CN102154599A

CN102154599A - 一种白铜合金管材短流程高效生产方法

Info

Publication number: CN102154599A
Application number: CN 201110064777
Authority: CN
Inventors: 谢建新; 刘新华; 梅俊; 刘雪峰
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2031-03-17
Also published as: CN102154599B

Abstract

一种白铜合金管材短流程高效生产方法，属于金属材料领域。采用热冷组合铸型水平连铸工艺生产的白铜管材作为坯料，对白铜直管生产过程，管坯直接进行冷轧，总变形量50％～90％，单道次变形量≤20%～25%。对白铜盘管生产过程，将管坯进行总变形量≤50％～70％的冷轧变形，单道次变形量≤20%～25%，轧制完成后进行低温回复退火，温度300～550℃，退火时间1～2h，退火保护气氛2%H₂+余量N₂，退火后的盘管坯需经串连拉或三联拉进行一次盘拉前的精整，后续盘拉过程，平均道次延伸系数1.2～1.5，盘拉速度1～1000m/min。与传统铸轧拉法生产白铜管材相比，本发明工艺流程短，退火次数显著减少，退火温度降低，有利于节约能源，提高生产效率。

Description

一种白铜合金管材短流程高效生产方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种白铜管材短流程高效制备方法，尤其是一种薄壁白铜直管、盘管的短流程制备方法。

背景技术

国内外白铜合金管材的生产主要采用“半连铸实心铸锭—热挤压管坯—冷轧—拉拔”的制管工艺（简称挤轧拉法），由于冷轧、拉伸道次多，加上扒皮、酸洗、中间退火等工艺，其总加工工序多达二十多个道次[见：郭莉，李耀群，冷凝管生产技术，P.30～32，冶金工业出版社，2007]，导致工艺流程长、能耗大、成材率低、成本高等一系列问题。

采用先进的短流程工艺生产白铜合金管材成为近年来研究开发的重点和方向。目前研究主要集中在采用连铸的方法直接制备白铜管坯，取代传统的“半连铸实心铸锭－热挤压管坯”的制坯工艺，结合后续的加工成形，以生产不同规格的白铜直管和盘管。

其中“铸轧拉法”（水平连铸空心管坯－表面铣面、内表面刷铣－行星轧制/冷轧－盘拉或直拉的生产工艺，简称铸轧拉法）的特点是采用普通水平连铸工艺制备管坯。由于连铸管坯的内外表面易产生橘皮、偏析瘤、微裂纹、褶皱等缺陷，因此对管坯进行后续加工成形前须进行内外表面铣面，一方面增加了工序，降低了成材率，另一方面管坯内表面缺陷（如内表面褶皱）只能采用钢丝刷进行刷铣（抛光），难以有效消除，被带入后续加工工序，严重影响产品的质量。此外，普通水平连铸管坯组织为发达的径向柱状晶组织，致密度较低，不利于后续冷加工（轧制、拉拔）的轴向延伸变形。

采用“连续定向凝固制备小直径薄壁管坯—直拉或盘拉”的生产方法[见：谢建新等，铜及铜合金精密管材短流程制备工艺，中国发明专利，ZL200710065281.9，2009-06-10]，可制备具有连续柱状晶组织的高质量管材，但所制备管材的直径和壁厚较小，连铸速度较慢，只适合于小批量生产高品质的白铜管材，难以满足大规模工业生产需要。

本发明申请人等发明的热冷组合铸型水平连铸[见：谢建新等，一种白铜管材热冷组合铸型水平连铸工艺与设备，中国发明专利，申请号201010501407.4，申请日 2010-10-09]是新近开发的一种大直径白铜管材高效连铸新工艺，该工艺可实现较大直径（如直径Ф50mm以上）和壁厚较大（如5mm以上）管材的连铸，连铸管材内外表面质量高，可不进行铣面直接进行冷加工成形；管材具有轴向取向度高的柱状晶组织，十分有利于后续冷加工（如轧制、拉拔）的轴向延伸变形。

因此，热冷组合铸型水平连铸为白铜管材的短流程、高效制备提供了崭新的途径，以该发明专利为基础，可以开发铜合金管材的短流程高效生产方法。

发明内容

本发明的目的是针对白铜管材现有生产方法的工艺流程长，成材率低等问题，为高效生产优质白铜管材，提高成材率，降低生产成本，提供一种运用热冷组合铸型连铸工艺并结合特定的成形加工工艺和退火工艺的白铜管材短流程高效生产方法。

一种白铜合金管材短流程高效生产方法，具体步骤如下：

步骤一：采用热冷组合铸型水平连铸制备直径为Ф50～120mm，壁厚为3～20mm的BFe10白铜管坯；

步骤二：根据两类直管类和盘管类管材产品的不同，采用两种不同的后续加工工艺：（1）白铜直管生产过程，可将步骤一中所述管坯直接进行冷轧，总变形量50％～90％，单道次变形量≤20%～25%；轧制过程可不进行中间退火，也可进行低温退火，使管材消除加工硬化的同时保持沿轴向取向的组织以有利于后续继续加工，退火温度300～550℃，退火时间1～2h；按上述工艺可生产的白铜冷轧直管直径Ф15～45mm，壁厚0.5～2.5mm，成品直管长度≤15m。（2）白铜盘管生产过程，将管坯进行总变形量≤50％～70％的冷轧变形，单道次变形量≤20%～25%，轧制过程可不进行中间退火，轧制完成后进行低温回复退火，以保证管材既有良好的冷加工性能又保持取向组织，退火温度300～550℃，退火时间1～2h，退火保护气氛2%H₂+余量N₂，退火后的盘管坯需经串连拉或三联拉进行一次盘拉前的精整，后续盘拉过程，平均道次延伸系数1.2～1.5，盘拉速度1～1000m/min，可生产白铜盘管直径Ф5～50mm，壁厚0.5～3mm，卷重400～700Kg。

步骤三：将步骤二中成形后的管材根据需要进行成品光亮退火，主要是改变加工组织和得到所需要的性能，并使产品具有光亮的表面状态，满足产品的使用要求。管材达到成品尺寸后，根据退火设备类型、管材尺寸、供货状态等制定退火工艺，一般软制品退火温度690～750℃，退火时间40～60min；半硬制品退火温度550～740℃，退火时间40～60min，退火保护气氛2%H₂+余量N₂。

本发明的优点在于：

1、采用热冷组合铸型水平连铸工艺生产的白铜管材作为坯料，由于该坯料内外表面质量高，不需进行铣面可直接进行后续轧制，减少了工序，提高了成材率；

2、本发明所提供的生产方法其后续加工工艺与传统白铜管材生产方法相比，有利于显著提高生产效率。传统铸轧拉法生产采用的管坯为发达的径向柱状晶组织，此种管坯由于塑性加工性能较差，可在不退火的情况下连续进行冷加工的变形量较小，因此生产效率较低；而本发明所采用的管坯具有沿轴向取向的组织，在轴向延伸加工（轧制和盘拉）过程中，能保持较好的塑性加工能力而无需中间退火处理，因此生产效率高。

3、本发明所提供的生产方法与传统铸轧拉法生产白铜管材相比，退火次数显著减少，退火温度也显著降低，甚至无需中间退火，因此不仅更加有利于节约能源，而且有利于提高生产效率。

具体实施方式：

实施例1：尺寸为Ф50×5mm B10白铜直管（软态）的生产方法

①采用热冷组合铸型水平连铸制备直径Ф70×8mm管坯，铜液熔化温度1250℃，保温温度1200℃，热型（铸型加热）温度1200℃，冷型冷却水（水冷铜套）流量600L/h，牵引速度150mm/min。

②对步骤一中所制备的管坯进行3道次的三辊周期式冷轧，平均道次变形量为20％，各道次变形量随累积变形量的增大逐渐减小，轧制过程可不进行中间退火。

③将轧后管材进行光亮退火，退火温度730℃，退火时间50min，退火保护气氛2%H₂+余量N₂，目的是得到软态的成品管材，性能达到使用要求。

实施例2：尺寸为Ф20×1mm B10白铜直管（半硬态）的生产方法

①采用热冷组合铸型水平连铸制备直径Ф50×5mm管坯，铜液熔化温度1250℃，保温温度1200℃，热型（铸型加热）温度1200℃，冷型冷却水（水冷铜套）流量600L/h，牵引速度150mm/min。

②对步骤一中所制备的管坯进行8道次的三辊周期式冷轧，平均道次变形量为20％，各道次变形量随累积变形量的增大逐渐减小，轧制过程可不进行中间退火。

③将轧后管材进行光亮退火，退火温度550℃，退火时间50min，退火保护气氛2%H₂+余量N₂，目的是得到半硬态的成品管材，性能达到使用要求。

实施例3：尺寸为Ф15×1mm B10白铜盘管（软态）的生产方法

①采用热冷组合铸型水平连铸制备直径Ф50×5mm管坯，铜液熔化温度1250℃，保温温度1200℃，热型（铸型加热）温度1200℃，冷型冷却水（水冷铜套）流量700L/h，牵引速度200mm/min。

②对步骤一中所制备的管坯进行大变形行星轧制，变形量40～50％。

③将轧后的管坯进行1～3道次的串连拉或三联拉，变形量15％～25％，目的是将管材进行盘拉前的精整。

④将精整后的管坯进行低温回复退火，退火温度为400℃，退火时间为1h，退火保护气氛2%H₂+余量N₂。

⑤将低温回复退火后的管坯进行盘拉，平均道次延伸系数为1.3，拉伸道次为3～4道次，盘拉速度500m/min。

⑥将盘拉后的管材进行光亮退火，退火温度700℃，退火时间40min，退火保护气氛2%H₂+余量N₂，目的是得到软态的成品管材，性能达到使用要求。

实施例4：尺寸为Ф20×0.75mm B10白铜盘管（半硬态）的生产方法

②对步骤一中所制备的管坯进行3～5道次的三辊周期式冷轧，平均道次变形量为20％，总变形量50％～60％，各道次变形量随总变形量的增大逐渐减小，轧制过程可不进行中间退火。

④将精整后的管坯进行低温回复退火，退火温度为400℃，退火时间为1h。

⑥将盘拉后的管材进行光亮退火，退火温度550℃，退火时间40min，退火保护气氛2%H₂+余量N₂，目的是得到半硬态的成品管材，性能达到使用要求。

Claims

1.一种白铜合金管材短流程高效生产方法，其特征是具体步骤如下：

步骤二：根据两类直管类和盘管类管材产品的不同，采用两种不同的后续加工工艺：

（1）白铜直管生产过程，将步骤一中所述管坯直接进行冷轧，总变形量50％～90％，单道次变形量≤20%～25%；轧制过程不进行中间退火，或进行低温退火，使管材消除加工硬化的同时保持沿轴向取向的组织以有利于后续继续加工，退火温度300～550℃，退火时间1～2h；按上述工艺能生产的白铜冷轧直管直径Ф15～45mm，壁厚0.5～2.5mm，成品直管长度≤15m；

（2）白铜盘管生产过程，将管坯进行总变形量≤50％～70％的冷轧变形，单道次变形量≤20%～25%，轧制过程不进行中间退火，轧制完成后进行低温回复退火，以保证管材既有良好的冷加工性能又保持取向组织，退火温度300～550℃，退火时间1～2h，退火保护气氛2%H₂+余量N₂，退火后的盘管坯需经串连拉或三联拉进行一次盘拉前的精整，后续盘拉过程，平均道次延伸系数1.2～1.5，盘拉速度1～1000m/min，能生产白铜盘管直径Ф5～50mm，壁厚0.5～3mm，卷重400～700Kg；

步骤三：将步骤二中成形后的管材根据需要进行成品光亮退火，改变加工组织和得到所需要的性能，并使产品具有光亮的表面状态，满足产品的使用要求；管材达到成品尺寸后，根据退火设备类型、管材尺寸、供货状态制定退火工艺，软制品退火温度690～750℃，退火时间40～60min；半硬制品退火温度550～740℃，退火时间40～60min，退火保护气氛2%H₂+余量N₂。