接地工程用水平连铸高强度铜包钢棒生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合金属材料生产工艺技术领域，具体涉及接地工程用水平连铸高强度铜包钢棒生产工艺。
【背景技术】
[0002]目前，铜包钢复合线(棒)的生产工艺有电镀、包覆及热浸镀工艺，其中，电镀工艺产品铜层较薄、导电性差，生产过程中污染大，而包覆技术成本高、工艺复杂，特别是产品中两金属结合力差，因此，上述两种工艺已不能满足日益提高的绿色化工及产品的高质要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供接地工程用水平连铸高强度铜包钢棒生产工艺，它无污染，成本低，有利于大规模生产，自动化程度高，产品性能好。
[0004]为了解决【背景技术】所存在的问题，本发明是采用以下技术方案:它包含如下步骤:
1、初级前处理:将钢芯碱洗除油，后用工业盐酸进行酸洗，除去钢芯表面生成的氧化膜，再用清水冲洗，去除因酸洗后残留在钢芯表面的酸液；
2、冷拉:因感应电炉进口模具孔径的大小对钢芯直径提出了要求，镀铜前需对钢芯进行指定要求的冷拉，冷拉时采用控制应力或控制冷拉率的方法；冷拉后，钢筋表面不得有裂纹，或局部颈缩现象，同时需进行冷弯试验，试验后钢筋不得有裂纹、起层等现象，为最终铜包钢的高强度性能提供保障；
3、校直:将冷拉后的钢芯线盘放人水平连铸生产流水线中，进行校直工序；
4、二次酸洗:为较彻底地的除去钢芯表面油脂、氧化膜或其它残留物，用工艺盐酸进行二次酸洗；
5、二次水洗:去除钢芯表面的酸洗后的残留的酸液，用清水进行二次冲洗；
6、机械抛光:因光洁的钢芯在浸镀时与高温铜液直接接触能形成质地优良的铜层及不给炉膛中铜液带进杂质，钢芯需进行较彻底的机械抛光；
7、干燥处理:在空气中特别是进行二次清洗时，钢芯表面会吸附水分，进炉膛后因在高温环境下，水变为水蒸气，并分解为氢和氧，使铜氧化和吸氢；
8、电炉浸镀:电炉浸镀是水平连铸工艺的核心环节，牵引速度与铸造温度是影响产品质量及生产能否连续化操作的关键；
9、结晶冷却:水平连铸冷却结晶器是装有水冷铜套的石墨模具；
10、冷成卷收线:由于热成卷是距结晶器较近距离成卷，线坯温度较高，抗拉强度低，易成卷，但成卷后产品质量不好控制，较易出现表面裂纹等质量问题，而冷成卷是线坯在摄氏200度以下、距结晶器较远的位置成卷，此时线坯的抗拉强度较大，成卷后产品质量容易控制。
[0005]本发明工艺中收线机采用活套控制，收线机和牵引机拉开一定的距离，当线坯活套大至碰到下部的信号开关时，使收线机电机加速。随着收线机的加速运行，线坯活套逐渐减小，当活套小到一定程度以至线坯碰到上部的信号开关时，使收线机电机减速运转，收线机慢速收线。
[0006]所述的电炉浸镀时，因铜包钢电铸的成型过程中，铜包钢是在炉膛内是一凝聚结晶与复熔的过程，因此牵引过程中停和拉的时间长短显得十分重要。当钢芯在炉内的停留时间较长则钢芯受铜液的冲蚀而表面熔化，因此钢芯变小，炉内铜液纯度降低，炉子寿命降低。反之，停的时间短，则铜液降温快，产品质量差，易产生表面粗糙，不粘铜；致使产品表面易出现裂纹；本工艺过程中，牵引的速度为:0.8m-l.2m/min (根据产品规格而定)，牵引停留时间间隔为0.3-0.6秒，具体参数值由钢芯的直径、铜液温度等因素而定。由于熔体的吸气量是随温度的升高而增加，炉料的除气是靠金属液体本身温度下降，气体在金属液中溶解度的减少来排除。因此，降低铸造温度可以减少气体引起的产品缺陷，但铸造温度过低，金属液流动性差，使浸镀时出现的铜层裂口不能较好的连接或消除。本工艺过程中铸造温度控制在摄氏1100至1180度。
[0007]所述的结晶冷却中，由于模具的长短，对铸坯质量影响较大。在钢芯规格、铸造温度、牵引速度等相同情况下，结晶模过长，使冷却强度降低，过冷度减小，液穴加深而易产生裂纹、气孔、疏松等缺陷；结晶模过短，出口处凝结层过薄、温度过高、径向温差大，容易产生拉漏、热裂等问题，导致生产过程不易控制，本发明工艺中采用结晶器的长度为100 cm左右。生产过程中，由于石墨结晶器长时间与高温铜液中的各种气体接触，易导致石墨模具的碳质氧化，使其内表面出现凹坑，表面粗糙，增大了摩擦力，导致金属液在模具上残留，积累到一定的程度就会影响结晶，损害铜包钢镀层表面质量，本发明工艺中采用A级铜料，感应电炉加料口以经筛选后的木炭作为脱氧覆盖物，木炭以较小粒度为佳，覆盖层厚度为20 cm左右(视炉膛中铜液的具体多少定)，从而减小冷却结晶过程中对石墨模具的损害，降低生产成本。
[0008]本发明工作原理:经优化的电铸工艺，对电铸过程中的钢芯表面前处理、钢芯预热、铸造和后处理等环节进行最佳优化，较好地实现钢线坯上热浸镀铜，产品铜层厚度为0.25 IM至3 mm,铜包钢线(棒)直径为3 mm至25 mm，铜与钢体表面实现金属冶金学结合，真正实现了两金属材料性能的复合，即有钢的高强度，又兼有铜优异的抗腐蚀与高导电性，特别是具有良好的可塑性及可焊接性能。
[0009]本发明具有以下有益效果:它无污染，成本低，有利于大规模生产，自动化程度高，产品性能好。
[0010]【具体实施方式】:
本【具体实施方式】采用以下技术方案:它包含如下步骤:1、初级前处理:将钢芯碱洗除油，后用工业盐酸进行酸洗，除去钢芯表面生成的氧化膜，再用清水冲洗，去除因酸洗后残留在钢芯表面的酸液；
2、冷拉:因感应电炉进口模具孔径的大小对钢芯直径提出了要求，镀铜前需对钢芯进行指定要求的冷拉，冷拉时采用控制应力或控制冷拉率的方法；冷拉后，钢筋表面不得有裂纹，或局部颈缩现象，同时需进行冷弯试验，试验后钢筋不得有裂纹、起层等现象，为最终铜包钢的高强度性能提供保障；
3、校直:将冷拉后的钢芯线盘放人水平连铸生产流水线中，进行校直工序； 4、二次酸洗:为较彻底地的除去钢芯表面油脂、氧化膜或其它残留物，用工艺盐酸进行二次酸洗；
5、二次水洗:去除钢芯表面的酸洗后的残留的酸液，用清水进行二次冲洗；
6、机械抛光:因光洁的钢芯在浸镀时与高温铜液直接接触能形成质地优良的铜层及不给炉膛中铜液带