[發(fā)明專利]一種高純無氧銅管及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211240407.2
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115584410B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊麗娜;高榮朋;柴娜;楊緒清;楊立山
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽宏遠電磁線股份有限公司;沈陽昌盛電氣設(shè)備科技有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22F1/02;C22F1/08;B22D11/14;C21D9/08;B21C1/24;B21C37/06
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 閆聰彥

本發(fā)明屬于冶金和壓延加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高純無氧銅管及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明的制備方法采用上引連鑄?拉拔成形?真空保護氣氛退火等工藝流程，通過調(diào)控成形與退火工藝條件，優(yōu)化銅管的微觀組織，可實現(xiàn)對純銅晶粒尺寸、織構(gòu)和晶界特征等組織特性的控制，從而使這三種組織特性達到完美匹配，最終獲得力學(xué)與導(dǎo)電性能優(yōu)異的高純無氧銅管，經(jīng)測定，本發(fā)明的高純無氧銅管中銅含量≥99.995wt.％，氧含量≤5ppm，鐵、鎳、硫和磷的含量之和≤10ppm，且其室溫導(dǎo)電率≥100％IACS，屈服強度≥220MPa，抗拉強度≥340MPa，伸長率≥18％，可滿足中低頻變壓器、發(fā)電機定子與轉(zhuǎn)子等繞組線對銅導(dǎo)體的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金和壓延加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高純無氧銅管及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著我國電力工業(yè)的飛速發(fā)展，大、中型汽輪發(fā)電機的訂單急劇增加，隨之帶來的是發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子繞組采用的空心銅導(dǎo)線的需求量也不斷增加，在空心銅線的內(nèi)孔中通冷卻水帶走定子繞組損耗所產(chǎn)生的熱量，從而保障發(fā)電機組的安全運行。除此之外，電力變壓器繞組用電磁線采用的也是空心銅線，銅線的中空空間作為冷卻液通道，而匝間不再另外設(shè)置冷卻液通道，由此可減小變壓器的體積，降低制造成本，而且冷卻液直接與導(dǎo)體接觸，冷卻效果好，可有效降低變壓器的溫升。因此，高品質(zhì)連續(xù)銅管的加工成形對于提升電力系統(tǒng)安全性，節(jié)省電力運行成本，減少碳排放具有重要的實際意義。

當(dāng)前，一般采用熔鑄大錠-擠壓-軋制-拉拔-退火等技術(shù)手段獲得不同形狀和規(guī)格的銅管。然而，這種工藝獲得的銅管含氧量較高，銅損耗大，成本高，而且所獲得的都是有限長度的銅管，不能實現(xiàn)銅管的連續(xù)制備。為此，另有技術(shù)公開了一種無氧銅管的制備方法，該方法是將電解銅熔煉后采用上引連鑄的方式制成無氧銅管，再經(jīng)二輥冷軋機軋制、盤拉、清洗、退火后，制得無氧銅管。在上述現(xiàn)有技術(shù)中，采用上引法制備銅管坯可以實現(xiàn)銅管的連續(xù)制備，但由于熔化和保溫溫度都是1140～1165℃，在這一溫度區(qū)間內(nèi)熔化銅的效率比較低，而且還不利于除去銅中的雜質(zhì)，雖然還通過通入氮氣來凈化熔體，但最終制得的無氧銅管中的氧含量仍然有10ppm；并且該現(xiàn)有技術(shù)沒有對銅管中的關(guān)鍵雜質(zhì)如鐵、鎳、硫和磷的含量水平進行描述，只是提到Cu+Ag≥99.99wt％，因此無法確定其銅管中的銅含量。另外，上述現(xiàn)有技術(shù)采用軋制-拉拔的成形方案，會導(dǎo)致最終制品的織構(gòu)、退火孿晶界等組織特征難以控制，從而影響制品的彈性模量、成形性能、力學(xué)性能和導(dǎo)電性能。

因此，如何降低銅管的氧含量，提升銅含量，并有效控制銅管成形過程中的組織特征，從而獲得力學(xué)與導(dǎo)電性能優(yōu)異的高純無氧銅管，滿足中頻變壓器或者低頻變壓器、發(fā)電機定子與轉(zhuǎn)子等繞組對導(dǎo)體的需求，是當(dāng)前亟需解決的一個技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明的首要目的是提供一種力學(xué)與導(dǎo)電性能優(yōu)異的高純無氧銅管，以滿足中低頻變壓器、發(fā)電機定子與轉(zhuǎn)子等繞組線對銅導(dǎo)體的需求。

本發(fā)明的另一目的是解決現(xiàn)有的無氧銅管制備工藝所存在的無法進一步降低氧含量以及難以控制制品的織構(gòu)、退火孿晶界等組織特征的缺陷，進而提供一種可最大限度降低氧含量、并能有效控制制品組織特征的高純無氧銅管的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

第一方面，根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明提供了一種高純無氧銅管，所述高純無氧銅管中的銅含量≥99.995wt.％，氧含量≤5ppm，鐵、鎳、硫和磷的含量之和≤10ppm，其余雜質(zhì)含量之和≤20ppm。

在本發(fā)明的實施例中，所述高純無氧銅管的室溫導(dǎo)電率≥100％IACS，屈服強度≥220MPa，抗拉強度≥340MPa，伸長率≥18％。

第二方面，根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明還提供了一種高純無氧銅管的制備方法，包括如下步驟：

S1、采用上引法制備銅管坯；

S2、對所述銅管坯進行多道次拉拔，道次變形量為10～15％，得到管材；