专利名称：一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明属于有色金属加工技术领域，尤其涉及一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺。
背景技术：
真空电子器件材料是真空电子器件技术发展的物质基础，真空电子器件材料的性 能是决定电子真空器件技术指标的重要因素。无氧铜具有高导电、高导热、弹性好、耐腐蚀、 无磁性、氢渗透率小和易于机械加工等特点，被广泛应用于真空电子器件中，如行波管管 壳和螺旋线，环杆慢波线，调速管的腔体，漂移管和调谐杆，磁控管的阳极块，真空开关管的 触头，以及陶瓷_金属封接技术中。 含氧量是无氧铜最重要的性能之一，由于氧在铜中的溶解度很小，因而无氧铜中 的氧，实际是以Cl^O形式而存在。在高温下，氢在铜中扩敷，遇到0!20并将其还原，产生大 量的水蒸汽，如0. 01%含氧量的铜退火后，在100g铜中会形成14cm3的水蒸气。该水蒸汽 不能经致密的铜而扩散，因而在存在Cu20的地方，会产生几千个大气压，从而使铜破坏并产 生脆裂和失去真空致密，因而，对氧含量必须进行严格限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种含氧量低、纯度高、组织致密、晶粒细小、性能优越的一 种高纯高导无氧铜棒的加工工艺。 为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下，一种高纯高导无氧铜棒的加工 工艺，其特征在于，包含以下步骤 (1)、上引连铸无氧铜杆选用高纯电解铜为原料，将电解铜预热烘干后在熔炼装 置中进行熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面保证熔化时的真空状态，并经在线除气、 脱氧、搅拌，然后用牵引机组离合式真空上引铜杆。 进一步设置为结晶器水压2 4MPa，结晶器出水温度控制在25°C 5(TC，熔炼 炉的温度为115(TC 116(TC，采用烘干的木碳覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为 30mm 50mm，覆盖厚度100mm 150mm。保温炉的温度为1140°C 1150°C，采用石墨磷片 覆盖，其覆盖厚度30mm 40mm。 原料选择A级电解铜，其表面无"铜豆"、酸迹等缺陷，切除挂耳后进行熔炼。
熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，隔仓由依次排列 的第一隔仓、第二隔仓、第三隔仓组成，隔仓的总尺寸为720X600X690mm，熔化炉、隔仓和 保温炉之间通过流沟相连，流沟的尺寸为120X100X110，流沟的高出炉底400mm，可促进 铜液流动的均匀性，可以起到除渣的效果。在第二隔仓内安装有在线除气装置，通过在线除 气装置向铜液内充入99. 996%的氩气或氮气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将计量的 氩气或氮气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧 的目的，气源出口压力0. 5MPa，流量1 1. 25NmVn，转子转速控制在50 150r/min。另一方面，本发明通过将在线除气装置安装在第二隔仓内，通过第一隔仓、第二隔仓、第三隔仓
的流沟连通，不仅可保证充分的除气和脱氧效果，还可以保证保温炉液面的稳定性。 用牵引机组离合式真空上引铜杆，然后铜杆进入收线装置。引杆速度500
1500mm/min，引杆直径。12. 5mm ①30mm，优选的引杆直径为①20mm，冷却循环出水温度
35°C 50°C，由于铜液中存在杂质可能会对产品的纯度和性能造成影响，本发明通过在结
晶器前端安装过滤装置，可在上引铜杆时有效地起到除渣的效果，从而提高产品的纯度。 (2)、连续挤压铜棒以步骤1生产的无氧铜杆为原料，采用连续挤压工艺生产铜
棒，连续挤压采用多级扩展变形的模腔和模具，铜棒挤出模具后经真空防氧化管及水槽冷
却、吹干后巻取。 铜杆经过矫直后，送入压实轮与挤压轮之间，挤压轮槽内的铜杆在摩擦力的作用 下被连续送入挤压腔，在腔体挡料块前面沿圆周运动，经过摩擦剪切变形区、镦粗变形区、 粘着区、直角弯曲挤压区等区域，最后进入腔体通过模具挤出铜棒。在挤压过程中铜的温度 达到500°C 75(TC，腔体内压力达到1000 1200MPa。采用真空水冷装置，使铜棒在高温 挤出后进入真空管冷却，在整个变形过程中隔断了与氧的接触，避免吸氧，保证铜棒低氧含 量。铜棒挤出模具后经过真空防氧化管及水槽冷却、吹干至2(TC 3(rC，巻取。连续挤压 机转速为4 10r/min，铜棒挤出速度6 15m/min，铜棒的直径为①60mm ①120mm。
为使本发明生产的铜棒具有高导、无氧的优点，本发明优化了连续挤压模腔和模 具结构，包括由腔体面板和盖板组成的扩展腔，垫片和模具安装于扩展腔内；垫片安装在模 具的上部并呈喇叭状多级扩展，本实施例中，垫片设置有3级。 本发明采用独特的多级扩展变形的模腔和模具设计方案，增加了挤压通道，解决 了大扩展比连续挤压成形中出现的流动速度不均匀的问题，提高了产品质量和模具的使用 寿命。对于大规格铜棒①60mm ①120mm大扩展比、大截面连续挤压难于完全充满成形， 容易产生裂纹、缺料、粗晶环等缺陷，通过优化模角和增加挤压行程加以解决。同时，采用真 空水冷装置，使坯料在高温挤出后进入真空管冷却，在整个变形过程中隔断了与氧的接触， 避免吸氧，保证铜带低含氧量。 进一步设置还包括拉伸、锯切精整、包装等步骤。 所述的拉伸步骤包括采用10 100T的液压拉伸机对铜棒的拉伸。 所述的锯切精整步骤包括对铜棒进行定尺锯切，矫直，经检测合格后包装入库。 本发明的优点 1.纯度高、含氧量低和导电率高。利用过滤除渣、在线除气脱氧装置，保证铜棒的 高纯度、高导电率和低含氧量；Cu+Ag > 99. 99%，含氧量《5卯m，导电率^ 101% IACS(软 态)。 2.组织致密、晶粒细小，综合性能优越。该加工工艺的关键是，将上引连铸引出的 铜杆，进行连续挤压热加工，使粗大的铸造组织，转变为细小均匀的动态再结晶组织，晶粒 尺寸小于0. 02mm。 3.短流程、高效、节能。与传统挤压工艺相比，无压余，减少酸洗、扒皮等工序，具有 流程短，生产效率高，成材率高的优点。 4.采用多级扩展变形的模腔和模具设计，大幅度提高铜棒的截面积，解决了大扩 展比和大截面挤出工艺难题，可生产规格为①120mm铜棒。
5.连续挤压过程在密封条件下进行，铜棒挤出后经防氧化管直接进入酒精浓度为 3% 8%的冷却水中冷却，表面光洁，无氧化。 6.设备投资少，组织生产灵活。该加工工艺所需设备少、价格低，可以生产铜棒的 规格灵活，只需更换模具就可实现不同规格铜棒的生产，可实现连续化生产，单规格铜棒的 长度没有限制。
图1为本发明一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺流程图；
图2为本发明除气脱氧搅拌装置的结构示意图；
图3为本发明带过滤装置的结晶器；
图4为本发明带隔仓的上引炉；
图5为挤压铜棒模腔和模具设计方案。 图中标号1、熔炼炉；2、保温炉；3、旋转石墨轴和转子；40、腔体面板；41、进料口、 42、扩展腔；43、垫片；44、模具；45、盖板；51、第一隔仓；52、第二隔仓；53、第三隔仓；6、流 沟；7、结晶器；8、石墨护套；9、陶瓷过滤网。
具体实施例方式
如图l所示，根据本发明生产①80mm铜棒采用工艺方案流程如下上引连铸铜 杆——连续挤压铜棒——拉伸——锯切精整——包装。 1.上引连铸无氧铜杆选用高纯电解铜为原料，将电解铜预热烘干后进行熔化， 采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面保证熔化时的真空状态，并经在线除气、脱氧、搅拌，然 后用牵引机组离合式真空上引铜杆。结晶器水压2 4MPa，结晶器出水温度控制在25°C 5(TC，熔炼炉的温度为115(TC 116(TC，采用烘干的木碳覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木 炭粒度为30mm 50mm，覆盖厚度100mm 150mm。保温炉的温度为114(TC 1150。C，采用 石墨磷片覆盖，其覆盖厚度30mm 40mm。牵引机组离合式真空上引铜杆，引杆速度500 1500mm/min，然后铜杆进入收线装置。 原料选择A级电解铜，其表面无"铜豆"、酸迹等缺陷，切除挂耳后进行熔炼。
本发明的熔炼装置如图2、图3所示，包括熔炼炉1、保温炉2，在熔化炉1与保温 炉2之间设有隔仓，隔仓由依次排列的第一隔仓51、第二隔仓52、第三隔仓53组成，隔仓的 总尺寸为720X600X690mm，熔化炉1、隔仓和保温炉2之间通过流沟6相连，流沟的尺寸 为120X 100X IIO，流沟6的高出炉底400mm，可促进铜液流动的均匀性，可以起到除渣的效 果。在第二隔仓52内安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99. 996%的氩 气或氮气，并通过受控的旋转石墨轴和转子3，将计量的氩气或氮气压入铜液中并打散成微 小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0. 5MPa，流量 1 1. 25NmVn，转子转速控制在50 150r/min。另一方面，本发明通过将在线除气装置安 装在第二隔仓52内，通过第一隔仓51、第二隔仓52、第三隔仓53的流沟连通，不仅可保证 充分的除气和脱氧效果，还可以保证保温炉液面的稳定性。 用牵引机组离合式真空上引铜杆，然后铜杆进入收线装置。引杆速度500 1500mm/min，引杆直径。12. 5mm ①30mm，优选的引杆直径为①20mm，冷却循环出水温度35°C 50°C，由于铜液中存在杂质可能会对产品的纯度和性能造成影响，本发明通过在结 晶器7前端安装过滤装置，如图4所示，在结晶器7的前端安装有陶瓷过滤网9，石墨护套8 包覆于结晶器7及陶瓷过滤网9上，这样，通过陶瓷过滤网9，可在上引铜杆时有效地起到除 渣的效果，从而提高产品的纯度。 2.连续挤压铜棒以①12mm ①30mm铜杆为原料，采用T几300 T几630任一 型号的连续挤压机组生产铜棒，铜棒的直径为①8mm ①120mm。铜棒挤出模具后经真空防 氧化管及水槽冷却、吹干至20°C 3(TC后巻取。 本实施方式以①20mm铜杆为原料，采用TJL400连续挤压机组生产铜棒。铜杆 经过矫直后，送入压实轮与挤压轮之间，挤压轮槽内的铜杆在摩擦力的作用下被连续送入 挤压腔，在腔体挡料块前面沿圆周运动，经过摩擦剪切变形区、镦粗变形区、粘着区、直角弯 曲挤压区等区域，最后进入腔体通过模具挤出铜棒。在挤压过程中铜的温度达到50(TC 75(TC，腔体内压力达到1000 1200MPa。采用真空水冷装置，使铜棒在高温挤出后进入真 空管冷却，在整个变形过程中隔断了与氧的接触，避免吸氧，保证铜棒低氧含量。铜棒挤出 模具后经过真空防氧化管及水槽冷却、吹干至20°C 3(TC后巻取，冷却水采用酒精浓度为 3% 8%的冷却水，连续挤压机转速为4 10r/min，铜棒挤出速度6 15m/min，铜棒直 径①60mm ①120mm。 为使本发明生产的铜棒具有高导、无氧的优点，本发明优化了连续挤压模腔和模 具结构，具体如图5所示本发明独特的模具和扩展腔结构，主要由腔体面板40、扩展腔42、 垫片43、模具44和盖板45组成；腔体面板40和盖板45组成扩展腔42，垫片43和模具44 安装于扩展腔42内；垫片43安装在模具44的上部并呈喇叭状多级扩展，本实施例中，垫片 43设置有3级。 本发明采用独特的多级扩展变形的模腔和模具设计方案，增加了挤压通道，解决
了大扩展比连续挤压成形中出现的流动速度不均匀的问题，提高了产品质量和模具的使用
寿命。对于大规格铜棒①60mm ①120mm大扩展比、大截面连续挤压难于完全充满成形，
容易产生裂纹、缺料、粗晶环等缺陷，通过优化模角和增加挤压行程加以解决。同时，采用真
空水冷装置，使坯料在高温挤出后进入真空管冷却，在整个变形过程中隔断了与氧的接触，
避免吸氧，保证铜带低含氧量。 3.拉伸采用50T液压拉伸机进行拉伸加工，拉伸速度3 10m/min。
4.锯切精整 对铜棒进行定尺、锯切，采用矫直机对铜棒进行矫直。
5.包装 铜棒经检验合格后进行包装入库。
权利要求
一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺，其特征在于，包含以下步骤(1)、上引连铸无氧铜杆选用高纯电解铜为原料，将电解铜预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，熔炼炉温度为1150℃～1160℃，保温炉的温度为1140℃～1150℃，结晶器水压2～4MPa，结晶器出水温度控制在25℃～50℃，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面保证熔化时的真空状态，并经在线除气、脱氧、搅拌，然后用牵引机组离合式真空上引铜杆；(2)、连续挤压铜棒以步骤1生产的无氧铜杆为原料，采用连续挤压工艺生产铜棒，连续挤压机转速为4～10r/min，铜棒挤出速度6～15m/min，连续挤压采用多级扩展变形的模腔和模具，铜棒挤出模具后经真空防氧化管及水槽冷却、吹干后卷取。
2. 根据权利要求1所述的一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺，其特征在于步骤1的上引连铸无氧铜杆中，采用烘干的木碳覆盖，木炭粒度为30mm 50mm，覆盖厚度100mm 150mm，采用石墨磷片覆盖，其覆盖厚度30mm 40mm。
3. 根据权利要求1所述的一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺，其特征在于所述熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，隔仓由依次排列的第一隔仓、第二隔仓、第三隔仓组成，熔化炉、隔仓和保温炉之间通过流沟相连，在第二隔仓内安装有在线除气装置。
4. 根据权利要求1或3所述的一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺，其特征在于所述的在线除气、脱氧、搅拌工艺是指，通过在线除气装置向铜液内充入99. 996%的氩气或氮气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将计量的氩气或氮气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0. 5MPa，流量1 1. 25NmVn，转子转速控制在50 150r/min。
5. 根据权利要求3所述的一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺，其特征在于隔仓的总尺寸为720 X 600 X 690mm，熔化炉、隔仓和保温炉之间通过流沟相连，流沟的尺寸为120X100X110，流沟的高出炉底400mm。
6. 根据权利要求3所述的一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺，其特征在于用牵引机组离合式真空上引铜杆，然后铜杆进入收线装置，引杆速度500 1500mm/min，引杆直径①12. 5mm ①30mm，冷却循环出水温度35。C 50°C 。
7. 根据权利要求6所述的一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺，其特征在于上引铜杆时，通过结晶器前端安装的过滤装置，在上引铜杆时除去铜液中的铜渣。
8. 根据权利要求1所述的一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺，其特征在于经多级扩展变形的模腔和模具挤出铜棒，铜棒的直径为①60mm ①120mm。
9. 根据权利要求1或8所述的一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺，其特征在于所述的多级扩展变形的模腔和模具，包括由腔体面板和盖板组成的扩展腔，垫片和模具安装于扩展腔内；垫片安装在模具的上部并呈喇叭状多级扩展。
10. 根据权利要求9所述的一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺，其特征在于垫片设置有3级。
全文摘要
本发明公开了一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺，属于有色金属加工技术领域，其特征在于，包含以下步骤上引连铸无氧铜杆选用高纯电解铜为原料，将电解铜预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面保证熔化时的真空状态，并经在线除气、脱氧、搅拌，然后用牵引机组离合式真空上引铜杆；连续挤压铜棒以步骤1生产的无氧铜杆为原料，采用连续挤压工艺生产铜棒，连续挤压采用多级扩展变形的模腔和模具，铜棒挤出模具后经真空防氧化管及水槽冷却、吹干后卷取。本发明制备的铜棒具有纯度高、含氧量低和导电率高的优点，可广泛应用于真空电子器件中。
文档编号B22D11/14GK101708510SQ20091015470
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者姚幼甫, 毛毅中, 骆业奎 申请人:绍兴市力博电气有限公司