专利名称：一种紫铜及黄铜带材保护气氛切换的方法
技术领域：
本发明属于铜及铜合金带材在连续加热炉中保护气氛切换的方法，特别属于用于黄铜、紫铜带材在连续加热炉加热时保护气氛切换的方法。
背景技术：
紫铜及黄铜带材在室温下便会发生缓慢氧化。在大气环境中，温度升高到100°C 时，铜带表面就会开始生成黑色氧化铜(CuO)；当温度升高至185°C时，便开始生成红色氧化亚铜(Cu2O),氧化速度显著提升；温度升高到400°C以上时，氧化速度呈抛物线状提升。紫铜及黄铜带材生产过程中的退火处理一般都在400°C以上进行。为减少带材退火加热过程中的氧化，降低铜带生产过程中的氧化损失，最终取得良好的铜带产品表面质量，通常在带材退火加热过程中需进行气体保护，为处于高温状态下的紫铜及黄铜带材提供中性或还原性气氛。紫铜及黄铜带材连续加热炉的保护气氛通常采用液氨分解所获得的氮气/氢气混合气作为还原性气氛，纯氮气作为中性气氛，而空气作为氧化性气氛通常不被使用。加热过程中使用氮气/氢气混合气或纯氮气对紫铜及黄铜带材的退火加热过程进行保护，同时，为控制连续加热炉炉膛内的氧气分压，需采用纯氮气对连续加热炉炉膛进行吹扫。由于紫铜(典型牌号为T2)的氧含量一般在250-450ppm之间，氧几乎不固溶于铜。紫铜铸造凝固过程中，氧以(Cu+Cu20)的形式析出，分布于铜的晶界上。在含有还原性的保护性气氛(如氢气)中退火时，氢气渗透到晶界间与铜中的Cu2O结合，反应产生高压水蒸气，水蒸气不溶于铜，也无法扩散，高温下在铜中形成很大的压强，使得铜带发生破裂， 或产生裂纹并在后续的加工或使用过程中发生破裂，俗称“氢脆”。由于黄铜(典型牌号为H68、H65、H62)中由于有锌的存在，并且锌的活泼性远高于铜，在黄铜的熔炼及铸造过程中熔体内的氧主要都与锌发生了反应，因此在黄铜带材的晶界中无Cu2O存在，也就没有“氢脆”倾向，但黄铜在高温下，不可避免的会产生脱锌现象。 首先锌的蒸汽压较高，在650°C以上的温度中就会有锌开始蒸发。其次，既使在保护性气氛中退火加热，当气氛中含有H2O时，就会发生如下反应从而造成脱锌。Zn+H20 = ZnO 个 +H2 个产生的锌蒸汽在炉内聚集，并在炉内温度较低区域冷凝聚集。冷凝聚集的锌在破坏炉内的工作环境的同时，还会影响所处理带材的表面质量，甚至可能导致炉子发生故障。为保证连续加热炉的使用安全及所处理黄铜带材的表面质量，在采用保护气氛处理黄铜时，每年需停炉维护一次，以清理炉内所富集的锌粉。通常紫铜向黄铜带材在加热炉中进行种类变换时，需停止生产并向连续加热炉内通四至五小时的纯氮气进行吹扫直至连续加热炉炉膛内的气氛中检测合格后，再对黄铜带进行加热，整个保护气氛的切换过程耗时且浪费大量纯氮气，增加企业生产成本且耽误企业正常生产安排。已无法满足企业生产要求。
发明内容
本发明所要解决的问题是在保证连续加热炉使用安全及紫铜及黄铜带材加热质量的前提下，不需要通入纯氮气进行吹扫的紫铜带材向黄铜带材在加热炉相互转换时保护气氛的切换方法。本发明解决技术问题的技术方案为一种紫铜及黄铜带材保护气氛切换的方法， 将紫铜从加热炉中拉出，直接关闭紫铜的保护气氛，并打开炉门，将黄铜放入加热炉中，采用空气作为黄铜退火加热的保护气氛，即可。所述的紫铜的保护气氛为氢气、氮气的混合气，氢气、氮气的体积比为 1-2 99-98。为了防止黄铜蒸发时锌在炉里的沉积，还可在空气中添加体积百分数为1-2%的
ο由于氢气对含氧铜的危害程度与加热温度及时间有关，短时快速加热并不致立即产生“氢脆”，且紫铜带材在高温退火加热过程的氧化反应极为剧烈。因此紫铜退火加热时可采用中性或微还原性气体作为保护性气氛。根据对紫铜带材退火加热所需保护气氛特点的分析，最终确定采用2% H2+98% N2 氮气、氢气混合气氛(体积)。当氢气的含量增加时，将会导致退火紫铜产生氢脆，使得铜带发生破裂，或产生裂纹并在后续的加工或使用过程中发生破裂。根据对黄铜带材退火加热所需保护气氛特点的分析，可采用中性或还原性气体作为保护气氛，但考虑到锌蒸汽对连续加热炉炉内的影响，确定直接采用空气作为黄铜带材退火加热时炉内的保护气氛，并在退火加热过程中打开炉门。既可满足黄铜带材对退火加热时所需保护气氛的要求，又能减少炉内锌蒸汽的聚集。当紫铜带材切换至处理黄铜带材时，直接关闭紫铜退火加热所需带有过量氢气的氮气，开始黄铜带材处理。本发明与现有技术相比，具有如下特点1、采用带有氢气、氮气混合气体作为紫铜带材退火加热保护气氛，保证了紫铜带材退火加热时的产品质量。2、直接使用空气或者含有氩气的空气作为退火加热气氛进行黄铜带材退火，降低气氛消耗的同时，减少退火过程中黄铜所挥发出锌蒸汽对气垫炉内工作环境的污染。3、采用本发明的气氛切换方法，避免了采用纯氮气进行炉内吹扫所需的氮气消耗并减少了等待时间，节约了产品成本及能耗。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作详细的说明。实施例1 一种紫铜及黄铜带材保护气氛切换的方法，将紫铜从加热炉中拉出，直接关闭紫铜的保护气氛，并打开炉门，将黄铜放入加热炉中，采用空气作为黄铜退火加热的保护气氛，即可。所述的紫铜的保护气氛为氢气、氮气的混合气，氢气、氮气的体积比为1 99。实施例2
为了防止黄铜蒸发时锌在炉里的沉积，还可在通入的空气中加入氩气，空气与氩气的体积比为99 1。使退火加热过程中产生的锌蒸汽不附着于炉膛，保证炉膛内工作环
境清洁。本发明所生产出来的紫铜、黄铜的与原工艺生产的紫铜、黄铜没有区别，并且能够大大缩短气氛切换所需炉内吹扫时间，使得气氛切换时间由通常所需的三至五小时变更为即时切换。最重要的是通过本发明的切换方法，能够直接减少加热退火所需保护气氛的消耗，相较现有方式，氢气、氮气混合气消耗减少50%以上。
权利要求
1.一种紫铜及黄铜带材保护气氛切换的方法，其特征在于将紫铜从加热炉中拉出， 直接关闭紫铜的保护气氛，并打开炉门，将黄铜放入加热炉中，采用空气作为黄铜退火加热的保护气氛，即可。
2.根据权利要求1所述的一种紫铜及黄铜带材保护气氛切换的方法，其特征在于所述的紫铜的保护气氛为氢气、氮气的混合气，氢气、氮气的体积比为1-2 99-98。
3.根据权利要求1所述的一种紫铜及黄铜带材保护气氛切换的方法，其特征在于在空气中添加体积百分数为1-2%的氩气。
全文摘要
本发明公开了一种紫铜及黄铜带材保护气氛切换的方法，即将紫铜从加热炉中拉出，直接关闭紫铜的保护气氛，并打开炉门，将黄铜放入加热炉中，采用空气作为黄铜退火加热的保护气氛，即可。本发明与现有技术相比，具有以下特点1、采用带有氢气、氮气混合气体作为紫铜带材退火加热保护气氛，保证了紫铜带材退火加热时的产品质量。2、直接使用空气或者含有氩气的空气作为退火加热气氛进行黄铜带材退火，降低气氛消耗的同时，减少退火过程中黄铜所挥发出锌蒸汽对气垫炉内工作环境的污染。3、采用本发明的气氛切换方法，避免了采用纯氮气进行炉内吹扫所需的氮气消耗并减少了等待时间，节约了产品成本及能耗。
文档编号C22F1/02GK102260837SQ20111018902
公开日2011年11月30日 申请日期2011年7月7日 优先权日2011年7月7日
发明者刘建新, 文志凌, 李俊东, 汤昌东, 胡兵 申请人:安徽精诚铜业股份有限公司