[發明專利]銅或銅合金帶材及其制造方法和生產設備

有效

• 申請號: 201410214465.7
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN104028557B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 祁威;田福生;陳焱
• 申請（專利權）人: 江蘇興榮高新科技股份有限公司
• 主分類號: B21B1/46
• 分類號: B21B1/46;B21B13/22
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所(普通合伙)11343
• 代理人: 梁朝玉,尚志峰

技術領域

本發明涉及金屬鑄造、壓力加工和熱處理技術領域，更具體而言，涉及一種銅或銅合金帶材的制造方法、一種銅或銅合金帶材的生產設備和一種采用該生產設備制成的銅或銅合金帶材。

背景技術

現有的金屬帶材的制造方法，比較先進和目前普遍使用的主要有：

水平連鑄冷軋法、半連鑄熱軋法、連鑄連軋法和窄鋼帶的行星軋機軋制方法。

傳統的前兩種方法，均存在著工序繁多、成材率低、能耗高、制造成本高、生產效率低等不足。

第一種水平連鑄冷軋法是將采用水平連鑄方法生產銅及銅合金帶坯，連鑄后進行上下雙面銑面加工后收成一定重量的銅帶卷，隨后送入兩輥或四輥軋機中進行反復冷軋加工。由于軋制是在再結晶溫度下進行的，軋制中鑄態組織的變形能力差，軋制中產生大量的晶粒破碎造成的疏松組織，這些缺陷不能在最終的再結晶退火熱處理中被徹底消除。因此生產的帶材只能用于低檔產品中，很難用于高檔產品中。

第二種半連鑄熱軋法解決了第一種方法所存在的品質問題。它是將下引半連鑄的鑄錠冷卻后銑面，然后再進行加熱，送入二輥或四輥軋機中進行往復熱軋或熱連軋。軋制是在動態再結晶溫度以上進行的，軋制中銅帶坯變形組織發生動態再結晶，在銅帶溫度下降到600℃以前結束多道次軋制，并冷卻和收卷。在用于冷軋坯料前還要進行開卷、矯直、表面酸洗、收卷等操作。這種熱軋在空氣中進行，軋制過程中帶坯表面產生很多氧化物，反復多道次軋制后有些氧化物不可避免地被軋到帶坯斷面中，對其性能有一些影響。最主要的是，這種制造方法工序繁多、占地面積大、生產過程中有酸洗等污染環境和車間空氣的有害工序、設備投資高、成材率低、效率低、成本高。盡管由很多缺點，但目前還是銅帶生產的主流工藝。

第三種銅帶連鑄連軋法目前還只停留在文章、論文及專利中。如CN1100629C《銅和銅合金焊接管材的生產》和20070131出版的《銅材加工技術與裝備》所描述的窄銅帶連鑄連軋工藝及生產線。我們經過10多年的研發實踐，發現該兩篇文獻的工藝過于理想化，沒有考慮到在實際應用中，銅帶坯在軋制過程中的降溫太快是最大的難題。銅本身的導熱系數非常高，僅次于金銀，銅帶坯的散熱面積又非常大，在軋制中為保護軋機軸承和軋輥及必要的工藝潤滑，要向變形區噴大量的乳化液，該乳化液的主要成分是水，冷卻能力很強，因此銅帶坯過軋機時溫降很快，變形熱遠遠抵消不了軋輥和冷卻液帶走的熱量，銅帶坯在還未能軋制到適合冷軋原料的厚度時其溫度就已下降到動態再結晶溫度(純銅為600℃左右)以下了，再繼續軋制銅帶坯加工硬化現象就會顯著突顯，就相當于冷軋了，因此在實際應用中并未有成功的先例。而只軋1～2道就冷卻收卷向冷軋供坯又嫌厚度太厚，增加了冷軋的加工量，導致能耗增加、產品成本增加，冷軋設備的投資增加，經濟性較差。

第三種連鑄連軋法，即：采用連鑄機制造矩形連鑄坯，并使連鑄坯高溫進入多機架水平輥、立輥構成的軋機中來制成Ф8mm直徑的銅線卷。和銅帶連鑄連軋的設想類似，由于多機架、多道次軋制，每道次的延伸系數并不大，但為保護軋機軸承和軋輥，乳化液的噴射強度非常高，因此在軋制冷卻液的作用下，連鑄坯每過一個機架都降溫很多，嚴重時造成終軋溫度低于600℃，導致銅線材再結晶組織不完全，嚴重影響產品質量。為保證終軋溫度不低于600℃，不得不提高矩形連鑄坯在連鑄機出口的溫度在1000℃左右，這樣會連鑄出液心連鑄坯，經常會造成漏銅等事故。

第四種窄鋼帶的行星軋機軋制方法是將連鑄后的矩形鋼坯切成定尺的坯料，再加熱后去除表面氧化鐵皮送入行星軋機軋制成薄鋼帶。這種方法有一定的創新性，鋼帶生產實現了短流程。但由于鋼的導熱系數遠低于銅，軋制中的熱量散失比較小，因此可以使用3～4個軋機實現同樣的變形量，因此其優勢并不大，僅僅是設備投資略小而已。由于鋼的抗拉強度是銅的2倍左右，軋制壓力也是2倍左右，其軋制溫度又比銅高300～400℃，導致行星軋機的行星輥在惡劣的高溫、高壓環境下非常容易損壞，一旦軋輥損壞，整個軋制中的鋼坯就報廢了，更換軋輥又浪費大量的時間，導致生產效率不高。因此導致行星軋機軋制鋼帶的工廠紛紛倒閉或更換生產設備。到目前為止，世界上幾乎沒有再用這種方法生產鋼帶的企業了。事實證明鋼帶連鑄后接行星軋機軋制的生產方法因各種原因未能獲得成功，行星軋機不適合熱軋鋼帶的生產。