CN88101739A - 管、棒与带的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的方法涉及到，用冷加工作业从连续铸件或类似坯件，来制造管、棒与带，其中所涉材料的温度由于变形阻力之影响而升高到再结晶的温度范围。此种方法特别关系到对铜、铝、镍、锆与钛这类非铁金属以及它们的合金作进一步的加工。
Description
本发明涉及用冷加工作业由连续铸件或类似坯件来制造管、棒与带的方法。使这类坯料的温度在变形阻力的影响下升高到再结晶温度范围。具体地说，此方法涉及到对铜、铝、镍、锆与钛以及它们的各种合金之类的非铁金属制成的坯件，作进一步的加工。
在制造铜与铜合金的半成品过程，作为从圆坯与板带之类铸锭进一步加工锭件的普遍采用之先有工艺方法，乃是先进行热加工而后继以冷加工的。热加工阶段例如有轧制、挤压或穿轧，而冷加工阶段例如包括轧制、拉制或在一皮尔格式轧管机式轧管。然后对各项制品根据涉及的类型作特殊的进一步处理。
为了减少制造过程中的加工阶段，现代冶金工业越来越多地采用连续铸造法，而其目的在于获得这样的铸锭，使其尺寸尽可能接近最终产品的尺寸。在某些有关的行业中，这种铸造法还称作为浸入式连续压铸法。在连续铸造中形成之制品的晶体结构，例如一种管壳的晶体结构，必然是粗晶粒的和不均匀的。这就给进一步处理这种制品带来了一些特殊问题。对于板带一类具有小横断面积的连续铸坯来说，上述的进一步处理通常是冷加工。但是，在此类铸坯中形成的粗晶粒和不均匀结构，特别是在管或棒的冷加工中，通常会在它上面生成所谓的桔皮面，此种缺陷在最终制品上仍然可见，妨碍了它在最后检查中获得通过。这种结构的另一缺点是，当冷加工过程连续进行而没有一个生产中通常采用的中间退火阶段时，所加工的材料于初期阶段就业已产生会导致其破裂的裂纹。这种情况尤其普遍发生于材料本身必须在张力下弯曲时，例如要是将那种拉丝机应用于拉管时。
按照制管工艺中的一种通用方法，经挤压的管壳首先是在皮尔格式轧管机中冷轧，然后用拉丝机拉管。但是皮尔格轧管的费用很高，而另一个值得提出的缺点是，管壳可能有的偏心率是不能用皮尔格式轧管机来校正的。
正如业已指出过的，就铸锭以及部分地就连续铸造来说，热加工乃是前述问题的传统解决方法。利用热加工方法，也可解决因铸造后不均匀晶体结构所引起的问题，因为金属与合金周知在热加工过程中会再结晶，从而是可以均匀化的。但是应用热加工技术时，特别是把它用于铜、铝及它们的合金之连续铸造的，具有小横截面积的坯件时，在经济上是太不合算了。
SMS Schloemann-Siemag联合公司开发了一种行星轧制技术，其中将三个锥形轧辊按相互间成120°角排列。这些辊绕其自身轴线同时也围绕此整个行星轧辊***的中心轴线转动，在一次单程通过中所获得的面积缩减率是很高的，甚至超过90%。行星轧机通常用缩写字PSW（德文字Planetenschraegwalzwerk）表示，该设备有着几项专利保护。
到目前为止，行星轧机已用于轧钢。在轧管情形，预热过的坯件首先进入例如穿轧机，而后进入PSW轧机。在轧棒时，所用的坯件首先经独立预热;这样，在用行星轧机轧钢的情形，常常用到了传统的热加工方法。
在加工非铁金属，特别是铜、铝、镍、锆与钛及其各自的合金时，当前意外地发现到，要是在冷加工中将材料的温度升高到再结晶范围，则在未进行独立预热或未作独立的中间退火处理的条件下，由于材料本身的面积高度缩小与内摩擦，在材料的微结构方面取得了良好的最终结果。本发明的基本之新颖特征可从后附的权利要求1中得知。（此处增加一段见3′）
冷加工一般是指，所处理的材料在未经任何预热处理下带入，且此材料的温度在这一加工阶段仍保持在再结晶温度下的一个过程。当冷加工涉及到本发明时，我们把这种加工看作是，在其过程开始时的温度为环境温度，而在此过程中间，温度基本上升到高于通常的冷加工温度，即达到所涉材料的再结晶范围。
在所从事的实验中业已证明，于此种加工过程，由于材料因面积大量缩减与内摩擦而形成的变形阻力，使材料的温度升到250-750℃范围。实验结果表明，铜与铜合金合适的再结晶温度在250-750℃范围，铝与铝合金的这一温度范围为650-760℃，锆与锆合金的这一温度范围为700-785℃，而相应于钛与钛合金的则是700-750℃。通过调节冷却设备，可以对各种所涉及的材料将此种加工温度调节到合适的范围内。这种至少已部分再结晶的结构允许由冷加工作进一步的处理，例如用拉丝机拉管，而不会有任何使材料产生裂纹的风险。
此外，本发明还有这样的优点，在此种加工过程中的温度升高之时效性很短，所以避免了表面有过度晶粒生长和过量氧化的危险。从此加工阶段出来的材料其晶粒度是很小的，约为0.005-0.050毫米。
在冷加工管壳时，为了将温度提高到再结晶范围，业已证明行星
根据本发明制造非铁金属之管、棒、带的一种方法，其特征在于，相应的坯件是在待加工的材料由于变形阻力的影响而升至再结晶温度范围的一种方式下进行冷加工的。此种冷加工为冷轧。在此冷加工过程中，坯件在紧邻冷加工之前进行了预热处理，此预热处理是用感应线圈进行的。此冷加工的面积缩减比至少为70%，而其中最好为90%。轧制是一种合适的方法。在管壳内，例如最好是在80/40毫米直径的管壳内，用一芯棒载运架将一芯棒置于其中，将此管壳轧制成直径尺寸至少是55/40毫米，而最有利的是把它轧成45/40毫米的尺寸，然后进行拉制。轧棒的方式与轧管的情形相同，但自然不用芯棒。在制带时则有可能选择某些其它的加工方法，例如锻造，以产生足够高的面积缩减比。
要是冷加工过程引起的温度升高不足以使材料再结晶，则可将材料稍加预热以提高这一温度，例如采用感应线圈，使料坯在紧邻冷加工阶段之前通过其中。
由以上说明可知，连续铸造的材料是极其适合供给于PSW轧机的，除此之外，例如挤压的管壳也可以是这样一类材料。于是，价昂的皮尔格式轧机就能够由价廉的PSW轧机取代，同时还能实现其它一些优点：在此种加工过程，材料中有较好的微结构，并且能够减小管壳的偏心率。本发明之最为有利的另一种形式是，在管与棒的生产中采用较廉价的连续铸造-PSW轧制设备的组合工艺，用它能取代花费高的坯件铸造-挤压（或穿轧）-皮尔格式轧制工艺。
本发明将通过下述实例作进一步阐明。
例1（先有工艺）
在皮尔格式轧管机中轧制了一种由脱氧磷铜（Cu-DHP）制成的连续铸造管壳。管壳的初始尺寸为80/60毫米，而铸件结构的晶粒度为1-20毫米，轧制是成功的，退出的管之尺寸为44/40毫米，而铸件结构业已转变成加工硬化的结构。管子的硬度在120-130HVS范围。但是，依上述方式轧制成的管不能经受拉丝机拉制，仅仅是在平直的拉拔机上拉制时才是成功的。为了用拉丝机来拉制按上述方式生产出的管，要求有一个中间退火阶段。于是，就会维持着铸件结构不在轧制过程消失的现象，因为在这种轧制作业中，材料的温度仍然是低的。此外，由于这种粗晶粒的铸件结构，表面质量是不能令人满意的。
例2（先有工艺）
在一拉拔机上沿直线拉制了尺寸为80/40毫米的一种连续铸件管壳。管子的表面质量差，而在用拉丝机拉拔并无中间退火条件下时是不能继续进行这种拉制的，这是由于此铸件的结构无法承受很高的缩减处理。此管壳所用材料与上例中的相同，类似地，铸件与加工硬化结构以及冷加工后之管的硬度保持在上述同一范围。
例3（先有工艺）
将尺寸为280×660毫米由脱氧磷铜（Cu-DHP）制成之铸坯挤压出的一种规格为80/60毫米，晶粒度约为0.1毫米的管壳，于皮尔格式轧管机中轧制成44/40毫米尺寸。这样轧出之管的硬度约为120-130HVS，而其结构为加工硬化结构。用拉丝机与拉拔机在没有中间退火条件下将此管进一步加工成最终尺寸。必要时，可对此最终制品施行软退火。
例4
将直径为80/40毫米而结构为通常铸件结构（粒度：1-20毫米）的脱氧磷铜（Cu-DHP）制的一种连续铸造的管壳，于PSW轧机轧成46/40毫米的尺寸。轧制是成功的，而由此轧出的管也能进一步由拉丝机拉制。至于此轧出之管的微结构，观察到它的晶粒度很小，为0.005-0.015毫米，这说明该结构在此轧制过程中已然发生了再结晶。轧成之管的硬度为75-80HVS，意味着不需进行软退火。此管子经六台拉丝机拉拔，获得了18/16.4毫米的尺寸。经此拉拔后，管子的硬度为132HVS。
例5
将尺寸为80/40毫米由无氧铜（Cu-OF）制的一种挤压成的管壳，于PSW轧机中轧成46/40毫米尺寸。轧制是成功的，其结构由于在此加工过程中温度升高的影响已然再结晶。所轧成之管的晶粒度约为0.010毫米而硬度约为80HVS。
Claims (24)
1、制造非铁金属之管、棒与带的一种方法，特征在于：相应的坯件，是在待加工的材料由于变形阻力的影响而升至再结晶温度范围的一种方式下，进行冷加工的。
2、如权利要求1所述的方法，特征在于：此种冷加工为冷轧。
3、如权利要求1所述的方法，特征在于：在此冷加工过程中，坯件在紧接冷加工之前进行了预热处理。
4、如权利要求3所述的方法，特征在于：此预热处理是用感应线圈进行的。
5、如权利要求1所述的方法，特征在于：此坯件是由铜或铜合金制成的。
6、如权利要求1所述的方法，特征在于：此坯件是由铝或铝合金制成的。
7、如权利要求1所述的方法，特征在于：此坯件是由镍或镍合金制成的。
8、如权利要求1所述的方法，特征在于：此坯件是由锆或锆合金制成的。
9、如权利要求1所述的方法，特征在于：此坯件是由钛或钛合金制成的。
10、如权利要求1所述的方法，特征在于：此冷加工的面积缩减比至少为70%。
11、如权利要求1所述的方法，特征在于：此冷加工的面积缩减比最好是约为90%。
12、如权利要求2或3所述的方法，特征在于：此坯件的冷加工是用行星轧机进行的。
13、如权利要求12所述的方法，特征在于：管壳的冷加工是用行星轧机进行的。
14、如权利要求12所述的方法，特征在于：实心坯件的冷轧是用行星轧机进行的。
15、如权利要求1所述的方法，特征在于：此待加工的坯件是由连续铸造法制成的。
16、如权利要求1所述的方法，特征在于：此待加工的坯件是由挤压所成。
17、如权利要求1所述的方法，特征在于：此待加工之材料的温度升高到250-750℃范围。
18、如权利要求5与17所述的方法，特征在于：上述温度高到250-700℃范围。
19、如权利要求6与17所述的方法，特征在于：上述温度升高到250-450℃范围。
20、如权利要求7与17所述的方法，特征在于：上述温度升高到650-750℃范围。
21、如权利要求8与17所述的方法，特征在于：上述温度升高到700-750℃范围。
22、如权利要求9与17所述的方法，特征在于：上述温度升高到700-750℃范围。
23、如权利要求1与17所述的方法，特征在于：所述温度是通过调节冷却设备来控制的。
24、如权利要求1所述的方法，特征在于：已加工过之材料的晶粒度保持在0.005-0.050毫米的范围。
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