排由于厚度较小，采用铜母线排挤压拉拔的加工工艺无法实现，而更多采用的是铜带工艺，但对客户来说铜带的表面质量达不到要求而且加工成本较高。
专利CN201910391923.7公开了一种继电器用铜带的制备方法，采用上引连铸铜杆、矫直、吹扫、抛光、第二次吹扫、挤压成型、冷却、第二次抛光、卷取、第一道次轧制、退火、第二道次轧制、分切、修边的工艺；制备铜带的抗拉强度为300-320MPa，伸长率为10-15％，导电率为大于100％IACS。该专利采用铜带工艺，制备流程长，成本高。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种电工用超薄铜母线排的制备方法，在保证超薄铜母线排的性能的情况下，简化了超薄铜母线排的制造工艺，节省了加工成本。
具体技术方案如下：
一种电工用超薄铜母线排的制备方法，主要包括：配料、熔炼、上引连铸、挤压、轧制、退火、拉拔以及包装入库等步骤，具体为:
步骤一、熔炼含铜量不低于99.99％的电解板，熔炼温度为1160±15℃，保温时间为5-20分钟；
步骤二、通过熔炼的电解板并采用上引连铸法生产铜母线排线坯，铜母线排线坯的直径控制在20-25mm；
步骤三、铜母线排线坯经连续挤压加工后得到铜母线排挤压坯料，铜母线排挤压坯料的厚度为6-10mm；
步骤四、将铜母线排挤压坯料轧制至其原厚度的10％-50％；
步骤五、对冷加工后的铜母线排挤压坯料进行退火处理，升温不低于3小时，保温6-9小时，降温10-12小时，其中保温温度为520℃-550℃；
步骤六、对退火后的铜母线排挤压坯料进行拉拔，拉拔至铜母线排的成品尺寸，并进行锯切，且铜母线排的厚度不大于3mm。
上述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，还具有这样的特征，还包括拉拔轧尖工序，拉拔轧尖工序增设于退火处理工序和拉拔工序之间，拉拔轧尖工序为在铜母线排挤压坯料上预留1—2米进行轧尖，其中轧尖的轧下量为待轧制铜母线排挤压坯料的10-15％。
上述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，还具有这样的特征，拉拔工序中包括配合拉拔作业的拉拔模具，拉拔模具包括拉拔模套和拉拔合金模，拉拔合金模采用硬质合金YG8，且经过拉拔模具的铜母线排挤压坯料与液压拉拔机驱动连接。
上述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，还具有这样的特征，拉拔模具还固接有模套，模套的定径成型处尺寸比拉拔模具大30％，且拉拔合金模和模套的进料口处呈倒圆角设置。
上述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，还具有这样的特征，液压拉拔机的拉拔速度为3-10m/min，回程速度控制在18-25m/min。
上述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，还具有这样的特征，在挤压工序中还包括挤压模具，经过挤压模具的铜母线排线坯与挤压机驱动连接，其中挤压机的挤压转速为3-6.5rpm，挤压电流不超过750A。
上述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，还具有这样的特征，挤压模具包括挤压模套和挤压合金模，挤压合金模采用钨钢模，挤压合金模两边定径带长度短于挤压模套中间定径带长度。
上述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，还具有这样的特征，在上引连铸工序中，牵引速度：0.1-0.2m/min，冷却水压：0.15-0.4MPa，进水温度：25-40℃，进出水温差：8-20℃。
上述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，还具有这样的特征，在熔炼工序中，还包括熔炼炉，将电解板投入熔炼炉中进行熔炼。
上述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，还具有这样的特征，在轧制工序中，还包括四辊精轧机，通过四辊精轧机对铜母线排挤压坯料进行轧制。
上述技术方案的积极效果是：
本发明提供的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，
1、通过熔炼-上引连铸-挤压-轧制-退火-拉拔的工艺流程，对于厚度在3mm以下的电工用超薄铜母线排的制备，实现性能好，流程短，简化了工艺流程，降低了超薄铜母线排的生产成本。
2、拉拔模具中的拉拔合金模采用硬质合金YG8，而挤压模具中的挤压合金模采用钨钢模，避免加热后碎裂，此外还确保在拉拔工序和挤压工序中，各自模具不变形，保证了产品质量。
3、在拉拔工序中，拉拔模具上增设模套，对铜母线排进行定向引导，避免铜母线排在拉拔过程中的摆动而刮到拉拔模具，以确保铜母线排的表面质量。
4、在挤压工序中，挤压合金模两边定径带长度a短于挤压模具中间定径带长度b，从而在挤压过程中增大模具两边的铜流速，以提高铜母线排平整度，避免挤压波浪纹的产生。
5、在拉拔工序中，对拉拔合金模和模套进料口进行倒圆角处理，防止铜母线排接触钝角导致刮伤，保证铜母线排表面质量。
附图说明
图1为本发明的一种电工用超薄铜母线排的制备方法的工艺流程图；
图2为本发明的一种电工用超薄铜母线排的制备方法的实施例中挤压模具的内部结构示意图；
图3为本发明的一种电工用超薄铜母线排的制备方法的实施例中挤压模具的正视图；
图4为本发明的一种电工用超薄铜母线排的制备方法的实施例中挤压模具侧向的剖视图；
图5为本发明的一种电工用超薄铜母线排的制备方法的实施例中拉拔模具的正视图；
图6为本发明的一种电工用超薄铜母线排的制备方法的实施例中的拉拔模具侧向的剖视图；
图7为本发明的一种电工用超薄铜母线排的制备方法的实施例中的模套的结构示意图。
附图中：1、挤压模具；11、挤压模套；12、挤压合金模；2、拉拔模具；21、拉拔模套；22、拉拔合金模；3、模套；31、进料口。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至附图7对本发明提供的一种电工用超薄铜母线排的制备方法作具体阐述。
本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在该电工用超薄铜母线排的制备方法中，
步骤一、采用电解板作为铜母线排的制造原料，熔炼含铜量不低于99.99％的电解板，熔炼温度控制在1160±15℃范围内，保温时间控制在5-20分钟；
步骤二、通过熔炼的电解板并采用上引连铸法生产铜母线排线坯，铜母线排线坯的直径控制在20-25mm范围内；
步骤三、铜母线排线坯经连续挤压加工后得到铜母线排挤压坯料，铜母线排挤压坯料的厚度控制在6-10mm范围内，其中挤压算作为冷加工；
步骤四、将铜母线排挤压坯料轧制至其原厚度的10％-50％，其中轧制算作为冷加工；
步骤五、对冷加工后的铜母线排挤压坯料进行退火处理，升温不低于3小时，优选的为3小时，保温时长控制在6-9小时，降温时长控制在10-12小时，其中保温温度控制在520℃-550℃的范围内；
步骤六、对退火后的铜母线排挤压坯料进行拉拔，拉拔至铜母线排的成品尺寸，并进行定尺锯切，且铜母线排的厚度不大于3mm，最后对锯切完毕的铜母线排进行包装入库。
在一种优选的实施方式中，如图1所示，还包括拉拔轧尖工序，拉拔轧尖工序可选择地增设于退火处理工序和拉拔工序之间，拉拔轧尖工序为在铜母线排挤压坯料上预留1—2米进行轧尖处理，其中轧尖的轧下量为待轧制铜母线排挤压坯料的10-15％，在保证后续拉拔作业中钳口受力面积的同时，又可避免铜母线排挤压坯料被拉断。
在一种优选的实施方式中，如图1、图5、图6所示，拉拔工序中包括配合拉拔作业的拉拔模具2，拉拔模具2包括拉拔模套21和拉拔合金模22，其中拉拔合金模22嵌入在拉拔模套21内部，拉拔合金模22和拉拔模套的一侧设置有供坯料通过的料口，拉拔合金模22采用硬质合金YG8，该材料的耐磨性好，不易变形，且经过拉拔模具2的铜母线排挤压坯料与液压拉拔机驱动连接，通过拉拔模具2与液压拉拔机的配合来实现对铜母线排挤压坯料的拉拔。
在一种优选的实施方式中，如图1、图5、图6、图7所示，拉拔模具2还固接有模套3，模套3起到对坯料的保护作用，模套3的定径成型处尺寸比拉拔模具2大30％，且模套3的进料口31处呈倒圆角设置，模套3起到平衡铜母线排作用，避免铜母线排拉拔过程中的摆动而刮到拉拔模具，影响产品表面质量。
此外拉拔合金模22的进料口处也呈倒圆角设置，倒角角度控制在5-8°范围，防止铜母线排接触钝角导致铜母线排刮伤，从而保证铜母线排表面质量。
在一种优选的实施方式中，如图1所示，液压拉拔机的拉拔速度一般控制在3-10m/min范围内，回程速度控制在18-25m/min范围内，可根据不同的实际情况对液压拉拔机的拉拔速度以及回程速度进行适应性调整，以实现最佳的拉拔速率以及拉拔效果。
在一种优选的实施方式中，如图1、图2、图3、图4所示，在挤压工序中还包括挤压模具1，经过挤压模具1的铜母线排线坯与挤压机驱动连接，通过挤压模具1与挤压机的配合来实现对铜母线排线坯的挤压，其中挤压机1的挤压转速控制在3-6.5rpm范围内，挤压电流不超过750A，从而控制挤压速度。
在一种优选的实施方式中，如图1、图2、图3、图4所示，挤压模具1包括挤压模套11和挤压合金模12，挤压模套11嵌设在挤压合金模12内，挤压模套11的料口和挤压合金模12的料口相对，挤压模套11的料口小于挤压合金模12的料口，供铜母线排线坯通过，挤压合金模12采用钨钢模，以减少挤压过程中掉铁或模具坍塌等不良现象。此外挤压合金模12两边定径带长度a短于挤压模套中间定径带长度b，增大模具两边的铜流速，提高铜母线排平整度，避免挤压波浪纹的产生。
在一种优选的实施方式中，如图1所示，在上引连铸工序中，牵引速度：0.1-0.2m/min，冷却水压：0.15-0.4MPa，进水温度：25-40℃，进出水温差：8-20℃。
在一种优选的实施方式中，如图1所示，在熔炼工序中，还包括熔炼炉，将电解板投入熔炼炉中进行熔炼。
在一种优选的实施方式中，如图1所示，在轧制工序中，还包括四辊精轧机，通过采用四辊精轧机对铜母线排挤压坯料进行轧制。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例一
针对厚度1mm、宽度130mm电工用超薄铜母线排的制备
1)原料配料：原料采用含铜量为99.99％的电解板；
2)熔炼：采用熔炼炉熔炼，熔炼温度1160℃，保温15分钟；
3)上引连铸：采用上引连铸法生产铜母线排线坯，牵引速度：0.2m/min，冷却水压：0.3MPa，进水温度：25℃，进出水温差：15℃，得到铜母线排线坯的直径为20mm；
4)挤压：采用挤压机对线坯进行连续挤压加工，挤压转速为5rpm，挤压电流不超过750A，避免挤压变形，挤压坯料厚度6mm；挤压模具1包括挤压模套11和挤压合金模12，挤压合金模12采用钨钢模，强化提升模具材质，减少挤压过程中掉铁或模具坍塌等不良现象，挤压合金模12两边定径带长度a短于挤压模具中间定径带长度b，增大模具两边的铜流速，提高铜母线排平整度，避免挤压波浪纹的产生；
5)轧制：采用四辊精轧机对铜母线排挤压坯料6mm轧至1.1mm厚；
6.1)退火:将冷加工后的毛坯进行退火处理，升温3小时，保温7小时，降温12小时，保温温度控制在540℃；
6.2)轧尖：在毛坯上预留1.5米进行轧尖，轧尖轧下量为轧制坯料的10％，在保证钳口受力面积的同时，避免拉断。
7)拉拔：采用液压拉拔机进行退火毛坯拉拔，拉拔速度控制在8m/min，回程速度控制在25m/min；拉拔至1mm成品厚度，并进行定尺锯切。拉拔模具2包括拉拔模套21和拉拔合金模22，拉拔合金模22采用硬质合金YG8，对拉拔合金模22进料口处倒圆角处理，倒角角度7°，防止铜母线排接触钝角导致铜母线排刮伤，拉拔模具2还固接有模套3，模套3定径成型处尺寸比拉拔模具2大30％，模套3进料口31处倒圆角处理，起到平衡铜母线排作用，避免铜母线排拉拔过程中的摆动而刮到拉拔模具，影响产品表面质量，并最终得到厚度为1mm的超薄铜母线排；
8)包装入库。
实施例二
针对厚度1.5mm、宽度300mm电工用超薄铜母线排的制备
1)原料配料：原料采用含铜量为99.99％的电解板；
2)熔炼：采用熔炼炉熔炼，熔炼温度1170℃，保温15分钟；
3)上引连铸：采用上引连铸法生产铜母线排线坯，牵引速度：0.15m/min，冷却水压：0.3MPa，进水温度：25℃，进出水温差：15℃，线坯直径25mm；
4)挤压：采用挤压机对线坯进行连续挤压加工，挤压转速为5rpm，挤压电流不超过750A，避免挤压变形，挤压坯料厚度10mm；挤压模具1包括挤压模套11和拉拔合金模12，挤压合金模12采用钨钢模，强化提升模具材质，减少挤压过程中掉铁或模具坍塌等不良现象，挤压合金模12两边定径带长度a短于挤压模具中间定径带长度b，增大模具两边的铜流速，提高铜母线排平整度，避免挤压波浪纹的产生；
5)轧制：采用四辊精轧机对铜母线排挤压坯料10mm轧至3.2mm厚；
6)退火:将冷加工后的毛坯进行退火处理，升温3小时，保温7小时，降温12小时，保温温度控制在540℃；
6)轧尖：在毛坯上预留1.5米进行轧尖，轧尖轧下量为轧制坯料的12％，在保证钳口受力面积的同时，避免拉断；
7)拉拔：采用液压拉拔机进行退火毛坯拉拔，拉拔速度控制在8m/min，回程速度控制在25m/min；拉拔至3mm厚成品尺寸，并进行定尺锯切。拉拔模具2包括拉拔模套21和拉拔合金模22，所述拉拔合金模22采用硬质合金YG8，对拉拔合金模22进料口处倒圆角处理，倒角角度6°，防止铜母线排接触钝角导致铜母线排刮伤，拉拔模具2还固接有模套3，模套3定径成型处尺寸比拉拔模具大30％，模套3进料口31处倒圆角处理，起到平衡铜母线排作用，避免铜母线排拉拔过程中的摆动而刮到拉拔模具，影响产品表面质量，并最终得到厚度为1.5mm的超薄铜母线排；
8)包装入库。
以下为关于上述两实施例中得到的超薄铜母线排的性能测试，
分别对上述实施例1-2制得的电工用超薄铜母线排进行性能测试，采用国家标准，抗拉/延伸率GB/T 228.1-2010；硬度GB/T 4340.1-2009，导电率GB/T 351-1995。测试结果分别如下表所示：
实施例1-2制备的电工用超薄铜母线排的性能测试结果：
Figure BDA0002558428850000111
从实验得到的数据可以得出本发明制备的电工用超薄铜母线排不仅实现了3mm以下电工铜母线排的制备，同时其性能达到了铜带工艺流程制备的电工用铜带，且相比铜带的生产工艺流程短，加工成本低。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电工用超薄铜母线排的制备方法，其特征在于，包括：
步骤一、熔炼含铜量不低于99.99％的电解板，熔炼温度为1160±15℃，保温时间为5-20分钟；
步骤二、通过熔炼的电解板并采用上引连铸法生产铜母线排线坯，所述铜母线排线坯的直径控制在20-25mm；
步骤三、所述铜母线排线坯经连续挤压加工后得到铜母线排挤压坯料，所述铜母线排挤压坯料的厚度为6-10mm；
步骤四、将所述铜母线排挤压坯料轧制至其原厚度的10％-50％；
步骤五、对冷加工后的所述铜母线排挤压坯料进行退火处理，升温不低于3小时，保温6-9小时，降温10-12小时，其中保温温度为520℃-550℃；
步骤六、对退火后的所述铜母线排挤压坯料进行拉拔，拉拔至铜母线排的成品尺寸，并进行锯切，且所述铜母线排的厚度不大于3mm。
2.根据权利要求1所述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，其特征在于，还包括拉拔轧尖工序，所述拉拔轧尖工序增设于退火处理工序和拉拔工序之间，所述拉拔轧尖工序为在所述铜母线排挤压坯料上预留1—2m进行轧尖，其中所述轧尖的轧下量为待轧制所述铜母线排挤压坯料的10-15％。
3.根据权利要求1所述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，其特征在于，所述拉拔工序中包括配合拉拔作业的拉拔模具，所述拉拔模具包括拉拔模套和拉拔合金模，所述拉拔合金模采用硬质合金YG8，且经过所述拉拔模具的所述铜母线排挤压坯料与液压拉拔机驱动连接。
4.根据权利要求3所述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，其特征在于，所述拉拔模具还固接有模套，所述模套的定径成型处尺寸比所述拉拔模具大30％，且所述拉拔合金模和所述模套的进料口处呈倒圆角设置。
5.根据权利要求4所述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，其特征在于，所述液压拉拔机的拉拔速度为3-10m/min，回程速度控制在18-25m/min。
6.根据权利要求1所述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，其特征在于，在挤压工序中还包括挤压模具，经过所述挤压模具的所述铜母线排线坯与挤压机驱动连接，其中所述挤压机的挤压转速为3-6.5rpm，挤压电流不超过750A。
7.根据权利要求6所述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，其特征在于，所述挤压模具包括挤压模套和挤压合金模，所述挤压合金模采用钨钢模，挤压合金模两边定径带长度短于挤压模套中间定径带长度，拉拔合金模进料口处倒圆角处理。
8.根据权利要求1所述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，其特征在于，在上引连铸工序中，牵引速度：0.1-0.2m/min，冷却水压：0.15-0.4MPa，进水温度：25-40℃，进出水温差：8-20℃。
9.根据权利要求1所述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，其特征在于，在熔炼工序中，还包括熔炼炉，将所述电解板投入所述熔炼炉中进行熔炼。
10.根据权利要求1所述的一种电工用超薄铜母线排的制备方法，其特征在于，在轧制工序中，还包括四辊精轧机，通过所述四辊精轧机对所述铜母线排挤压坯料进行轧制。
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