一种6N以上高纯无氧铜棒的加工工艺

摘要

本发明公开了一种6N以上高纯无氧铜棒的加工工艺，它包括S1：剪板；S2：开启真空泵系统，抽真空至1×10

说明书

技术领域

本发明涉及材料成型加工技术领域，具体涉及一种6N以上高纯无氧铜棒的加工工艺。

背景技术

目前，我国铜工业正进入转型升级的关键时刻，我国的铜冶炼工业将向着控制总量，汰落后产能，先进工艺研发及产业化应用，推动产业结构调整和优化升级，促进有色金属工业可持续发展方向前进。

高纯无氧铜具有高导电、高导热、弹性好、耐腐蚀、无磁性、氢渗透率小，以及易于机械加工和成本低等特点，被广泛应用于行波管管壳和螺旋线、环杆慢波线、速调管腔体、漂移管和调谐杆、磁控杆的阳极块、真空开关管的触头、电力电子器件的接触块等真空电子器件中。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：传统工艺中，熔炼-半连续铸造热挤压-拉拔精整，该工艺存在工艺流程长、生产效率低、成材率低、氧含量不稳定、设备投资大等缺点。采用真空连铸+防增氧连续挤压新技术。即采用真空熔炼连铸的方式进行生产，整个生产控制在真空条件下进行，避免外部环境及人为因素导致氧含量波动，可保证产品氧含量远低于国家标准中对无氧铜氧含量的规定值。同时在真空条件下，可以有效去除铜材中的氢，消除铜材显微孔洞缺陷。后续采用连续挤压方式生产无氧铜棒，整个流程短、投资小、成品率高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种6N以上高纯无氧铜棒的加工工艺，以解决现有技术中的工艺存在工艺流程长、生产效率低、成材率低、氧含量不稳定、设备投资大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种6N以上高纯无氧铜棒的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：剪板，将铜板使用自动上料剪板机剪切成1～2cm的铜条，再将铜条放入石墨坩埚中；

S2：将石墨坩埚放入真空熔铸炉腔体内，关闭炉口隔绝空气，开启真空泵系统，抽真空至1×10

S3：转炉，保持真空度在1×10

S4：牵引，将保温炉中的铜液在真空的条件下水平牵引出高纯无氧铜杆；

S5：将铜杆采用连续挤压机进行挤压，在进挤压工序前，对高纯铜杆表面进行削皮处理，除去表面氧化物和其他污染物，挤压时进行氮气保护，防止在挤压过程氧含量的增加，冷却过程采用水冷，得到挤压棒；

S6：拉拔，挤压好的高纯铜棒经液压拉拔机进行塑性拉拔，得到不同强度规格的高纯无氧铜棒；再采用二辊矫直机对拉伸后的半成品铜棒进行矫直；

S7：锯切退火，将冷却后的铜棒按照设计要求剪切成规定的长度；将拉伸后的半成品铜棒进行消除应力退火，退火温度为 200～300℃，保温时间为 4～10h，得到高纯无氧铜棒成品。

进一步的，所述步骤S1中，铜板选用6N高纯电解铜。

进一步的，所述步骤S1中，石墨坩埚选用等静压高纯石墨坩埚。

进一步的，所述步骤S5中，在挤压的过程中是用5N以上高纯氮气保护。

进一步的，所述步骤S5中，连续挤压的次数为3～4次，挤压压力为-1.5MPa～-0.5MPa，挤压温度为 500～700℃，挤压速率为 2～5m/s。

进一步的，所述步骤S4中，牵引机引出所述高纯无氧铜杆时，牵引速度为100～500mm/min；所述高纯无氧铜杆的直径为8～30mm。

进一步的，所述步骤S7中，在真空条件下退火，退火温度250℃，保温时间为6h。

进一步的，所述高纯无氧铜棒的成分为：铜含量大于99.9999％，氧含量小于1ppm；所述铜棒的导电率大于102％IACS，抗拉强度大于270MPa，延伸率大于40％，布氏硬度HB65～70，尺寸公差小于0.1mm。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

（1）本发明提供的6N以上高纯无氧铜棒的加工工艺，针对高纯无氧铜的传统工艺流程长、氧含量不稳定等技术难题，采用真空连铸+防增氧连续挤压新工艺，有效减少了产品中的氧、氢含量，生产流程短、成品率高，高纯无氧铜实物质量大幅度提高。

（2）本发明提供的6N以上高纯无氧铜棒的加工工艺，采用了真空感应熔炼技术，增强了碳的脱氧能力，降低了铜熔体中含氧量水平；同时，将真空感应熔炼炉和水平连铸设备相分离，并增加保温包的加料和测温功能，以保证熔炼后直接水平连铸，提高了生产效率。

（3）本发明提供的6N以上高纯无氧铜棒的加工工艺，在熔炼及连铸工序采用了防增氧技术，在线真空熔炼、脱氧、除气和真空密封水平连铸生产，获得了氧含量较低的高纯铜产品。

（4）本发明提供的6N以上高纯无氧铜棒的加工工艺，项目在连续挤压成形工序采用了三重防增氧技术，即对挤压主机进行密封并内充保护性气体、在挤压高温区设计二次保护性气体填充、在铜材出口端进行第三次保护性气体填充设计，减少了产品挤压过程中的增氧。

（5）本发明提供的6N以上高纯无氧铜棒的加工工艺，在真空条件下，可以有效去除铜材中的氢，消除铜材显微孔洞缺陷。后续采用连续挤压方式生产无氧铜棒，整个流程短、投资小、成品率高。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

一、实施例

实施例1：

S1：剪板，将铜板使用自动上料剪板机剪切成1cm的铜条，再将铜条放入石墨坩埚中；铜条选用高纯阴极电解铜；

S2：将石墨坩埚放入真空熔铸炉腔体内，关闭炉口隔绝空气，开启真空泵系统，抽真空至1×10

S3：转炉，保持真空度在1×10

S4：牵引，将保温炉中的铜液在真空的条件下水平牵引出高纯无氧铜杆；牵引拉铸机引出所述高纯无氧铜杆时，牵引速度为300mm/min；所述高纯无氧铜杆的直径为10mm；

S5：将铜杆采用连续挤压机进行挤压，在进挤压工序前，对高纯铜杆表面进行削皮处理，除去表面氧化物和其他污染物，挤压时进行氮气保护，防止在挤压过程氧含量的增加，冷却过程采用水冷，得到挤压棒，连续挤压的次数为3次，挤压压力为-1.5MPa，挤压温度为500℃，挤压速率为2m/s；

S6：拉拔，挤压好的高纯铜棒经液压拉拔机进行塑性拉拔，得到不同强度规格的高纯无氧铜棒；再采用二辊矫直机对拉伸后的半成品铜棒进行矫直；

S7：锯切退火，将冷却后的铜棒按照设计要求剪切成规定的长度；将拉伸后的半成品铜棒进行消除应力退火，退火温度为6N以上高纯无氧铜棒200℃，保温时间为6N以上高纯无氧铜棒4h，得到高纯无氧铜棒成品。

得到的高纯无氧铜棒的成分为：铜含量大于99.9999％，氧含量小于1ppm；所述铜棒的导电率大于102％IACS，抗拉强度大于270MPa，延伸率大于40％。

实施例2：

S1：剪板，将铜板使用自动上料剪板机剪切成1cm的铜条，再将铜条放入石墨坩埚中；铜条选用高纯阴极电解铜；

S2：将石墨坩埚放入真空熔铸炉腔体内，关闭炉口隔绝空气，开启真空泵系统，抽真空至1×10

S3：转炉，保持真空度在1×10

S4：牵引，将保温炉中的铜液在真空的条件下水平牵引出高纯无氧铜杆；牵引拉铸机引出所述高纯无氧铜杆时，牵引速度为300mm/min；所述高纯无氧铜杆的直径为20mm；

S5：将铜杆采用连续挤压机进行挤压，在进挤压工序前，对高纯铜杆表面进行削皮处理，除去表面氧化物和其他污染物，挤压时进行氮气保护，防止在挤压过程氧含量的增加，冷却过程采用水冷，得到挤压棒；连续挤压的次数为3次，挤压压力为-1.5MPaMPa，挤压温度为550℃，挤压速率为2m/s；

S6：拉拔，挤压好的高纯铜棒经液压拉拔机进行塑性拉拔，得到不同强度规格的高纯无氧铜棒；再采用二辊矫直机对拉伸后的半成品铜棒进行矫直；

S7：锯切退火，将冷却后的铜棒按照设计要求剪切成规定的长度；将拉伸后的半成品铜棒进行消除应力退火，退火温度为6N以上高纯无氧铜棒200℃，保温时间为6N以上高纯无氧铜棒4h，得到高纯无氧铜棒成品。

得到的高纯无氧铜棒的成分为：铜含量大于99.9999％，氧含量小于1ppm；所述铜棒的导电率大于102％IACS，抗拉强度大于270MPa，延伸率大于40％。

实施例3：

S1：剪板，将铜板使用自动上料剪板机剪切成1cm的铜条，再将铜条放入石墨坩埚中；铜条选用高纯阴极电解铜；

S2：将石墨坩埚放入真空熔铸炉腔体内，关闭炉口隔绝空气，开启真空泵系统，抽真空至1×10

S3：转炉，保持真空度在1×10

S4：牵引，将保温炉中的铜液在真空的条件下水平牵引出高纯无氧铜杆；牵引拉铸机引出所述高纯无氧铜杆时，牵引速度为300mm/min；所述高纯无氧铜杆的直径为15mm；

S5：将铜杆采用连续挤压机进行挤压，在进挤压工序前，对高纯铜杆表面进行削皮处理，除去表面氧化物和其他污染物，挤压时进行氮气保护，防止在挤压过程氧含量的增加，冷却过程采用水冷，得到挤压棒；连续挤压的次数为3次，挤压压力为-1.5MPaMPa，挤压温度为600℃，挤压速率为3m/s；

S6：拉拔，挤压好的高纯铜棒经液压拉拔机进行塑性拉拔，得到不同强度规格的高纯无氧铜棒；再采用二辊矫直机对拉伸后的半成品铜棒进行矫直；

S7：锯切退火，将冷却后的铜棒按照设计要求剪切成规定的长度；将拉伸后的半成品铜棒进行消除应力退火，退火温度为6N以上高纯无氧铜棒250℃，保温时间为6N以上高纯无氧铜棒5h，得到高纯无氧铜棒成品。

得到的高纯无氧铜棒的成分为：铜含量大于99.9999％，氧含量小于1ppm；所述铜棒的导电率大于102％IACS，抗拉强度大于270MPa，延伸率大于40％。

实施例4：

S1：剪板，将铜板使用自动上料剪板机剪切成2cm的铜条，再将铜条放入石墨坩埚中；铜条选用高纯阴极电解铜；

S2：将石墨坩埚放入真空熔铸炉腔体内，关闭炉口隔绝空气，开启真空泵系统，抽真空至1×10

S3：转炉，保持真空度在1×10

S4：牵引，将保温炉中的铜液在真空的条件下水平牵引出高纯无氧铜杆；牵引拉铸机引出所述高纯无氧铜杆时，牵引速度为300mm/min；所述高纯无氧铜杆的直径为20mm；

S5：将铜杆采用连续挤压机进行挤压，在进挤压工序前，对高纯铜杆表面进行削皮处理，除去表面氧化物和其他污染物，挤压时进行氮气保护，防止在挤压过程氧含量的增加，冷却过程采用水冷，得到挤压棒；连续挤压的次数为4次，挤压压力为-0.5MPa，挤压温度为650℃，挤压速率为5m/s；

S6：拉拔，挤压好的高纯铜棒经液压拉拔机进行塑性拉拔，得到不同强度规格的高纯无氧铜棒；再采用二辊矫直机对拉伸后的半成品铜棒进行矫直；

S7：锯切退火，将冷却后的铜棒按照设计要求剪切成规定的长度；将拉伸后的半成品铜棒进行消除应力退火，退火温度为6N以上高纯无氧铜棒250℃，保温时间为6N以上高纯无氧铜棒4～10h，得到高纯无氧铜棒成品。

得到的高纯无氧铜棒的成分为：铜含量大于99.9999％，氧含量小于1ppm；所述铜棒的导电率大于102％IACS，抗拉强度大于270MPa，延伸率大于40％。

实施例5：

S1：剪板，将铜板使用自动上料剪板机剪切成2cm的铜条，再将铜条放入石墨坩埚中；铜条选用高纯阴极电解铜；

S2：将石墨坩埚放入真空熔铸炉腔体内，关闭炉口隔绝空气，开启真空泵系统，抽真空至1×10

S3：转炉，保持真空度在1×10

S4：牵引，将保温炉中的铜液在真空的条件下水平牵引出高纯无氧铜杆；牵引拉铸机引出所述高纯无氧铜杆时，牵引速度为300mm/min；所述高纯无氧铜杆的直径为25mm；

S5：将铜杆采用连续挤压机进行挤压，在进挤压工序前，对高纯铜杆表面进行削皮处理，除去表面氧化物和其他污染物，挤压时进行氮气保护，防止在挤压过程氧含量的增加，冷却过程采用水冷，得到挤压棒；连续挤压的次数为4次，挤压压力为-0.5MPa，挤压温度为700℃，挤压速率为5m/s；

S6：拉拔，挤压好的高纯铜棒经液压拉拔机进行塑性拉拔，得到不同强度规格的高纯无氧铜棒；再采用二辊矫直机对拉伸后的半成品铜棒进行矫直；

S7：锯切退火，将冷却后的铜棒按照设计要求剪切成规定的长度；将拉伸后的半成品铜棒进行消除应力退火，退火温度为6N以上高纯无氧铜棒250℃，保温时间为6N以上高纯无氧铜棒8h，得到高纯无氧铜棒成品。

得到的高纯无氧铜棒的成分为：铜含量大于99.9999％，氧含量小于1ppm；所述铜棒的导电率大于102％IACS，抗拉强度大于270MPa，延伸率大于40％。

实施例6：

S1：剪板，将铜板使用自动上料剪板机剪切成2cm的铜条，再将铜条放入石墨坩埚中；铜条选用高纯阴极电解铜；

S2：将石墨坩埚放入真空熔铸炉腔体内，关闭炉口隔绝空气，开启真空泵系统，抽真空至1×10

S3：转炉，保持真空度在1×10

S4：牵引，将保温炉中的铜液在真空的条件下水平牵引出高纯无氧铜杆；牵引拉铸机引出所述高纯无氧铜杆时，牵引速度为300mm/min；所述高纯无氧铜杆的直径为30mm；

S5：将铜杆采用连续挤压机进行挤压，在进挤压工序前，对高纯铜杆表面进行削皮处理，除去表面氧化物和其他污染物，挤压时进行氮气保护，防止在挤压过程氧含量的增加，冷却过程采用水冷，得到挤压棒；连续挤压的次数为4次，挤压压力为-0.5MPa，挤压温度为600℃，挤压速率为5m/s；

S6：拉拔，挤压好的高纯铜棒经液压拉拔机进行塑性拉拔，得到不同强度规格的高纯无氧铜棒；再采用二辊矫直机对拉伸后的半成品铜棒进行矫直；

S7：锯切退火，将冷却后的铜棒按照设计要求剪切成规定的长度；将拉伸后的半成品铜棒进行消除应力退火，退火温度为6N以上高纯无氧铜棒300℃，保温时间为6N以上高纯无氧铜棒10h，得到高纯无氧铜棒成品。

得到的高纯无氧铜棒的成分为：铜含量大于99.9999％，氧含量小于1ppm；所述铜棒的导电率大于102％IACS，抗拉强度大于270MPa，延伸率大于40％。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。