CN1749625A

CN1749625A - 一种红色黄铜管的制作方法

Info

Publication number: CN1749625A
Application number: CN 200510017984
Authority: CN
Inventors: 王欣太; 严加伦; 郭慧稳; 熊晓明; 孙德华; 卢燕; 陈浩; 李建涛; 李振山; 赵万花; 秦勇; 史欣; 杨海丽; 雷雨; 才毅
Original assignee: LUOYANG COPPER PROCESSING GROUP CO Ltd
Current assignee: Luoyang Copper Processing Group Co., Ltd.
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: CN100339633C

Abstract

一种红色黄铜管的制作方法，通过熔铸—加热—挤压—精整—酸洗—检查—轧制—切定尺—检查—退火—酸洗—做头—拉伸—精整—检查—除油—成品退火工艺，其特征在于：所述的红色黄铜管的制作方法，在普通的压力加工设备上，利用普通的单项黄铜作为材料，采用铸锭—加热—挤压—锯切—酸洗—矫直—拉伸—退火—酸洗—锯切—矫直—光亮退火；通过挤制产生红色，再经酸洗加色，拉制减色，再酸洗加色，退火保色，制作出具有很好的耐蚀性，低成本，性能均一及符合美标ASTM B43－1998中的O61退火态或H58拉制态状态，并且表面颜色为红色，近似紫铜类红色的大、中、小不同规格的黄铜管材。

Description

一种红色黄铜管的制作方法

技术领域：

本发明属于有色金属压力加工技术。更具体的说是一种红色黄铜管的制作方法。

技术背景：

目前在国际市场上，红色黄铜管材十分畅销。如在美国市场的管道需求上，红色铜管占绝对优势、铜水管达到85％，有着良好的市场前景；制作这种表面具有近似紫铜颜色且表面具有光泽、不氧化、并对材料性能的均一性要求很高的红色黄铜管材，采用工业电化学方法固然可行，但此方法仅能用于外形尺寸小的或长宽比不大的产品，对于长度达6000mm以上的管材、及年产千吨以上的工业化大生产来说，此方法显然不适宜、也不经济。

目前，所采用的制作黄铜管的生产工艺过程为：熔铸—加热—挤压—精整—酸洗—检查—轧制—切定尺—检查—退火—酸洗—做头—拉伸—精整—检查—除油—成品退火—包装—入库等工序，为了保持管材表面黄色，还要通过酸洗或扒皮的方法除去挤压及拉伸时所产生的表面略带的浅红色，其中退火，做头和拉伸需要反复进行。

发明内容：

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种红色黄铜管的制作方法，在普通的压力加工设备上，利用普通的单项黄铜作为材料，改变了一些加工方法，工艺参数进行了新的改变，制作出具有很好的耐蚀性、低成本、性能均一及符合美标ASTM B43-1998中的O61退火态或H58拉制态状态，并且表面颜色为红色。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

该红色黄铜管的制作方法，在普通的压力加工设备上，利用普通的单项黄铜作为材料，按其直径大小分为大管ф≥30MM；中管ф≥20MM；小管ф＜20MM不同规格的紫红色黄铜管，采用如下技术工艺方法：

制作大管时：采用铸锭—加热—挤压—锯切—酸洗—矫直—拉伸—退火—酸洗—锯切—矫直—检查—光亮退火—在线包装；通过挤制产生红色，再经酸洗加色，拉伸减色，再退火酸洗加色，成品退火保色手段，根据产品规格，拉伸—退火—酸洗工序需反复进行，制作出红色黄铜管，其具体工艺如下：

铸锭：利用熔炼炉铸造锭坯；

加热：利用加热炉进行加热，加热温度为800～860℃，加热时间为1.5～2.5小时；

挤压：红色黄铜管是一种单相黄铜，具有较好的高、低温塑性，但其高温强度明显高于紫铜，因此必须确定合适的挤压温度、挤压速度和挤压比(挤压变形系数)；采用油压机进行挤制及对配套使用的挤压筒、穿孔针、挤压垫和挤压模进行预热，挤压筒预热温度为350～450℃，预热时间为2个小时以上；穿孔针、挤压垫和挤压模的预热温度为300～400℃，预热时间为2个小时以上，挤压温度为800～860℃，温度过高将引发晶粒长大及组织恶化等系列问题，过低则挤不动，挤压速度为15～30mm/min，过高或过低易发生挤压裂纹；挤压比为10～25；通过挤制使管材表面产生红色；

锯切：采用锯床进行头尾锯切；

酸洗：目的是通过化学反应除去热加工或热处理过程中产生的表面黑色氧化铜：酸洗方式为：酸洗液中的硫酸浓度为15～25％及85～75％的工业用水组成，其化学反应式为：、；酸洗中管材通过吊挂装置进行上下缓慢移动，起到搅拌作用提高酸洗效果；酸洗时间为20～30min。为了达到抑制Cu₂O反应式，在酸洗过程中利用目测观察管材表面露出红色，即可中止酸洗进入下道工序，通过酸洗可使颜色更红；

矫直：采用多辊矫直机进行矫直；

拉伸：在拉伸机上采用不超过2个道次的连续拉伸的工艺方法，对超过2个道次的则采取增加中间退火和酸洗方法解决表面颜色变淡的问题；由于拉伸次数过多产生的管材表面颜色变浅无法挽救；道次延伸系数为1.1～1.6；但拉制将会使管材表面红色变淡，再通过酸洗增加管材表面的红色；

退火：退火为中间退火：中间退火的目的是消除变形过程中的加工硬化，使合金充分再结晶，有利于后续变形加工，并严格控制装炉量700～1500kg，另外制造“氧化皮”，再次造成表面氧化覆盖，加深红颜色。采用退火炉进行中间退火，退火时间为70～100min，退火温度为620～680℃。≥30mm的大型管材中间退火为1次，≥20～30mm的中型管材中间退火为2次，小于20mm的小型管材中间退火为3次，通过退火保持管材表面颜色；

光亮退火：采用光亮退火炉进行成品退火，通过退火保持管材表面红色；管材表面的红色物质是以氧化亚铜为主，因为铜本身和氮，氢在高温下很难反应，而氧化亚铜可以与氢气反应，温度愈高、氢气含量愈大，其反应就愈完全。H58态的退火温度为350～450℃，退火时间为10～80分钟，装炉量为700～1500kg；O61态的退火温度为550～650℃，退火时间为10～30分钟，装炉量小于25kg/m；退火中采用氮气保护气体进行退火，控制管材表面颜色，使管材表面即不产生新的氧化，保持清洁光亮，也不发生红色的氧化亚铜被还原；同时利用加氢进行退火，O61态的加氢量严格控制在1％以下，大于1％将使管材表面易发黄，破坏管材表面红色氧化亚铜；H58状态的由于其退火温度低，加氢量严格控制在2％以下；对于O61态红色黄铜管的成品退火，由于温度愈高还原反应就愈强烈，所以采用在退火炉冷却区靠近加热区处增设露点调节的装置，另外为保证装箱前的成品完全冷却，在炉子出料辊道上安装风机进行吹风冷却；

制作红色中小管时采用的工艺流程为：

铸锭—加热—挤压—锯切—酸洗—矫直—检查—轧管—锯切—检查—拉伸—退火—酸洗—锯切—矫直—探伤—检查—除油—光亮退火—在线包装；根据产品规格，拉伸—退火—酸洗工序需反复进行。

轧管：主要针对中小管而言：因轧制是中间工序，且轧制的应力状态是三向压应力状态，采用长行程环形孔型轧机，该设备分散变形系数大，可以采用热加工后或退火软状态管坯加工率高达60％以上，可以缩短后续工艺流程；轧制道次的延伸系数为2.5～4.5。

由于采用了如上所述工艺，本发明具有如下优越性：

本发明是在现有普通的压力加工设备上，采用特殊的工艺方法，利用普通的单项黄铜作为材料，制作出具有很好的耐蚀性、低成本、性能均一及符合美标ASTM B43-1998中的O61(退火态)或H58(拉制态)状态，并且表面颜色为红色(近似紫铜类红色)的不同规格的黄铜管材；无需投入更大的设备资金，工艺相对较为简单，采用材料取之方便；

生产出的红色黄铜管材料，其具有黄铜那种较好的支撑力，并能够根据安装需要进行弯曲；与黄铜相比，具有近似紫铜颜色且表面具有光泽、不氧化、材料性能均一的特点；在建筑、五金及管道方面应用广泛，也可作为连接件，在卫生管道、冷凝器及热交换管、泵用管、下水管及管件方面广为采用。

图面说明：

图1是红色黄铜管的制作大管时工艺流程图：

图2是红色黄铜管的中小管时工艺流程图：

具体实施方式一：

制作φ88.9×5.56、H58态的红色黄铜管。

铸锭：利用熔炼炉铸造锭坯。

加热：利用加热炉进行加热，加热温度为860℃，加热时间为2.5小时。

挤压：采用油压机进行挤制及对配套使用的挤压筒、穿孔针、挤压垫和挤压模进行预热。挤压筒预热温度为450℃、预热时间为2.5小时；穿孔针、挤压垫和挤压模的预热温度为400℃、预热时间为2.5小时，挤压模为φ115mm，穿孔针为φ100mm；挤压温度为860℃，挤压速度为30mm/min，挤压比为16.28。挤制成φ115×7.5mm的管坯。

锯切：采用圆锯切去头尾。

酸洗：在酸洗槽内进行管材酸洗，硫酸浓度为15％并上下缓慢移动，酸洗时间为30min，洗去管材表面的黑色氧化皮露出红色后提出管材。

矫直：采用多辊矫直机进行矫直。

拉伸：采用拉伸机进行连续拉伸的工艺方法，第一道次延伸系数为1.11，第2道次延伸系数为1.25，拉伸至φ88.9×5.5mm。

退火：采用退火炉进行中间退火。装炉量为700kg，退火时间为100min，退火温度为680℃。

拉伸：再次采用拉伸机进行连续拉伸，延伸系数为1.25，拉伸至成品尺寸。

锯切：采用圆锯按尺寸要求进行锯切。

矫直：采用多辊矫直机进行矫直。

光亮退火：即成品光亮退火。采用光亮退火炉进行成品退火，装炉量为1500kg，H58状态的退火温度为350℃、退火时间为80分钟，加氢量严格控制在2％以下。

具体实施方式二：

制作φ21.33×2.72mm、O61态的红色黄铜管。

铸锭：利用熔炼炉铸造锭坯。

加热：利用加热炉进行加热，加热温度为800℃，加热时间为1.5小时。

挤压：采用油压机进行挤制及对配套使用的挤压筒、穿孔针、挤压垫和挤压模进行预热。挤压筒预热温度为350℃、预热时间为3小时；穿孔针、挤压垫和挤压模的预热温度为300℃、预热时间为3小时，挤压模为φ80mm，穿孔针为φ60mm；挤压温度为800℃，挤压速度为20mm/min，挤压比为21，挤制成φ80×60mm的管坯。

锯切：采用圆锯切去头尾。

酸洗：在酸洗槽内进行管材酸洗，硫酸浓度为25％并上下缓慢移动，酸洗时间为20min，洗去管材表面的黑色氧化皮露出红色后提出管材。

矫直：采用多辊矫直机进行矫直。

轧管：因轧制是中间工序，且轧制的应力状态是三向压应力状态，采用长行程环形孔型轧机，该设备分散变形系数大，可以缩短后续工艺流程。轧制道次的延伸系数为4.5，轧制成φ45×4mm的管坯。

锯切：采用圆锯进行头尾锯切。

退火：中间退火的目的是使消除变形过程中的加工硬化、使合金充分再结晶、有利于后续变形加工，并严格控制装炉1500kg，另外制造“氧化皮”，再次造成表面氧化覆盖，加深红颜色。采用退火炉进行中间退火，退火时间为70min，退火温度为620℃。

酸洗：在酸洗槽内进行管材酸洗，硫酸浓度为25％并上下缓慢移动，酸洗时间为30min，洗去管材表面的黑色氧化皮露出红色后提出管材。

拉伸：采用拉伸机进行2次连续拉伸的工艺方法，延伸系数均为1.3。

退火：再次中间退火，退火时间为70min，退火温度为620℃。

拉伸：再次进行连续拉伸，延伸系数为1.3，拉伸至成品尺寸。

锯切：采用圆锯按合同要求进行定尺锯切。

矫直：采用多辊矫直机进行矫直。

光亮退火：即成品光亮退火。采用通过式网链式光亮退火炉进行成品退火，装炉量为25kg/m，退火温度为650℃、退火时间为30分钟；用中性保护气体氮气进行保护，加氢量严格控制在1％以下，并采用在退火炉冷却区靠近加热区处增设调节露点方式，使露点升高来抑制炉内氢的还原作用，范围控制在40～-10℃之间，气体流量10M³/小时，使进入炉内的中性保护气体氮气从水中通过，从而改变气体露点，然后再进入炉内，达到保证管材表面红色的目的。

Claims

1、一种红色黄铜管的制作方法，在普通的压力加工设备上，利用普通的单项黄铜作为材料，按其直径大小分为大管ф≥30MM；中管ф≥20MM；小管ф＜20MM不同规格的紫红色黄铜管，采用如下技术工艺方法：

制作大管时：采用铸锭—加热—挤压—锯切—酸洗—矫直—拉伸—退火—酸洗—锯切—矫直—检查—光亮退火—在线包装；通过挤制产生红色，再经酸洗加色，拉伸减色，再退火酸洗加色，成品退火保色手段，根据产品规格，拉伸—退火—酸洗工序需反复进行，制作出红色黄铜管，其中具体工艺如下：

铸锭：利用熔炼炉铸造锭坯；

锯切：采用锯床进行头尾锯切；

酸洗：目的是通过化学反应除去热加工或热处理过程中产生的表面黑色氧化铜：酸洗方式为：酸洗液中的硫酸浓度为15～25％及85～75％的工业用水组成，其化学反应式为：、；酸洗中管材通过吊挂装置进行上下缓慢移动，起到搅拌作用提高酸洗效果；酸洗时间为20～30min，为了达到抑制Cu₂O反应式，在酸洗过程中利用目测观察管材表面露出红色，即可中止酸洗进入下道工序，通过酸洗可使颜色更红；

矫直：采用多辊矫直机进行矫直；

退火：退火为中间退火：中间退火的目的是消除变形过程中的加工硬化，使合金充分再结晶，有利于后续变形加工，并严格控制装炉量700～1500kg，另外制造“氧化皮”，再次造成表面氧化覆盖，加深红颜色，采用退火炉进行中间退火，退火时间为70～100min，退火温度为620～680℃，≥30mm的大型管材中间退火为1次，≥20～30mm的中型管材中间退火为2次，小于20mm的小型管材中间退火为3次，通过退火保持管材表面颜色；

光亮退火：采用光亮退火炉进行成品退火，通过退火保持管材表面红色；管材表面的红色物质是以氧化亚铜为主，因为铜本身和氮，氢在高温下很难反应，而氧化亚铜可以与氢气反应，温度愈高、氢气含量愈大，其反应就愈完全，H58态的退火温度为350～450℃，退火时间为10～80分钟，装炉量为700～1500kg；061态的退火温度为550～650℃，退火时间为10～30分钟，装炉量小于25kg/m；退火中采用氮气保护气体进行退火，控制管材表面颜色，使管材表面即不产生新的氧化，保持清洁光亮，也不发生红色的氧化亚铜被还原；同时利用加氢进行退火，061态的加氢量严格控制在1％以下，大于1％将使管材表面易发黄，破坏管材表面红色氧化亚铜；H58状态的由于其退火温度低，加氢量严格控制在2％以下；对于061态红色黄铜管的成品退火，由于温度愈高还原反应就愈强烈，所以采用在退火炉冷却区靠近加热区处增设露点调节的装置，另外为保证装箱前的成品完全冷却，在炉子出料辊道上安装风机进行吹风冷却。

2、根据权利要求1所述的红色黄铜管的制作方法，其特征在于：制作中小管时采用的工艺流程为：

铸锭—加热—挤压—锯切—酸洗—矫直—检查—轧管—锯切—检查—拉伸—退火—酸洗—锯切—矫直—探伤—检查—除油—光亮退火—在线包装；根据产品规格，拉伸—退火—酸洗工序需反复进行；

其中轧管工艺：因轧制是中间工序，且轧制的应力状态是三向压应力状态，采用长行程环形孔型轧机，该设备分散变形系数大，可以采用热加工后或退火软状态管坯加工率高达60％以上，可以缩短后续工艺流程；轧制道次的延伸系数为2.5～4.5。

3、根据权利要求1所述的红色黄铜管的制作方法，其特征在于：当制作φ88.9×5.56、H58态的红色黄铜管时：

加热：利用加热炉进行加热，加热温度为860℃，加热时间为2.5小时；

挤压：采用油压机进行挤制及对配套使用的挤压筒、穿孔针、挤压垫和挤压模进行预热，挤压筒预热温度为450℃、预热时间为2.5小时；穿孔针、挤压垫和挤压模的预热温度为400℃、预热时间为2.5小时，挤压模为φ115mm，穿孔针为φ100mm；挤压温度为860℃，挤压速度为30mm/min，挤压比为16.28，挤制成φ115×7.5mm的管坯；

酸洗：在酸洗槽内进行管材酸洗，硫酸浓度为15％并上下缓慢移动，酸洗时间为30min，洗去管材表面的黑色氧化皮露出红色后提出管材；

矫直：采用多辊矫直机进行矫直；

拉伸：采用拉伸机进行连续拉伸的工艺方法，第一道次延伸系数为1.11，第2道次延伸系数为1.25，拉伸至φ88.9×5.5mm；

退火：采用退火炉进行中间退火，装炉量为700kg，退火时间为100min，退火温度为680℃；

拉伸：再次采用拉伸机进行连续拉伸，延伸系数为1.25，拉伸至成品尺寸；

锯切：采用圆锯按尺寸要求进行锯切；

矫直：采用多辊矫直机进行矫直；

光亮退火：即成品光亮退火，采用光亮退火炉进行成品退火，装炉量为1500kg，H58状态的退火温度为350℃、退火时间为80分钟，加氢量严格控制在2％以下。

4、根据权利要求1所述的红色黄铜管的制作方法，其特征在于：当制作φ21.33×2.72mm、061态的红色黄铜管时：

加热：利用加热炉进行加热，加热温度为800℃，加热时间为1.5小时；

挤压：采用油压机进行挤制及对配套使用的挤压筒、穿孔针、挤压垫和挤压模进行预热，挤压筒预热温度为350℃、预热时间为3小时；穿孔针、挤压垫和挤压模的预热温度为300℃、预热时间为3小时，挤压模为φ80mm，穿孔针为φ60mm；挤压温度为800℃，挤压速度为20mm/min，挤压比为21，挤制成φ80×60mm的管坯：

锯切：采用圆锯切去头尾；

酸洗：在酸洗槽内进行管材酸洗，硫酸浓度为25％并上下缓慢移动，酸洗时间为20min，洗去管材表面的黑色氧化皮露出红色后提出管材；

矫直：采用多辊矫直机进行矫直；

轧管：因轧制是中间工序，且轧制的应力状态是三向压应力状态，采用长行程环形孔型轧机，该设备分散变形系数大，可以缩短后续工艺流程，轧制道次的延伸系数为4.5，轧制成φ45×4mm的管坯；

锯切：采用圆锯进行头尾锯切；

退火：中间退火的目的是使消除变形过程中的加工硬化、使合金充分再结晶、有利于后续变形加工，并严格控制装炉1500kg，另外制造“氧化皮”，再次造成表面氧化覆盖，加深红颜色。采用退火炉进行中间退火，退火时间为70min，退火温度为620℃；

酸洗：在酸洗槽内进行管材酸洗，硫酸浓度为25％并上下缓慢移动，酸洗时间为30min，洗去管材表面的黑色氧化皮露出红色后提出管材；

拉伸：采用拉伸机进行2次连续拉伸的工艺方法，延伸系数均为1.3；

退火：再次中间退火，退火时间为70min，退火温度为620℃；

拉伸：再次进行连续拉伸，延伸系数为1.3，拉伸至成品尺寸；

锯切：采用圆锯按合同要求进行定尺锯切；

矫直：采用多辊矫直机进行矫直；

光亮退火：即成品光亮退火，采用通过式网链式光亮退火炉进行成品退火，装炉量为25kg/m，退火温度为650℃、退火时间为30分钟；用中性保护气体氮气进行保护，加氢量严格控制在1％以下，并采用在退火炉冷却区靠近加热区处增设调节露点方法，使露点升高来抑制炉内氢的还原作用，露点范围控制在-40～-10℃之间，气体流量10M3/小时，使进入炉内的中性保护气体氮气从水中通过，从而改变气体露点，然后再进入炉内，达到保证管材表面红色的目的。