專利名稱：磁控管用無氧銅管的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁控管用無氧銅管的制備方法，屬于有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微波爐的基本原理是利用磁控管將電能轉(zhuǎn)換成微波能量，達(dá)到加熱食物的目的， 因此磁控管作為微波爐的心臟，是由高精度、高純度無氧銅管制成，過去大多依賴進(jìn)口，并且進(jìn)口價(jià)格高昂，打破國(guó)產(chǎn)微波爐生產(chǎn)瓶頸，探索磁控管用無氧銅管生產(chǎn)新工藝、新方法， 達(dá)成無氧銅管的工程化生產(chǎn)，提高無氧銅管生產(chǎn)效率及品質(zhì)的研究成為熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝大多采用立式半連續(xù)鑄造或水平連續(xù)鑄造一擠壓一軋制一拉伸的工藝。立式半連鑄其熔爐工藝采用“下引澆鑄”的方法，在澆鑄時(shí)銅液有與氧接觸的機(jī)會(huì)， 故對(duì)氧含量不能得到控制；水平連鑄，其熔煉和鑄造過程分別在兩臺(tái)單體電爐上進(jìn)行，熔體在轉(zhuǎn)爐時(shí)也有與氧接觸的機(jī)會(huì)，而且金屬損失也大。因此這二種工藝含氧量較高，電阻較大，影響導(dǎo)電率，對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)帶來影響。中國(guó)專利200910152606. 6公開了一種上引連鑄生產(chǎn)黃銅管坯的方法，其采用上引連鑄的方式來降低金屬的損失，提高產(chǎn)能，但是其也僅采用木炭層來隔絕銅業(yè)與氧氣的接觸，生產(chǎn)的銅管的氧含量仍很高，不能滿足磁控管的使用需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種含氧量低、導(dǎo)電優(yōu)良、成品率高、金屬損失少的磁控管用無氧銅管的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種磁控管用無氧銅管的制備方法，所述無氧銅管材料中銅+銀含量> 99. 97%，氧含量< 0. 001%，其制備方法包括以下工藝步驟
步驟一、熔煉將1#高純陰極銅置于有芯工頻感應(yīng)電爐內(nèi)，升爐溫熔化成銅液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 010% 0. 016%的鑭，鑭作為脫氧劑加入銅液不僅能起到脫氧的作用，還能脫硫，并與銅液中的雜質(zhì)鉛、鉍等形成高熔點(diǎn)化合物，呈細(xì)小的球形質(zhì)點(diǎn)均布于晶粒內(nèi)，細(xì)化晶粒，含0.01% 0. 15%的鑭能提高無氧銅的高溫塑性，對(duì)銅的力學(xué)性能、電導(dǎo)率、抗軟化溫度均有改善，但為使鑭元素的加入不影響磁控管用無氧銅管對(duì)銅含量的要求，特選擇加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 010% 0. 016% ;并保持銅液溫度1170°C ±10°C，銅液表面覆蓋木炭層，木炭層厚度為100-120_，使銅液始終與氧隔離。銅原料要求使用1#高純陰極銅，表面干凈， 無開花粒子，單張銅板銅豆比例小于5%的表面積，銅綠務(wù)必除凈，切除四邊，結(jié)構(gòu)致密。用木炭層隔離的目的是保溫、脫氧、防止吸氣等，防止氧化和產(chǎn)生還原氣體。木炭作為銅液直接接觸的覆蓋劑，要求耐燃燒，灰少，含水小于1%，用前嚴(yán)格烘烤除水及有機(jī)揮發(fā)物，并密封干燥備用。木炭粒度為40-60mm，木炭必須經(jīng)煅燒處理，最好用硬炸木煅燒制成。硬炸木煅燒制成的木炭具備抗燒、灰傷極少，引制的無氧銅空心坯料不易夾灰和含氧量極低等優(yōu)點(diǎn)； 步驟二、上引連鑄將有蕊石墨結(jié)晶器直接伸入銅液內(nèi)，伸入銅液深度為20-30mm，有蕊石墨結(jié)晶器采用水隔套感應(yīng)冷卻，銅液在有蕊石墨結(jié)晶器內(nèi)凝結(jié)成固體，固體上端用牽伸機(jī)構(gòu)牽伸制成無氧銅空心坯料。此上引連鑄可采用多個(gè)結(jié)晶器，一次牽引多個(gè)無氧銅空心還料，提聞生廣效率；
步驟三、精密冷軋將步驟二所得無氧銅空心坯料經(jīng)過矯直，彎曲度< 5mm/m，坯料內(nèi)外表面用壓縮空氣吹掃，不應(yīng)有鋸切銅屑及其它臟物，管坯內(nèi)外表面應(yīng)無起皮、裂紋、深溝、 等缺陷。然后置于精密冷軋機(jī)上軋制，提高無氧銅的綜合力學(xué)性能，使晶粒細(xì)化，從而使強(qiáng)度得到提高，改善韌性。并利用軋制加工率高的優(yōu)點(diǎn)，一次制成磁控管用無氧銅母管，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝過程，降低生產(chǎn)成本。軋制工藝參數(shù)送進(jìn)量3-5mm/次，控制速度60-80mm/分鐘； 步驟四、再結(jié)晶為使磁控管用無氧銅管得到更加優(yōu)良產(chǎn)品性能和加工性能，將步驟三所得無氧銅母管置于真空退火內(nèi)進(jìn)行再結(jié)晶真空退火，退火溫度在205°C ±20°C (退火時(shí)間2小時(shí))。經(jīng)再結(jié)晶后，金屬的強(qiáng)度、硬度顯著下降，塑性、韌性大大提高，加工硬化狀態(tài)消失，內(nèi)應(yīng)力完全消除，金屬的性能又重新復(fù)原到冷變形之前的狀態(tài)；
步驟五、冷拔成型將步驟四所得再結(jié)晶后的無氧銅母管置于拉拔機(jī)上冷拔成型，制成磁控管用無氧銅管成品；
步驟六、精整將步驟五所得磁控管用無氧銅管成品進(jìn)行矯直、定尺、研磨、拋光、去污等處理，使內(nèi)外表面光潔，并去除表面的碳?xì)堅(jiān)?。所得成品粗糙?um以下，彎曲度O. 8mm 以下，尺寸公差外徑±0. 05mm,內(nèi)徑-0/+0. 04臟，壁厚±0. 07mm。由于本發(fā)明采用“上引連鑄、水隔冷卻”的方法，在連鑄時(shí)銅液沒有與氧接觸的機(jī)會(huì)，故對(duì)氧含量能得到控制。本發(fā)明無氧銅管主要用于微波爐磁控管。其主要技術(shù)指標(biāo)是
一、材質(zhì)銅+銀含量>99. 97%，氧含量< O. 001% ；
二、機(jī)械性能
維氏硬度HVl. O彡80 抗拉強(qiáng)度Rm彡315 MPa 屈服強(qiáng)度RpO. 2彡275 MPa 導(dǎo)電率 IACS (20°C)彡 98 ；
三、表面粗糙度8um以下；
四、磁控管用無氧銅管產(chǎn)品規(guī)格為
外徑39mm壁厚2· Omm內(nèi)徑35mm。與傳統(tǒng)的無氧銅管制備方法相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、含銅量純，比普通銅管純O.08% ;氧含量低，氧含量< O. 001% ；
2、木炭層，含水量、粒度進(jìn)行控制，進(jìn)一步隔絕氧氣；
3、由于鑭的加入，使得無氧銅管電阻較小，導(dǎo)電性能好，比普通銅管高1%；
4、表面粗糙度優(yōu)良，無碳?xì)堅(jiān)?，易于焊接?br> 5、上引連鑄可采用多個(gè)結(jié)晶器，一次牽引多個(gè)無氧銅空心坯料，并且生產(chǎn)工藝短，生產(chǎn)效率高；加工過程中產(chǎn)生的廢舊邊角料少,成材率得到提高。從而降低了生產(chǎn)成本和能耗。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
步驟一、熔煉將優(yōu)選的1#高純陰極銅置于有芯工頻感應(yīng)電爐內(nèi)，升爐溫熔化成銅液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 012%的鑭，并保持銅液溫度1160°C，銅液表面覆蓋精選的木炭層，木炭粒度為45mm，木炭層厚度為100mm，使銅液始終與氧隔離；
步驟二、上引連鑄將有蕊石墨結(jié)晶器直接伸入銅液內(nèi)，伸入銅液深度為23mm，有蕊石墨結(jié)晶器采用水隔套感應(yīng)冷卻，銅液在有蕊石墨結(jié)晶器內(nèi)凝結(jié)成固體，固體上端用牽伸機(jī)構(gòu)牽伸制成無氧銅空心坯料。此上引連鑄可采用6個(gè)結(jié)晶器，一次牽引6個(gè)無氧銅空心坯料；
步驟三、精密冷軋將步驟二所得無氧銅空心坯料經(jīng)過矯直，彎曲度< 5mm/m，坯料內(nèi)外表面用壓縮空氣吹掃，不應(yīng)有鋸切銅屑及其它臟物，管坯內(nèi)外表面應(yīng)無起皮、裂紋、深溝、 等缺陷。然后置于精密冷軋機(jī)上軋制，提高無氧銅的綜合力學(xué)性能，使晶粒細(xì)化，從而使強(qiáng)度得到提高，改善韌性。軋制工藝參數(shù)送進(jìn)量3mm/次，控制速度65mm/分鐘；
步驟四、再結(jié)晶為使磁控管用無氧銅管得到更加優(yōu)良產(chǎn)品性能和加工性能，將步驟三所得無氧銅母管置于真空退火內(nèi)進(jìn)行再結(jié)晶真空退火，退火溫度在190°C (退火時(shí)間2小時(shí))；
步驟五、冷拔成型將步驟四所得再結(jié)晶后的無氧銅母管置于拉拔機(jī)上冷拔成型，制成磁控管用無氧銅管成品；
步驟六、精整將步驟五所得磁控管用無氧銅管成品進(jìn)行矯直、定尺、研磨、拋光、去污等處理，使內(nèi)外表面光潔，并去除內(nèi)表面的碳?xì)堅(jiān)?。所得成品粗糙度?um，彎曲度為
0.6mm,尺寸公差外徑土 0. 04mm,內(nèi)徑-0/+0. 03mm,壁厚 ± 0. 05mm。主要技術(shù)指標(biāo)
1、材質(zhì)銅+銀含量99.975%，氧含量:0. 0005% ；
2、維氏硬度HV1.0:105
3、抗拉強(qiáng)度Rm:395 MPa
4、屈服強(qiáng)度RpO. 2 :315 MPa
5、導(dǎo)電率IACS (20。。) :110。實(shí)施例2:
步驟一、熔煉將優(yōu)選的1#高純陰極銅置于有芯工頻感應(yīng)電爐內(nèi)，升爐溫熔化成銅液， 加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 013%的鑭，并保持銅液溫度1170°C，銅液表面覆蓋精選的木炭層，木炭粒度為50mm，木炭層厚度為110mm，使銅液始終與氧隔離；
步驟二、上引連鑄將有蕊石墨結(jié)晶器直接伸入銅液內(nèi)，伸入銅液深度為25mm，有蕊石墨結(jié)晶器采用水隔套感應(yīng)冷卻，銅液在有蕊石墨結(jié)晶器內(nèi)凝結(jié)成固體，固體上端用牽伸機(jī)構(gòu)牽伸制成無氧銅空心坯料。此上引連鑄可采用6個(gè)結(jié)晶器，一次牽引6個(gè)無氧銅空心坯料；
步驟三、精密冷軋將步驟二所得無氧銅空心坯料經(jīng)過矯直，彎曲度< 5mm/m，坯料內(nèi)外表面用壓縮空氣吹掃，不應(yīng)有鋸切銅屑及其它臟物，管坯內(nèi)外表面應(yīng)無起皮、裂紋、深溝、 等缺陷。然后置于精密冷軋機(jī)上軋制，提高無氧銅的綜合力學(xué)性能，使晶粒細(xì)化，從而使強(qiáng)度得到提高，改善韌性。軋制工藝參數(shù)送進(jìn)量5mm/次，控制速度70mm/分鐘；
步驟四、再結(jié)晶為使磁控管用無氧銅管得到更加優(yōu)良產(chǎn)品性能和加工性能，將步驟三所得無氧銅母管置于真空退火內(nèi)進(jìn)行再結(jié)晶真空退火，退火溫度在210°C (退火時(shí)間2小時(shí))；步驟五、冷拔成型將步驟四所得再結(jié)晶后的無氧銅母管置于拉拔機(jī)上冷拔成型，制成磁控管用無氧銅管成品；
步驟六、精整將步驟五所得磁控管用無氧銅管成品進(jìn)行矯直、定尺、研磨、拋光、去污等處理，使內(nèi)外表面光潔，并去除內(nèi)表面的碳?xì)堅(jiān)?。所得成品粗糙度?um，彎曲度為 O. 5mm，尺寸公差外徑 ±0. 03mm,內(nèi)徑-0/+0. 03mm，壁厚 ±0. 03mm。主要技術(shù)指標(biāo)
1、材質(zhì)銅+銀含量99.973%，氧含量0. 0006% ；
2、維氏硬度HV1.0:108
3、抗拉強(qiáng)度Rm390 MPa
4、屈服強(qiáng)度RpO. 2 :310 MPa
5、導(dǎo)電率IACS (20。。) 105o實(shí)施例3:
步驟一、熔煉將優(yōu)選的1#高純陰極銅置于有芯工頻感應(yīng)電爐內(nèi)，升爐溫熔化成銅液， 加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 015%的鑭，并保持銅液溫度1180°c，銅液表面覆蓋精選的木炭層，木炭粒度為55mm，木炭層厚度為120mm，使銅液始終與氧隔離；
步驟二、上引連鑄將有蕊石墨結(jié)晶器直接伸入銅液內(nèi)，伸入銅液深度為28mm，有蕊石墨結(jié)晶器采用水隔套感應(yīng)冷卻，銅液在有蕊石墨結(jié)晶器內(nèi)凝結(jié)成固體，固體上端用牽伸機(jī)構(gòu)牽伸制成無氧銅空心坯料。此上引連鑄可采用6個(gè)結(jié)晶器，一次牽引6個(gè)無氧銅空心坯料；
步驟三、精密冷軋將步驟二所得無氧銅空心坯料經(jīng)過矯直，彎曲度< 5mm/m，坯料內(nèi)外表面用壓縮空氣吹掃，不應(yīng)有鋸切銅屑及其它臟物，管坯內(nèi)外表面應(yīng)無起皮、裂紋、深溝、 等缺陷。然后置于精密冷軋機(jī)上軋制，提高無氧銅的綜合力學(xué)性能，使晶粒細(xì)化，從而使強(qiáng)度得到提高，改善韌性。軋制工藝參數(shù)送進(jìn)量4mm/次，控制速度75mm/分鐘；
步驟四、再結(jié)晶為使磁控管用無氧銅管得到更加優(yōu)良產(chǎn)品性能和加工性能，將步驟三所得無氧銅母管置于真空退火內(nèi)進(jìn)行再結(jié)晶真空退火，退火溫度在225°C (退火時(shí)間2小時(shí))；
步驟五、冷拔成型將步驟四所得再結(jié)晶后的無氧銅母管置于拉拔機(jī)上冷拔成型，制成磁控管用無氧銅管成品；
步驟六、精整將步驟五所得磁控管用無氧銅管成品進(jìn)行矯直、定尺、研磨、拋光、去污等處理，使內(nèi)外表面光潔，并去除內(nèi)表面的碳?xì)堅(jiān)?。所得成品粗糙度?um，彎曲度為
O.6mm，尺寸公差外徑 ±0. 03mm,內(nèi)徑-0/+0. 02mm，壁厚 ±0. 02mm。主要技術(shù)指標(biāo)
1、材質(zhì)銅+銀含量99.976%，氧含量0. 0005% ；
2、維氏硬度HV1.0:107
3、抗拉強(qiáng)度Rm400 MPa
4、屈服強(qiáng)度RpO. 2 320 MPa
5、導(dǎo)電率IACS (20°C) 115o
權(quán)利要求
1.一種磁控管用無氧銅管的制備方法，其特征在于，所述無氧銅管材料中銅+銀含量 ^ 99. 97%，氧含量< O. 001%，其制備方法包括以下工藝步驟步驟一、熔煉將1#高純陰極銅置于有芯工頻感應(yīng)電爐內(nèi)，升爐溫熔化成銅液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 010% O. 016%的鑭，并保持銅液溫度1170°C 土 10°C，銅液表面覆蓋木炭層，木炭層厚度為100_120mm，木炭粒度為40_60mm ；步驟二、上引連鑄將有蕊石墨結(jié)晶器直接伸入銅液內(nèi)，伸入銅液深度為20-30mm，有蕊石墨結(jié)晶器采用水隔套感應(yīng)冷卻，銅液在有蕊石墨結(jié)晶器內(nèi)凝結(jié)成固體，固體上端用牽伸機(jī)構(gòu)牽伸制成無氧銅空心還料；步驟三、精密冷軋將步驟二所得無氧銅空心坯料經(jīng)過矯直，彎曲度< 5mm/m，坯料內(nèi)外表面用壓縮空氣吹掃，然后置于精密冷軋機(jī)上軋制，軋制工藝參數(shù)送進(jìn)量3-5_/次，控制速度60_80mm/分鐘；步驟四、再結(jié)晶將步驟三所得無氧銅母管置于真空退火內(nèi)進(jìn)行再結(jié)晶真空退火，退火溫度在205°C ±20°C，退火時(shí)間2小時(shí)；步驟五、冷拔成型將步驟四所得再結(jié)晶后的無氧銅母管置于拉拔機(jī)上冷拔成型，制成磁控管用無氧銅管成品；步驟六、精整將步驟五所得磁控管用無氧銅管成品進(jìn)行矯直、定尺、研磨、拋光、去污處理，得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁控管用無氧銅管的制備方法，其特征在于所述上引連鑄采用多個(gè)結(jié)晶器，一次牽引多個(gè)無氧銅空心坯料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁控管用無氧銅管的制備方法，其特征在于所述木炭經(jīng)煅燒處理，含水小于1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁控管用無氧銅管的制備方法，其特征在于所述木炭采用硬炸木煅燒制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁控管用無氧銅管的制備方法。其特征在于，所述無氧銅管材料中銅+銀含量≥99.97%，氧含量≤0.001%，其制備方法包括以下工藝步驟步驟一、熔煉將1#高純陰極銅置于有芯工頻感應(yīng)電爐內(nèi)，升爐溫熔化成銅液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.010%～0.016%的鑭，并保持銅液溫度1170℃±10℃，銅液表面覆蓋木炭層，木炭層厚度為100-120mm，木炭粒度為40-60mm；步驟二、上引連鑄；步驟三、精密冷軋；步驟四、再結(jié)晶；步驟五、冷拔成型；步驟六、精整。其含氧量低、導(dǎo)電優(yōu)良、成品率高、金屬損失少。
文檔編號(hào)B22D11/00GK102605192SQ20121006257
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者常正偉, 趙敏杰 申請(qǐng)人:江陰新華宏銅業(yè)有限公司