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创建时间:2008-08-02

铜及铜合金板带生产(procluction of copper and copper alloy plate,sheet and strip)

将铜及铜合金经熔炼、铸锭、平辊轧制、热处理和精整等工序加工成截面为矩形的单张或成卷的加工过程。铜及铜合金板带用于机械制造、汽车、船舶、电器、电子及仪器仪表等工业部门。带材由冷轧而成,厚度为0.05~1.5mm,宽度为20~600mm,以300mm以下为多。冷轧板的厚度为0.2~10mm,长度不超过3m。热轧板的厚度为4~50mm,最大宽度可达3m,长度达6m。铜及铜合金板带的典型生产工艺流程是:

某些不适于热轧的铜合金,如锡磷青铜、铅黄铜、锌白铜等,常用水平连铸的带坯或薄铸锭,经表面铣削(见有色金属合金锭坯铣面)和热处理后直接冷轧。板材生产方法有带式法和块式法两种。带式法是先在带材轧机上轧成卷带,再横剪成板。一般用以生产薄板。若铸锭尺寸小,热轧后的长度短时,可将几条轧件头尾对焊,以增大长度和卷重,提高生产效率。块式法生产则是轧件被轧到一定长度时,切成若干块,再轧到成品厚度。这是古老的生产方法,生产率、成品率和各项指标较低,现在除生产厚板和一些特殊合金板外已不再使用。

熔炼 金属熔化、合金配制以及熔体精炼的物理化学过程,目的是配制所需的合金组成和降低杂质含量。铜及铜合金的熔炼温度在1030~1400℃之间,随合金而不同。熔体表面覆盖木炭、米糠或一些酸性碱性的熔剂,以减少氧化、吸气和金属蒸发,并起造渣和保温等作用。铜及铜合金常用感应电炉熔炼,熔炼废杂紫铜时采用反射炉。熔炼铍青铜、锆青铜、锰白铜时采用真空感应电炉。

铸锭 将熔融的液体金属转变为尺寸、外形和内部质量符合要求的固体锭坯,供进一步加工。铜及铜合金的铸锭方法有水平连续铸锭、半连续铸锭、水冷的或不水冷的生铁模铸锭等。铸锭重量自30kg至13t,视合金品种和生产规模而异。加大铸锭能显著提高生产率和成品率。

热轧 铜及大部分铜合金在高温下塑性优良,变形抗力低。热轧可以用大的压下量和大的铸锭。加热时应严格控制炉温、炉瞠压力和炉内气氛,以减少氧化和吸气,提高加热质量和效率。加热温度取决于合金的品种,一般在640~1130℃之间。现代化的步进式煤气加热炉,生产率可达67t/h;7.5t的铸锭,头尾温差不超过±5℃。

铜及铜合金常用二辊可逆式轧机进行热轧。现代化的热轧机配备有液压的辊缝自动控制和辊型调节(见辊型控制)系统,用计算机进行过程控制,热轧坯的厚度精度可达±0.1mm。这种轧机还带有立辊进行轧边。热轧工艺应充分发挥金属的塑性和轧机的潜力,道次压下率常安排成开始阶段较小,中间阶段加大以及最后阶段减小。对于有沉淀强化的合金,如铍青铜和钛青铜,热轧温度应在固溶相区内。厚度为170mm的铸锭经9~11道次的热轧成为厚度约13mm、长度几十甚至上百米的热轧带坯。热轧后的带坯可移送到冷床上进行自然冷却或强制冷却,也可卷取后冷却,但某些合金如复杂黄铜必须自然冷却。

铣面 热轧后的带坯和水平连铸的带坯在专用的铣床上铣削上下表面和侧表面,以除去氧化层、表面缺陷和裂边,并进一步提高尺寸精度。铣削量一般为0.2~0.5mm。对于复杂合金则在热轧前就要对铸锭进行铣面,铣削量为几毫米。

冷轧 冷轧是生产薄板和薄带的主要方法。冷轧件的表面质量和尺寸精度都比热轧件的高。冷轧还能控制轧件的力学性能。冷轧用坯的厚度多为4~15mm。轧制时材料产生加工硬化,故除紫铜外,铜合金冷轧时一般都需中间退火,以便降低变形抗力和恢复塑性,以利再轧。两次退火间的压下率为30%~90%,依合金和设备能力而定。粗轧开始道次的压下率受咬入条件和轧机能力的限制。精轧的道次压下率则取决于产品性能、尺寸精度和板形(见平直度控制)等特殊要求。粗轧时用乳液润滑,精轧时用全油润滑。冷轧通常都用单机架四辊可逆轧机,但粗轧采用连轧能显著提高生产率。薄带精轧时亦可采用12辊或20辊轧机。现代的带材冷轧机装备有包括测厚仪和辊缝仪在内的轧件厚度自控系统,和由压下、张力、弯辊和轧辊分区冷却及板形仪组成的板形闭环自控系统(见板形检测和辊型控制),以调控带材的平直度。现代冷轧机的轧速达20m/s,轧件的厚度精度达5~1μm。

热处理 铸造时偏析比较严重的铜合金,需经锭坯均匀化处理(见有色金属合金锭坯均匀化),方有利于轧制。如锡磷青铜锭坯应在650℃左右保温7~8h。铜及铜合金的退火温度取决于合金牌号、轧件厚度和退火目的(消除硬化、恢复塑性或消除内应力)。铍青铜和钛青铜等可通过固溶/析出处理(淬火/回火处理)达到强化效果,淬火温度为700~1000℃,水冷后的回火温度为300~500℃,保温2~3h。为防止氧化可采用真空加热,或在氮气或二氧化碳气保护下作光亮退火。黄铜的保护气体是含氢20%的氮。退火方式有分批和连续两种,前者用箱式炉或罩式炉,后者用通过式的电炉。气垫炉属于连续式退火炉,炉内气体既是加热介质又是承托带材的气垫,对于紫铜还起保护作用。气垫炉退火的带材厚度为0.1~1.5mm,最大宽度为1050mm,退火后晶粒尺寸偏差可控制在±5~8μm以内。无保护气氛退火的板带,常用稀硫酸进行酸洗,以除去氧化层。

精整 精整包括矫直、剪切和包装等作业。铜及铜合金板带常用辊式矫直机矫直。对弹性大且薄的带也采用拉-弯-矫联合矫直机矫直。剪切分为横剪(成板)和纵剪(成带)两种。现代化的精整机列集矫直、横剪、纵剪、表面检查、垛板或重卷和包装于一线,提高了生产效率。产品质量检验的项目有化学成分、尺寸偏差、外观、损伤、性能和内在质量等。质量控制着重于工序管理和检查。铜及铜合金板带的综合成品率取决于生产规模和工艺路线,一般为50%~70%。

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最近更新:2009-07-21
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