CN113770173A - 一种复合导体线材的孔型轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轧钢加工领域。本发明涉及一种复合导体线材的孔型轧制方法，该方法采用三辊Y型轧制机组，经过原材料准备、预热处理、Y型轧制、扒皮工艺、切割、入库，得到复合导体线材。该新型复合导体线材的孔型轧制方法可有效解决现有技术中传统二辊轧制热轧工艺存在偏心、椭圆、低效、工艺复杂等缺陷以及Y型三辊轧制在弧三角‑圆孔型系统中存在铜芯同心度偏差的问题；具有节能降耗、操作方便、工序更少等众多优点。同时，能获得良好的尺寸精度、减少原材料消耗、降低加工成本，满足各个领域对复合导体线材的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合导体线材的孔型轧制方法。本发明属于轧钢加工领域。
背景技术
复合导体线材以其优良的综合性能广泛应用于用于电真空元器件如发射管、振荡管、引燃管、磁控管、晶体管、密封插头、继电器、集成电路的引出线、底盘、外壳、支架等的玻璃封接，特别是近年来，随着电子器件技术日新月异的发展，信息产业技术的突飞猛进，在电子信息行业使用复合导体线材趋势非常强劲，具有不可替代的作用。由于复合导体线材生产的技术难度大、成本高等，使得复合导体线材的应用受到很大限制。
传统线材拉拔工艺路线长、效率低、经济效益差。传统热轧工艺难以解决轧件在圆周方向的均匀压缩，从而存在偏心、椭圆等缺陷，更严重会出现“耳子”、“缺肉”等现象。二辊轧制时，棒材的径向尺寸难以控制，存在折叠与表面划痕等质量问题。拉拔过程，生产效率低，表面易形成裂纹。棒线材二辊平立轧机，提高了轧机利用率，但是二辊轧制不适用于小规模多规格产品轧制。
三辊Y型轧机每个机架由互成120°的圆盘型轧辊构成，其轧辊布置成Y字型，故称为Y型轧机。其投资小、宽展小、变形效率高、尺寸精度高、断面上变形均匀、产品规格多等特点，具有很高的轧机作业率和市场灵活性，轧件三向受压、变形均匀、宽展小，保证了轧件表面质量好，劈头少，适合于轧制难变形的金属。因此，近年来，用于生产合金棒线材的三辊Y型轧机机组逐渐增多。
Y型三辊轧机的核心之一，孔型设计具有较大的选择性，但或多或少有少许问题。相比较而言，弧三角孔型系统宽展余量较大，轧件不易产生耳子和压折，且轧件无明显尖角，应力分布较好，适合于轧制低塑性金属，但大曲率弧三角轧件在导卫中的自有扭转较大，轧制时稳定性差；平三角孔型系统轧件存在较大尖角，易因应力集中而出现角部效应，轧制低塑性金属时，不如弧三角孔型系统有力，但轧制时稳定性较好；平三角-圆孔型系统中间可出成品，但孔型磨损不均，机架张力不均。
总体而言，Y型三辊轧制工艺，比二辊轧制相比，轧件处于三向压应力状态，可实现大变形量变形，设备紧凑，易于实现无扭转连轧，可高速稳定轧制较细的线材；比拉拔变形具有节能降耗、操作方便、工序更少等众多优点。同时，能获得良好的尺寸精度、减少原材料消耗、降低加工成本，满足各个领域对复合导体线材的需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中传统二辊轧制热轧工艺存在偏心、椭圆、低效、工艺复杂等缺陷以及Y型三辊轧制在弧三角-圆孔型系统中存在铜芯同心度偏差的问题，提供了一种轧机孔型为圆-圆-圆-圆的新型复合导体线材的孔型轧制方法，具有节能降耗、操作方便、工序更少等众多优点。同时，能获得良好的尺寸精度、减少原材料消耗、降低加工成本，满足各个领域对复合导体线材的需求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ30-60mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在预设的温度和时间下进行加热；
(3)Y孔型轧制工艺；
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除定量的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
作为优选，所述预设的温度和时间为在850-950℃，保温2-5h。
作为优选，所述Y孔型轧制工艺包括以下：
(1)轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
(2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；
(3)轧制温度：开始温度：850-950℃，结束温度：不低于650-700℃。
作为优选，所述每道次孔型延伸系数具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05。
作为优选，所述定量的扒皮量为0.8-1.5mm。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供了一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型孔轧制技术，在温度场和应力场共同作用下，有利于金属材料间界面协调，实现两种材料界面更密切结合，保证材料气密性，实现复合导体材料的导电性和抗电磁干扰能力同步提升；
(2)本发明提供了一种复合导体线材的孔型轧制方法，通过轧制工艺的设计，工艺过程具有流程短、适应性强，可方便生产大复合比，结合强度高的复合导体线材。
(3)本发明提供了一种复合导体线材的孔型轧制方法，具有连续控制轧制，自动化程度高、适用于多规格、小批量生产的特点，具有良好的经济效益。
具体实施方式：
以下结合实施例对本发明进行详细说明。但应理解，以下实施例仅是对本发明实施方式的举例说明，而非是对本发明的范围限定。
以下实施例中所述复合导体为钛合金材料。
实施例1
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ60mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在950℃下，保温4h；
(3)Y孔型轧制工艺：
1)轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05；
3)轧制温度：开始温度：850℃，结束温度：不低于700℃。
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除1.5mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
实施例2
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ30mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在850℃下，保温5h；
(3)Y孔型轧制工艺：
1)轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05；
3)轧制温度：开始温度：950℃，结束温度：不低于650℃。
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除0.8mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
实施例3
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ40mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在900℃下，保温3h；
(3)Y孔型轧制工艺：
1)轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05；
3)轧制温度：开始温度：950℃，结束温度：不低于700℃。
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除1mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
实施例4
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ50mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在900℃下，保温4h；
(3)Y孔型轧制工艺：
1)轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05；
3)轧制温度：开始温度：850℃，结束温度：不低于800℃。
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除1.2mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
实施例5
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ30mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在950℃下，保温2h；
(3)Y孔型轧制工艺：
1)轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05；
3)轧制温度：开始温度：900℃，结束温度：不低于750℃。
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除0.8mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
实施例6
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ60mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在900℃下，保温5h；
(3)Y孔型轧制工艺：
1)轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05；
3)轧制温度：开始温度：950℃，结束温度：不低于1000℃。
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除1.5mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
实施对比例1-7的复合导体线材的孔型轧制方法与实施例1对比：
实施对比例1
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ60mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在800℃下，保温4h；
(3)Y孔型轧制工艺：
1)轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05；
3)轧制温度：开始温度：850℃，结束温度：不低于700℃。
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除1.5mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
实施对比例2
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ60mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在1000℃下，保温4h；
(3)Y孔型轧制工艺：
1)轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05；
3)轧制温度：开始温度：850℃，结束温度：不低于700℃。
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除1.5mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
实施对比例3
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ60mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在950℃下，保温4h；
(3)Y孔型轧制工艺：
1)轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05；
3)轧制温度：开始温度：800℃，结束温度：不低于700℃。
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除1.5mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
实施对比例4
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ60mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在950℃下，保温4h；
(3)Y孔型轧制工艺：
1)轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05；
3)轧制温度：开始温度：1000℃，结束温度：不低于700℃。
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除1.5mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
实施对比例5
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ60mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在950℃下，保温4h；
(3)Y孔型轧制工艺：
1)轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.45；具体排布为1.45-1.25-1.10-1.05；
3)轧制温度：开始温度：850℃，结束温度：不低于700℃。
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除1.5mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
实施对比例6
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ60mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在950℃下，保温4h；
(3)Y孔型轧制工艺：
1)轧机孔型为弧三角-弧三角-圆-圆；
2)每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05；
3)轧制温度：开始温度：850℃，结束温度：不低于700℃。
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除1.5mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
实施对比例7
一种复合导体线材的孔型轧制方法，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
(1)原材料准备：采用直径φ60mm复合导体棒坯；
(2)预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在950℃下，保温4h；
(3)二辊轧制工艺：轧制温度：开始温度：850℃，结束温度：不低于700℃；
(4)扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除1.5mm的表面缺陷和氧化皮；
(5)最后切割、入库。
分别测定本发明实施例1-6、实施对比例1-7制备的复合导体线材性能结果如表1所示。
表1各实施例物理测试性能
首先，从表1中可以看出，本发明的复合导体线材的孔型轧制方法，所制产品具有更优的导电性和抗电磁干扰，即其复合材料混合更均匀，界面结合优异，气密性优异。
第二，本发明方法所制产品，具有应变小、精度高、同心度偏差小，适用性更强。
第三，本发明方法，具有可连续控制轧制，自动化程度高等优势，其在节能方面有较大优势。
其中测试方法如下：
(1)导电性：用电导率仪在20℃恒温条件下测定。试样加工成高10mm，直径15mm的圆柱标准电导率试样，每个试样测试不少于10个数据，取平均值。导电性的表示方法为：5为电阻率最低，即导电性最优；1为电阻率最高，即导电性最差。
(2)抗电磁干扰：参考GB/Z 28870-2012。抗电磁干扰的表示方法为：5为抗电磁干扰性最优；1为抗电磁干扰性最差。
(3)应变分布：测试数据来自稳定轧制阶段，轧件出口处横断面上的应变分布，取平均值。参照文献“胡海萍等,Y型三辊轧制变形过程有限元模拟与实验[J],北京科技大学学报,1999,21(4):372-375”。
(4)精度：参照文献“胡海萍等,Y型三辊轧制变形过程有限元模拟与实验[J],北京科技大学学报,1999,21(4):372-375”。
(5)同心度：参照文献“任东军等,D650激光同心度仪在同轴度测量中的应用[J],内燃机与配件,2013,5:21-23”。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种复合导体线材的孔型轧制方法，其特征在于，采用三辊Y型连轧机组，包括以下步骤：
（1）原材料准备：采用直径φ30-60mm复合导体棒坯；
（2）预热工艺：将复合导体棒坯填入电阻炉路在预设的温度和时间下进行加热；
（3）Y孔型轧制工艺；
（4）扒皮工艺：轧制好的导体进行扒皮，去除定量的表面缺陷和氧化皮；
（5）最后切割、入库。
2.根据权利要求1所述的一种复合导体线材的孔型轧制方法的制备方法，其特征在于：所述预设的温度和时间为在850-950℃，保温2-5h。
3.根据权利要求1所述的一种复合导体线材的孔型轧制方法的制备方法，其特征在于：所述Y孔型轧制工艺包括以下：
（1）轧机孔型为圆-圆-圆-圆，保障复合导体铜芯的同心度；
（2）每道次孔型延伸系数范围控制在1.05-1.25；
（3）轧制温度：开始温度：850-950℃，结束温度：不低于650-700℃。
4.根据权利要求3所述的一种复合导体线材的孔型轧制方法的制备方法，其特征在于：所述每道次孔型延伸系数具体排布为1.25-1.17-1.10-1.05。
5.根据权利要求1所述的一种复合导体线材的孔型轧制方法的制备方法，其特征在于：所述定量的扒皮量为0.8-1.5mm。
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