一种生产光亮无氧铜杆的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110251527.8

申请日:

2011.08.29

公开号:

CN102312184A

公开日:

2012.01.11

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C23C 2/38公开日:20120111|||公开

IPC分类号:

C23C2/38; C23C2/04

主分类号:

C23C2/38

申请人:

杭州富通昭和铜业有限公司

发明人:

羊荣金; 俞卫民; 罗海恩; 盛承军

地址:

311400 浙江省杭州市富阳市育才西路1188号

优先权:

专利代理机构:

浙江翔隆专利事务所 33206

代理人:

胡龙祥

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内容摘要

本发明公开了一种生产光亮无氧铜杆的方法,现有制造方法制得的铜杆氧含量较高,本发明是将电解铜板经过干燥炉加热后投入熔化炉进行熔化,熔化后的铜液通过流道流入保温炉保温,将一根较细的连续铜杆穿过与保温炉相连通的涂覆室而在铜杆表面附着铜液形成较粗的铜铸杆,接着对铜铸杆依次冷却、热轧、再冷却、绕制成圈成为光亮无氧铜杆。本发明以较细的连续铜杆作为基材母杆,采用浸涂成型法在母杆的表面涂覆铜液得到更粗的铜铸杆,然后依次经冷却、热轧、再冷却、绕制成圈成为长度不限、导电率高、含氧量低、拉伸率高的光亮无氧铜杆,该方法制得的无氧铜杆,可应用于风电、核电、高铁、汽车导线、超高压导线等对铜杆品质要求高的领域。

权利要求书

1: 一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 将电解铜板经过干燥炉加热后投入熔化 炉进行熔化, 熔化后的铜液通过流道流入保温炉保温, 将一根较细的连续铜杆穿过与保温 炉相连通的涂覆室而在铜杆表面附着铜液形成较粗的铜铸杆, 接着对铜铸杆依次冷却、 热 轧、 再冷却、 绕制成圈成为光亮无氧铜杆。
2: 根据权利要求 1 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 在熔化炉中铜液 的表面覆盖一层阻止空气进入铜液的漂浮材料。
3: 根据权利要求 2 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 所述的漂浮材料 为木炭。
4: 根据权利要求 3 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 所述木炭的厚度 为 100-300mm。
5: 根据权利要求 1 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 所述熔化炉内铜 液的温度控制在 1140-1180℃, 炉内充满还原性保护气体。
6: 根据权利要求 1 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 所述保温炉内铜 液的温度控制在 1130-1160℃, 炉内充满还原性保护气体。
7: 根据权利要求 1 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 所述的熔化炉内 靠近所述流道设一个下边沿低于铜液液面 100-200mm 的陶瓷挡板。
8: 根据权利要求 1 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 所述的涂覆室 (坩 埚) 内充满还原性保护气体。
9: 根据权利要求 1 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 铜杆进入涂覆室 (坩埚) 前经过扒皮处理。
10: 根据权利要求 1 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 所述的冷却是令 铜铸杆通过冷却室 (用水对冷却室降温, 冷却室水量可以调节) , 冷却室内充满还原性保护 气体。
11: 根据权利要求 1 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 经过冷却的铜铸 杆的表面温度控制在 500-900℃。
12: 根据权利要求 1 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 轧机内充满还原 性保护气体, 轧机内采用乳浊液对铜铸杆酸洗。
13: 根据权利要求 1 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 绕制成圈时铜铸 杆的表面温度控制在 35-80℃之间。
14: 根据权利要求 5、 6、 8、 10、 12 中任何一项所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其 特征是 : 所述还原性保护气体为 N2、 H2 与 O2 的混合气体, 其中 H2 的体积浓度为 0.5%-4.5%, 其中 O2 的浓度不高于 20PPM, 余下为 N2。
15: 根据权利要求 1 所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法, 其特征是 : 在用干燥炉加热 电解铜板前去除电解铜板上的附着物。

说明书


一种生产光亮无氧铜杆的方法

    【技术领域】
     本发明涉及铜杆的制造方法, 具体是一种生产光亮无氧铜杆的方法。该方法制造 的无氧铜杆具有导电率高、 含氧量低、 拉伸率高等特点, 主要应用于风电、 核电、 高铁、 汽车 导线、 超高压导线等对铜杆品质要求高的领域。背景技术
     风力发电是目前发电技术中最清洁、 安全的, 目前世界风力发电发展速度超过其 他新能源发展, 未来风力发电很可能成为全球电力的主要来源之一。 据中国风能协会预测, 中国风电总装机容量 2020 年达到 80 亿瓦, 2030 年达到 180 亿瓦, 2050 年达到 500 亿瓦。 我 国政府将强力支持建设智能电网, 解决风电输送问题, 未来风电将成为我国电力的主要来 源之一。
     同时在 “十二五” 规划中, 中国高铁将作为新兴产业大力优先发展。截至 2010 年, 中国铁路营业里程达 9.1 万公里, 高铁运营里程达 8358 公里。而这仅仅是个开始, 预计到 “十二五” 期末 (2015 年 ), 中国铁路营业里程将达到 12 万公里以上, 其中高速铁路达 1.6 万 公里以上。
     上述产业用到的发电机组、 变压器、 牵引电机、 接触导线等都需要用到大量高品质 的电磁线。 衡量电磁线的主要质量指标有抗拉强度、 延伸率、 导电率、 耐压性、 氧含量及表面 质量, 其中氧含量是其主要质量指标之一。 对于生产电磁线的原材料铜杆, 如果氧含量过高 会出现以下现象 : ①铜杆中的氧, 以氧化铜状态, 从晶相组织上看氧化铜存在于晶粒边界附 近, 氧化铜以夹杂形式在晶界出现对材料的韧性产生负面影响, 导致铜杆的机械性能下降、 在后续加工中出现断裂现象 ; ②由于氧化铜的存在会造成铜杆导电率降低 ; ③加工后的铜 产品在氢气中退火会产生气泡和针孔, 影响表面质量 ; ④产品表面有瑕疵后会降低耐高压 性能。
     目前市场上供应的连铸连轧生产的低氧铜杆氧含量在 200-400PPM, 利用上引连铸 工艺生产的无氧铜杆氧含量在 10-20PPM, 氧含量均较高。 发明内容 本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有制造方法制得的铜杆氧 含量较高的缺陷, 提供一种生产光亮无氧铜杆的方法。
     为达到本发明的目的, 本发明的生产光亮无氧铜杆的方法所采用的技术方案是 : 将电解铜板经过干燥炉加热后投入熔化炉进行熔化, 熔化后的铜液通过流道流入保温炉保 温, 将一根较细的连续铜杆穿过与保温炉相连通的涂覆室而在铜杆表面附着铜液形成较粗 的铜铸杆, 接着对铜铸杆依次冷却、 热轧、 再冷却、 绕制成圈成为长度不限、 导电率高、 含氧 量低、 拉伸率高的光亮无氧铜杆。
     作为优选技术措施, 在熔化炉中铜液的表面覆盖一层阻止空气进入铜液的漂浮材 料。进一步的, 所述的漂浮材料为木炭。尤其是所述木炭的厚度为 100-300mm。
     作为优选技术措施, 所述熔化炉内铜液的温度控制在 1140-1180℃, 炉内充满还原 性保护气体。
     作为优选技术措施, 所述保温炉内铜液的温度控制在 1130-1160℃, 炉内充满还原 性保护气体。
     作为优选技术措施, 所述的熔化炉内靠近所述流道设一个下边沿低于铜液液面 100-200mm 的陶瓷挡板。
     作为优选技术措施, 所述的涂覆室内充满还原性保护气体。
     作为优选技术措施, 铜杆进入涂覆室前经过扒皮处理。
     作为优选技术措施, 所述的冷却是令铜铸杆通过冷却室, 冷却室内充满还原性保 护气体。
     作为优选技术措施, 经过冷却的铜铸杆的表面温度控制在 500-900℃。
     作为优选技术措施, 轧机内充满还原性保护气体, 轧机内采用乳浊液对铜铸杆酸 洗。
     作为优选技术措施, 绕制成圈时铜铸杆的表面温度控制在 35-80℃之间。
     作为优选技术措施, 所述还原性保护气体为 N2、 H2 与 O2 的混合气体, 其中 H2 的体 积浓度为 0.5%-4.5%, 其中 O2 的浓度不高于 20PPM, 余下为 N2。 作为优选技术措施, 在用干燥炉加热电解铜板前去除电解铜板上的附着物。
     本发明以较细的连续铜杆作为基材母杆, 采用浸涂成型法在母杆的表面涂覆铜液 得到更粗的铜铸杆, 然后依次经冷却、 热轧、 再冷却、 绕制成圈成为光亮无氧铜杆, 该方法制 得的无氧铜杆长度不限、 导电率高、 含氧量低 (氧含量在 2-8PPM) 、 拉伸率高, 可应用于风电、 核电、 高铁、 汽车导线、 超高压导线等对铜杆品质要求高的领域。
     本发明在熔化炉的表面覆盖了一层阻止空气进入熔融铜液的漂浮材料, 使得电解 铜板可分批加入熔化炉但又不会导致含氧量的增加 ; 同时, 将涂覆室与熔化炉分开, 保证了 涂覆条件的稳定性, 降低了分批加材对涂覆的影响, 从而实现无氧铜杆的连续生产。
     附图说明 图 1 是实施本发明方法所涉及的生产线的示意图。
     图 2 是实施本发明方法所涉及的组合炉的示意图。
     图 3 是图 2 所示组合炉的一个剖面示意图。
     图 4 是实施本发明方法所涉及涂覆室的示意图。
     图中标号说明 : 1- 上料辊道, 2- 上料小车, 3- 输送辊道, 4- 熔化炉, 5- 保温炉, 6- 涂覆室, 7- 拉丝机, 8- 旋锻机, 9- 入张控制装置, 10- 直列轧机, 11- 出张控制装置, 12- 收 线装置, 13- 成品辊道, 14- 乳浊液冷却系统, 15- 循环母杆输送装置, 16- 铜杆接头机, 17- 废 线成卷机, 18- 扒皮和校直装置, 19-TG1 感应器, 20-FW 感应器, 21-TG2 感应器, 22- 烧铸通 道, 23- 保温炉盖, 24- 装料门, 25- 铜液, 26- 铜板, 27- 出气口, 28- 低位感应器, 29- 高位感 应器, 30- 陶瓷挡板, 31- 铜铸杆。
     具体实施方式
     以下结合说明书附图对本发明做进一步说明。本发明的生产光亮无氧铜杆的方法, 是将电解铜板经过干燥炉加热后分批次 (分 批次是指实施该方法的过程中, 随着铜液的减少, 适时的投入电解铜板用以补充原料) 投入 熔化炉进行熔化, 熔化后的铜液通过流道 (流道可用坩埚制成) 流入保温炉保温, 将一根较 细的连续铜杆穿过与保温炉相连通的涂覆室而在铜杆表面附着铜液形成较粗的铜铸杆, 接 着对铜铸杆依次冷却、 热轧、 再冷却、 绕制成圈成为长度不限、 导电率高、 含氧量低、 拉伸率 高的光亮无氧铜杆。本发明用于加热的热源可采用电加热或者燃气加热方式。
     作为对上述技术方案的进一步完善和补充, 本发明还包括以下各段述及的附加技 术特征, 在实施本发明时根据具体作用可将它们选用在上段所述的技术方案上 : 首先, 在熔 化炉中铜液的表面覆盖一层阻止空气进入铜液的漂浮材料。进一步的, 所述的漂浮材料为 木炭。尤其是木炭的厚度为 100-300mm。其次, 熔化炉内铜液的温度控制在 1140-1180℃, 炉内充满还原性保护气体。第三, 保温炉内铜液的温度控制在 1130-1160℃, 炉内充满还原 性保护气体。第四, 熔化炉内靠近所述流道设一个下边沿低于铜液液面 100-200mm 的陶瓷 挡板。第五, 涂覆室 (可用坩埚炉) 内充满还原性保护气体。第六, 铜杆进入涂覆室前经过扒 皮处理。第七, 冷却是令铜铸杆通过冷却室, 使用特殊乳浊液冲淋 (用冷却水对循环乳浊液 降温, 冷却室水量可以调节) , 冷却室内充满还原性保护气体。第八, 经过冷却的铜铸杆的表 面温度控制在 500-900℃。第九, 轧机内充满还原性保护气体, 轧机内采用乳浊液对铜铸杆 酸洗。第十, 绕制成圈时铜铸杆的表面温度控制在 35-80℃之间。第十一, 还原性保护气体 为 N2、 H2 与 O2 的混合气体, 其中 H2 的体积浓度为 0.5%-4.5%, 其中 O2 的浓度不高于 20PPM, 余 下为 N2。第十二, 在用干燥炉加热电解铜板前去除电解铜板上的附着物 (如铜豆、 铜绿等) 。
     本发明方法的技术手段, 是通过以下机理实现发明目的的。
     1) 电解铜板 (高纯度更佳) 经过加热、 除尘后, 电解铜板的表面杂质及水分去除, 防 止铜板投入熔化炉后, 水在高温下发生化学反应 :分解出来的氧气熔解到铜液中去, 会造成铜水含氧量增高。
     熔化炉中的木炭及还原性保护气体会发生一系列化学反应 :通过上述反应, 降低了铜水中的氧含量。 木炭的覆盖厚度会直接影响铜水的氧含量, 当 木炭覆盖不足时, 熔化炉内气体中 CO 不足, 造成还原不充分, 当木炭覆盖过多时, 氢气无法 顺利接触铜水, 也会造成还原不充分, 导致无法有效的降低铜水氧含量。
     2) 铜水经过低于铜水液面下的流道流入封闭的保温炉, 然后连续流向与保温炉 相连的涂覆室 (坩埚炉) , 保温炉内也充满了含 0.5%-4.5% 氢气的氮气保护气体, 会发生下 面化学反应 :通过上述反应, 又进一步降低了铜水中的氧含量。
     保温炉内的陶瓷挡板, 可选用刚玉陶瓷材料, 挡板的作用是防止漂浮在保温炉表 面的铜渣流入涂覆室, 否则会造成铜铸杆表面有铜渣附着, 影响表面质量。
     3) 一根较细的铜杆从一个与保温炉连通的涂覆室底部穿过, 在铜杆表面附着铜 水形成较粗的铜铸杆。涂覆室内也充满了含 0.5%-4.5% 氢气的氮气保护气体, 一方面起还 原作用, 另一方面也隔绝了空气中的氧气。铜杆在进入涂覆室底部之前, 经过扒皮处理 (扒 皮处理是将铜杆表面氧含量高的一层材料去除) , 保证浸涂之前的铜杆氧含量最低, 才能保 证最终生产出来的铜杆有较低的氧含量。
     4) 铜铸杆在涂覆室上方的冷却室进行连续在线冷却, 通过调节各段水量, 控制铜 铸杆结晶速度, 同时冷却室内也充满了含 0.5%-4.5% 氢气的氮气保护气体, 这一过程会发 生下面化学反应 :保护气体的作用将遏制因冷却水在高温下分解出来的氧气带入铜杆, 防止铜杆氧含量 增高。
     5) 经过冷却的铸杆, 铜杆表面进入轧机进行轧制, 因为进入轧机前的铜杆表面温 度有 500-900℃, 为防止铜杆在高温下氧化, 轧机内也必须充满含 0.5%-4.5% 氢气的氮气 保护气体, 同时在轧制过程中, 铜杆表面的铜粉及氧化物与铜杆剥离, 必须及时将其去除, 否则会在下一道轧辊轧制过程中嵌入铜杆, 造成铜杆表面创伤, 也会增加铜杆氧含量, 此时 需采用乳浊液对铜杆表面进行酸洗。
     6) 轧制后的铜杆再次冷却, 进入收线装置成卷, 进入收线装置的铜杆表面温度控 制在 35-80℃之间。 此时温度过高, 会造成铜杆在空气中吸氧, 随着温度升高, 吸氧程度更加 严重, 就无法生产出满足 2-8PPM 范围的无氧铜杆。
     下面结合图 1 所示的生产线说明本发明方法的实施。
     铜板 26(参见图 3) 经过处理后使用上料辊道 1、 上料小车 2、 输送辊道 3 送入熔化 炉 4, 熔化炉 4 对铜板进行加热熔化。熔化炉 4 内铜液液面较高, 从而铜液进入相连通的保 温炉 5。保温炉 5 与相邻涂覆室 6 贯通, 铜液通过保温炉进入涂覆室 6。当熔化炉 4 停止工 作时, 可通过微量倾斜整个组合炉 (参见图 2, 组合炉包括熔化炉 4、 保温炉 5、 涂覆室 6) , 使 涂覆室 6 液面上升。原料铜杆经过扒皮和校直装置 18 后从涂覆室 6 底端通入, 从上端通过 拉丝机 7 引出 (参见 4) 。 铜杆因接头过大可能无法穿过涂覆室 6 底端模具, 可以使用旋锻机 8 先将接头拉细, 再进行穿杆。涂覆后的铜铸杆 31 引出后经过入张控制装置 9, 入张控制装 置 9 通过铜铸杆张力大小控制进入直列轧机 10 的速度, 进入后直列轧机 10 对铜铸杆进行 轧制和乳浊液冲淋冷却, 升温后的乳浊液进入乳浊液冷却系统 14 使用冷却水热交换冷却。 轧制铜铸杆 31 后进入出张控制装置 11, 出张控制装置 11 通过张力大小调节牵引速率, 最后 进入收线装置 12, 进行收线。收线完的铜杆形成卷状进入成品辊道 13。部分成品可以当成 原料母杆进入循环母杆输送装置 15, 进行再生产。扒皮产生的铜杆外表皮可通过废线成卷机 17 收集, 不同卷铜杆原料需要接合连续生产的使用铜杆接头机 16 接头。
     图 2-4 中 : TG1 感应器 19 和 TG2 感应器 21 利用电流的涡流效应加热熔化炉。 FW 感 应器 20 加热保温炉, 铜液 25 通过连通的烧铸通道 22 从保温炉 5 流入涂覆室 6。向组合炉 中加入铜板 26 时, 装料门 24 开启。整个炉体运行时, 保温炉盖 23 处于关闭状态, 同时炉体 出气口 27 处于开启状态。低位感应器 28 和高位感应器 29 感应保温炉 5 中铜液 25 液位高 低并反馈至控制系统, 从而决定加入铜板 26 熔化或倾斜炉体。在整条生产线运行过程中, 通过各炉体管口不断向各炉体充入调制好比例的还原性保护气体, 从而保证各炉体中保护 气体或还原气体的气氛氛围稳定。
     以下通过几个具体实施例具体数据说明本发明的效果。
     实施例 1 熔化炉温度参数 1152℃, 保温炉温度参数 1146℃, 铜铸杆轧制前温度 700℃, 铜铸杆轧 制后温度 38℃, 冷却水温度 29℃, 保护气体 H2 含量 1.8%, O2 浓度 5ppm。
     成品铜杆样品测试温度 25℃, 样本长度 1200mm, 产品净重 905g, 圆杆最大直径 Ф1 为 10.82mm, 最小直径 Ф2 为 9.88mm, 偏差比为 0.94, 偏差比满足 2* (Ф1-Ф2) (Ф1+Ф2) / , 其中 Ф1 ≥ Ф2。
     所得铜杆基本特性如下 : 电 阻 率 0.01685Ω(mm)^2/m, 伸 长 率 42.5%, 氧浓度3.1ppm。 该实施例所述铜杆特性在于表面光洁, 无缺陷, 含氧量低, 扭转性能好, 导电率和 伸长率相对于其它铜杆高。适用于较高电气、 电子产品的需求。
     实施例 2 熔化炉温度参数 1150℃, 保温炉温度参数 1145℃, 铜铸杆轧制前温度 680℃, 铜铸杆轧 制后温度 37℃, 冷却水温度 29℃, 保护气体 H2 含量 1.3%, O2 浓度 6.5ppm。
     成品铜杆样品测试温度 25℃, 样本长度 1200mm, 产品净重 850g, 圆杆最大直径 Ф1 为 10.45mm, 最小直径 Ф2 为 9.82mm, 偏差比为 0.62, 偏差比满足 2* (Ф1-Ф2) (Ф1+Ф2) / , 其中 Ф1 ≥ Ф2。
     所得铜杆基本特性如下 : 电 阻 率 0.01685Ω(mm)^2/m, 伸 长 率 42.3%, 氧浓度 3.5ppm。
     实施例 3 熔化炉温度参数 1147℃, 保温炉温度参数 1130℃, 铜铸杆轧制前温度 720℃, 铜铸杆轧 制后温度 38℃, 冷却水温度 35℃, 保护气体 H2 含量 1.2%, O2 浓度 6.5ppm。
     成品铜杆样品测试温度 25℃, 样本长度 1200mm, 产品净重 532g, 圆杆最大直径 Ф1 为 8.23mm, 最小直径 Ф2 为 7.61mm, 偏差比为 0.62, 偏差比满足 2* (Ф1-Ф2) / (Ф1+Ф2) , 其中 Ф1 ≥ Ф2。
     所得铜杆基本特性如下 : 电 阻 率 0.01696Ω(mm)^2/m, 伸 长 率 42.0%, 氧浓度 4.2ppm。
    

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1、10申请公布号CN102312184A43申请公布日20120111CN102312184ACN102312184A21申请号201110251527822申请日20110829C23C2/38200601C23C2/0420060171申请人杭州富通昭和铜业有限公司地址311400浙江省杭州市富阳市育才西路1188号72发明人羊荣金俞卫民罗海恩盛承军74专利代理机构浙江翔隆专利事务所33206代理人胡龙祥54发明名称一种生产光亮无氧铜杆的方法57摘要本发明公开了一种生产光亮无氧铜杆的方法,现有制造方法制得的铜杆氧含量较高,本发明是将电解铜板经过干燥炉加热后投入熔化炉进行熔化,熔化后的铜液通过。

2、流道流入保温炉保温,将一根较细的连续铜杆穿过与保温炉相连通的涂覆室而在铜杆表面附着铜液形成较粗的铜铸杆,接着对铜铸杆依次冷却、热轧、再冷却、绕制成圈成为光亮无氧铜杆。本发明以较细的连续铜杆作为基材母杆,采用浸涂成型法在母杆的表面涂覆铜液得到更粗的铜铸杆,然后依次经冷却、热轧、再冷却、绕制成圈成为长度不限、导电率高、含氧量低、拉伸率高的光亮无氧铜杆,该方法制得的无氧铜杆,可应用于风电、核电、高铁、汽车导线、超高压导线等对铜杆品质要求高的领域。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图3页CN102312186A1/1页21一种生产光亮无氧铜杆的方法。

3、,其特征是将电解铜板经过干燥炉加热后投入熔化炉进行熔化,熔化后的铜液通过流道流入保温炉保温,将一根较细的连续铜杆穿过与保温炉相连通的涂覆室而在铜杆表面附着铜液形成较粗的铜铸杆,接着对铜铸杆依次冷却、热轧、再冷却、绕制成圈成为光亮无氧铜杆。2根据权利要求1所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是在熔化炉中铜液的表面覆盖一层阻止空气进入铜液的漂浮材料。3根据权利要求2所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是所述的漂浮材料为木炭。4根据权利要求3所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是所述木炭的厚度为100300MM。5根据权利要求1所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是所述熔化炉内铜液的。

4、温度控制在11401180,炉内充满还原性保护气体。6根据权利要求1所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是所述保温炉内铜液的温度控制在11301160,炉内充满还原性保护气体。7根据权利要求1所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是所述的熔化炉内靠近所述流道设一个下边沿低于铜液液面100200MM的陶瓷挡板。8根据权利要求1所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是所述的涂覆室(坩埚)内充满还原性保护气体。9根据权利要求1所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是铜杆进入涂覆室(坩埚)前经过扒皮处理。10根据权利要求1所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是所述的冷却是令铜铸杆通过冷却。

5、室(用水对冷却室降温,冷却室水量可以调节),冷却室内充满还原性保护气体。11根据权利要求1所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是经过冷却的铜铸杆的表面温度控制在500900。12根据权利要求1所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是轧机内充满还原性保护气体,轧机内采用乳浊液对铜铸杆酸洗。13根据权利要求1所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是绕制成圈时铜铸杆的表面温度控制在3580之间。14根据权利要求5、6、8、10、12中任何一项所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是所述还原性保护气体为N2、H2与O2的混合气体,其中H2的体积浓度为0545,其中O2的浓度不高于20PPM,。

6、余下为N2。15根据权利要求1所述的一种生产光亮无氧铜杆的方法,其特征是在用干燥炉加热电解铜板前去除电解铜板上的附着物。权利要求书CN102312184ACN102312186A1/5页3一种生产光亮无氧铜杆的方法技术领域0001本发明涉及铜杆的制造方法,具体是一种生产光亮无氧铜杆的方法。该方法制造的无氧铜杆具有导电率高、含氧量低、拉伸率高等特点,主要应用于风电、核电、高铁、汽车导线、超高压导线等对铜杆品质要求高的领域。背景技术0002风力发电是目前发电技术中最清洁、安全的,目前世界风力发电发展速度超过其他新能源发展,未来风力发电很可能成为全球电力的主要来源之一。据中国风能协会预测,中国风电总。

7、装机容量2020年达到80亿瓦,2030年达到180亿瓦,2050年达到500亿瓦。我国政府将强力支持建设智能电网,解决风电输送问题,未来风电将成为我国电力的主要来源之一。0003同时在“十二五”规划中,中国高铁将作为新兴产业大力优先发展。截至2010年,中国铁路营业里程达91万公里,高铁运营里程达8358公里。而这仅仅是个开始,预计到“十二五”期末2015年,中国铁路营业里程将达到12万公里以上,其中高速铁路达16万公里以上。0004上述产业用到的发电机组、变压器、牵引电机、接触导线等都需要用到大量高品质的电磁线。衡量电磁线的主要质量指标有抗拉强度、延伸率、导电率、耐压性、氧含量及表面质量,。

8、其中氧含量是其主要质量指标之一。对于生产电磁线的原材料铜杆,如果氧含量过高会出现以下现象铜杆中的氧,以氧化铜状态,从晶相组织上看氧化铜存在于晶粒边界附近,氧化铜以夹杂形式在晶界出现对材料的韧性产生负面影响,导致铜杆的机械性能下降、在后续加工中出现断裂现象;由于氧化铜的存在会造成铜杆导电率降低;加工后的铜产品在氢气中退火会产生气泡和针孔,影响表面质量;产品表面有瑕疵后会降低耐高压性能。0005目前市场上供应的连铸连轧生产的低氧铜杆氧含量在200400PPM,利用上引连铸工艺生产的无氧铜杆氧含量在1020PPM,氧含量均较高。发明内容0006本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有制造方法。

9、制得的铜杆氧含量较高的缺陷,提供一种生产光亮无氧铜杆的方法。0007为达到本发明的目的,本发明的生产光亮无氧铜杆的方法所采用的技术方案是将电解铜板经过干燥炉加热后投入熔化炉进行熔化,熔化后的铜液通过流道流入保温炉保温,将一根较细的连续铜杆穿过与保温炉相连通的涂覆室而在铜杆表面附着铜液形成较粗的铜铸杆,接着对铜铸杆依次冷却、热轧、再冷却、绕制成圈成为长度不限、导电率高、含氧量低、拉伸率高的光亮无氧铜杆。0008作为优选技术措施,在熔化炉中铜液的表面覆盖一层阻止空气进入铜液的漂浮材料。进一步的,所述的漂浮材料为木炭。尤其是所述木炭的厚度为100300MM。说明书CN102312184ACN1023。

10、12186A2/5页40009作为优选技术措施,所述熔化炉内铜液的温度控制在11401180,炉内充满还原性保护气体。0010作为优选技术措施,所述保温炉内铜液的温度控制在11301160,炉内充满还原性保护气体。0011作为优选技术措施,所述的熔化炉内靠近所述流道设一个下边沿低于铜液液面100200MM的陶瓷挡板。0012作为优选技术措施,所述的涂覆室内充满还原性保护气体。0013作为优选技术措施,铜杆进入涂覆室前经过扒皮处理。0014作为优选技术措施,所述的冷却是令铜铸杆通过冷却室,冷却室内充满还原性保护气体。0015作为优选技术措施,经过冷却的铜铸杆的表面温度控制在500900。0016。

11、作为优选技术措施,轧机内充满还原性保护气体,轧机内采用乳浊液对铜铸杆酸洗。0017作为优选技术措施,绕制成圈时铜铸杆的表面温度控制在3580之间。0018作为优选技术措施,所述还原性保护气体为N2、H2与O2的混合气体,其中H2的体积浓度为0545,其中O2的浓度不高于20PPM,余下为N2。0019作为优选技术措施,在用干燥炉加热电解铜板前去除电解铜板上的附着物。0020本发明以较细的连续铜杆作为基材母杆,采用浸涂成型法在母杆的表面涂覆铜液得到更粗的铜铸杆,然后依次经冷却、热轧、再冷却、绕制成圈成为光亮无氧铜杆,该方法制得的无氧铜杆长度不限、导电率高、含氧量低(氧含量在28PPM)、拉伸率高。

12、,可应用于风电、核电、高铁、汽车导线、超高压导线等对铜杆品质要求高的领域。0021本发明在熔化炉的表面覆盖了一层阻止空气进入熔融铜液的漂浮材料,使得电解铜板可分批加入熔化炉但又不会导致含氧量的增加;同时,将涂覆室与熔化炉分开,保证了涂覆条件的稳定性,降低了分批加材对涂覆的影响,从而实现无氧铜杆的连续生产。附图说明0022图1是实施本发明方法所涉及的生产线的示意图。0023图2是实施本发明方法所涉及的组合炉的示意图。0024图3是图2所示组合炉的一个剖面示意图。0025图4是实施本发明方法所涉及涂覆室的示意图。0026图中标号说明1上料辊道,2上料小车,3输送辊道,4熔化炉,5保温炉,6涂覆室,。

13、7拉丝机,8旋锻机,9入张控制装置,10直列轧机,11出张控制装置,12收线装置,13成品辊道,14乳浊液冷却系统,15循环母杆输送装置,16铜杆接头机,17废线成卷机,18扒皮和校直装置,19TG1感应器,20FW感应器,21TG2感应器,22烧铸通道,23保温炉盖,24装料门,25铜液,26铜板,27出气口,28低位感应器,29高位感应器,30陶瓷挡板,31铜铸杆。具体实施方式0027以下结合说明书附图对本发明做进一步说明。说明书CN102312184ACN102312186A3/5页50028本发明的生产光亮无氧铜杆的方法,是将电解铜板经过干燥炉加热后分批次(分批次是指实施该方法的过程中。

14、,随着铜液的减少,适时的投入电解铜板用以补充原料)投入熔化炉进行熔化,熔化后的铜液通过流道(流道可用坩埚制成)流入保温炉保温,将一根较细的连续铜杆穿过与保温炉相连通的涂覆室而在铜杆表面附着铜液形成较粗的铜铸杆,接着对铜铸杆依次冷却、热轧、再冷却、绕制成圈成为长度不限、导电率高、含氧量低、拉伸率高的光亮无氧铜杆。本发明用于加热的热源可采用电加热或者燃气加热方式。0029作为对上述技术方案的进一步完善和补充,本发明还包括以下各段述及的附加技术特征,在实施本发明时根据具体作用可将它们选用在上段所述的技术方案上首先,在熔化炉中铜液的表面覆盖一层阻止空气进入铜液的漂浮材料。进一步的,所述的漂浮材料为木炭。

15、。尤其是木炭的厚度为100300MM。其次,熔化炉内铜液的温度控制在11401180,炉内充满还原性保护气体。第三,保温炉内铜液的温度控制在11301160,炉内充满还原性保护气体。第四,熔化炉内靠近所述流道设一个下边沿低于铜液液面100200MM的陶瓷挡板。第五,涂覆室(可用坩埚炉)内充满还原性保护气体。第六,铜杆进入涂覆室前经过扒皮处理。第七,冷却是令铜铸杆通过冷却室,使用特殊乳浊液冲淋(用冷却水对循环乳浊液降温,冷却室水量可以调节),冷却室内充满还原性保护气体。第八,经过冷却的铜铸杆的表面温度控制在500900。第九,轧机内充满还原性保护气体,轧机内采用乳浊液对铜铸杆酸洗。第十,绕制成圈。

16、时铜铸杆的表面温度控制在3580之间。第十一,还原性保护气体为N2、H2与O2的混合气体,其中H2的体积浓度为0545,其中O2的浓度不高于20PPM,余下为N2。第十二,在用干燥炉加热电解铜板前去除电解铜板上的附着物(如铜豆、铜绿等)。0030本发明方法的技术手段,是通过以下机理实现发明目的的。00311电解铜板(高纯度更佳)经过加热、除尘后,电解铜板的表面杂质及水分去除,防止铜板投入熔化炉后,水在高温下发生化学反应分解出来的氧气熔解到铜液中去,会造成铜水含氧量增高。0032熔化炉中的木炭及还原性保护气体会发生一系列化学反应通过上述反应,降低了铜水中的氧含量。木炭的覆盖厚度会直接影响铜水的氧。

17、含量,当木炭覆盖不足时,熔化炉内气体中CO不足,造成还原不充分,当木炭覆盖过多时,氢气无法顺利接触铜水,也会造成还原不充分,导致无法有效的降低铜水氧含量。00332铜水经过低于铜水液面下的流道流入封闭的保温炉,然后连续流向与保温炉相连的涂覆室(坩埚炉),保温炉内也充满了含0545氢气的氮气保护气体,会发生下面化学反应说明书CN102312184ACN102312186A4/5页6通过上述反应,又进一步降低了铜水中的氧含量。0034保温炉内的陶瓷挡板,可选用刚玉陶瓷材料,挡板的作用是防止漂浮在保温炉表面的铜渣流入涂覆室,否则会造成铜铸杆表面有铜渣附着,影响表面质量。00353一根较细的铜杆从一个。

18、与保温炉连通的涂覆室底部穿过,在铜杆表面附着铜水形成较粗的铜铸杆。涂覆室内也充满了含0545氢气的氮气保护气体,一方面起还原作用,另一方面也隔绝了空气中的氧气。铜杆在进入涂覆室底部之前,经过扒皮处理(扒皮处理是将铜杆表面氧含量高的一层材料去除),保证浸涂之前的铜杆氧含量最低,才能保证最终生产出来的铜杆有较低的氧含量。00364铜铸杆在涂覆室上方的冷却室进行连续在线冷却,通过调节各段水量,控制铜铸杆结晶速度,同时冷却室内也充满了含0545氢气的氮气保护气体,这一过程会发生下面化学反应保护气体的作用将遏制因冷却水在高温下分解出来的氧气带入铜杆,防止铜杆氧含量增高。00375经过冷却的铸杆,铜杆表面。

19、进入轧机进行轧制,因为进入轧机前的铜杆表面温度有500900,为防止铜杆在高温下氧化,轧机内也必须充满含0545氢气的氮气保护气体,同时在轧制过程中,铜杆表面的铜粉及氧化物与铜杆剥离,必须及时将其去除,否则会在下一道轧辊轧制过程中嵌入铜杆,造成铜杆表面创伤,也会增加铜杆氧含量,此时需采用乳浊液对铜杆表面进行酸洗。00386轧制后的铜杆再次冷却,进入收线装置成卷,进入收线装置的铜杆表面温度控制在3580之间。此时温度过高,会造成铜杆在空气中吸氧,随着温度升高,吸氧程度更加严重,就无法生产出满足28PPM范围的无氧铜杆。0039下面结合图1所示的生产线说明本发明方法的实施。0040铜板26(参见图。

20、3)经过处理后使用上料辊道1、上料小车2、输送辊道3送入熔化炉4,熔化炉4对铜板进行加热熔化。熔化炉4内铜液液面较高,从而铜液进入相连通的保温炉5。保温炉5与相邻涂覆室6贯通,铜液通过保温炉进入涂覆室6。当熔化炉4停止工作时,可通过微量倾斜整个组合炉(参见图2,组合炉包括熔化炉4、保温炉5、涂覆室6),使涂覆室6液面上升。原料铜杆经过扒皮和校直装置18后从涂覆室6底端通入,从上端通过拉丝机7引出(参见4)。铜杆因接头过大可能无法穿过涂覆室6底端模具,可以使用旋锻机8先将接头拉细,再进行穿杆。涂覆后的铜铸杆31引出后经过入张控制装置9,入张控制装置9通过铜铸杆张力大小控制进入直列轧机10的速度,。

21、进入后直列轧机10对铜铸杆进行轧制和乳浊液冲淋冷却,升温后的乳浊液进入乳浊液冷却系统14使用冷却水热交换冷却。轧制铜铸杆31后进入出张控制装置11,出张控制装置11通过张力大小调节牵引速率,最后进入收线装置12,进行收线。收线完的铜杆形成卷状进入成品辊道13。部分成品可以当成原料母杆进入循环母杆输送装置15,进行再生产。扒皮产生的铜杆外表皮可通过废线成卷说明书CN102312184ACN102312186A5/5页7机17收集,不同卷铜杆原料需要接合连续生产的使用铜杆接头机16接头。0041图24中TG1感应器19和TG2感应器21利用电流的涡流效应加热熔化炉。FW感应器20加热保温炉,铜液2。

22、5通过连通的烧铸通道22从保温炉5流入涂覆室6。向组合炉中加入铜板26时,装料门24开启。整个炉体运行时,保温炉盖23处于关闭状态,同时炉体出气口27处于开启状态。低位感应器28和高位感应器29感应保温炉5中铜液25液位高低并反馈至控制系统,从而决定加入铜板26熔化或倾斜炉体。在整条生产线运行过程中,通过各炉体管口不断向各炉体充入调制好比例的还原性保护气体,从而保证各炉体中保护气体或还原气体的气氛氛围稳定。0042以下通过几个具体实施例具体数据说明本发明的效果。0043实施例1熔化炉温度参数1152,保温炉温度参数1146,铜铸杆轧制前温度700,铜铸杆轧制后温度38,冷却水温度29,保护气体。

23、H2含量18,O2浓度5PPM。0044成品铜杆样品测试温度25,样本长度1200MM,产品净重905G,圆杆最大直径1为1082MM,最小直径2为988MM,偏差比为094,偏差比满足2(12)/(12),其中12。0045所得铜杆基本特性如下电阻率001685MM2/M,伸长率425,氧浓度31PPM。0046该实施例所述铜杆特性在于表面光洁,无缺陷,含氧量低,扭转性能好,导电率和伸长率相对于其它铜杆高。适用于较高电气、电子产品的需求。0047实施例2熔化炉温度参数1150,保温炉温度参数1145,铜铸杆轧制前温度680,铜铸杆轧制后温度37,冷却水温度29,保护气体H2含量13,O2浓度。

24、65PPM。0048成品铜杆样品测试温度25,样本长度1200MM,产品净重850G,圆杆最大直径1为1045MM,最小直径2为982MM,偏差比为062,偏差比满足2(12)/(12),其中12。0049所得铜杆基本特性如下电阻率001685MM2/M,伸长率423,氧浓度35PPM。0050实施例3熔化炉温度参数1147,保温炉温度参数1130,铜铸杆轧制前温度720,铜铸杆轧制后温度38,冷却水温度35,保护气体H2含量12,O2浓度65PPM。0051成品铜杆样品测试温度25,样本长度1200MM,产品净重532G,圆杆最大直径1为823MM,最小直径2为761MM,偏差比为062,偏差比满足2(12)/(12),其中12。0052所得铜杆基本特性如下电阻率001696MM2/M,伸长率420,氧浓度42PPM。说明书CN102312184ACN102312186A1/3页8图1图2说明书附图CN102312184ACN102312186A2/3页9图3说明书附图CN102312184ACN102312186A3/3页10图4说明书附图CN102312184A。

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