CN113234958A - 适用于石油输送管道恒温包套的合金线材及其制备方法 - Google Patents
适用于石油输送管道恒温包套的合金线材及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113234958A CN113234958A CN202110449066.9A CN202110449066A CN113234958A CN 113234958 A CN113234958 A CN 113234958A CN 202110449066 A CN202110449066 A CN 202110449066A CN 113234958 A CN113234958 A CN 113234958A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- copper liquid
- wheel disc
- alloy wire
- copper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 115
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 111
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 110
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 92
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 abstract 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 15
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 15
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 6
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001295 No alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
- B21B1/463—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
- B22D11/004—Copper alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/009—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of work of special cross-section, e.g. I-beams, U-profiles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/02—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L53/00—Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
- F16L53/30—Heating of pipes or pipe systems
- F16L53/35—Ohmic-resistance heating
- F16L53/38—Ohmic-resistance heating using elongate electric heating elements, e.g. wires or ribbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
- B21B2003/005—Copper or its alloys
Abstract
本发明公开了适用于石油输送管道恒温包套的合金线材及其制备方法，对电解铜进行熔化得到铜液，待铜液温度升至预设温度后，按照质量百分数0.5‑0.8％Ni、0.10‑0.15％Mn、0.15‑0.20％Si将Cu‑50％Ni、Cu‑30％Mn、Cu‑30％Si中间合金加入铜液中继续熔化；待达到预设温度后，按照质量百分数0.4‑0.6％Sn向混合液中加入纯Sn锭继续熔化；待达到预设温度后，使熔体从坩埚底部流入轮盘式连铸机进行结晶凝固后得到U型截面的锭坯，锭坯通过导流槽进入轧机，经过多道次轧制模具制成线材；对线材进行拉拔成形与时效退火得到合金线材。能保证电阻率和米电阻及铜合金的塑形可加工性能。
Description
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，涉及一种适用于石油输送管道恒温包套的合金线材，还涉及上述合金线材的制备方法。
背景技术
随着经济发展，石油输送距离越来越长，绵延数千公里，跨地域传输过程中由于气温变化可能较大，直接影响管道温度。为了防冻、提高原油的流动性、降低黏度，确保稳定输送的效率，工程上需要维持控制石油管道的温度65℃-105℃。因此，目前采用的方法是在石油输送管道外壁包裹电加热的恒温包套，包套内植入具有一定电阻值的加热丝材，以精准控制埋入地下的石油输送管道具有相对恒定的温度。
过去，蒸汽伴热是一种主要的保温方式。其工作原理是通过蒸汽伴热管道散热以补充被保温管道的热损失。由于蒸汽的散热量不易控制，其保温效率始终处于一个较低的水平。20世纪70年代，美国能源行业就提出用电伴热方案来替代蒸汽伴热的设想。70年代末80年代初，包括能源业在内的很多工业部门已广泛推广了电伴热技术，以电伴热全面代替蒸汽伴热。
目前的通常做法是采用恒温包套电伴热带散发的热量，间接或直接的热交换补偿被伴热管道的热损失，能够自动限温加热时的温度，并随被加热体系的温度自动调节输出功率而无任何附加设备。电伴热技术发展至今，仍是比较传统和廉价的主流伴热技术。电伴热技术有两类，一类是电阻丝，一类是以导电塑料为核心的自控温电伴热。伴热带种类繁多，期望发热元件的电阻率具有很高的正温度系数“PTC”且相互并联。可以任意截短或在一定长度范围内接长使用，并允许多次交叉重叠而无高温过热点及烧毁之虑。以达到防冻保温的要求，保证消防管道在严寒的冬季正常使用。当温度升高时，导电塑料产生微分子的膨胀，碳粒渐渐分开，引起电路中断，电阻上升，伴热带会自动减少功率输出。电伴热带由纳米导电碳粒和两根平行母线外加绝缘层构成，由于这种平行结构，所有自限温电伴均可以在现场被切割成任何长度，采用两通或三通接线盒连接。然而，导电塑料成本较高，使用面有限。
恒温包套电伴热带可能的应用范围：石油管线防凝、解蜡和工艺、防冻伴热；油田井口采油的伴热防凝；化工管道、罐体、仪表管线、取样管的伴热保温；海上石油平台输油管线伴热和水管防冻；油轮和船舶管线、容器的伴热保温；发电厂重油管道的伴热保温和水管的防冻。
电伴热产品可广泛用于石油、化工、电力、医药、机械、食品、船舶等行业的管道、泵体、阀门、槽池和罐体容积的伴热保温、防冻和防凝，是输液管道、储液介质罐体维持工艺温度最科学、最有效的方法。电伴热不但适用于蒸汽伴热的各种场所，而且能解决蒸汽伴热难以解决的问题，如：长输管道的伴热，窄小空间的伴热；无规则外型的设备(如泵)伴热；无蒸汽热源或边远地区管道和设备的伴热；塑料与非金属管道的伴热，等等。
众所周知，电阻丝是一种一般将电能转化为内能的电气元件。然而，市场上的电阻丝一般是镍基的丝材，电阻值大，丝材制备困难。从现有技术来看，直接使用镍铬电阻丝已经不能满足实际技术需要，尤其是地电阻的特性。另外，镍铬电阻丝直径越细小，拉拔成型越困难，电阻率和米电阻值精确控制越困难，均不能够解决如何提高生产效率、降低生产成本问题，如何提升电阻丝的精密电阻率和米电阻值的控制是关键问题。因此，市场上仍期望廉价的低电阻丝材作为核心的恒温包套用加热带铜基丝材，以满足实际生产需要，迫切需要低成本、制备工艺简单、微合金化的石油输送管道恒温包套专用加热带铜基丝材。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于石油输送管道恒温包套的合金线材，解决了现有技术中存在的无法精确控制线材电阻率和米电阻的问题。
本发明所采用的技术方案是，适用于石油输送管道恒温包套的合金线材，按照质量百分数包括以下组分：
0.5-0.8％Ni、0.4-0.6％Sn、0.10-0.15％Mn、0.15-0.20％Si，余量为Cu和其他杂质元素，且其他杂质元素的含量均小于0.03％。
本发明的特点还在于：
合金线材直径为0.22-0.28mm，电阻率为0.05-0.06Ω·m，米电阻为1.0-1.1Ω。
本发明的另一目的是提供一种适用于石油输送管道恒温包套的合金线材的制备方法。
本发明所采用另一的技术方案是，适用于石油输送管道恒温包套的合金线材的制备方法，采用微合金化装置，微合金化装置包括石墨坩埚、轮盘式连铸机及轧机，轮盘式连铸机位于石墨坩埚出料口处，轮盘式连铸机通过导流槽与轧机连接，导流槽位于轮盘式连铸机的轮盘下部切线方向，包括以下步骤：
步骤1、将放置有电解铜的坩埚放入加热炉中加热，对电解铜进行熔化得到铜液，待铜液温度升至预设温度后，按照质量百分数0.5-0.8％Ni、0.10-0.15％Mn、0.15-0.20％Si，将Cu-50％Ni、Cu-30％Mn、Cu-30％Si中间合金加入铜液中继续熔化，得到微合金化铜液A；待微合金化铜液A的温度达到预设温度后，按照质量百分数0.4-0.6％Sn向混合液中加入纯Sn锭继续熔化，得到微合金化铜液B；待微合金化铜液B的温度达到预设温度后，使微合金化铜液B从坩埚底部流入轮盘式连铸机的轮盘U型槽，微合金化铜液B在轮盘式连铸机的轮盘U型槽内结晶凝固后得到U型截面的锭坯，锭坯通过导流槽进入轧机，经过多道次连续轧制制成线材；
步骤2、对线材进行拉拔成形与时效退火得到合金线材。
步骤1中预设温度均为1180～1200℃。
步骤2的具体过程为：对线材在室温下进行多道次的拉拔，道次变形量为5-10％，每道次拉拔后丝材进入管式炉中在800-900℃的氢气保护气氛中进行中间时效退火，时效退火时间1-3min，得到合金线材。
轮盘式连铸机的轮盘直径为2m，材质为纯铜，轮盘支架为45钢，转速为2rpm；轮盘式连铸机的U型槽底部半径为20mm。
电解铜的质量纯度不低于99.9％，Sn的质量纯度不低于99.9％。
本发明的有益效果是：
本发明适用于石油输送管道恒温包套的合金线材，通过加入微量的Ni，Sn，Mn和Si进行微合金化，以改善铜合金的力学性能，同时调整铜合金的成分，以保证电阻率和米电阻及铜合金的塑形可加工性能。本发明适用于石油输送管道恒温包套的合金线材的制备方法，通过增加微合金化、中频感应真空+充氩熔炼、连铸连轧和大变形量，能提高CuNiSnMnSi合金的力学性能，并利用微合金化和中间时效退火工艺，确保铜合金的大塑性变形能力而获得大变形量，通过丝材直径精准控制和基体中析出物相以保证电阻率和米电阻。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
适用于石油输送管道恒温包套的合金线材，按照质量百分数包括以下组分：
0.5-0.8％Ni、0.4-0.6％Sn、0.10-0.15％Mn、0.15-0.20％Si，余量为Cu和其他杂质元素，且其他杂质元素的含量均小于0.03％。
优选的，本发明适用于石油输送管道恒温包套的合金线材，按照质量百分数包括以下组分：
0.55-0.70％Ni，0.45-0.52％Sn，0.12-0.15％Mn，0.16-0.19％Si，余量为Cu和其他不可避免的单个杂质元素，且其他杂质元素的含量均小于0.03％。
合金线材直径为0.22-0.28mm，电阻率为0.05-0.06Ω·m，米电阻为1.0-1.1Ω。
本发明适用于石油输送管道恒温包套的合金线材的制备方法，采用微合金化装置，微合金化装置包括石墨坩埚、轮盘式连铸机及轧机，轮盘式连铸机位于石墨坩埚出料口处，轮盘式连铸机通过导流槽与轧机连接，轮盘式连铸机包括轮盘，轮盘上设置有U型槽，导流槽位于轮盘下部切线方向，特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采用真空氩气保护中频感应熔炼炉，将放置有质量纯度不低于99.9％电解铜的坩埚放入中频感应熔炼炉中加热，对电解铜进行熔化(利用中频感应熔炼炉自身电磁感应搅拌功能进行熔化和搅拌)得到铜液，待铜液温度升至1180～1200℃后，按照质量百分数0.5-0.8％Ni、0.10-0.15％Mn、0.15-0.20％Si将Cu-50％Ni、Cu-30％Mn、Cu-30％Si中间合金加入铜液中继续熔化，得到微合金化铜液A；待微合金化铜液A的温度达到1180～1200℃后，按照质量百分数0.4-0.6％Sn向混合液中加入质量纯度不低于99.9％的纯Sn锭继续熔化(利用中频感应熔炼炉自身电磁感应搅拌功能进行熔化和搅拌)，得到微合金化铜液B；待微合金化铜液B的温度达到1180～1200℃后，启动轮盘式连铸机，打开坩埚底部的柱塞式密封杆，使微合金化铜液B从坩埚底部流入轮盘式连铸机的U型槽，随着轮盘转动，微合金化铜液B在U型槽内结晶凝固，并随着轮盘的旋转从轮盘的下部与U型槽脱离，连铸形成U型截面的锭坯；为了保证微合金化成分的稳定，连铸过程一次进行完毕，将坩埚内的金属液全部用完，中途不再加入任何合金补充熔化，连铸过程坩埚内金属液面始终处于氩气保护之中。锭坯通过导流槽进入轧机，经过多道次连续轧制模具制成线材；
轮盘式连铸机的轮盘直径为2m，材质为纯铜，轮盘支架为45钢，转速为2rpm；U型槽内有石墨涂料，能避免铜液热烧蚀U型槽内表面，U型槽背部始终喷水冷却；U型槽底部半径为20mm。
步骤2、对线材在室温下进行多道次的拉拔，道次变形量为5-10％，每道次拉拔后丝材进入管式炉中在800-900℃的氢气保护气氛中进行中间时效退火，时效退火时间1-3min，得到直径为Φ0.22-0.28mm、抗拉强度为350-420MPa的合金线材。拉拔完成后，对合金线材进行盘圆，获得光亮表面的线材盘。
通过以上方式，本发明适用于石油输送管道恒温包套的合金线材，通过加入微量的Ni，Sn，Mn和Si进行微合金化，以改善铜合金的力学性能，同时调整铜合金的成分，以保证电阻率和米电阻及铜合金的塑形可加工性能。本发明适用于石油输送管道恒温包套的合金线材的制备方法，通过真空氩气保护+电磁搅拌熔铸工艺，使熔体成分均匀，使微量元素均匀分布于铜基体或固溶于基体，有利于提高组织的均匀性、以改善合金的加工性能；连铸连轧工艺过程中发挥了连铸和连轧的高效特性，合金在高热传导性的纯铜转盘的U型槽内迅速冷却，轮盘U型槽背部始终喷水冷却，实际上U型槽的铜合金是在准快速凝固条件下结晶凝固，铜基体晶粒细小，均匀，微量的合金元素大量固溶在基体中，起到固溶强化效果和调节导电率的作用。连轧过程中材料发生大的变形，不仅可以进一步细化晶粒，而且可以使连铸铸坯中的微小疏松或孔洞闭合，为后续的拉拔加工处理提供致密线材。利用微合金化、固溶合金和丝材直径的精确控制而精准控制电阻率和米电阻。利用微合金化效果达到改善铜合金的综合力学性能的能力。另外，由于加入的合金元素含量很低，对铜合金的大塑性变形加工能力影响较小，可以保证后续拉拔加工成型。
实施例1
步骤1、采用真空氩气保护中频感应熔炼炉，将放置有电解铜的坩埚放入中频感应熔炼炉中加热，对电解铜进行熔化得到铜液，待铜液温度升至1180℃后，按照质量百分数0.5％Ni、0.10％Mn、0.15％Si将Cu-50％Ni、Cu-30％Mn、Cu-30％Si中间合金加入铜液中继续熔化，得到微合金化铜液A；待微合金化铜液A的温度达到1180℃后，按照质量百分数0.4％Sn向混合液中加入纯Sn锭继续熔化，得到微合金化铜液B；待微合金化铜液B的温度达到1180℃后，启动轮盘式连铸机，打开坩埚底部的柱塞式密封杆，使微合金化铜液B从坩埚底部流入轮盘式连铸机的U型槽，随着轮盘转动，微合金化铜液B在U型槽内结晶凝固，并随着轮盘的旋转从轮盘的下部与U型槽脱离，连铸形成35mm U型截面的锭坯；锭坯通过导流槽进入轧机，经过6道次轧制模具制成直径为8mm的线材；
轮盘式连铸机的轮盘直径为2m，材质为纯铜，轮盘支架为45钢，转速为2rpm；U型槽内有石墨涂料，能避免铜液热烧蚀U型槽内表面，U型槽背部始终喷水冷却；U型槽底部半径为20mm。
步骤2、对线材在室温下进行多道次的拉拔，道次变形量为5％，每道次拉拔后丝材进入管式炉中在800℃的氢气保护气氛中进行中间时效退火，时效退火时间1min，得到CuNiSnMnSi合金线材。
本实施例得到CuNiSnMnSi合金线材直径为Φ0.22mm，电阻率为0.05Ω·m，米电阻控制在1.0Ω，抗拉强度为400MPa。
实施例2
步骤1、采用真空氩气保护中频感应熔炼炉，将放置有电解铜的坩埚放入中频感应熔炼炉中加热，对电解铜进行熔化得到铜液，待铜液温度升至1185℃后，按照质量百分数0.8％Ni、0.15％Mn、0.2％Si将Cu-50％Ni、Cu-30％Mn、Cu-30％Si加入铜液中继续熔化，得到微合金化铜液A；待微合金化铜液A的温度达到1185℃后，按照质量百分数0.6％Sn向混合液中加入纯Sn锭继续熔化，得到微合金化铜液B；待微合金化铜液B的温度达到1185℃后，启动轮盘式连铸机，打开坩埚底部的柱塞式密封杆，使微合金化铜液B从坩埚底部流入轮盘式连铸机的U型槽，随着轮盘转动，微合金化铜液B在U型槽内结晶凝固，并随着轮盘的旋转从轮盘的下部与U型槽脱离，连铸形成U型截面的锭坯；锭坯通过导流槽进入轧机，经过多道次轧制模具制成直径为8mm的线材；
步骤2、对线材在室温下进行多道次的拉拔，道次变形量为10％，每道次拉拔后丝材进入管式炉中在900℃的氢气保护气氛中进行中间时效退火，时效退火时间3min，得到CuNiSnMnSi合金线材。
本实施例得到CuNiSnMnSi合金线材直径为Φ0.28mm，电阻率为0.06Ω·m，米电阻控制在1.1Ω，抗拉强度为380MPa。
实施例3
步骤1、采用真空氩气保护中频感应熔炼炉，将放置有电解铜的坩埚放入中频感应熔炼炉中加热，对电解铜进行熔化得到铜液，待铜液温度升至1190℃后，按照质量百分数0.55％Ni、0.12％Mn、0.18％Si将Cu-50％Ni、Cu-30％Mn、Cu-30％Si中间合金加入铜液中继续熔化，得到微合金化铜液A；待微合金化铜液A的温度达到1190℃后，按照质量百分数0.6％Sn向混合液中加入纯Sn锭继续熔化，得到微合金化铜液B；待微合金化铜液B的温度达到1190℃后，启动轮盘式连铸机，打开坩埚底部的柱塞式密封杆，使微合金化铜液B从坩埚底部流入轮盘式连铸机的U型槽，随着轮盘转动，微合金化铜液B在U型槽内结晶凝固，并随着轮盘的旋转从轮盘的下部与U型槽脱离，连铸形成U型截面的锭坯；锭坯通过导流槽进入轧机，经过多道次轧制模具制成直径为8mm的线材；
步骤2、对线材在室温下进行多道次的拉拔，道次变形量为8％，每道次拉拔后丝材进入管式炉中在800℃的氢气保护气氛中进行中间时效退火，时效退火时间2min，得到CuNiSnMnSi合金线材。
本实施例得到CuNiSnMnSi合金线材直径为Φ0.25mm，电阻率为0.055Ω·m，米电阻控制在1.05Ω，抗拉强度为360MPa。
实施例4
步骤1、采用真空氩气保护中频感应熔炼炉，将放置有电解铜的坩埚放入中频感应熔炼炉中加热，对电解铜进行熔化得到铜液，待铜液温度升至1192℃后，按照质量百分数0.65％Ni、0.14％Mn、0.19％Si将Cu-50％Ni、Cu-30％Mn、Cu-30％Si中间合金加入铜液中继续熔化，得到微合金化铜液A；待微合金化铜液A的温度达到1192℃后，按照质量百分数0.45％Sn向混合液中加入纯Sn锭继续熔化，得到微合金化铜液B；待微合金化铜液B的温度达到1192℃后，启动轮盘式连铸机，打开坩埚底部的柱塞式密封杆，使微合金化铜液B从坩埚底部流入轮盘式连铸机的U型槽，随着轮盘转动，微合金化铜液B在U型槽内结晶凝固，并随着轮盘的旋转从轮盘的下部与U型槽脱离，连铸形成U型截面的锭坯；锭坯通过导流槽进入轧机，经过多道次轧制模具制成直径为8mm的线材；
步骤2、对线材在室温下进行多道次的拉拔，道次变形量为7.5％，每道次拉拔后丝材进入管式炉中在850℃的氢气保护气氛中进行中间时效退火，时效退火时间1.8min，得到CuNiSnMnSi合金线材。
本实施例得到CuNiSnMnSi合金线材直径为Φ0.26mm，电阻率为0.058Ω·m，米电阻控制在1.06Ω，抗拉强度为380MPa。
实施例5
步骤1、采用真空氩气保护中频感应熔炼炉，将放置有电解铜的坩埚放入中频感应熔炼炉中加热，对电解铜进行熔化得到铜液，待铜液温度升至1200℃后，按照质量百分数0.75％Ni、0.13％Mn、0.18％Si将Cu-50％Ni、Cu-30％Mn、Cu-30％Si中间合金加入铜液中继续熔化，得到微合金化铜液A；待微合金化铜液A的温度达到1200℃后，按照质量百分数0.55％Sn向混合液中加入纯Sn锭继续熔化，得到微合金化铜液B；待微合金化铜液B的温度达到1200℃后，启动轮盘式连铸机，打开坩埚底部的柱塞式密封杆，使微合金化铜液B从坩埚底部流入轮盘式连铸机的U型槽，随着轮盘转动，微合金化铜液B在U型槽内结晶凝固，并随着轮盘的旋转从轮盘的下部与U型槽脱离，连铸形成U型截面的锭坯；锭坯通过导流槽进入轧机，经过多道次轧制模具制成直径为8mm的线材；
步骤2、对线材在室温下进行多道次的拉拔，道次变形量为9％，每道次拉拔后丝材进入管式炉中在880℃的氢气保护气氛中进行中间时效退火，时效退火时间2.5min，得到CuNiSnMnSi合金线材。
本实施例得到CuNiSnMnSi合金线材直径为Φ0.25mm，电阻率为0.055Ω·m，米电阻控制在1.05Ω，抗拉强度为420MPa。
Claims (7)
1.适用于石油输送管道恒温包套的合金线材，其特征在于，按照质量百分数包括以下组分：
0.5-0.8％Ni、0.4-0.6％Sn、0.10-0.15％Mn、0.15-0.20％Si，余量为Cu和其他杂质元素，且所述其他杂质元素的含量均小于0.03％。
2.根据权利要求1所述的适用于石油输送管道恒温包套的合金线材，其特征在于，所述合金线材直径为0.22-0.28mm，电阻率为0.05-0.06Ω·m，米电阻为1.0-1.1Ω。
3.适用于石油输送管道恒温包套的合金线材的制备方法，采用微合金化装置，所述微合金化装置包括石墨坩埚、轮盘式连铸机及轧机，所述轮盘式连铸机位于石墨坩埚出料口处，轮盘式连铸机通过导流槽与轧机连接，所述导流槽位于轮盘式连铸机的轮盘下部切线方向，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将放置有电解铜的坩埚放入加热炉中加热，对电解铜进行熔化得到铜液，待铜液温度升至预设温度后，按照质量百分数0.5-0.8％Ni、0.10-0.15％Mn、0.15-0.20％Si将Cu-50％Ni、Cu-30％Mn、Cu-30％Si中间合金加入铜液中继续熔化，得到微合金化铜液A；待所述微合金化铜液A的温度达到预设温度后，按照质量百分数0.4-0.6％Sn向混合液中加入纯Sn锭继续熔化，得到微合金化铜液B；待所述微合金化铜液B的温度达到预设温度后，使所述微合金化铜液B从坩埚底部流入轮盘式连铸机的轮盘U型槽，所述微合金化铜液B在轮盘式连铸机的轮盘U型槽内结晶凝固后得到U型截面的锭坯，所述锭坯通过导流槽进入轧机，经过多道次轧制模具制成线材；
步骤2、对所述线材进行拉拔成形与时效退火得到合金线材。
4.根据权利要求3所述的适用于石油输送管道恒温包套的合金线材的制备方法，其特征在于，步骤1中所述预设温度均为1180～1200℃。
5.根据权利要求3所述的适用于石油输送管道恒温包套的合金线材的制备方法，其特征在于，步骤2的具体过程为：对所述线材在室温下进行多道次的拉拔，道次变形量为5-10％，每道次拉拔后丝材进入管式炉中在800-900℃的氢气保护气氛中进行中间时效退火，时效退火时间1-3min，得到合金线材。
6.根据权利要求3所述的适用于石油输送管道恒温包套的合金线材的制备方法，其特征在于，所述轮盘式连铸机的轮盘直径为2m，材质为纯铜，轮盘支架为45钢，转速为2rpm；所述轮盘式连铸机的U型槽底部半径为20mm。
7.根据权利要求3所述的适用于石油输送管道恒温包套的合金线材的制备方法，其特征在于，所述电解铜的质量纯度不低于99.9％，Sn的质量纯度不低于99.9％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110449066.9A CN113234958A (zh) | 2021-04-25 | 2021-04-25 | 适用于石油输送管道恒温包套的合金线材及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110449066.9A CN113234958A (zh) | 2021-04-25 | 2021-04-25 | 适用于石油输送管道恒温包套的合金线材及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113234958A true CN113234958A (zh) | 2021-08-10 |
Family
ID=77129118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110449066.9A Pending CN113234958A (zh) | 2021-04-25 | 2021-04-25 | 适用于石油输送管道恒温包套的合金线材及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113234958A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114898941A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-12 | 江苏优轧机械有限公司 | 一种超导线用u型铜槽线的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090165902A1 (en) * | 2006-06-01 | 2009-07-02 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method of producing a copper alloy wire rod and copper alloy wire rod |
| WO2011036804A1 (ja) * | 2009-09-28 | 2011-03-31 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 電子材料用Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｃｏ系銅合金及びその製造方法 |
| CN102822364A (zh) * | 2010-04-02 | 2012-12-12 | Jx日矿日石金属株式会社 | 电子材料用Cu-Ni-Si系合金 |
| CN106868337A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-06-20 | 沈阳新海合金新材料有限公司 | 一种低电阻率、高塑性的硅锰镍合金线材及其制备方法和应用 |
| CN112410691A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-26 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种铝锂合金材料退火工艺 |
-
2021
- 2021-04-25 CN CN202110449066.9A patent/CN113234958A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090165902A1 (en) * | 2006-06-01 | 2009-07-02 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method of producing a copper alloy wire rod and copper alloy wire rod |
| WO2011036804A1 (ja) * | 2009-09-28 | 2011-03-31 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 電子材料用Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｃｏ系銅合金及びその製造方法 |
| CN102822364A (zh) * | 2010-04-02 | 2012-12-12 | Jx日矿日石金属株式会社 | 电子材料用Cu-Ni-Si系合金 |
| CN106868337A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-06-20 | 沈阳新海合金新材料有限公司 | 一种低电阻率、高塑性的硅锰镍合金线材及其制备方法和应用 |
| CN112410691A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-26 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种铝锂合金材料退火工艺 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张军: "《电工材料实用手册》", 31 May 2018, 安徽科学技术出版社 * |
| 爱德华•休斯: "《电工学 原书第11版 本科教学版》", 31 December 2017 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114898941A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-12 | 江苏优轧机械有限公司 | 一种超导线用u型铜槽线的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103088230B (zh) | 一种汽车散热器用高铜合金带材 | |
| CN102418003B (zh) | 一种镍铬硅青铜合金的加工工艺方法 | |
| CN103521943B (zh) | 钎焊用铝硅铜合金无缝药芯焊丝的制备方法 | |
| CN107988567B (zh) | 一种大长度铜基非晶合金高速铁路用接触线生产工艺及设备 | |
| CN103551757B (zh) | 钎焊用铝硅合金无缝药芯焊丝、制备及应用 | |
| CN108320835A (zh) | 一种双金属铁路贯通地线及其短流程生产方法 | |
| CN102626837A (zh) | 中温铜基钎料及其制备方法 | |
| CN104928520A (zh) | 高导抗电弧及无铅易切削碲铜合金材料 | |
| CN113234958A (zh) | 适用于石油输送管道恒温包套的合金线材及其制备方法 | |
| CN105220037A (zh) | 超高强度耐蚀易切削加工的铝合金散热材料及制法和应用 | |
| CN106424662A (zh) | 一种反重力真空吸铸制备钴基合金焊丝的设备及方法 | |
| CN102407297A (zh) | 制造铝合金复合圆锭坯的方法 | |
| CN106363151A (zh) | 一种制备铜铁双金属复合材料的方法 | |
| CN103714881B (zh) | 一种耐热铝合金扩径导线及其制造方法 | |
| CN105861935A (zh) | 一种热塑性优良的Fe-36Ni因瓦合金材料及其制备方法 | |
| CN100574937C (zh) | 一种金属复合管坯的制造方法和制造金属复合管坯的装置 | |
| CN102935494A (zh) | 一种小规格铝合金圆铸锭的制造方法 | |
| CN104124006A (zh) | 一种单绞线电缆的制备方法 | |
| CN108340097B (zh) | 复合非晶钎料焊带制作方法 | |
| CN102658438A (zh) | 铝铜复合管专用焊环及其制备方法 | |
| CN113102494B (zh) | 一种锌铜复合接地线及其制备方法 | |
| CN108004428A (zh) | 一种连续挤压制备铜铬银合金棒材的方法 | |
| CN104195379B (zh) | 一种电缆用8030铝合金杆及其制备方法 | |
| CN101508016B (zh) | 一种用于键合金丝的中间合金制备新方法 | |
| CN107805737B (zh) | 一种抗脱锌无铅低硅挤压砷黄铜棒的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210810 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |