[发明专利]铜材的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属加工行业，更具体而言，涉及一种铜材的加工方法，尤其涉及铜材的连续加工方法。

背景技术

铜及铜合金带材(以下简称铜带)被广泛的应用在通讯电子、计算机和电缆、输变电、太阳能、建筑装潢等行业，铜及铜合金管材(以下简称铜管)被用在制冷空调、海水淡化、船舶、建筑等行业，两者的年用量超过300万吨。因此，随着社会经济的发展，对各种铜材的需求量很大。相比较而言，目前对各种铜材的加工技术显得比较落后，不能满足铜材不断增长的需要。

其中，连铸连轧作为一种高效的金属加工方法，在钢铁行业已经得到了广泛的应用，其与传统的方法相比，高效，低耗，节能。板坯，薄板和方坯的连铸连轧已在钢铁行业占据了统治地位。而在现有的铜加工行业，如铜带、铜管、铜排、铜扁线、铜棒和铜异型材的加工，还不能做到真正的连铸连轧。下面以铜带和铜管为例对现有铜材加工工艺给以介绍。

现有的铜带的制造方法主要为热轧法和水平连铸冷轧法。

铜带的热轧法，是将熔化的铜水经半连续铸造机下引铸造成矩型铸锭，热轧前再将铸锭经专用的加热炉加热到热轧温度后送入热轧机进行反复多次的轧制，随后经过表面处理、冷轧、热处理等工序制成铜带产品。热轧法成熟、稳定，加工产品的品质好。但由于是半连续铸造，铸造与轧制分开进行，铸锭在完全冷却的条件下存放。对于铜及铜合金来说热轧前的加温一般要超过800℃。这个加热的过程要消耗很大的能源。另外传统的热轧机设备成本很大。所以，热轧法能耗高，设备投资大，且无法生产超长铜带，生产效率底。

水平连铸冷轧法，是采用水平连铸机将熔化的铜水直接铸造成铜带坯，铜带坯经表面处理(铣面)后直接进行冷轧。该方法是连续的，可以生产超长的大坯重铜带。但是，现有水平的连铸一般采用石墨结晶器，铸速慢，一般铸速仅为每分钟几百毫米，结晶器寿命短，铸造成本高。另外，仅有部分的铜合金适应水平连铸工艺。此外，由于采用的是铸造坯冷轧的方式生产铜带，没有热轧的过程，所生产的铜带在机械性能上不如热轧法，存在很多缺陷。

此外，铜管的挤压法，也是采用半连铸成圆铸锭加热后送入挤压机挤压，挤压后的管坯经过冷轧冷拔、热处理等制成成品。但是，为制造大坯重的盘管，就需要大型的昂贵的挤压机，如一般情况下，3000吨的挤压机挤压紫铜盘管，单根坯重一般不超过500KG。铜管挤压法与铜带热轧法具有类似的缺点。

上世纪80年代后期，在紫铜管行业产生了一种新型的加工方法，即水平连铸行星轧制法。采用水平连铸直接铸造空心管坯，再经过行星轧管机一道次大压下量轧制成铜管坯。由于行星轧机的单道次大变形量可以产生很大的变形热，在轧制紫铜时其变形热可超过紫铜的再结晶温度，即产生热轧。采用水平连铸行星轧制方法可以生产大坯重的管坯，现在可以生产单支2000KG的铜盘管。水平连铸行星轧制法由于其产品具有良好的热轧品质和适中的设备投入，已经在国内紫铜管行业占据了90％以上的市场份额，取得了巨大的成功。但该方法也有一些问题。水平连铸技术要求水平高，原材料要求高，无法用废杂铜来生产；且水平连铸的铸速低，一般铸造不超过600mm/mi n，铸造结晶器寿命也低；此外，行星轧机结构复杂，故障率高，轧机工况复杂，轧制时通过变形热使铜管从冷轧至热轧，轧辊从室温升至700℃以上，这样的工况对于轧辊及芯棒的材料都是严重的考验。另外，根据现有的试验结果来看，该方法只适用紫铜和磷脱氧铜的生产，还无法稳定的生产其他铜合金管，与现有市场的要求相比，该方法单线产品产能偏低，一般仅为10000-20000吨/年。

其它铜材如铜排，铜扁线，铜棒和铜异型材，目前主要采用挤压或者连续挤压的方法生产。

总结现有铜材的生产方法，具有如下的缺点：

1、铸造与轧制(或挤压)加工是分开的，不是在线的，由连铸产生在铸锭上的热量被浪费了。

2、对于热加工(热轧或挤压法)来说，在加工前需要进行加热，需要昂贵的热加工设备的投入，且不能生产连续超长的产品。

3、冷轧方法可以生产超长产品，但是采用铸态冷轧，产品质量差。

因此，需要寻找一种铜材的加工方法，能够实现连续快速的生产、提高生产效率，并最好能够利用连铸产生在铸锭上的热量，同时还可以保证铜材的质量、生产出超长的铜材产品。

发明内容

为了解决上述现有技术中铜材的加工方法存在效率低、浪费能源、不能生产超长产品等缺点，本发明提供了一种铜材的连续加工方法，实现连续生产、提高了生产效率，并可以利用连铸产生在铜铸锭上的热量进行连轧、节省能源，同时在保证铜材加工质量的情况下，可以生产超长的产品。