專利名稱：行星軋管機制造銅及銅合金管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬管材軋制技術(shù)。具體說的是一種運用金屬在高變形速率下大變形發(fā)生的自升溫現(xiàn)象和形變熱處理原理，由水平或上引連鑄銅及銅合金管坯，經(jīng)表面機加工凈化處理，繼而在701℃～850℃的溫度下的高延伸系數(shù)和高變形速率的軋制中，發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶后，進行在線快速冷卻，而加工制造銅及銅合金管的方法。
第四種溫加工鑄軋法，如中國專利公開的申請?zhí)枮?2138022.8、名稱為“溫加工制造銅及銅合金管的方法”，該方法是將連鑄管坯或擠壓管坯，經(jīng)過預(yù)熱至環(huán)境溫度至再結(jié)晶起始溫度之間，然后送入三輥行星軋機進行軋制，軋制后在高于軋制溫度30℃～80℃的條件下進行保溫，再對軋件進行快速冷卻來實現(xiàn)的。它是利用預(yù)熱溫度和管坯面積縮減變形所產(chǎn)生熱量疊加，使管坯在高于700℃溫度下進行軋制，基本克服了中國專利88101739.6號專利冷軋方法的主要缺陷，但是疊加的軋制溫度不易調(diào)控，使得制品質(zhì)量不穩(wěn)定；同時該方法為減少軋件咬入時對齒輪等設(shè)備的沖擊，軋件端部預(yù)熱溫度與其他處不同，不易控制且降低了軋制效率；為使軋件充分再結(jié)晶，需要后續(xù)保溫，增加了能耗和工序。因此，該軋制方法仍然存在缺陷，需要改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制造工序少、成材率高、制造成本低、制品管材質(zhì)量優(yōu)良、穩(wěn)定的銅及銅合金管材的制造方法，以克服已有技術(shù)的不足。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的原理，主要基于運用塑性加工和形變熱處理原理，在先對連鑄管坯作表面機加工除雜處理，緊接著將管坯導(dǎo)入變形軋制設(shè)備，使管坯在701℃～850℃的溫度范圍內(nèi)軋制成形，隨即將成形的軋制件快速冷卻而制成成品。
本發(fā)明所說的制造方法與現(xiàn)有技術(shù)的根本區(qū)別所是，首先本發(fā)明對管坯進行表面機加工除雜處理，然后再導(dǎo)入變形軋制設(shè)備，使管坯在咬入后靠大變形所釋放的變形熱使軋件溫度立即升高到701℃～850℃的溫度范圍內(nèi)，同時由于銅及銅合金具有的良好導(dǎo)熱性，變形區(qū)的溫度會快速傳導(dǎo)到即將進入變形區(qū)的管坯上，使隨后進入變形區(qū)的管坯具有一個初始溫度，從而有效地降低能耗，節(jié)減制造成本；且使管坯的軋制溫度穩(wěn)定在701℃～850℃，具有足夠的過熱度確保軋件發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，實現(xiàn)完全再結(jié)晶。從而使本發(fā)明達到提高軋制效率和管材質(zhì)量的初衷。
本發(fā)明所說的軋制方法，軋制溫度能夠達到701℃～850℃，使之具有足夠的過熱度發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，從而提高了管坯變形的延伸系數(shù)，延長了管坯變形區(qū)域范圍和動態(tài)再結(jié)晶的過程，不需要對軋后的軋件進行均溫保溫處理；同時不需要對軋件頭部進行預(yù)熱處理，就克服了軋件咬入時對軋機的沖擊。節(jié)約了工序流程、提高了軋制效率、增加了軋制品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的制造方法，由于能夠使變形區(qū)的管坯處于動態(tài)再結(jié)晶狀態(tài)，因此可以允許使用較快的軋制速度，從而增加了單臺軋機的產(chǎn)量。此外，較窄的軋制溫度區(qū)間使軋出的管材溫度均勻，在隨后的快速冷卻時可以得到完全的等軸晶粒。
本發(fā)明涉及行星軋管機制造銅及銅合金管的方法，其特征在于，利用行星軋管機對銅及銅合金管坯進行軋制，所述軋制的步驟如下第一步，對管坯的表面進行機加工，以去掉管坯表面的鑄造缺陷；第二步，管坯軋制成形，在保護氣氛下將第一步處理后的管坯導(dǎo)入行星軋管機，使管坯在701℃～850℃之間的軋制溫度下以大變形、高速率進行軋制成形，得到管材軋制件；第三步，快速冷卻軋制件，使所述軋制件通過乳化液浴槽，實現(xiàn)快速冷卻。
其中利用行星軋管機對銅及銅合金管坯進行的軋制，所述軋制的進一步步驟如下利用具有保護氣氛裝置、可調(diào)控管坯軋制溫度的2-6輥行星軋管機，對銅及銅合金的管坯進行軋制，其中所述的第一步，對管坯的表面進行機加步驟，是采用車或銑磨等機械加工方法，且其機加工切削深度控制在0.3mm～0.5mm范圍內(nèi)，以去掉管坯表面的鑄造缺陷；第二步，所述的管坯軋制成形步驟，是在保護氣氛下對第一步后的管坯在701℃～850℃之間的軋制溫度下，以單道次斷面收縮率85％～95％和以12m/min-30m/min的軋制速度進行軋制成形，得到管材軋制件；第三步，所述快速冷卻軋制件步驟，使第二步軋制成形的軋制件，以12m/min～30m/min的軋出速度，通過長度為1～1.5m的乳化液浴槽，實現(xiàn)快速冷卻。
本發(fā)明根據(jù)銅及多種銅合金不同的再結(jié)晶溫度，上述各步驟可以有多種具體的技術(shù)措施。但本發(fā)明經(jīng)過反復(fù)實驗而優(yōu)選的各個步驟的具體技術(shù)措施是管坯表面機加工步驟，采取的是車或銑的機械加工方法，且其機加工切削深度，控制在能夠去掉管坯表面鑄造缺陷的范圍內(nèi)。通過管坯表面機加工，使管坯表面呈無氧化光亮態(tài)。對水平連鑄銅管坯而言，切削深度一般控制在0.3mm～0.5mm范圍內(nèi).又由于銑加工工效高于車加工，故本發(fā)明推薦的是銑加工.經(jīng)銑加工切削后所形成的廢料，可以隨即收集后回用.
管坯軋制步驟，是在保護氣氛條件下，將第一步處理后的管坯緊接著導(dǎo)入行星軋管機。事實上本發(fā)明是在一道次的連續(xù)生產(chǎn)流水線上，依次進行本發(fā)明的3個步驟。因而正確地說，是將表面處理后的管坯，緊接著導(dǎo)入變形軋制區(qū)，管坯是在701℃～850℃的軋制溫度條件下，軋制成形。由于管坯是在其再結(jié)晶溫度以上且在很大的過熱度狀態(tài)下發(fā)生形變的，這一切有利于銅及銅合金的動態(tài)再結(jié)晶的過程更完全、更充分，以獲得更加均勻的細晶結(jié)構(gòu)，由于管坯是在多輥行星軋機的多個軋輥的反復(fù)輾軋下，從而有效地保證了制取高質(zhì)量管材的成功。
在軋制件冷卻步驟，是緊接著第二步驟將軋制成形的軋制件快速冷卻至環(huán)境溫度。而本發(fā)明水浴快速冷卻的目的，是令管材軋制件以12m/min～30m/min的軋出速度，通過長約1～1.5m的乳化液浴槽內(nèi)而實現(xiàn)的?？焖倮鋮s實質(zhì)是一種形變熱處理，其目的主要在于細化銅的晶粒，使本發(fā)明的管材，在后續(xù)深加工過程中乃至后續(xù)產(chǎn)品的工作狀況下長期處于優(yōu)良的力學性能狀態(tài)。
正如在先描述的那樣，管坯的軋制溫度，是決定管坯軋制質(zhì)量的主要因素。鑒于上述考慮，本發(fā)明特別注重變形軋制設(shè)備的選用，要求所選用的變形軋制設(shè)備至少應(yīng)當滿足可調(diào)控管坯軋制溫度、具有保護氣氛裝置，對管坯能夠反復(fù)輾軋且輾軋面積較大等要求。本發(fā)明優(yōu)選的變形軋制設(shè)備，是2～6輥行星軋管機。
本發(fā)明對于管坯軋制溫度在軋制和冷卻兩個步驟連續(xù)作業(yè)線上的在線調(diào)節(jié)和控制，是通過發(fā)以下三種技術(shù)措施來實現(xiàn)的
第一種是應(yīng)用在相關(guān)工序上的調(diào)控技術(shù)措施。它是通過調(diào)整管坯送進速度、通過軋輥的軋制冷卻液流量、單道次斷面收縮率來調(diào)控管坯軋制溫度的。
而第二種是應(yīng)用在軋制設(shè)備的相關(guān)速度的調(diào)控技術(shù)措施。它是通過所說行星軋管機回轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速及軋出速度來實現(xiàn)的變形速率的高低而調(diào)控管坯軋制溫度的。本發(fā)明優(yōu)選的調(diào)整行星軋管機回轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速范圍，控制在350rpm～600rpm之內(nèi)，而調(diào)整軋出速度的范圍，控制在12m/min～30m/min之內(nèi)。
而第三種是應(yīng)用在軋制設(shè)備的相關(guān)結(jié)構(gòu)上的調(diào)控技術(shù)措施。它是通過調(diào)整所說行星軋管機的軋輥送進角度，而調(diào)控管坯軋制溫度的。本發(fā)明優(yōu)選的調(diào)整所說軋輥送進角度的范圍，控制在4°～8°度之間。
采用本發(fā)明上述的技術(shù)方案，在制造銅及銅合金管時能夠帶來制造工序少、成材率高、制造成本低、制品管材質(zhì)量優(yōu)良穩(wěn)定的有益效果，克服了已有技術(shù)的不足和缺陷。
本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式是，軋制磷脫氧銅(TP2)管。軋制是在XR-SG90三輥行星軋管機上進行的。管坯為水平連鑄的，初始尺寸為φ90×25mm，軋前管坯經(jīng)由3個銑頭的銑加工設(shè)備，進行表面處理，其切削深度為0.3mm，使管坯表面呈無氧化光亮態(tài)，然后進行由XR-SG90三輥行星軋管機的軋制加工。軋管機以軋出速度為15m/min、單道次斷面收縮率約為93.8％進行工作，則管坯進入變形區(qū)后立即升溫至750℃，并持續(xù)不斷將其所軋制的管件向前送進。隨即使軋制管件進入長1.5m的乳化液浴槽內(nèi)，軋制管件大約在6秒鐘的時間內(nèi)通過水浴，實現(xiàn)快速冷卻，然后彎曲成卷。軋制后的銅管規(guī)格為φ47×2.2mm，延伸系數(shù)為16.2，銅管表面和管體無任何折疊紋和其他缺陷存在，軋后管體金相組織呈很細的等軸晶粒狀態(tài)(完全再結(jié)晶態(tài))?？估瓘姸群脱由炻史謩e為240MPa～250MPa和45％～55％。成品渦流探傷檢驗結(jié)果反映，每千米僅為0～2個缺陷點。軋制后管材品質(zhì)優(yōu)良，軋制是成功的。
本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式是，軋制水平連鑄HSn70-1黃銅管。軋制是在XR-SG90三輥行星軋管機上進行的，管坯初始尺寸為φ83×22mm，經(jīng)銑加工對管坯表面進行切削處理，切削深度為0.5mm，使管坯表面呈無氧化光亮狀態(tài)，然后進入XR-SG90三輥行星軋管機，其后的軋制如同上述第一實施方式，而其軋制溫度為800℃，軋出速度為18m/min，單道次斷面收縮率約為92.65％，軋制后的黃銅管規(guī)格為φ47×2.2mm，其延伸系數(shù)為13.6，銅管表面和管體無任何折疊紋和其他缺陷，其抗拉強度和延伸率分別為290MPa～380MPa和25％～40％，電鏡顯示軋后管體的金相組織很致密。軋制是成功的。這種銅管在后續(xù)的拉伸中，幾乎無因管體本身的缺陷而發(fā)生的斷管現(xiàn)象。
綜上所述，本發(fā)明所具有的在線連續(xù)作業(yè)工序少，自動化程度高，軋制速度快，且成材率高，管材制造成本低，管材品質(zhì)好等優(yōu)點，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有明顯的實質(zhì)性特點和顯著的進步。
上述實施例在于對本發(fā)明的理解，不視為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上作出的任何變通的、不經(jīng)創(chuàng)造性勞動的方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.行星軋管機制造銅及銅合金管的方法，其特征在于，利用行星軋管機對銅及銅合金的管坯進行軋制，所述軋制的步驟如下第一步，對管坯的表面進行機加工，以去掉管坯表面的鑄造缺陷；第二步，管坯軋制成形，在保護氣氛下將第一步處理后的管坯導(dǎo)入行星軋管機，使管坯在701℃～850℃之間的軋制溫度下以單道次斷面收縮率85％～95％、以12m/min-30m/min的軋制速度進行軋制成形，得到管材軋制件；第三步，快速冷卻軋制件，使所述軋制件通過乳化液浴槽，實現(xiàn)快速冷卻。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的行星軋管機制造銅及銅合金管的方法，其特征在于，利用具有保護氣氛裝置、可調(diào)控管坯軋制溫度的2～6輥行星軋管機，對銅及銅合金的管坯進行軋制，其中所述的第一步，對管坯的表面進行機加步驟，是采用車或銑磨等機械加工方法，且其機加工切削深度控制在0.3mm～0.5mm范圍內(nèi)，以去掉管坯表面的鑄造缺陷；第二步，所述的管坯軋制成形步驟，是在保護氣氛下對第一步后的管坯在701℃～850℃之間的軋制溫度下，以單道次斷面收縮率85％～95％和以12m/min-30m/min的軋制速度進行軋制成形，得到管材軋制件；第三步，所述的快速冷卻軋制件步驟，使第二步軋制成形的軋制件，以12m/min～30m/min的軋出速度，通過長度為1～1.5m的乳化液浴槽，實現(xiàn)快速冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的行星軋管機制造銅及銅合金管的方法，其特征在于，第二步中，所述的軋制溫度是通過調(diào)節(jié)管坯送進速度、軋制冷卻液流量、單道次斷面收縮率來調(diào)控的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的行星軋管機制造銅及銅合金管的方法，其特征在于，第二步中，所述的軋制溫度是通過行星軋管機回轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速在350～600rpm范圍，及軋出速度在12～30m/min范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)而調(diào)控的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的行星軋管機制造銅及銅合金管的方法，其特征在于，第二步中，所述的軋制溫度，是通過行星軋管機軋輥送進角度在4°～8°范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)而調(diào)控的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的行星軋管機制造銅及銅合金管的方法，其特征在于，所說的管坯材質(zhì)為T2，TP1，TP2，BFe10-1-1，BFe30-1-1，HSn70-1，HA177-2，H62，H68。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用行星軋管機制造銅及銅合金管的方法，屬于金屬管材軋制技術(shù)，所述的方法是利用行星軋管機對銅及銅合金的管坯進行軋制，具體的步驟為，管坯表面機加工處理；管坯在701℃～850℃軋制溫度之間進行高變形速率軋制形成軋制件；最后使軋制件快速冷卻等三個步驟，本發(fā)明的制造方法相比于現(xiàn)有技術(shù)具有工序少、成材率高、制造成本低以及管材制品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。
文檔編號B21B19/06GK1475316SQ0314975
公開日2004年2月18日 申請日期2003年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月5日
發(fā)明者肖克建, 田福生, 祁威 申請人:江蘇興榮高新科技股份有限公司