[发明专利]一种纯铜管材的短流程高效生产方法

说明书

技术领域

 本发明属于金属材料领域，涉及一种纯铜直管/盘管的短流程高效生产方法。

背景技术

纯铜管具有低温强度高、导热性好和耐腐蚀等特性。纯铜管的耐压能力是塑料管和铝塑管的几倍乃至几十倍，它可以承受当今建筑中最高的水压，并且具有杀菌效果，因此纯铜直管是最佳的供水管道，成为所有高档住宅商品房自来水管道、供热、制冷管道安装的首选。大卷重的纯铜盘管几乎全部用于制冷空调，主要作为空调器中蒸发器和冷凝器的热交换器用管。随着空调制造厂规模的扩大和制作技术的提高，要求盘管的单重越大越好，这样不仅可以提高生产效率、降低生产成本，同时盘重越大，沿几千米长度上各点的性能及尺寸精度的一致性就越好，从而保证了“两器”制作过程中铜管的同一性[见：李耀群，易茵菲，现代铜盘管生产技术，P.9～10，冶金工业出版社，2005]。

目前，纯铜直/盘管的主要生产方法有2种：第一种是传统的挤压生产工艺，即半连续铸锭－热挤压－冷轧管－直/盘拉，传统工艺的特点是产品质量高，但生产流程长、成材率低，而且由于受挤压工艺的限制，难以生产超大盘重的纯铜管材； 第二种是20世纪80 年代由芬兰Outokumpu公司开发的铸轧工艺，即水平连铸管坯－行星轧制－直/盘拉，与传统的挤压工艺相比，由于采用连铸方法直接制备铜管坯，可大幅度提高生产效率，同时，三辊行星轧制单道次的加工变形量大，因而进一步提高了生产效率。虽然铸轧工艺与传统的挤压工艺相比流程大幅度缩短、生产成本显著降低，但也存在管坯质量较差(如外表面橘皮、内表面褶皱、缩松、发达的径向柱状晶组织等)、生产工艺较为复杂（如需要对管坯内表面进行刷铣处理，外表面进行刨皮处理）、能源消耗大（如成形加工过程中需要多次温度为500℃左右的退火处理）等不足。

另外，在生产小直径（3～10mm）、薄壁（0.3～0.7mm）电缆管、阴极管等精密铜管方面，谢建新等人开发了精密铜管短流程制备加工工艺[见：谢建新，娄花芬，王自东等，铜及铜合金精密管材短流程制备工艺，中国发明专利，ZL200710065281.9，2009-06-10]，其特点是采用热型连铸方法成形直径15～40mm、壁厚1～3mm的薄壁铜管，然后直接进行盘拉, 生产小直径、薄壁精密管材。与传统的挤压法相比，省去了热挤压及冷轧管工序；与水平连铸法相比，省去了铣面和行星轧制工序。因此，新工艺可以大幅度缩短流程，节约能耗，显著提高成材率，降低成本，该工艺在管坯连铸方面基于热型连铸，液-固界面被控制在铸型的出口附近，其优点是:①连铸管材的的内外表面光洁，可以达到镜面状态, 不需任何处理即可直接用于轧制、拉拔等冷加工；②沿轴向生长的连续柱状晶组织有利于后续的轴向延伸变形[张鸿，谢建新，王自东，王浩，连续定向凝固铜棒及其冷加工后的组织和力学性能.机械工程材料，2004，28（2）：31-33]。

同样基于热型连铸的铜管上引连铸技术[见：杨文礼等，上引连铸一拉伸生产无氧铜管的工艺方法，中国发明专利，CN93115264.X，1993-12-11]也具有上述优点。

而采用热型连铸技术生产管坯存在的问题是：①只能实现小直径（≤Ф50mm）、薄壁（≤3mm）管材的连铸成形，且拉铸速度较慢，生产效率较低，较适合高质量精密细小管材的生产；②由于固液界面在铸型出口附近，工艺控制难度较大，容易出现拉漏事故。