[发明专利]一种短流程无氧铜带生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种短流程无氧铜带生产方法，属于铜带铸造加工技术领域。

背景技术

传统的无氧铜带生产工艺主要由以下两种：熔炼—保温—水平连铸—铣面—初轧—退火—预精轧—退火—精轧—成品退火—清洗钝化及精整—剪切—包装入库，熔炼—保温—半连铸—加热—热轧—铣面—初轧—退火—预精轧—退火—精轧—成品退火—清洗钝化及精整—剪切—包装入库，简称水平连铸—冷轧和半连铸—热轧—冷轧两种方法。

水平连铸—冷轧工艺因投资少、工艺流程短、成品率高而受到人们高度重视，这种方法愈来愈成为紫铜、无氧铜板带生产的主导方式，是国外以热轧开坯为主的板带生产技术的革命。特别是对目前尚无热轧开坯手段的工厂来说，是一次重大的发展机会，只需增加潜流式水平联合机组，就可以生产市场急需的无氧铜带、变压器带、电缆带等关键产品。但由于后续全部采用冷加工，不能完全消除铸态组织的缺陷。

半连铸—热轧—冷轧工艺中热加工是金属在完全再结晶条件下进行的塑性变形，在此过程中由于再结晶能充分进行和变形时靠三向压应力状态等因素的作用，可使铸态组织中的缩孔、疏松、空隙、气泡等缺陷能够得到压密或焊合；可使晶粒细化和夹杂物破碎，这一作用对改善金属的组织和性能颇为有益。这也是热加工与冷加工相比的优势所在。但是，热轧是加工硬化和再结晶两个过程的相互重叠，铸态中粗大的晶粒在变形过程中遭到破碎并在金属流动的方向上拉长，容易出现热纤维组织，使变形金属在纵向和横向上具有不同的力学性能，沿纤维组织方向具有较高的强度和塑性；热轧前需要加热，热轧后轧件表面生产氧化皮和冷却时产生收缩，所以不如冷加工生产的尺寸精确和光洁；由于热轧未在封闭的条件下进行，产品含氧量高，一般在0.02-0.04％；半连铸与连续铸造相比效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种含氧量低、组织纯净、晶粒细小、性能优越的铜带生产方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种短流程无氧铜带生产方法，其特征在于，具体步骤为：将电解铜板清刷后烘干，熔化，保温，经过上引连铸步骤制得铜杆，将铜杆经连续挤压步骤制得带坯，将带坯经过冷轧至成品厚度、无氧退火以及后处理后得到铜带成品；

其中，所述的上引连铸步骤包括将铜液温度加热到铸造温度1140-1160℃后，将装有石墨模内有循环冷却水的结晶器插入铜液中，所述的冷却循环水进水温度25-35℃，水压0.2-0.4MPa，将已凝固的铜杆连续不断拉出，在生产过程中均匀加料，加料频率以确保铜液高度为准，连续上引铸造；

所述的连续挤压步骤为将铜杆经校直、清刷后送入压实轮与挤压轮之间，挤压轮转速为4-8r/min，在挤压轮旋转驱动下，铜杆经压实轮压下，在摩擦力的作用下连续送入挤压腔，在模腔挡料块前铜杆停止圆周方向运动，通过预成型扩充区和模具挤压出带坯，在挤压过程中铜杆的温度达到500-700℃，模腔内压力达到1000-1100MPa，带坯挤压出模具后用水冷却到25-35℃，吹干。

进一步地，所述电解铜板的熔炼温度优选为1160-1180℃。

所述电解铜板的保温温度优选为1140-1160℃。

所述冷轧步骤的轧制速度优选为600-800m/min。

所述冷轧后铜带退火的温度优选为400-450℃，压力优选为0.08-0.1Mpa，时间优选为6-8h。

所述冷轧后铜带退火优选采用体积比为3：1的氢气和氮气的混合气体作为保护气体。

所述的后处理步骤优选包括将退火后铜带经脱脂、表面抛光、烘干、钝化、精整和剪切得到铜带成品。

本发明的优点如下：

1.由于连续挤压和传统热轧均属热加工，与热轧一样具备热加工的优点，采用先连续挤压带坯后再冷轧，避免了热纤维组织这一缺陷的产生，各处性能均匀。成形过程为连续热挤压塑性成形，可消除原材料表面的缺陷及机械损伤对产品表面质量的影响，产品表面不会产生传统工艺方法极易出现的起皮、毛刺等现象，因此从根本上保证了产品质量。

2.晶粒细小，组织致密，综合性能优越。该工艺的关键是，将上引连铸引出的无氧铜杆，进行连续挤压热加工，使粗大的铸造金相组织，转变为细小均匀的再结晶组织。粗略地估算，将上引杆的柱状晶折算为同体积的等轴晶，晶粒度约为2mm，挤压后得到的细晶晶粒度设为0.020mm(实际上还要小)。二者的轴长差为100倍，体积差(或单位体积内晶粒个数差)则为10⁶倍。具有细晶粒金相组织(如图3所示，为横向金相组织图，图中的挤压产品横向晶粒尺寸为0.005mm，小于0.020mm)。细化晶粒是既提高强度又改善塑性和韧性最有效的金属强化方法。