CN107414408B - 一种变压器用铜带的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种变压器用铜带的生产方法，其包括上引连铸、连续挤压、铣面、轧制、焊接、铣面、高温退火、轧制、低温退火、清洗钝化、矫直、分切、倒角等步骤，主要通过焊接的方法，提高铜带的宽度，满足变压器用铜带的宽度要求。
Description
技术领域
本发明涉及金属加工领域，尤其涉及一种变压器用铜带的生产方法。
背景技术
随着电力工业的发展，单台变压器的容量日益加大，因此，电力行业按照增加容量、节约材料、提高劳动生产率、降低成本、缩小使用体积的原则，对变压器的结构提出改进要求，以提高变压器运行效率和可靠性。传统的变压器采用导线绕组结构形式 而纯铜带绕制而成的带材绕组结构形式的变压器，具有极高的动、热稳定性、尤其是在短路状态下更加明显，同时其空间利用率高，制造工艺简单，可自动绕制，便于实现机械化生产，缠绕效率高热分布均匀，体积小，重量轻，容量大，节省材料，节能效果好，空载损耗小等诸多优点，已经在输配工程中得到广泛应用，并将逐步取代导线绕组结构的变压器。
铜带绕组的变压器需要铜带的宽度一般在500mm以上，但是随着铜带宽度的增加，对铜带的生产设备要求较高，如生产1000mm的铜带，就需要铸造1000mm以上的铸锭，这样对设备投入和设备性能提出了较高的要求。而连续挤压无氧铜带制造新技术是一种高效、低耗、节能的一种铜板带的生产方法，但是连续挤压生产铜带坯的宽度有限，只有300~400mm，还不能满足现有的变压器对大宽度铜带的使用要求。
发明内容
针对现有的技术问题，本发明提供一种变压器用铜带的生产方法，采用连续挤压技术制造铜带坯料，满足变压器对大宽度铜带的使用要求。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
（1）上引连铸：以A级阴极铜为原料，将其预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，采用木炭、石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组上引铜杆；熔炼炉的温度为1150℃，采用烘干的木炭覆盖，木炭覆盖厚度200mm；保温炉的温度为1150℃，采用石墨鳞片覆盖，其覆盖厚度50mm；上引铜杆速度300mm/min，直径Ф30mm，按照质量百分比计，上引铜杆的铜含量大于99.999%， 氧含量3~5ppm，硫含量小于2ppm，磷含量小于2ppm，铁含量小于2ppm，导电率大于102.5%IACS。
（2）连续挤压：以步骤（1）中制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜带坯；连续挤压机转速为5r/min，铜带坯的宽度为300~400mm；连续挤压铜带坯用腔体的通道长度为150mm，腔体内温度大于770℃，腔体内压力大于1500MPa，腔体与挤压轮的间隙为1.15mm，腔体使用前先进行预热，预热温度为490℃，预热时间为6小时；连续挤压铜带坯用模具厚度为100mm，模具的模角为15°，模具的定径带长度为25mm。
（3）铣面：将铜带坯的侧边进行铣面，侧边铣削的宽度为1.1～2.5mm；铣刀转速500～550r/min、铣刀直径为200mm、铜带坯铣削速度10～15m/min，铣削后铜带坯的宽度公差为±0.1mm。
（4）焊接：采用搅拌摩擦焊的方法，将铣面后的连续挤压铜带坯纵向进行焊接，提高铜带坯的宽度；搅拌摩擦焊的转速为500r/min，焊速为50mm/min。
（5）铣面：将铜带坯的上下表面进行铣面，铜带坯上下表面铣削的厚度为0.2mm，铣刀转速650r/min、铣刀直径为200mm、铜带坯铣削速度7m/min、铣削后纵向厚度公差小于0.05mm、铣削后横向厚度公差小于0.03mm。
（6）轧制：采用冷轧机组对铣面后的铜带坯料进行两道次轧制，轧制总加工率为60～70%。
（7）高温退火：采用光亮退火设备对轧制后的铜带进行退火，退火温度650~750℃，退火时间5h，采用75%H2+25%N2的混合气体作为保护气体，高温退火后消除铜带坯焊接区域不均匀的晶粒组织。
（8）轧制：采用冷轧机组对高温退火后的铜带进行多道次轧制，轧制道次加工率为36～45%，最后一个道次的道次加工率15%。
（9）低温退火：采用光亮退火设备对轧制后的铜带进行退火，退火温度280~300℃，退火时间5h，采用75%H2+25%N2的混合气体作为保护气体，退火后铜带的导电率大于102.5%IACS，铜带的晶粒度为0.010mm~0.012mm，铜带抗拉强度为225~235MPa，屈服强度为85~95MPa，延伸率为50~55%。
（10）清洗钝化：将低温退火后的铜带进行清洗钝化。
（11）矫直：对铜带进行板型矫直，矫直时前张力控制在0.6-0.7KN，后张力控制在0.35-0.55KN，铜带的延伸率控制在0.5%以内，矫直后铜带的板型小于5I，厚度公差不大于±0 .001mm。
（12）分切：采用分切设备对铜带进行分切。
（13）倒角：采用倒角设备，将铜带进行倒角处理，处理后的铜带边部为圆边。
本发明提供的技术方案的有益效果：
1. 控制铜带的成分，使其铜含量大于99.999%， 氧含量3~5ppm，硫含量小于2ppm，磷含量小于2ppm，铁含量小于2ppm，有利于铜带坯料之间的焊接。
2.采用高温退火工艺，消除搅拌摩擦焊之后铜带坯焊接区域晶粒组织不均匀的问题。
3.采用搅拌摩擦焊的方法，将两个或者两个以上的连续挤压铜带坯料进行纵向焊接，提高铜带坯的宽度，满足变压器铜带的使用要求。
具体实施方案
实例1
（1）上引连铸：以A级阴极铜为原料，将其预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，采用木炭、石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组上引铜杆；熔炼炉的温度为1150℃，采用烘干的木炭覆盖，木炭覆盖厚度200mm；保温炉的温度为1150℃，采用石墨鳞片覆盖，其覆盖厚度50mm；上引铜杆速度300mm/min，直径Ф30mm，按照质量百分比计，上引铜杆的铜含量大于99.999%， 氧含量3ppm，硫含量1ppm，磷含量1ppm，铁含量1ppm，导电率102.8%IACS。
（2）连续挤压：以步骤（1）中制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜带坯；连续挤压机转速为5r/min，铜带坯的宽度为350mm；连续挤压铜带坯用腔体的通道长度为150mm，腔体内温度大于770℃，腔体内压力大于1500MPa，腔体与挤压轮的间隙为1.15mm，腔体使用前先进行预热，预热温度为490℃，预热时间为6小时；连续挤压铜带坯用模具厚度为100mm，模具的模角为15°，模具的定径带长度为25mm。
（3）铣面：将铜带坯的侧边进行铣面；侧边铣削的宽度为2.0mm；铣刀转速500r/min、铣刀直径为200mm、铜带坯铣削速度10m/min，铣削后铜带坯的宽度公差为±0.1mm。
（4）焊接：采用搅拌摩擦焊的方法，将铣面后的三卷连续挤压铜带坯纵向进行焊接，焊接后铜带坯的宽度为1038mm；搅拌摩擦焊的转速为500r/min，焊速为50mm/min。
（5）铣面：将铜带坯的上下表面进行铣面，铜带坯上下表面铣削的厚度为0.2mm，铣刀转速650r/min、铣刀直径为200mm、铜带坯铣削速度7m/min、铣削后纵向厚度公差小于0.05mm、铣削后横向厚度公差小于0.03mm。
（6）轧制：采用冷轧机组对铣面后的铜带坯料进行两道次轧制，轧制总加工率为65%。
（7）高温退火：采用光亮退火设备对轧制后的铜带进行退火，退火温度650℃，退火时间5h，采用75%H2+25%N2的混合气体作为保护气体，高温退火后消除铜带坯焊接区域不均匀的晶粒组织。
（8）轧制：采用冷轧机组对高温退火后的铜带进行多道次轧制；轧制道次加工率为45%，最后一个道次的道次加工率15%。
（9）低温退火：采用光亮退火设备对轧制后的铜带进行退火，退火温度280℃，退火时间5h；采用75%H2+25%N2的混合气体作为保护气体，退火后铜带的导电率大于102.5%IACS，铜带的晶粒度为0.010mm~0.012mm，铜带抗拉强度为225~235MPa，屈服强度为85~95MPa，延伸率为50~55%。
（10）清洗钝化：将低温退火后的铜带进行清洗钝化。
（11）矫直：对铜带进行板型矫直，矫直时前张力控制在0.6-0.7KN，后张力控制在0.35-0.55KN，铜带的延伸率控制在0.5%以内，矫直后铜带的板型小于5I，厚度公差不大于±0 .001mm。
（12）分切：采用分切设备对铜带进行分切。
（13）倒角：采用倒角设备，将铜带进行倒角处理，处理后的铜带边部为圆边。
Claims (1)
1.一种变压器用铜带的生产方法，其特征在于所述的生产方法包括如下步骤：
（1）上引连铸：以A级阴极铜为原料，将其预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，采用木炭、石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组上引铜杆；熔炼炉的温度为1150℃，采用烘干的木炭覆盖，木炭覆盖厚度200mm；保温炉的温度为1150℃，采用石墨鳞片覆盖，其覆盖厚度50mm；上引铜杆速度300mm/min，直径Ф30mm，按照质量百分比计，上引铜杆的铜含量大于99.999%， 氧含量3~5ppm，硫含量小于2ppm，磷含量小于2ppm，铁含量小于2ppm，导电率大于102.5%IACS；
（2）连续挤压：以步骤（1）中制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜带坯；连续挤压机转速为5r/min，铜带坯的宽度为300~400mm；连续挤压铜带坯用腔体的通道长度为150mm，腔体内温度大于770℃，腔体内压力大于1500MPa，腔体与挤压轮的间隙为1.15mm，腔体使用前先进行预热，预热温度为490℃，预热时间为6小时；连续挤压铜带坯用模具厚度为100mm，模具的模角为15°，模具的定径带长度为25mm；
（3）铣面：将铜带坯的侧边进行铣面，侧边铣削的宽度为1.1～2.5mm，铣刀转速500～550r/min、铣刀直径为200mm、铜带坯铣削速度10～15m/min，铣削后铜带坯的宽度公差为±0.1mm；
（4）焊接：采用搅拌摩擦焊的方法，将铣面后的连续挤压铜带坯纵向进行焊接，提高铜带坯的宽度，搅拌摩擦焊的转速为500r/min，焊速为50mm/min；
（5）铣面：将铜带坯的上下表面进行铣面，铜带坯上下表面铣削的厚度为0.2mm，铣刀转速650r/min、铣刀直径为200mm、铜带坯铣削速度7m/min、铣削后纵向厚度公差小于0.05mm、铣削后横向厚度公差小于0.03mm；
（6）轧制：采用冷轧机组对铣面后的铜带坯料进行两道次轧制，轧制总加工率为60～70%；
（7）高温退火：采用光亮退火设备对轧制后的铜带进行退火，退火温度650~750℃，退火时间5h；采用75%H2+25%N2的混合气体作为保护气体；高温退火后消除铜带坯焊接区域不均匀的晶粒组织；
（8）轧制：采用冷轧机组对高温退火后的铜带进行多道次轧制，轧制道次加工率为36～45%，最后一个道次的道次加工率15%；
（9）低温退火：采用光亮退火设备对轧制后的铜带进行退火，退火温度280~300℃，退火时间5h；采用75%H2+25%N2的混合气体作为保护气体，退火后铜带的导电率大于102.5%IACS，铜带的晶粒度为0.010mm~0.012mm，铜带抗拉强度为225~235MPa，屈服强度为85~95MPa，延伸率为50~55%；
（10）清洗钝化：将低温退火后的铜带进行清洗钝化；
（11）矫直：对铜带进行板型矫直，矫直时前张力控制在0.6-0.7KN，后张力控制在0.35-0.55KN，铜带的延伸率控制在0.5%以内；矫直后铜带的板型小于5I，厚度公差不大于±0.001mm；
（12）分切：采用分切设备对铜带进行分切；
（13）倒角：采用倒角设备，将铜带进行倒角处理，处理后的铜带边部为圆边。
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