一种高精度无氧光亮铜排的制备方法
【专利说明】
[0001 ]
技术领域： 本发明属于有色金属材料加工领域，特别涉及一种高精度无氧光亮铜排的制备方法。
【背景技术】
[0002] 铜排又称铜母排或铜汇流排，是由铜材质制作的，截面为矩形或倒角（圆角）矩形 的长导体，在电路中起输送电流和连接电气设备的作用。铜排在电气设备，特别是成套配电 装置中得到了广泛的应用，近年来，随着特高压和超高压输电的发展，铜排有着巨大的市场 空间，尤其是具有高性能的高精度无氧铜排更是人们关注的热点之一。
[0003] 目前，国内生产加工铜排仍然多采用传统工艺:熔铸-浇铸-压延-开坯-酸洗 -精乳-铁边-机加工-包装-入库;也有一些企业开始探索并米用新工艺，如中国专利 (CN101916624B，大宽厚比母线槽导电铜排的生产方法)采用的生产工艺为:熔炼-上引铜 杆-连续挤压铜排坯-乳制-退火-拉拔-包装入库。以上两种工艺均存在几个方面的缺 点：（1)生产效率低:工序多，流程长，生产效率较低；（2)成本高，能耗大:加工工序越多，相 应的设备及人员配备也越多，机器成本、能耗、人工成本都大大增加；（3)交货时间长：由于 工序较多，流程较长，每道工序都需要一定的时间，得到最终产品的时间较长；（4)成材率 低:每道加工工序都会产生一定的废料，所以工序越多，成材率越低；（5)精度低，性能差:铜 排的加工工艺和精度都会影响其性能，另外，模具的精度直接决定了铜排的尺寸精度，原材 料的含氧量直接决定了铜排的性能。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服上述传统工艺和新工艺技术的不足，本发明的目的在于提供 一种高精度无氧光亮铜排的制备方法，利用该方法加工的铜排生产效率高、成本低能耗小、 交货时间短、成材率高、精度高性能优异。
[0005] 技术方案:本发明提供一种尚精度无氧光壳铜排的制备方法，包括以下步骤： (1) 电解铜的熔炼:将熔炼所需的电解铜烘干后，加入到熔炼炉中，在熔炼炉铜液上表 面均匀覆盖100-150mm厚的煅烧木炭，关闭好炉盖继续熔炼，交流电压控制在380-400V之 间，熔炼炉的温度保持在1140-1165°C之间，直到铜原料全部熔化，铜液具有良好的流动性， 不断流向保温炉，保温炉铜液上表面均匀覆盖80-120mm厚的高纯石墨鳞片； 保持保温炉内的温度与熔炼炉内的温度相同（1140-1265°C)，向保温炉内距液面50-100mm处通过高压N2吹管通入高纯N2进行沸腾除气、脱氧，N2压力为0.2-0.3MPa，纯度2 99.99%; (2) 上引连铸高纯无氧铜杆:采用由PLC程序控制的牵引拉铸机引出高纯上引无氧铜 杆，牵引拉铸机实现时间间隔可调的拉、停、拉、停循环动作，牵引速度为500-2000mm/min， 铜杆直径为Φ 8-30mm，结晶器进水温度为20-35°C，出水温度为35-50°C; (3) 连续挤压铜排坯:将步骤(2)的高纯无氧铜杆经连续挤压机挤压得到铜排坯，挤压 速度优选4-8r/min，从挤压模具出来的铜排坯经过冷却水冷却和计米器后收到盘具上，其 中冷却水采用去离子水，冷却水中加入3-8wt%的工业酒精和适量的钝化液以防止及抑制氧 化； (4) 拉拔:采用全自动液压拉拔机，配以高精度拉拔模具和铜排专用的拉拔油，经过一 次拉拔即可得到不同规格尺寸的高精度无氧光亮铜排； (5) 检验测试:分别取铜排产品的头、中、尾部，按照GB/T5585.1-2005的相关规定对其 规格尺寸和各项性能进行检验； (6) 包装入库:将检验合格的铜排进行包装入库，准备交货。
[0006] 其中，所述铜排的尺寸精度误差<±0.15_，&1+六8 2 99.99￥七％，0含量<10??]\1，布 氏硬度2 75HB，导电率2 98%IACS。
[0007] 作为另一种选择，所述步骤（1)中高纯石墨鳞片的粒径不小于200目，干燥且无其 他杂质。
[0008] 作为另一种选择，所述步骤（1)中高压N2吹管选用石墨材质，管径为25mm，纯度2 99.95%〇
[0009] 作为另一种选择，所述步骤（2)中高纯无氧铜杆中Cu+Ag 2 99.99wt%，0含量< 10PPM。
[0010] 作为另一种选择，所述步骤(3)及(4)中挤压模具和拉拔模具均为高精度模具，其 精度误差< ±0.10mm。
[0011] 有益效果：本发明提供的一种高精度无氧光亮铜排的制备方法，工艺简单、流程 短、生产效率高、投资低能耗小、成材率高、交货时间短，制备得到的铜排尺寸精度高、各项 性能优异。采用该方法生产加工的铜排尺寸精度误差< ±0.15，Cu+Ag2 99.99wt%，0含量< 10PPM，布氏硬度2 75HB，导电率2 98%IACS。
[0012] 具体来说，本发明相对于传统工艺和新技术，具有以下突出优势： (1)本发明工艺简单，流程短，能实现大长度连续化生产，生产成本低，生产效率高。
[0013] (2)该方法所需的设备简单，厂房、设备和人工投资低，电耗、水耗、气耗等能耗小， 环保节能无污染。
[0014] (3)该方法只需三道工序就可以生产出产品，大大缩短了交货时间，工序少，废料 少，成材率可达90%以上。
[0015] (4)该方法采用高精度的拉拔模具，生产出的铜排产品尺寸精度高，采用高质量的 电解铜为原材料，生产出的铜排力学性能好、导电率高。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明一种高精度无氧光亮铜排的制备方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0018] 如图1所示，本发明提供一种高精度无氧光亮铜排的制备方法，包括以下步骤： (1)电解铜的熔炼:将熔炼所需的电解铜烘干后，加入到熔炼炉中，在熔炼炉铜液上表 面均匀覆盖100-150mm厚的煅烧木炭，关闭好炉盖继续熔炼，交流电压控制在380-400V之 间，熔炼炉的温度保持在1140-1165°C之间，直到铜原料全部熔化，铜液具有良好的流动性， 不断流向保温炉，保温炉铜液上表面均匀覆盖80-120mm厚的高纯石墨鳞片，其中高纯石墨 鳞片的粒径不小于200目，干燥且无其他杂质； 保持保温炉内的温度与熔炼炉内的温度相同（1140-1265°C)，向保温炉内距液面50-100mm处通过高纯N2吹管通入高纯N 2进行沸腾除气、脱氧，N2压力为0.2-0.3MPa，纯度2 99.99%，高压N2吹管选用石墨材质，管径为25mm，纯度2 99.95%。； (2) 上引连铸高纯无氧铜杆:采用由PLC程序控制的牵引拉铸机引出高纯上引无氧铜 杆，牵引拉铸机实现时间间隔可调的拉、停、拉、停循环动作，牵引速度为500-2000mm/min， 铜杆直径为Φ 8-30mm，结晶器进水温度为20-35°C，出水温度为35-50°C; (3) 连续挤压铜排坯:将步骤(2)的高纯无氧铜杆经连续挤压机挤压得到铜排坯，挤压 速度优选4_8r/min，从精度误差< ±0.10mm的挤压模具出来的铜排还经过冷却水冷却和计 米器后收到盘具上，其中冷却水采用去离子水，冷却水中加入3-8wt%的工业酒精和适量的 钝化液以防止及抑制氧化； (4) 拉拔:采用全自动液压拉拔机，配以精度误差< ±0. l〇mm的高精度拉拔模具和铜排 专用的拉拔油，经过一次拉拔即可得到不同规格尺寸的高精度无氧光亮铜排； (5) 检验测试:分别取铜排产品的头、中、尾部，按照GB/T5585.1-2005的相关规定对其 规格尺寸和各项性能进行检验； (6) 包装入库:将检验合格的铜排进行包装入库，准备交货。
[0019]注:铜排的化学成分如下表所示：
【主权项】
1. 一种高精度无氧光亮铜排的制备方法，其特征在于:包括以下几个步骤： (1) 电解铜的熔炼:将熔炼所需的电解铜烘干后，加入到熔炼炉中，在熔炼炉铜液上表 面均匀覆盖100-150mm厚的煅烧木炭，关闭好炉盖继续熔炼，交流电压控制在380-400V之 间，熔炼炉的温度保持在1140-1165°C之间，直到铜原料全部熔化，铜液具有良好的流动性， 不断流向保温炉，保温炉铜液上表面均匀覆盖80-120mm厚的高纯石墨鳞片； 保持保温炉内的温度与熔炼炉内的温度相同（1140-1265°C)，向保温炉内距液面50-100mm处通过高压N2吹管通入高纯N 2进行沸腾除气、脱氧，N2压力为0.2-0.3MPa，纯度2 99.99%; (2) 上引连铸高纯无氧铜杆:采用由PLC程序控制的牵引拉铸机引出高纯上引无氧铜 杆，牵引拉铸机实现时间间隔可调的拉、停、拉、停循环动作，牵引速度为500-2000mm/min， 铜杆直径为Φ 8-30mm，结晶器进水温度为20-35°C，出水温度为35-50°C; (3) 连续挤压铜排坯:将步骤(2)的高纯无氧铜杆经连续挤压机挤压得到铜排坯，挤压 速度优选4-8r/min，从挤压模具出来的铜排坯经过冷却水冷却和计米器后收到盘具上，其 中冷却水采用去离子水，冷却水中加入3-8wt%的工业酒精和适量的钝化液以防止及抑制氧 化； (4) 拉拔:采用全自动液压拉拔机，配以高精度拉拔模具和铜排专用的拉拔油，经过一 次拉拔即可得到不同规格尺寸的高精度无氧光亮铜排； 其中，所述铜排的尺寸精度误差< ±0.15mm，Cu+Ag 2 99.99wt%，0含量< 10PPM，布氏硬 度之75HB，导电率2 98%IACS。2. 根据权利要求1所述的一种高精度无氧光亮铜排的制备方法，其特征在于:所述步骤 (1)中高纯石墨鳞片的粒径不小于200目，干燥且无其他杂质。3. 根据权利要求1所述的一种高精度无氧光亮铜排的制备方法，其特征在于:所述步骤 (1) 中高压N2吹管选用石墨材质，管径为25mm，纯度2 99.95%。4. 根据权利要求1所述的一种高精度无氧光亮铜排的制备方法，其特征在于:所述步骤 (2) 中高纯无氧铜杆中(：11+48 2 99.99￥七％，0含量<10??]\1。5. 根据权利要求1所述的一种高精度无氧光亮铜排的制备方法，其特征在于:所述步骤 (3) 的挤压模具及(4)中的拉拔模具均为高精度模具，其精度误差< ±0.10mm。
【专利摘要】本发明公开了一种高精度无氧光亮铜排的制备方法，包括电解铜的熔炼、上引连铸高纯无氧铜杆、连续挤压铜排坯、拉拔、检验测试、包装。采用该方法制备高精度无氧光亮铜排，工艺简单，流程短，成本能耗等大大降低，交货时间大大缩短，可以实现无间断的连续生产，获得上千米甚至更长的铜排坯，最终制得高精度、含氧量低、力学性能好、导电率高的铜排材料，其尺寸精度误差≤±0.15，Cu+Ag≥99.99wt%，O含量≤10PPM，布氏硬度≥75HB，导电率≥98%IACS。
【IPC分类】H01B13/00
【公开号】CN105551688
【申请号】CN201610087132
【发明人】王鹏举, 陈爱华, 张达, 张利旭, 张晓婷, 李晔
【申请人】中天合金技术有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月16日