CN105729064A - 一种短流程高性能无氧铜带的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所揭示的一种短流程高性能无氧铜带的生产方法,包括如下步骤:水平连铸引锭拉坯、双面铣削面铣面、铜带可逆粗中轧、厚带纵剪机组初剪边、钟罩式光亮退火炉一次退火、厚带脱脂清洗线表面清洗、四辊可逆精轧机精轧、钟罩式光亮退火炉成品二次退火、薄带脱脂清洗线表面清洗、后处理。本发明通过对工艺流程的优化以及粗轧和精轧工序的加工道次的优化,缩短了加工流程,提高了生产效率,减少了加工时间,通过对退火温度、保温时间、保护气流量的优化,提升产品的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜带的生产方法,尤其涉及一种短流程高性能无氧铜带的生产方法。
背景技术
铜及铜合金板带材是铜加工中的重要产品,是国民经济建设中不可或缺的金属材料,具有优良的导电、导热、耐蚀、电连接、电接触、弹性等,被广泛应用于各工业领域,如机械、电子、汽车、电力、通信、交通等。2014年,我国铜板带生产企业有300余家,产量为250万吨,进口量为35.82万吨,出口量为18.95万吨,此数据每年还呈现上升趋势,我国一般产品已经出现过剩,高档产品仍依赖进口,我国铜板带加工水平普遍落后于发达国家,不能满足飞速发展的行业要求。近年来,具有高导热、高导电、高致密度、高延伸率等特性的高性能铜带是真空电子等间断领域的基本材料,我国大部分铜加工企业采用的生产方法存在工艺流程长、成材率低、性能差等缺点,很难满足我国配套行业的要求。因此,流程短、性能高的无氧铜带成了国内诸多铜加工工作的重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种短流程高性能无氧铜带的生产方法,通过对工艺流程的优化以及粗轧和精轧工序的加工道次的优化,缩短了加工流程,提高了生产效率,减少了加工时间,通过对退火温度、保温时间、保护气流量的优化,提升产品的性能。
本发明的技术方案为:一种短流程高性能无氧铜带的生产方法,具体包括如下步骤:
a、水平连铸引锭拉坯:将电解铜加入熔化炉内熔炼,控制熔炼温度1150-1200℃,并向熔化炉内加入100-150mm厚度的木炭作为覆盖剂,熔化炉内电解铜形成的铜液潜流到保温炉腔内,控制保温炉温度为1180-1250℃,且保温炉内使用石墨鳞片作为覆盖剂,铜液在重力作用下,流入结晶器内石墨模具中形成铜坯,并由引锭机通过拉、停、反推、停的循环动作连续引拉,控制引锭机速度为100-150mm/min,所述结晶器内冷却水温为20-25℃,冷却水压1.0-1.2Mpa,石墨模具尺寸为450*17mm;
b、双面铣削面铣面:将上述步骤a生产的无氧铜带坯进行双面铣面及铣削作业,去除表面氧化层,具体为将无氧铜带上下两面各铣削0.3-0.6mm,铣削速度3m/min,达到表面光洁,无缺陷的标准;
c、铜带可逆粗中轧:将步骤b铣削后的无氧铜带坯通过铜带可逆粗轧机经过10个道次粗轧,将铜带加工成厚度为0.55mm的半成品,其中每道轧制的主要参数为:
第一道次:入口辊缝17.0mm,出口辊缝13.0mm,加工率23.53%,速度60m/min,轧制力260t,前张力83KN,后张力80KN,弯辊力15t;
第二道次:入口辊缝13.0mm,出口辊缝9.5mm,加工率26.92%,速度100m/min,轧制力360t,前张力83KN,后张力80KN,弯辊力15t;
第三道次:入口辊缝9.5mm,出口辊缝6.8mm,加工率28.42%,速度150m/min,轧制力340t,前张力75KN,后张力80KN,弯辊力15t;
第四道次:入口辊缝6.8mm,出口辊缝4.7mm,加工率30.88%,速度150m/min,轧制力320t,前张力75KN,后张力68KN,弯辊力20t;
第五道次:入口辊缝4.7mm,出口辊缝3.2mm,加工率31.91%,速度150m/min,轧制力310t,前张力50KN,后张力68KN,弯辊力25t;
第六道次:入口辊缝3.2mm,出口辊缝2.3mm,加工率28.13%,速度200m/min,轧制力260t,前张力50KN,后张力45KN,弯辊力25t;
第七道次:入口辊缝2.3mm,出口辊缝1.6mm,加工率30.43%,速度250m/min,轧制力220t,前张力40KN,后张力45KN,弯辊力28t;
第八道次:入口辊缝1.6mm,出口辊缝1.1mm,加工率31.25%,速度280m/min,轧制力220t,前张力40KN,后张力35KN,弯辊力27t;
第九道次:入口辊缝1.1mm,出口辊缝0.75mm,加工率31.82%,速度300m/min,轧制力180t,前张力33N,后张力35KN,弯辊力30t;
第十道次:入口辊缝0.75mm,出口辊缝0.55mm,加工率26.67%,速度300m/min,轧制力170t,前张力28N,后张力33KN,弯辊力28t;
d、厚带纵剪机组初剪边:将步骤c粗轧后的无氧铜带厚带剪边处理,两边各剪掉10mm,边部的细微裂口全部被切除,边部完好整齐;
e、钟罩式光亮退火炉一次退火:将步骤d剪边后的无氧铜带卷放入钟罩式光亮退火炉中在保护性气体下进行退火作业处理,其中保护性气体为纯度达99.95%的氮气,气体流量为3m3/h,退火温度控制为350℃,加热时间控制为3h,保温时间控制为6h,控制出炉温度小于90℃;
f、厚带脱脂清洗线表面清洗:将步骤e一次退火后的无氧铜带卷经过厚带脱脂清洗线进行表面清洗,去除退火后无氧铜带表面残留的水迹润滑液残留,使无氧铜带表面光洁,无表面缺陷;
g、四辊可逆精轧机精轧:经过步骤f厚带脱脂清洗线清洗的无氧铜带卷,经过四辊可逆精轧机3个道次的加工,制备成厚度为0.1mm的成品,其中轧制的参数如下:
第一道次:入口辊缝0.55mm,出口辊缝0.28mm,加工率49.09%,速度180m/min,轧制力72t,前张力13KN,后张力13.6KN,弯辊力0-3t;
第二道次:入口辊缝0.28mm,出口辊缝0.17mm,加工率39.28%,速度360m/min,轧制力75t,前张力8KN,后张力8.6KN,弯辊力-2t-3t;
第三道次:入口辊缝0.17mm,出口辊缝0.10mm,加工率42.35%,速度360m/min,轧制力75t,前张力4KN,后张力4.3KN,弯辊力-3-2t;
h、钟罩式光亮退火炉成品二次退火:将步骤g精轧后的无氧铜带卷放入钟罩式光亮退火炉中在保护性气体下进行退火作业处理,其中保护性气体为纯度达99.95%的氮气,气体流量为7m3/h,退火温度控制为250~300℃,加热时间控制为3h,保温时间控制为6h,控制出炉温度小于90℃;
i、薄带脱脂清洗线表面清洗:将退火后的无氧铜带卷经过薄带脱脂清洗线进行表面清洗,去除退火后无氧铜带坯表面残留的水迹润滑液残留和氧化物,使无氧铜带表面光洁,无任何表面缺陷;
j、后处理,将步骤i中清洗完的无氧铜带进行分切,检验,然后包装入库存储。
所述步骤l中检验包装工序为:将分切好的无氧铜带抽样进行理化检验,测试无氧铜带的含氧量小于5ppm,导电率大于101IACS,厚度公差0.10±0.001mm,抗拉强度大于240Mpa,延伸率大于25%,合格后进行包装。
有益效果:本发明所揭示的一种短流程高性能无氧铜带的生产方法,通过对工艺流程的优化,相对于原先的加工工序减少了两道松卷,一道退工及一道清洗工序,有效减少了加工时间,提高了生产效率,同时在粗轧工序中通过控制各个道次的参数,只需10道次就可以将铜带轧制0.55mm,相对于原先的工艺不仅加工精度提高,还减少了一个道次,同时在一次退火处理中,通过采用钟罩式光亮退火炉相对于原有工艺退火温度降低了30℃,保温时间降低了1h,氮气气流也减少了6m3/h,精轧中只需要三个道次就可实现0.1mm的加工精度,二次退火处理中,退火温度降低了30℃,保温时间减少1h,氮气气流减少8m3/h,本发明通过对生产工艺的优化,不仅缩短了加工流程,提高了生产效率,减少了加工时间,加工后的铜带产品导电率大于101IACS,厚度公差0.10±0.001mm,抗拉强度大于240Mpa,延伸率大于25%,性能得到大大的提升,此外退火温度的降低,氮气气流用量减少也降低了生产成本。
具体实施方式
下面将结合具体实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种短流程高性能无氧铜带的生产方法,具体包括如下步骤:
a、水平连铸引锭拉坯:以电解铜为原料,加入熔化炉内熔炼,熔炼温度保持在1150-1200℃,向熔化炉内加入100-150mm厚度的木炭作为覆盖剂,熔化炉内铜液通过炉膛底部的流槽潜流到保温炉腔内,保温炉温度保持在1180-1250℃,且保温炉使用石墨鳞片作为覆盖剂,所述保温炉内铜液液位高度为50-70mm,铜液在重力作用下,流入结晶器内石墨模具中形成铜坯,并由引锭机通过拉、停、反推、停的循环动作连续引拉,控制引锭机速度为100-150mm/min,所述结晶器内冷却水温为20-25℃,冷却水压1.0-1.2Mpa,石墨模具尺寸为450*17mm;
b、双面铣削面铣面:上述熔炼工段生产的无氧铜带坯,表面残留的铜氧化物,必须进行铣面作业,去除表面氧化层,将无氧铜带坯经过双面铣面及铣削工序,将无氧铜带上下两面各铣削0.3-0.6mm,铣削速度3m/min,达到表面光洁,无缺陷的标准;
c、铜带可逆粗中轧:铣削后的无氧铜带坯经铜带可逆粗轧机经过10个道次,将铜带加工成厚度为0.55mm的半成品,其中每道轧制的主要参数为:
第一道次:入口辊缝17.0mm,出口辊缝13.0mm,加工率23.53%,速度60m/min,轧制力260t,前张力83KN,后张力80KN,弯辊力15t;
第二道次:入口辊缝13.0mm,出口辊缝9.5mm,加工率26.92%,速度100m/min,轧制力360t,前张力83KN,后张力80KN,弯辊力15t;
第三道次:入口辊缝9.5mm,出口辊缝6.8mm,加工率28.42%,速度150m/min,轧制力340t,前张力75KN,后张力80KN,弯辊力15t;
第四道次:入口辊缝6.8mm,出口辊缝4.7mm,加工率30.88%,速度150m/min,轧制力320t,前张力75KN,后张力68KN,弯辊力20t;
第五道次:入口辊缝4.7mm,出口辊缝3.2mm,加工率31.91%,速度150m/min,轧制力310t,前张力50KN,后张力68KN,弯辊力25t;
第六道次:入口辊缝3.2mm,出口辊缝2.3mm,加工率28.13%,速度200m/min,轧制力260t,前张力50KN,后张力45KN,弯辊力25t;
第七道次:入口辊缝2.3mm,出口辊缝1.6mm,加工率30.43%,速度250m/min,轧制力220t,前张力40KN,后张力45KN,弯辊力28t;
第八道次:入口辊缝1.6mm,出口辊缝1.1mm,加工率31.25%,速度280m/min,轧制力220t,前张力40KN,后张力35KN,弯辊力27t;
第九道次:入口辊缝1.1mm,出口辊缝0.75mm,加工率31.82%,速度300m/min,轧制力180t,前张力33N,后张力35KN,弯辊力30t;
第十道次:入口辊缝0.75mm,出口辊缝0.55mm,加工率26.67%,速度300m/min,轧制力170t,前张力28N,后张力33KN,弯辊力28t;
d、厚带纵剪机组初剪边:经过粗轧机10个道次的轧制,无氧铜带坯的边部在压力轧制的作用下,已经出现细微的锯齿形的裂口,为了防止无氧铜带坯在后续工序中拉力拉断,必须进行无氧铜带厚带剪边处理,将两边各剪掉10mm,边部的细微裂口全部被切除,边部完好整齐;
e、钟罩式光亮退火炉退火:将剪边后的无氧铜带卷放入钟罩式光亮退火炉中在保护性气体下进行退火作业处理,其中保护性气体为纯度达99.95%的氮气,气体流量为3m3/h,退火温度控制为350℃,加热时间控制为3h,保温时间控制为6h,控制出炉温度小于90℃,因为经过粗轧机轧制10道次后,总加工率为96%,铜带的加工硬度可达洛氏500以上,必须进行退火作业才能进行后续作业,由于无氧铜厚带在氮气的保护性气氛中进行退火,没有发生氧化反应,可以使得无氧铜带退火后表面光亮无氧化现象;
f、厚带脱脂清洗线表面清洗:将退火后无氧铜带卷经过厚带脱脂清洗线进行表面清洗,去除退火后无氧铜带表面残留的水迹润滑液残留,使无氧铜带表面光洁,无表面缺陷;
g、四辊可逆精轧机精轧:经过厚带脱脂清洗线清洗的无氧铜带卷,经过四辊可逆精轧机3个道次的加工,将无氧铜带卷加工成厚度为0.1mm的成品要求,其中轧制的参数如下:
第一道次:入口辊缝0.55mm,出口辊缝0.28mm,加工率49.09%,速度180m/min,轧制力72t,前张力13KN,后张力13.6KN,弯辊力0-3t;
第二道次:入口辊缝0.28mm,出口辊缝0.17mm,加工率39.28%,速度360m/min,轧制力75t,前张力8KN,后张力8.6KN,弯辊力-2t-3t;
第三道次:入口辊缝0.17mm,出口辊缝0.10mm,加工率42.35%,速度360m/min,轧制力75t,前张力4KN,后张力4.3KN,弯辊力-3-2t;
h、钟罩式光亮退火炉成品二次退火:将精轧后的无氧铜带卷放入钟罩式光亮退火炉中在保护性气体下进行退火作业处理,其中保护性气体为纯度达99.95%的氮气,气体流量为7m3/h,退火温度控制为250~300℃,加热时间控制为3h,保温时间控制为6h,控制出炉温度小于90℃,经过精轧机轧制的铜带加工硬度为350HV,需经过退火后才可达到成品性能要求;
i、薄带脱脂清洗线表面清洗:将退火后的无氧铜带卷经过薄带脱脂清洗线进行表面清洗,去除退火后无氧铜带坯表面残留的水迹润滑液残留和氧化物,使无氧铜带表面光洁,无任何表面缺陷;
j、薄带纵剪机组成品分切:薄带纵剪机组就是将宽幅的无氧铜带分切成成品要求的窄带宽度的过程;
k、包装机组包装和理化检验:将分切好的无氧铜带抽样进行理化检验,测试无氧铜带的含氧量小于5ppm,导电率大于101IACS,厚度公差0.10±0.001mm,抗拉强度大于240Mpa,延伸率大于25%,合格后进行包装,以防止氧化和表面污染;
l、入库检验、存储:检测无氧铜带的重量、厚度、宽度,无氧铜带的密度8.9g/cm3,然后进行仓库存储。
以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等,均归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。
Claims (2)
1.一种短流程高性能无氧铜带的生产方法,其特征在于包括如下步骤:
a、水平连铸引锭拉坯:将电解铜加入熔化炉内熔炼,控制熔炼温度1150-1200℃,并向熔化炉内加入100-150mm厚度的木炭作为覆盖剂,熔化炉内电解铜形成的铜液潜流到保温炉腔内,控制保温炉温度为1180-1250℃,且保温炉内使用石墨鳞片作为覆盖剂,铜液在重力作用下,流入结晶器内石墨模具中形成铜坯,并由引锭机通过拉、停、反推、停的循环动作连续引拉,控制引锭机速度为100-150mm/min,所述结晶器内冷却水温为20-25℃,冷却水压1.0-1.2Mpa,石墨模具尺寸为450*17mm;
b、双面铣削面铣面:将上述步骤a生产的无氧铜带坯进行双面铣面及铣削作业,去除表面氧化层,具体为将无氧铜带上下两面各铣削0.3-0.6mm,铣削速度3m/min,达到表面光洁,无缺陷的标准;
c、铜带可逆粗中轧:将步骤b铣削后的无氧铜带坯通过铜带可逆粗轧机经过10个道次粗轧,将铜带加工成厚度为0.55mm的半成品,其中每道轧制的主要参数为:
第一道次:入口辊缝17.0mm,出口辊缝13.0mm,加工率23.53%,速度60m/min,轧制力260t,前张力83KN,后张力80KN,弯辊力15t;
第二道次:入口辊缝13.0mm,出口辊缝9.5mm,加工率26.92%,速度100m/min,轧制力360t,前张力83KN,后张力80KN,弯辊力15t;
第三道次:入口辊缝9.5mm,出口辊缝6.8mm,加工率28.42%,速度150m/min,轧制力340t,前张力75KN,后张力80KN,弯辊力15t;
第四道次:入口辊缝6.8mm,出口辊缝4.7mm,加工率30.88%,速度150m/min,轧制力320t,前张力75KN,后张力68KN,弯辊力20t;
第五道次:入口辊缝4.7mm,出口辊缝3.2mm,加工率31.91%,速度150m/min,轧制力310t,前张力50KN,后张力68KN,弯辊力25t;
第六道次:入口辊缝3.2mm,出口辊缝2.3mm,加工率28.13%,速度200m/min,轧制力260t,前张力50KN,后张力45KN,弯辊力25t;
第七道次:入口辊缝2.3mm,出口辊缝1.6mm,加工率30.43%,速度250m/min,轧制力220t,前张力40KN,后张力45KN,弯辊力28t;
第八道次:入口辊缝1.6mm,出口辊缝1.1mm,加工率31.25%,速度280m/min,轧制力220t,前张力40KN,后张力35KN,弯辊力27t;
第九道次:入口辊缝1.1mm,出口辊缝0.75mm,加工率31.82%,速度300m/min,轧制力180t,前张力33N,后张力35KN,弯辊力30t;
第十道次:入口辊缝0.75mm,出口辊缝0.55mm,加工率26.67%,速度300m/min,轧制力170t,前张力28N,后张力33KN,弯辊力28t;
d、厚带纵剪机组初剪边:将步骤c粗轧后的无氧铜带厚带剪边处理,两边各剪掉10mm,边部的细微裂口全部被切除,边部完好整齐;
e、钟罩式光亮退火炉一次退火:将步骤d剪边后的无氧铜带卷放入钟罩式光亮退火炉中在保护性气体下进行退火作业处理,其中保护性气体为纯度达99.95%的氮气,气体流量为3m3/h,退火温度控制为350℃,加热时间控制为3h,保温时间控制为6h,控制出炉温度小于90℃;
f、厚带脱脂清洗线表面清洗:将步骤e一次退火后的无氧铜带卷经过厚带脱脂清洗线进行表面清洗,去除退火后无氧铜带表面残留的水迹润滑液残留,使无氧铜带表面光洁,无表面缺陷;
g、四辊可逆精轧机精轧:经过步骤f厚带脱脂清洗线清洗的无氧铜带卷,经过四辊可逆精轧机3个道次的加工,制备成厚度为0.1mm的成品,其中轧制的参数如下:
第一道次:入口辊缝0.55mm,出口辊缝0.28mm,加工率49.09%,速度180m/min,轧制力72t,前张力13KN,后张力13.6KN,弯辊力0-3t;
第二道次:入口辊缝0.28mm,出口辊缝0.17mm,加工率39.28%,速度360m/min,轧制力75t,前张力8KN,后张力8.6KN,弯辊力-2t-3t;
第三道次:入口辊缝0.17mm,出口辊缝0.10mm,加工率42.35%,速度360m/min,轧制力75t,前张力4KN,后张力4.3KN,弯辊力-3-2t;
h、钟罩式光亮退火炉成品二次退火:将步骤g精轧后的无氧铜带卷放入钟罩式光亮退火炉中在保护性气体下进行退火作业处理,其中保护性气体为纯度达99.95%的氮气,气体流量为7m3/h,退火温度控制为250~300℃,加热时间控制为3h,保温时间控制为6h,控制出炉温度小于90℃;
i、薄带脱脂清洗线表面清洗:将退火后的无氧铜带卷经过薄带脱脂清洗线进行表面清洗,去除退火后无氧铜带坯表面残留的水迹润滑液残留和氧化物,使无氧铜带表面光洁,无任何表面缺陷;
j、后处理,将步骤i中清洗完的无氧铜带进行分切,检验,然后包装入库存储。
2.根据权利要求1所述的短流程高性能无氧铜带的生产方法,其特征在于:所述步骤l中检验包装工序为:将分切好的无氧铜带抽样进行理化检验,测试无氧铜带的含氧量小于5ppm,导电率大于101IACS,厚度公差0.10±0.001mm,抗拉强度大于240Mpa,延伸率大于25%,合格后进行包装。
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