[發(fā)明專利]一種紫銅及黃銅帶材保護(hù)氣氛切換的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110189025.7
• 申請(qǐng)日: 2011-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN102260837A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文志凌;湯昌東;劉建新;李俊東;胡兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽精誠(chéng)銅業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): C22F1/08
• 分類號(hào): C22F1/08;C22F1/02;C21D9/56
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 方南

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于銅及銅合金帶材在連續(xù)加熱爐中保護(hù)氣氛切換的方法，特別屬于用于黃銅、紫銅帶材在連續(xù)加熱爐加熱時(shí)保護(hù)氣氛切換的方法。

背景技術(shù)

紫銅及黃銅帶材在室溫下便會(huì)發(fā)生緩慢氧化。在大氣環(huán)境中，溫度升高到100℃時(shí)，銅帶表面就會(huì)開始生成黑色氧化銅(CuO)；當(dāng)溫度升高至185℃時(shí)，便開始生成紅色氧化亞銅(Cu₂O)，氧化速度顯著提升；溫度升高到400℃以上時(shí)，氧化速度呈拋物線狀提升。

紫銅及黃銅帶材生產(chǎn)過程中的退火處理一般都在400℃以上進(jìn)行。為減少帶材退火加熱過程中的氧化，降低銅帶生產(chǎn)過程中的氧化損失，最終取得良好的銅帶產(chǎn)品表面質(zhì)量，通常在帶材退火加熱過程中需進(jìn)行氣體保護(hù)，為處于高溫狀態(tài)下的紫銅及黃銅帶材提供中性或還原性氣氛。

紫銅及黃銅帶材連續(xù)加熱爐的保護(hù)氣氛通常采用液氨分解所獲得的氮?dú)?氫氣混合氣作為還原性氣氛，純氮?dú)庾鳛橹行詺夥眨諝庾鳛檠趸詺夥胀ǔ２槐皇褂谩＜訜徇^程中使用氮?dú)?氫氣混合氣或純氮?dú)鈱?duì)紫銅及黃銅帶材的退火加熱過程進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)，為控制連續(xù)加熱爐爐膛內(nèi)的氧氣分壓，需采用純氮?dú)鈱?duì)連續(xù)加熱爐爐膛進(jìn)行吹掃。

由于紫銅(典型牌號(hào)為T2)的氧含量一般在250-450ppm之間，氧幾乎不固溶于銅。紫銅鑄造凝固過程中，氧以(Cu+Cu₂O)的形式析出，分布于銅的晶界上。在含有還原性的保護(hù)性氣氛(如氫氣)中退火時(shí)，氫氣滲透到晶界間與銅中的Cu₂O結(jié)合，反應(yīng)產(chǎn)生高壓水蒸氣，水蒸氣不溶于銅，也無法擴(kuò)散，高溫下在銅中形成很大的壓強(qiáng)，使得銅帶發(fā)生破裂，或產(chǎn)生裂紋并在后續(xù)的加工或使用過程中發(fā)生破裂，俗稱“氫脆”。

由于黃銅(典型牌號(hào)為H68、H65、H62)中由于有鋅的存在，并且鋅的活潑性遠(yuǎn)高于銅，在黃銅的熔煉及鑄造過程中熔體內(nèi)的氧主要都與鋅發(fā)生了反應(yīng)，因此在黃銅帶材的晶界中無Cu₂O存在，也就沒有“氫脆”傾向，但黃銅在高溫下，不可避免的會(huì)產(chǎn)生脫鋅現(xiàn)象。首先鋅的蒸汽壓較高，在650℃以上的溫度中就會(huì)有鋅開始蒸發(fā)。其次，既使在保護(hù)性氣氛中退火加熱，當(dāng)氣氛中含有H₂O時(shí)，就會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)從而造成脫鋅。

Zn+H₂O＝ZnO↑+H₂↑

產(chǎn)生的鋅蒸汽在爐內(nèi)聚集，并在爐內(nèi)溫度較低區(qū)域冷凝聚集。冷凝聚集的鋅在破壞爐內(nèi)的工作環(huán)境的同時(shí)，還會(huì)影響所處理帶材的表面質(zhì)量，甚至可能導(dǎo)致爐子發(fā)生故障。

為保證連續(xù)加熱爐的使用安全及所處理黃銅帶材的表面質(zhì)量，在采用保護(hù)氣氛處理黃銅時(shí)，每年需停爐維護(hù)一次，以清理爐內(nèi)所富集的鋅粉。

通常紫銅向黃銅帶材在加熱爐中進(jìn)行種類變換時(shí)，需停止生產(chǎn)并向連續(xù)加熱爐內(nèi)通四至五小時(shí)的純氮?dú)膺M(jìn)行吹掃直至連續(xù)加熱爐爐膛內(nèi)的氣氛中檢測(cè)合格后，再對(duì)黃銅帶進(jìn)行加熱，整個(gè)保護(hù)氣氛的切換過程耗時(shí)且浪費(fèi)大量純氮?dú)猓黾悠髽I(yè)生產(chǎn)成本且耽誤企業(yè)正常生產(chǎn)安排。已無法滿足企業(yè)生產(chǎn)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是在保證連續(xù)加熱爐使用安全及紫銅及黃銅帶材加熱質(zhì)量的前提下，不需要通入純氮?dú)膺M(jìn)行吹掃的紫銅帶材向黃銅帶材在加熱爐相互轉(zhuǎn)換時(shí)保護(hù)氣氛的切換方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為：一種紫銅及黃銅帶材保護(hù)氣氛切換的方法，將紫銅從加熱爐中拉出，直接關(guān)閉紫銅的保護(hù)氣氛，并打開爐門，將黃銅放入加熱爐中，采用空氣作為黃銅退火加熱的保護(hù)氣氛，即可。

所述的紫銅的保護(hù)氣氛為氫氣、氮?dú)獾幕旌蠚猓瑲錃狻⒌獨(dú)獾捏w積比為1-2∶99-98。

為了防止黃銅蒸發(fā)時(shí)鋅在爐里的沉積，還可在空氣中添加體積百分?jǐn)?shù)為1-2％的氬氣。

由于氫氣對(duì)含氧銅的危害程度與加熱溫度及時(shí)間有關(guān)，短時(shí)快速加熱并不致立即產(chǎn)生“氫脆”，且紫銅帶材在高溫退火加熱過程的氧化反應(yīng)極為劇烈。因此紫銅退火加熱時(shí)可采用中性或微還原性氣體作為保護(hù)性氣氛。

根據(jù)對(duì)紫銅帶材退火加熱所需保護(hù)氣氛特點(diǎn)的分析，最終確定采用2％H₂+98％N₂氮?dú)狻錃饣旌蠚夥?體積)。當(dāng)氫氣的含量增加時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致退火紫銅產(chǎn)生氫脆，使得銅帶發(fā)生破裂，或產(chǎn)生裂紋并在后續(xù)的加工或使用過程中發(fā)生破裂。