CN105886836A - 无铅易切削黄铜管的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种力学性能优异、致密度高、切削性能好的无铅易切削黄铜管的生产方法，包括将下述质量百分比的原料Cu60～66％、Bi0.1～0.6％、Sn0.1～0.5％、Fe0.02～0.07％、Al0.2～0.8％、变质剂<0.0038％、Si0.2～0.3％、Ni<0.15％、Pb<0.15％，其余为Zn及总量不大于0.5%的杂质引铸成实心引铸棒→实心引铸棒挤压成铜管→拉伸→退火→成品铜管检验→成品铜管入库的步骤。

Description

无铅易切削黄铜管的生产方法

技术领域

本发明涉及一种水暖卫浴零部件及生产方法，特别涉及一种无铅易切削黄铜管的生产方法。

背景技术

铅黄铜具有优良的冷热加工性能、极好的切削性能和自润滑等特点，能满足各种形状零部件的铸造、锻造、机加工、抛光等工艺，因此铅黄铜被广泛应用于电子电讯、家电、航天航空、汽车、五金装饰、船舶制造以及卫浴水暖等行业。但是，铅属于有毒元素，在使用过程中，容易从基体中脱离，并且在后续的加工以及产品废弃过程中，铅都会以各种途径进入人体，严重危害人体的健康，对人造血、神经***（特别是儿童的肾及其它器官）损害很大，目前，美国、英国等先进国家已在法律方面严禁含铅的饮用水黄铜阀门或管件的销售。当铅含量过低，黄铜的切削性能受到很大影响，严重影响黄铜的后续加工。

目前，我国市场上替代铅黄铜的无铅环保黄铜使用量相对较多的主要有铋黄铜和硅黄铜。铋黄铜的切削性能比较接近铅黄铜，但铋黄铜却存在明显的缺点，即对冷却速度有很高的敏感性，容易造成开裂，另一方面无铅铋黄铜焊接性能差，因此给零部件加工带来难度，这是因为铋黄铜在 300 ～ 450 ℃ ( 中温 ) 之间有很严重的热脆现象，在这一温度段的焊接头很容易开裂，其可靠性很值得怀疑；同时无铅铋黄铜在后续金属切削加工时，如果冷却不好也容易产生热裂，所以铋黄铜很难获得广泛的推广和使用。作为铅黄铜另一种替代品的硅黄铜，其优点是热加工性能好，可焊性好，也有优良的抗脱锌性能和抗应力腐蚀性能，但切削性能与铋黄铜相差较多，冷加工效率低，切削时刀具易磨损；该无铅硅黄铜，其中的铜添加量较高，一般达 73 ～ 77 ％左右，甚至更高至 79 ～ 83 ％，因此，原料成本也比铋黄铜高得多。

中国专利号为 ZL ： 201110006965.8 公开一种无铅易切削耐腐蚀硅铋黄铜合金 , 该合金由以下质量百分比的各组分组成： Cu60.0 ％～ 65.0 ％， Si0.6 ％～ 1.8 ％， Bi0.2 ％～ 1.5 ％， Al0.02 ％～ 0.5 ％， Ni+Mn+Sn ＜ 1.5 ％，镧铈合金 0.01 ％～ 0.5 ％， B0.002 ％～ 0.02 ％，其余为锌及总量不大于 0.5 ％的杂质。该专利研究人员在含有硅元素的黄铜基体中添加铋，以改善黄铜的切削性能、热加工性能和抗应力腐蚀性能，防止材料的应力腐蚀的开裂。但是，上述专利为了显著改善基体的切削性能，其成分中硅含量都在 0.4% 以上，导致材料硬度显著增大，严重降低基体的切削性能，影响材料的使用性能，另外，上述专利加入含量 >0.6% 的 Bi ，不仅浪费材料成本容易形成不连续点状分布在基体中，容易引起热脆，影响材料的整体性能。基于此现状，本公司开展了对无铅易切削黄铜管的研究。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种力学性能优异、致密度高、切削性能好的无铅易切削黄铜管的配方及其生产方法。

为解决此技术问题，本发明采取以下方案：挤压拉制黄铜管的生产方法，包括将下述质量百分比的原料 Cu60 ～ 66 ％、 Bi0.1 ～ 0.6 ％、 Sn0.1 ～ 0.5 ％、 Fe0.02 ～ 0.07 ％、 Al0.2 ～ 0.8 ％、变质剂 <0.0038 ％、 Si0.2 ～ 0.3 ％、 Ni<0.15 ％、 Pb <0.15 ％，其余为 Zn 及总量不大于 0.5% 的杂质引铸成实心引铸棒→实心引铸棒挤压成铜管→拉伸→退火→成品铜管检验→成品铜管入库的步骤；其中：所述引铸实心引铸棒的步骤 , 包括：

1 ）在工频炉中先加入 100~150Kg 的无铅硅黄铜屑，所述无铅硅黄铜屑总加入量为总原料的 20% ，所述无铅硅黄铜屑中含有 Ni 、 Pb 及 Fe ，因此后续制备工艺中无需加入，如果后续炉前取样检测成分发现 Fe 含量不在 0.02 ～ 0.07 ％比例范围内的话再补入铜铁合金或者冲淡 Fe 含量，将已敲碎的粒度控制在 2cm 内的工业硅，装入合适直径的铜管内，分成若干份，置于坩埚底部的铜屑上，再加入 200 ～ 300kg 的无铅硅黄铜屑覆盖，撒上 2.5kg 熔炼清渣剂，最后在表面覆盖上厚度为 3~5cm 的煅烧木炭，打 380V 的高压，让铜屑和工业硅等原料充分溶解；

2 ）继续加入余量无铅硅黄铜屑，充分搅拌成半熔融状态后，在低温状态下依次加入占上述总原料 37~39% 的 0# 锌、 0.1~0.5% 的锡锭、 0.1~0.6% 的铋锭；

3 ）加入占总原料 60~66% 的电解铜，当电解铜溶解 3/4 后，加入预热好的占总原料 0.2~0.8% 铝锭，借助合金化过程中产生大量热量来促进余下电解铜的溶解；

4 ）用钟罩将可以改善引铸棒光泽的铜镁中间合金压入铜液底部，充分搅拌，铜镁合金加入量为总原料比例的 0.003~0.006% ；

5 ）当全部原料完全溶解完后，加热到喷火状态，静置 10~15 分钟后，取样进行成分分析 , 根据成分测试结果 , 重新调整铜液成分，如果测出 Fe 元素成分占总原料比例不在 0.02~0.07% 范围内的话，则需要用铜铁合金进行微量补偿，而其他主要元素都以纯金属进行补料 , 直至满足成分要求为止，继而扒渣舀取光杯，判断熔体的流动性；

6 ）再次升温至喷火状态，静置 5~9min ，使得杂质上浮，扒渣、静置；

7 ）加入占总原料比例不大于 0.0038% 的变质细化剂，所述变质细化剂为 B 或 Ti 或 Zr 或任意两者与三者以任意比混合而成，充分搅拌 2~3min ，静置 8~10min ；

8 ）取样进行抛光并进行结晶分析，若抛光面杂质点数和结晶组织形态两者都满足要求，即可引铸，反之，继续做精炼处理，直至满足精炼要求；

9 ）将满足精炼要求的含 Pb 及 Ni 量都小于 0.15% 的铜液倒入保温炉中，将结晶器安装到保温炉上，安装时，用牵引棒对正中心，以保证与牵引机水平；

10 ）最后用牵引机开始引铸，开始引铸前应将保温炉中的铜水温度升到小喷火，工业电压为 250 ～ 300V 电压，同时给水冷套中送入少量水 , 水量为 2.5L/s, 准备工作做好后开始引棒，刚开始引棒时牵引机速度调慢至 40 ～ 60mm/min ，直到引棒成功 , 引棒成功后将电压降到 180 ～ 240V ，调整牵引机速度调至 60 ～ 80mm/min ，并打开冷却水开关，水量为 5.0L/s, 引棒长度达到一米以上可将拉速调整到工艺要求的速度 80 ～ 100mm/min ，待引棒正常后，将牵引机同步锯调整到需要锯切的长度，将长铜棒锯短成可以用来挤压的短引铸棒 ;

所述实心引铸棒挤压成铜管的步骤是将上述短引铸棒盛在挤压装置内并利用挤压装置对短引铸棒施加外力使之从挤压装置的挤压模孔流出，从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法；

所述拉伸是对上述挤压出的铜管坯料施加拉力，使其通过模孔，实现塑性变形的过程，是一种生产成品管、捧材的加工方法。

进一步改进的是：所述挤压装置包括挤压筒、挤压模、挤压垫、挤压轴及穿孔芯杆，所述挤压筒内具有可容置被挤压制品的挤压孔，挤压垫同轴活动穿套于挤压孔内，挤压筒的内壁与挤压垫的外壁之间具有间隙以使成品铜管向前挤出，挤压轴设于挤压孔内所述挤压垫的后端，穿孔芯杆依次穿过挤压轴和挤压垫与挤压轴和挤压垫同轴心设置，挤压轴与穿孔芯杆的自由端与推压驱动装置相连动并通过推压驱动装置可同时前进或后退，所述挤压模设于挤压筒的出口端即挤压筒远离挤压轴的那一端，所述挤压模上设有可将被挤压制品挤出的挤压模孔，所述挤压模孔具有进料端与成品端，进料端与挤压筒的出口端相连接。

进一步改进的是：所述步骤 5 ）中喷火的温度为 1000~1150 ℃。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：本发明采用特定的配方成分、特定的配比、特定的制备方法制备无铅易切削黄铜管的生产方法，在生产过程中严格控制各原料的添加顺序，避免各原料有效成分的烧损，配方中的硅含量在 0.3% 以下，在该硅含量的配比中添加 0.1~0.6% 的铋，不仅显著改善了基体的切削性能，也不会导致材料硬度显著变大，在减少铋材料成本的同时还避免了过多的铋在基体中形成不连续点状分布的现象，引起热脆，影响材料的整体性能的缺陷，与现有技术相比 , 除了有较好性价比外 , 它有铋黄铜和硅黄铜的优点 , 而相对而言又克服了他们的缺点。通过选择最适当的添加量以得到累积效果 , 确保合金材料有优良的切削性能 , 抗腐蚀性能 , 冷热加工性能和力学性能。与现有的铋黄铜、铅黄铜、硅黄铜相比是一种综合性能较好的易切削材料。且本发明硅铋黄铜显著降低铅对人体的危害，硅在黄铜中的锌当量为 10 ，其添加量应该以保留和相，并出现少量的相为宜，这样有利于在基体中形成弥散质点，提高产品的切削性能。

生产中加入了 Fe 具有促进形核作用，加入适宜的 Fe 元素对于细化剂的形核作用起到积极作用；含量过低，细化效果不明显，含量过高，容易引起硬质点增生，影响抛光质量，所以控制其含量为 0.02~0.08% 。

本发明所使用的 B 、 Ti 、 Zr 变质剂，可消除粗大柱状晶，显著细化晶粒，并且消除裂纹、麻点、气孔等现象。

附图说明

图 1 为 HPb59-1 铅黄铜断屑图；

图 2 为本发明无铅易切削黄铜断屑图；

图 3 是普通硅黄铜末变质组织图；

图 4 是普通硅黄铜变质组织图；

图 5 是易切削硅铋黄铜的配方变质组织图。

图 6 是本发明实施例挤压装置的结构示意图。

具体实施方式

现结合和具体实施例对本发明进一步说明。

实施例一：

本发明实施例一公开一种无铅易切削黄铜管的配方，由下述质量百分比的原料组成 :Cu61.31 ％、 Bi0.321 ％、 Sn0.157 ％、 Fe0.02 ％、 Al0.568 ％、硼元素 0.0036 ％、 Si0.27 ％、 Ni0.12 ％、 Pb0.061 ％、 Zn37.13% 及总量 0.0394% 的杂质。

上述原料配比生产无铅易切削黄铜管的生产方法，包括如下步骤：引铸实心引铸棒→实心引铸棒挤压成铜管→拉伸→退火→成品铜管检验→成品铜管入库；其中：所述引铸实心引铸棒的步骤 , 包括：

1 ）在工频炉中先加入 100Kg 的无铅硅黄铜屑，所述无铅硅黄铜屑总加入量为总原料的 20% ，所述无铅硅黄铜屑中含有 Ni 、 Pb 及 Fe ，因此后续制备工艺中无需加入，如果后续炉前取样检测成分发现 Fe 含量不是占总原料的 0.02 ％的话再补入铜铁合金或者冲淡 Fe 含量，将已敲碎的粒度控制在 2cm 内的工业硅，装入合适直径的铜管内，分成若干份，置于坩埚底部的铜屑上，再加入 200kg 的无铅硅黄铜屑覆盖，撒上 2.5kg 熔炼清渣剂，此处的熔炼清渣剂直接采购上海旺南金属熔剂有限公司的产品，为公知产品，这里不做详细说明，最后在表面覆盖上厚度为 3cm 的煅烧木炭，打 380V 的高压，让铜屑和工业硅等原料充分溶解；

2 ）继续加入余量无铅硅黄铜屑，充分搅拌成半熔融状态后，在低温状态下依次加入占上述总原料 37.13% 的 0# 锌、 0.157% 的锡锭、 0.321% 的铋锭；

3 ）加入占总原料 61.31% 的电解铜，当电解铜溶解 3/4 后，加入预热好的占总原料 0.568% 铝锭，借助合金化过程中产生大量热量来促进余下电解铜的溶解；

4 ）用钟罩将可以改善引铸棒光泽的铜镁中间合金压入铜液底部，充分搅拌，铜镁合金加入量为总原料比例的 0.003% ；

5 ）当全部原料完全溶解完后，加热到喷火状态，所述喷火的温度为 1000 ℃，静置 10 分钟后，取样进行成分分析 , 根据成分测试结果 , 重新调整铜液成分，如果测出 Fe 元素成分占总原料不是 0.02% 的话，则需要用铜铁合金进行微量补偿，而其他主要元素都以纯金属进行补料 , 直至满足成分要求为止，继而扒渣舀取光杯，判断熔体的流动性；

6 ）再次升温至喷火状态，静置 9min ，使得杂质上浮，扒渣、静置；

7 ）加入占总原料 0.036% 的以硼元素占主导元素的变质细化剂，充分搅拌 2~3min ，静置 8~10min ；

8 ）取样进行抛光并进行结晶分析，若抛光面杂质点数和结晶组织形态两者都满足要求，即可引铸，反之，继续做精炼处理，直至满足精炼要求；

9 ）将满足精炼要求的含 Pb 及 Ni 量都符合要求的铜液倒入保温炉中，将结晶器安装到保温炉上，安装时，用牵引棒对正中心，以保证与牵引机水平；

10 ）最后用牵引机开始引铸，开始引铸前应将保温炉中的铜水温度升到小喷火，工业电压为 250V 电压，同时给水冷套中送入少量水 , 水量为 2.5L/s, 准备工作做好后开始引棒，刚开始引棒时牵引机速度调慢至 40mm/min ，直到引棒成功 , 引棒成功后将电压降到 180 ～ 240V ，调整牵引机速度调至 80mm/min ，并打开冷却水开关，水量为 5.0L/s, 引棒长度达到一米以上可将拉速调整到工艺要求的速度 100mm/min ，待引棒正常后，将牵引机同步锯调整到需要锯切的长度，将长铜棒锯短成可以用来挤压的短引铸棒；

所述实心引铸棒挤压成铜管的步骤是将上述短引铸棒盛在挤压装置内并利用挤压装置对短引铸棒施加外力使之从挤压装置的挤压模孔流出，从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法；所述拉伸是对上述挤压出的铜管坯料施加拉力，使其通过模孔，实现塑性变形的过程，是一种生产成品管、捧材的加工方法。

如图 6 所示，所述挤压装置包括挤压筒 1 、挤压模 2 、挤压垫 3 、挤压轴 4 及穿孔芯杆 5 ，所述挤压筒 1 内具有可容置被挤压制品的挤压孔，挤压垫 3 同轴活动穿套于挤压孔内，挤压筒 1 的内壁与挤压垫 3 的外壁之间具有间隙以使成品铜管向前挤出，挤压轴 4 设于挤压孔内所述挤压垫 3 的后端，穿孔芯杆 5 依次穿过挤压轴 4 和挤压垫 3 与挤压轴 4 和挤压垫 3 同轴心设置，挤压轴 4 与穿孔芯杆 5 的自由端与推压驱动装置相连动并通过推压驱动装置可同时前进或后退，所述挤压模 2 设于挤压筒 1 的出口端即挤压筒 1 远离挤压轴 4 的那一端，所述挤压模 2 上设有可将被挤压制品挤出的挤压模孔 21 ，所述挤压模孔 21 具有进料端与成品端，进料端与挤压筒 1 的出口端相连接。

工作时，挤压垫 3 和穿孔芯杆 5 在挤压轴 4 的推动下在挤压筒 1 中前行，穿孔芯杆 5 的前端穿过被挤引铸棒 1 ’ ( 被挤压引铸棒需加热至 720 ℃～ 760 ℃ ) 直达挤压筒 1 的中心，被挤引铸棒 1 ’在挤压垫 2 的推动作用下前行，由于挤压筒 1 的内壁与挤压垫 3 的周沿之间留有 1.6mm ～ 2.0mm 的间隙，推动过程中，此间隙被引铸棒的表层补充，挤压完成后，引铸棒表层被留在了挤压筒 1 内 , 表层可通过清理垫将其清出，而去除表层的引铸棒则由挤压筒 1 的出口端被挤进挤压模 2 的进料端，最后由挤压模 2 的出成品端挤出成品铜管 2 ’。

所述拉伸是对上述挤压出的铜管坯料施加拉力，使其通过模孔，实现塑性变形的过程，是一种生产成品管、捧材的加工方法。

铜管退火的目的与其他合金材料一样 , 都是借助于一定的热能来改变其内部组织结构 , 以获得所需要的使用性能和工艺性能。

在铜管生产中，毛坯管每拉伸一次，退一次火就是细化晶粒的过程，铜管的晶粒越细化，其物理性能和抗脱锌耐腐蚀性能就越好。

本发明采用特定的配方成分、特定的配比、特定的制备方法制备无铅易切削黄铜管的生产方法，配方中的硅含量在 0.3% 以下，在该硅含量的配比中添加 0.1~0.6% 的铋，不仅显著改善了基体的切削性能，也不会导致材料硬度显著变大，在减少铋材料成本的同时还避免了过多的铋在基体中形成不连续点状分布的现象，引起热脆，影响材料的整体性能的缺陷，与现有技术相比 , 除了有较好性价比外 , 它有铋黄铜和硅黄铜的优点 , 而相对而言又克服了他们的缺点。通过选择最适当的添加量以得到累积效果 , 确保合金材料有优良的切削性能 , 抗腐蚀性能 , 冷热加工性能和力学性能。与现有的铋黄铜、铅黄铜、硅黄铜相比是一种综合性能较好的易切削材料。且本发明硅铋黄铜有益于人体的健康吸收，显著降低铅对人体的危害，硅在黄铜中的锌当量为 10~12 ，其添加量应该以保留和相，并出现少量的相为宜，这样有利于在基体中形成弥散质点，提高产品的切削性能。

配方中加入了 Fe 具有促进形核作用，加入适宜的 Fe 元素对于细化剂的形核作用起到积极作用；含量过低，细化效果不明显，含量过高，容易引起硬质点增生，影响抛光质量，所以控制其含量为 0.02~0.08% 。

本发明所使用的 B 、 Ti 、 Zr 变质剂，可消除粗大柱状晶，显著细化晶粒，并且消除裂纹、麻点、气孔等现象。

铋和铅一样都是在熔融状态下和铜无限互溶，但在固态时却几乎不固溶的元素。铋脆且熔点较低，在合金中形成脆而不硬的弥散小质点，因此铋的存在可以视为合金基体中产生的微小空间，从而割断了基体的连续性，加上黄铜基体中存在相和微量的相，两者都能够成为应力集中源，产生所谓的“切口效应”，构成许多弱化微区，改善切削性能。从图 1 可以看出： Hpb59-1 铜屑形状为细碎的长针状，如图 2 所示，而无铅易切削黄铜断屑除了有细碎的长针状，还有一部分是小片状和螺旋状，整体切削力不大，加工表面光滑，满足要求。

本发明的横截面硬质点个数满足 0 级要求（个数 <1 ）。

图 3 、图 4 和图 5 为硅黄铜和硅铋黄铜的结晶组织。从图 3 可见，未经过变质的硅黄铜（硅含量 0.3~0.6 ，无铋元素）边缘呈现出粗大的柱状晶，中部为明显的粗晶形态，这种组织形态致密度低，力学性能差，容易导致后续加工的开裂现象；图 4 则为硅黄铜（硅含量 0.3~0.6% ，无铋元素）经过变质处理的组织图，整体晶粒相对未变质来说，晶粒细小了很多，但还是显现出粗晶形态；图 5 则为无铅易切削黄铜管的生产方法的结晶组织，从图可以看到：组织外测为较大（厚度约为 10mm ）的连续均匀的粗晶环，中部为肉眼难以判断、均匀致密的细晶区，其精炼效果优异，引铸棒重熔时，晶粒细小，不会发生晶粒粗大而导致开裂现象。

实施例二：

本发明公开一种无铅易切削黄铜管的配方，由下述质量百分比的原料组成 :Cu60.12 ％、 Bi0.365 ％、 Sn0.138 ％、 Fe0.031 ％、 Al0.562 ％、钛元素 0.0025 ％、 Si0.21 ％、 Ni0.012 ％、 Pb0.125 ％、 Zn38.43% 及 0.0045% 的杂质。

上述原料配比生产无铅易切削黄铜管的生产方法，包括如下步骤：引铸实心引铸棒→实心引铸棒挤压成铜管→拉伸→退火→成品铜管检验→成品铜管入库；其中：所述引铸实心引铸棒的步骤 , 包括：

1 ）在工频炉中先加入 125Kg 的无铅硅黄铜屑，所述无铅硅黄铜屑总加入量为总原料的 20% ，所述无铅硅黄铜屑中含有 Ni 、 Pb 及 Fe ，因此后续制备工艺中无需加入，如果后续炉前取样检测成分发现 Fe 含量不是占总原料的 0.031 ％的话再补入铜铁合金或者冲淡 Fe 含量，将已敲碎的粒度控制在 2cm 内的工业硅，装入合适直径的铜管内，分成若干份，置于坩埚底部的铜屑上，再加入 250kg 的无铅硅黄铜屑覆盖，撒上 2.5kg 熔炼清渣剂，最后在表面覆盖上厚度为 4cm 的煅烧木炭，打 380V 的高压，让铜屑和工业硅等原料充分溶解；

2 ）继续加入余量无铅硅黄铜屑，充分搅拌成半熔融状态后，在低温状态下依次加入占上述总原料 38.43% 的 0# 锌、 0.138% 的锡锭、 0.365% 的铋锭；

3 ）加入占总原料 60.12% 的电解铜，当电解铜溶解 3/4 后，加入预热好的占总原料 0.562% 铝锭，借助合金化过程中产生大量热量来促进余下电解铜的溶解；

4 ）用钟罩将可以改善引铸棒光泽的铜镁中间合金压入铜液底部，充分搅拌，铜镁合金加入量为总原料比例的 0.0045% ；

5 ）当全部原料完全溶解完后，加热到喷火状态，所述喷火的温度为 1100 ℃，静置 10~15 分钟后，取样进行成分分析 , 根据成分测试结果 , 重新调整铜液成分，如果测出 Fe 元素成分占总原料不是 0.031% 的话，则需要用铜铁合金进行微量补偿，而其他主要元素都以纯金属进行补料 , 直至满足成分要求为止，继而扒渣舀取光杯，判断熔体的流动性；

6 ）再次升温至喷火状态，静置 5~9min ，使得杂质上浮，扒渣、静置；

7 ）加入占总原料比例 0.0025% 钛元素变质细化剂，充分搅拌 2~3min ，静置 8~10min ；

8 ）取样进行抛光并进行结晶分析，若抛光面杂质点数和结晶组织形态两者都满足要求，即可引铸，反之，继续做精炼处理，直至满足精炼要求；

9 ）将满足精炼要求的含 Pb 及 Ni 量都满足要求的铜液倒入保温炉中，将结晶器安装到保温炉上，安装时，用牵引棒对正中心，以保证与牵引机水平；

10 ）最后用牵引机开始引铸，开始引铸前应将保温炉中的铜水温度升到小喷火，工业电压为 280V 电压，同时给水冷套中送入少量水 , 水量为 2.5L/s, 准备工作做好后开始引棒，刚开始引棒时牵引机速度调慢至 50mm/min ，直到引棒成功 , 引棒成功后将电压降到 220V ，调整牵引机速度调至 70mm/min ，并打开冷却水开关，水量为 5.0L/s, 引棒长度达到一米以上可将拉速调整到工艺要求的速度 70mm/min ，待引棒正常后，将牵引机同步锯调整到需要锯切的长度，将长铜棒锯短成可以用来挤压的短引铸棒；

所述实心引铸棒挤压成铜管的步骤是将上述短引铸棒盛在挤压装置内并利用挤压装置对短引铸棒施加外力使之从挤压装置的挤压模孔流出，从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法；

所述拉伸是对上述挤压出的铜管坯料施加拉力，使其通过模孔，实现塑性变形的过程，是一种生产成品管、捧材的加工方法。所述挤压装置为上述实施例一中公开的挤压装置。

实施例三：

本发明公开一种无铅易切削黄铜管的配方，由下述质量百分比的原料组成 :Cu60.04 ％、 Bi0.348 ％、 Sn0.137 ％、 Fe0.032 ％、 Al0.560 ％、变质剂 0.0034 ％、 Si0.23 ％、 Ni0.007 ％、 Pb0.122 ％、 Zn38.52% 及总量不大于 0.0006% 的杂质。

所述变质剂为硼元素、钛元素、锆元素三者以任一混合比混合而成的混合物。

上述原料配比生产无铅易切削黄铜管的生产方法，包括如下步骤：包括如下步骤：引铸实心引铸棒→实心引铸棒挤压成铜管→拉伸→退火→成品铜管检验→成品铜管入库；其中：所述引铸实心引铸棒的步骤 , 包括：

1 ）在工频炉中先加入 150Kg 的无铅硅黄铜屑，所述无铅硅黄铜屑总加入量为总原料的 20% ，所述无铅硅黄铜屑中含有 Ni 、 Pb 及 Fe ，因此后续制备工艺中无需加入，如果后续炉前取样检测成分发现 Fe 含量不是占总原料 0.032 ％的话再补入铜铁合金或者冲淡 Fe 含量，将已敲碎的粒度控制在 2cm 内的工业硅，装入合适直径的铜管内，分成若干份，置于坩埚底部的铜屑上，再加入 300kg 的无铅硅黄铜屑覆盖，撒上 2.5kg 熔炼清渣剂，最后在表面覆盖上厚度为 5cm 的煅烧木炭，打 380V 的高压，让铜屑和工业硅等原料充分溶解；

2 ）继续加入余量无铅硅黄铜屑，充分搅拌成半熔融状态后，在低温状态下依次加入占上述总原料 38.52% 的 0# 锌、 0.137% 的锡锭、 0.348% 的铋锭；

3 ）加入占总原料 60.04% 的电解铜，当电解铜溶解 3/4 后，加入预热好的占总原料 0.560% 铝锭，借助合金化过程中产生大量热量来促进余下电解铜的溶解；

4 ）用钟罩将可以改善引铸棒光泽的铜镁中间合金压入铜液底部，充分搅拌，铜镁合金加入量为总原料比例的 0.006% ；

5 ）当全部原料完全溶解完后，加热到喷火状态，静置 10~15 分钟后，取样进行成分分析 , 根据成分测试结果 , 重新调整铜液成分，如果测出 Fe 元素成分占总原料比例不是 0.031% 的话，则需要用铜铁合金进行微量补偿，而其他主要元素都以纯金属进行补料 , 直至满足成分要求为止，继而扒渣舀取光杯，判断熔体的流动性；

6 ）再次升温至喷火状态，静置 5~9min ，使得杂质上浮，扒渣、静置；

7 ）加入占总原料 0.0034% 的变质细化剂，所述变质细化剂为 B 或 Ti 或 Zr 或任意两者与三者以任意比混合而成，充分搅拌 2~3min ，静置 8~10min ；

8 ）取样进行抛光并进行结晶分析，若抛光面杂质点数和结晶组织形态两者都满足要求，即可引铸，反之，继续做精炼处理，直至满足精炼要求；

9 ）将满足精炼要求的含 Pb 及 Ni 量都小于 0.15% 的铜液倒入保温炉中，将结晶器安装到保温炉上，安装时，用牵引棒对正中心，以保证与牵引机水平；

10 ）最后用牵引机开始引铸，开始引铸前应将保温炉中的铜水温度升到小喷火，工业电压为 300V 电压，同时给水冷套中送入少量水 , 水量为 2.5L/s, 准备工作做好后开始引棒，刚开始引棒时牵引机速度调慢至 60mm/min ，直到引棒成功 , 引棒成功后将电压降到 240V ，调整牵引机速度调至 80mm/min ，并打开冷却水开关，水量为 5.0L/s, 引棒长度达到一米以上可将拉速调整到工艺要求的速度 100mm/min ，待引棒正常后，将牵引机同步锯调整到需要锯切的长度，将长铜棒锯短成可以用来挤压的短引铸棒；

所述实心引铸棒挤压成铜管的步骤是将上述短引铸棒盛在挤压装置内并利用挤压装置对短引铸棒施加外力使之从挤压装置的挤压模孔流出，从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法；所述拉伸是对上述挤压出的铜管坯料施加拉力，使其通过模孔，实现塑性变形的过程，是一种生产成品管、捧材的加工方法。所述挤压装置为上述实施例一中公开的挤压装置。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (3)

1.无铅易切削黄铜管的生产方法，其特征在于：包括将下述质量百分比的原料Cu60～66％、Bi0.1～0.6％、Sn0.1～0.5％、Fe0.02～0.07％、Al0.2～0.8％、变质剂<0.0038％、Si0.2～0.3％、Ni<0.15％、Pb<0.15％，其余为Zn及总量不大于0.5%的杂质引铸成实心引铸棒→实心引铸棒挤压成铜管→拉伸→退火→成品铜管检验→成品铜管入库的步骤；其中：所述引铸实心引铸棒的步骤,包括：

1）在工频炉中先加入100~150Kg的无铅硅黄铜屑，所述无铅硅黄铜屑总加入量为总原料的20%，所述无铅硅黄铜屑中含有Ni、Pb及Fe，因此后续制备工艺中无需加入，如果后续炉前取样检测成分发现Fe含量不在0.02～0.07％比例范围内的话再补入铜铁合金或者冲淡Fe含量，将已敲碎的粒度控制在2cm内的工业硅，装入合适直径的铜管内，分成若干份，置于坩埚底部的铜屑上，再加入200～300kg的无铅硅黄铜屑覆盖，撒上2.5kg熔炼清渣剂，最后在表面覆盖上厚度为3~5cm的煅烧木炭，打380V的高压，让铜屑和工业硅等原料充分溶解；

2）继续加入余量无铅硅黄铜屑，充分搅拌成半熔融状态后，在低温状态下依次加入占上述总原料37~39%的0#锌、0.1~0.5%的锡锭、0.1~0.6%的铋锭；

3）加入占总原料60~66%的电解铜，当电解铜溶解3/4后，加入预热好的占总原料0.2~0.8%铝锭，借助合金化过程中产生大量热量来促进余下电解铜的溶解；

4）用钟罩将可以改善引铸棒光泽的铜镁中间合金压入铜液底部，充分搅拌，铜镁合金加入量为总原料比例的0.003~0.006%；

5）当全部原料完全溶解完后，加热到喷火状态，静置10~15分钟后，取样进行成分分析,根据成分测试结果,重新调整铜液成分，如果测出Fe元素成分占总原料比例不在0.02~0.07%范围内的话，则需要用铜铁合金进行微量补偿，而其他主要元素都以纯金属进行补料,直至满足成分要求为止，继而扒渣舀取光杯，判断熔体的流动性；

6）再次升温至喷火状态，静置5~9min，使得杂质上浮，扒渣、静置；

7）加入占总原料比例不大于0.0038%的变质细化剂，所述变质细化剂为B或Ti或Zr或任意两者与三者以任意比混合而成，充分搅拌2~3min，静置8~10min；

8）取样进行抛光并进行结晶分析，若抛光面杂质点数和结晶组织形态两者都满足要求，即可引铸，反之，继续做精炼处理，直至满足精炼要求；

9）将满足精炼要求的含Pb及Ni量都小于0.15%的铜液倒入保温炉中，将结晶器安装到保温炉上，安装时，用牵引棒对正中心，以保证与牵引机水平；

10）最后用牵引机开始引铸，开始引铸前应将保温炉中的铜水温度升到小喷火，工业电压为250～300V电压，同时给水冷套中送入少量水,水量为2.5L/s,准备工作做好后开始引棒，刚开始引棒时牵引机速度调慢至40～60mm/min，直到引棒成功,引棒成功后将电压降到180～240V，调整牵引机速度调至60～80mm/min，并打开冷却水开关，水量为5.0L/s,引棒长度达到一米以上可将拉速调整到工艺要求的速度80～100mm/min，待引棒正常后，将牵引机同步锯调整到需要锯切的长度，将长铜棒锯短成可以用来挤压的短引铸棒;

所述实心引铸棒挤压成铜管的步骤是将上述短引铸棒盛在挤压装置内并利用挤压装置对短引铸棒施加外力使之从挤压装置的挤压模孔流出，从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法；

所述拉伸是对上述挤压出的铜管坯料施加拉力，使其通过模孔，实现塑性变形的过程，是一种生产成品管、捧材的加工方法。

2.根据权利要求6所述的无铅易切削黄铜管的生产方法，其特征在于：所述挤压装置包括挤压筒、挤压模、挤压垫、挤压轴及穿孔芯杆，所述挤压筒内具有可容置被挤压制品的挤压孔，挤压垫同轴活动穿套于挤压孔内，挤压筒的内壁与挤压垫的外壁之间具有间隙以使成品铜管向前挤出，挤压轴设于挤压孔内所述挤压垫的后端，穿孔芯杆依次穿过挤压轴和挤压垫与挤压轴和挤压垫同轴心设置，挤压轴与穿孔芯杆的自由端与推压驱动装置相连动并通过推压驱动装置可同时前进或后退，所述挤压模设于挤压筒的出口端即挤压筒远离挤压轴的那一端，所述挤压模上设有可将被挤压制品挤出的挤压模孔，所述挤压模孔具有进料端与成品端，进料端与挤压筒的出口端相连接。

3.根据权利要求1所述的无铅易切削黄铜管的生产方法，其特征在于：所述步骤5）中喷火的温度为1000~1150℃。