CN114293004A - 铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺，它包括以下步骤：将无缝铜合金护套盘管放入钟罩炉炉胆内并抽真空；往炉胆内充入氮气与氢气；将炉胆进行加热，当温度低于350℃且压力大于0.1MPa时，打开排气阀进行排气；当温度超过350℃并低于540℃时，进行排气与补充氮气；当温度达到540℃时，关闭排气阀与进气阀，保温；保温结束后，对炉胆进行冷却，当炉胆的内部压力小于0MPa时，打开进气阀补充氮气，当炉胆内温度冷却至50℃时，热处理工艺完成。本发明的工艺采用H2作为还原剂的氢氮混合气体作为保护气氛保证管子的表面质量，正压条件下进行热处理解决CuZn合金易产生脱锌问题。
Description
技术领域
本发明属于有色金属加工技术领域，具体地说是一种铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺。
背景技术
随着我国高铁技术的迅速发展，对铁路贯通地线的环保性能及安全性能也提出来严苛的要求，在此背景下，无缝铜合金制成铁路贯通地线护套替代传统铅制铁路贯通底线护套及焊接铜合金铁路贯通地线护套。铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管一般采用传统钟罩炉退火或者在线退火的方式进行成品热处理。
由于无缝铜合金护套管含有易挥发金属锌，传统钟罩炉退火的方法易导致锌的挥发及残留表面氧化物。在线退火的方式存在热处理后管子性能不均匀且生产效率低的问题。这些都会影响到铁路贯通地线的表面质量及力学性能，进而形象到铁路贯通地线的使用安全。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可以保证力学性能的均匀性、并避免产生脱锌问题的铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺。
按照本发明提供的技术方案，所述铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺，该工艺包括以下步骤：
S1、将铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管放入钟罩炉炉胆内并抽真空，使钟罩炉炉胆内压力控制在-0.1MPa～-0.15MPa；
S2、往钟罩炉炉胆内充入氮气，使钟罩炉炉胆内压力控制在-0.06MPa～-0.04MPa；
S3、往钟罩炉炉胆内充入氢气，使钟罩炉炉胆内压力控制在-0.02MPa～-0.01MPa；
S4、往钟罩炉炉胆内充入氮气，使钟罩炉炉胆内压力控制在0.025MPa～0.03MPa；
S5、将加热炉吊入钟罩炉炉胆，开始加热钟罩炉炉胆，对钟罩炉炉胆的密封圈位置进行冷却，当钟罩炉炉胆内温度低于350℃且钟罩炉炉胆内压力大于0.1MPa时，打开排气阀，使钟罩炉炉胆内压力保持在0.025MPa～0.03Mpa，然后关闭排气阀；当钟罩炉炉胆内温度超过350℃并低于540℃时，打开排气阀进行排气，同时打开进气阀，往钟罩炉炉胆内补充氮气，使钟罩炉炉胆内压力维持动态平衡在0.02MPa～0.05MPa；
S6、继续加热钟罩炉炉胆，当钟罩炉炉胆内温度达到540℃时，关闭排气阀与进气阀，停止升温并保温，保温时间控制在60min～90min；
S7、保温结束后，将加热炉从钟罩炉炉胆内吊出，然后吊入冷却炉，对钟罩炉炉胆进行冷却，当钟罩炉炉胆的内部压力小于0MPa时，打开进气阀补充氮气，使钟罩炉炉胆的内部压力维持动态平衡在0.025MPa～0.03MPa，然后关闭进气阀；当钟罩炉炉胆内温度冷却至50℃时，冷却结束，铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺完成。
作为优选，步骤S5中，对钟罩炉炉胆的密封圈位置进行水流冷却。
作为优选，步骤S7中，利用循环水及循环风机对钟罩炉炉胆进行冷却。
本发明的工艺采用H2作为还原剂的氢氮混合气体作为保护气氛保证管子的表面质量，正压条件下进行热处理解决CuZn合金易产生脱锌问题，保障了铁路贯通地线的使用安全。
附图说明
图1是经过实施例1的方法处理后的无缝H65铜合金管外壁的金相照片。
图2是经过实施例2的方法处理后的无缝H68铜合金管外壁的金相照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种铁路贯通地线用无缝H65铜合金护套盘管(无缝H65铜合金管的主要元素含量见表1，且无缝H65铜合金管的外径为20～33mm、壁厚为0.90～1.50mm、长度≥250m，无缝H65铜合金护套盘管的卷外径为1500～2400mm、卷内径为1200～1900mm，)的热处理工艺，该工艺包括以下步骤：
S1、将铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管放入钟罩炉炉胆内并抽真空，使钟罩炉炉胆内压力控制在-0.15MPa；
S2、往钟罩炉炉胆内充入氮气，使钟罩炉炉胆内压力控制在-0.04MPa；
S3、往钟罩炉炉胆内充入氢气，使钟罩炉炉胆内压力控制在-0.01MPa；
S4、往钟罩炉炉胆内充入氮气，使钟罩炉炉胆内压力控制在0.03MPa；
S5、将钟罩炉炉胆吊入加热炉，开始加热钟罩炉炉胆，对钟罩炉炉胆的密封圈位置进行水流冷却，当钟罩炉炉胆内温度低于350℃且钟罩炉炉胆内压力大于0.1MPa时，打开排气阀，使钟罩炉炉胆内压力保持在0.03MPa；当钟罩炉炉胆内温度超过350℃并低于540℃时，打开排气阀进行排气，同时打开进气阀，往钟罩炉炉胆内补充氮气，使钟罩炉炉胆内压力维持在0.02MPa～0.05MPa；
S6、继续加热钟罩炉炉胆，当钟罩炉炉胆内温度达到540℃时，关闭排气阀与进气阀，停止升温并保温，保温时间控制在85min；
S7、保温结束后，将钟罩炉炉胆吊出加热炉，吊入冷却炉，利用循环水及循环风机对钟罩炉炉胆进行冷却，当钟罩炉炉胆的内部压力小于0MPa时，打开进气阀补充氮气，使钟罩炉炉胆的内部压力维持动态平衡在0.025MPa～0.03MPa，当钟罩炉炉胆内温度冷却至50℃时，冷却结束，铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺完成。
经过实施例1的方法处理后，无缝H65铜合金管的主要元素含量见表1，无缝H65铜合金护套盘管的力学性能见表2。
从图1可以看出，经过实施例1处理后的无缝H65铜合金管，其晶粒度为0.02mm-0.05mm，组织均匀，优化提高特殊晶界比例和优化晶界特征分布，提高了产品性能。
从表1和表2可以看出，经过实施例1处理后的无缝H65铜合金管与热处理前的化学成分无变化，即实施例1的热处理方法克服了高温下CuZn合金易产生脱锌问题，且经过热处理后的无缝H65铜合金管在抗拉强度以及延伸率方面均远远优于标准要求。
实施例2
一种铁路贯通地线用无缝H68铜合金护套盘管(无缝H68铜合金管的主要元素含量见表1，无缝H68铜合金管的外径为20～33mm、壁厚为0.90～1.50mm、长度≥250m，无缝H68铜合金护套盘管的卷外径为1500～2400mm、卷内径为1200～1900mm)的热处理工艺，该工艺包括以下步骤：
S1、将铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管放入钟罩炉炉胆内并抽真空，使钟罩炉炉胆内压力控制在-0.1MPa；
S2、往钟罩炉炉胆内充入氮气，使钟罩炉炉胆内压力控制在-0.06MPa；
S3、往钟罩炉炉胆内充入氢气，使钟罩炉炉胆内压力控制在-0.02MPa；
S4、往钟罩炉炉胆内充入氮气，使钟罩炉炉胆内压力控制在0.025MPa；
S5、将加热炉吊入钟罩炉炉胆，开始加热钟罩炉炉胆，对钟罩炉炉胆的密封圈位置进行水流冷却，当钟罩炉炉胆内温度低于350℃且钟罩炉炉胆内压力大于0.1MPa时，打开排气阀，使钟罩炉炉胆内压力保持在0.025MPa；当钟罩炉炉胆内温度超过350℃并低于540℃时，打开排气阀进行排气，同时打开进气阀，往钟罩炉炉胆内补充氮气，使钟罩炉炉胆内压力维持动态平衡在0.02MPa～0.05MPa；
S6、继续加热钟罩炉炉胆，当钟罩炉炉胆内温度达到540℃时，关闭排气阀与进气阀，停止升温并保温，保温时间控制在90min；
S7、保温结束后，将钟罩炉炉胆吊出加热炉，吊入冷却炉，利用循环水及循环风机对钟罩炉炉胆进行冷却，当钟罩炉炉胆的内部压力小于0MPa时，打开进气阀补充氮气，使钟罩炉炉胆的内部压力维持动态平衡在0.025MPa～0.03MPa，当钟罩炉炉胆内温度冷却至50℃时，冷却结束，铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺完成。
经过实施例2的方法处理后，无缝H68铜合金管的主要元素含量见表1，无缝H68铜合金护套盘管的力学性能见表2。
从图2可以看出，经过实施例1处理后的无缝H68铜合金管，其晶粒度为0.02mm-0.05mm，组织均匀，优化提高特殊晶界比例和优化晶界特征分布，提高了产品性能。
从表1和表2可以看出，经过实施例2处理后的无缝H68铜合金管与热处理前的化学成分无变化，即实施例2的热处理方法克服了高温下CuZn合金易产生脱锌问题，且经过热处理后的无缝H68铜合金管在抗拉强度以及延伸率方面均远远优于标准要求。
表1
表2
Claims (3)
1.一种铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺，其特征是该工艺包括以下步骤：
S1、将铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管放入钟罩炉炉胆内并抽真空，使钟罩炉炉胆内压力控制在-0.1MPa～-0.15MPa；
S2、往钟罩炉炉胆内充入氮气，使钟罩炉炉胆内压力控制在-0.06MPa～-0.04MPa；
S3、往钟罩炉炉胆内充入氢气，使钟罩炉炉胆内压力控制在-0.02MPa～-0.01MPa；
S4、往钟罩炉炉胆内充入氮气，使钟罩炉炉胆内压力控制在0.025MPa～0.03MPa；
S5、将加热炉吊入钟罩炉炉胆，开始加热钟罩炉炉胆，对钟罩炉炉胆的密封圈位置进行冷却，当钟罩炉炉胆内温度低于350℃且钟罩炉炉胆内压力大于0.1MPa时，打开排气阀，使钟罩炉炉胆内压力保持在0.025MPa～0.03Mpa，然后关闭排气阀；当钟罩炉炉胆内温度超过350℃并低于540℃时，打开排气阀进行排气，同时打开进气阀，往钟罩炉炉胆内补充氮气，使钟罩炉炉胆内压力维持动态平衡在0.02MPa～0.05MPa；
S6、继续加热钟罩炉炉胆，当钟罩炉炉胆内温度达到540℃时，关闭排气阀与进气阀，停止升温并保温，保温时间控制在60min～90min；
S7、保温结束后，将加热炉从钟罩炉炉胆内吊出，然后吊入冷却炉，对钟罩炉炉胆进行冷却，当钟罩炉炉胆的内部压力小于0MPa时，打开进气阀补充氮气，使钟罩炉炉胆的内部压力维持动态平衡在0.025MPa～0.03MPa，然后关闭进气阀；当钟罩炉炉胆内温度冷却至50℃时，冷却结束，铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺完成。
2.如权利要求1所述的铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺，其特征是：步骤S5中，对钟罩炉炉胆的密封圈位置进行水流冷却。
3.如权利要求1所述的铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺，其特征是：步骤S7中，利用循环水及循环风机对钟罩炉炉胆进行冷却。
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