CN101028644A - 铜及铜合金精密管材短流程制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种铜及铜合金精密管材短流程制备工艺，属于金属材料加工技术领域。采用连铸精确控制凝固方式，直接制备光亮薄壁管材，工艺为，将铜或铜合金在1150～1300℃下熔化，采用下拉、水平拉或上引连续定向凝固方式制备外径φ15～50mm，壁厚1～5mm的铜或铜合金管；然后经5～12道次拉拔成φ4.0×0.35～φ20.0×2.0mm的精密管材；连铸管材也可不经后续加工直接用于电子电力、水道、热交换等用途。优点在于，与传统铸坯—挤压—冷轧管—盘拉、或水平连铸—扒皮—冷轧管—盘拉的工艺相比，可显著缩短工艺，提高成材率；连铸管材具有连续柱状晶组织，其冷加工延伸变形能力优于普通铸造或变形组织的管坯，有利于提高道次加工率，减少拉拔道次，减少甚至省除中间退火工序。
Description
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，特别是提供了一种铜及铜合金精密管材短流程制备工艺。
背景技术
铜及铜合金精密管材是一类典型的高附加值铜加工材，在国民经济和国防军工各领域具有广泛用途。如电子、电力行业使用的铜管，电信行业的穿线套管，建筑业的铜水道管，电力、造船行业的冷凝管，汽车制造业的水箱散热管，空调、冰箱中的蒸发器和冷凝器用管等。另外，用于制造大电机、粒子加速器、受控聚变反应装置的大长度空芯导线也对高性能微细铜管提出了更高的要求。
常见的精密铜管生产方法主要有二种：①半连续铸坯→热挤压→冷轧管→盘拉；②水平连铸管坯→扒皮→冷轧管→盘拉[见：王乐俊，铜管生产的工艺及其特点，上海有色金属，1999，Vol.20，No.1，p.22～25；李耀群、易茵菲编著，现代铜盘管生产技术，冶金工业出版社，2005]；半连续铸锭及水平连铸管坯具有生产技术成熟、产品质量稳定的优点，但存在生产工艺复杂、流程长、能源消耗大、成本高等缺点。因此，发展短流程、低成本、节能降耗、表面质量优异、尺寸精度高的高性能精密铜管的制备加工技术十分必要。
另一方面，连续定向凝固法(也称热型连铸)将高效的连铸技术和先进的定向凝固技术有机地结合起来，综合二者的优点，弥补各自的不足，是一种新型的近终形加工技术。连续定向凝固方法可以是下拉法、水平连铸法或上引法(见：谢建新等编著，材料加工新技术与新工艺，p.82～86，冶金工业出版社，2004)中的任何一种。该法的主要优点是：铸型是加热的，型内金属液的热流主要沿拉铸方向单向传输，满足定向凝固的条件，可以得到完全单方向凝固的连续柱状组织，这种组织有利于提高线材、管材的强度、导电、加工等性能；金属凝固在铸型出口附近完成，已凝固金属与铸型之间无摩擦作用，有利于获得光亮凝固表面。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜及铜合金精密管材短流程制备工艺，采用连铸精确控制凝固方式，制备近终形光亮薄壁铜管，铜管可直接作为产品应用，也可直接用于盘拉管坯，成形小规格薄壁精密管材。
本发明所称的连铸精确控制凝固方式，是指采用连续定向凝固原理，对连铸凝固过程实行精确控制，获得具有光亮表面和连续柱状晶组织的铜管。
本发明的铜及铜合金精密管材的特点为：连铸光亮薄壁管材直径为φ15～50mm，壁厚1～5mm，具有沿长度方向连续的柱状晶组织，管材连续长度可以根据需要任意确定；将连铸光亮管材用于盘拉加工，成形小规格精密铜及铜合金管材，直径为φ4.0～20.0mm，壁厚为0.35～2.0mm。
本发明制备的铜或铜合金管材，无需退火、酸洗等处理，直接用于管材盘拉，经过5～12道次带芯头盘拉、直拉或空拉，经后加工所成形的铜或铜合金精密管材尺寸范围为φ4.0×0.35～φ20.0×2.0mm范围的铜及铜合金精密管材；根据需要在拉拔加工过程中可以施行1～2次中间退火，其退火温度低于管材的再结晶温度。
本发明工艺的优点在于：
1.与传统铸坯-挤压-冷轧管-盘拉、或水平连铸-扒皮-冷轧管-盘拉的工艺相比，可显著缩短工艺，提高成材率；连铸管材具有连续柱状晶组织，其冷加工延伸变形能力优于普通铸造或变形组织的管坯，有利于提高道次加工率，减少拉拔道次；较常规工艺可以减少1～2次甚至省除中间退火工序。如生产尺寸为φ12.0×0.7mm的精密铜管，采用半连续铸锭法生产一般需要12～14道工序，而采用本发明工艺生产只需要5～6道工序，生产效率大大提高，生产成本降低，能源消耗大幅度降低；
2.传统方法制备外径φ20mm以下的精密铜管，成品率为50～60％，而采用本发明工艺，成品率可提高到90％以上；
3.本发明工艺得到的连铸铜管组织为定向凝固组织，具有优异的塑性加工性能，有利于提高道次加工率，减少拉拔道次；较常规工艺可以减少1～2次甚至省除中间退火工序，从而可大幅度提高精密铜管的加工效率。
具体实施方式
尺寸为φ10.0×0.6mm的精密纯铜管的制备工艺。采用铜含量为99.99％的无氧铜为原料，其中氧含量低于10ppm。首先将无氧铜在1250℃下熔化，采用下拉法在专用连续定向凝固设备上以100mm/min的拉坯速度制备出φ39.0×2.0mm的光亮薄壁铜管。将光亮薄壁铜管直接进行盘拉，经7道次拉拔成φ10.0×0.6mm的精密管材，拉拔道次延伸系数在1.35～1.45之间。
Claims (4)
1、一种铜及铜合金管精密管材短流程制备工艺，其特征在于，采用连铸精确控制凝固方式，直接制备光亮薄壁管材，工艺为，首先将铜或铜合金在1150～1300℃下熔化，采用下拉法、水平连铸法或上引法在连续定向凝固设备上以10～250mm/min的拉坯速度制备铜或铜合金管；将铜或铜合金管直接进行盘拉，经5～12道次拉拔成铜或铜合金精密管材，拉拔道次延伸系数在1.30～1.50之间；连铸管材具有沿长度方向连续的柱状晶组织，不经后续加工直接用于电子电力、水道、热交换等用途。
2、按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，管材盘拉的方式为带芯头盘拉、直拉或空拉。
3、按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，根据需要在拉拔加工过程中施行1～2次中间退火，其退火温度低于管材的再结晶温度。
4、按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的铜或铜合金连铸管直径为15～50mm，壁厚为1～5mm；经后加工所成形的铜或铜合金精密管材尺寸范围为φ4.0×0.35～φ20.0×2.0mm。
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