[发明专利]一种大直径薄壁白铜管材短流程生产方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种大直径薄壁白铜管材短流程生产方法。

背景技术

白铜具有较高的强度、良好的导热性能和耐腐蚀性能，广泛应用于火力发电、船舶、海水淡化等领域的热交换和海水管路用管。其中海水管路用管(包括管路、法兰、阀门、波纹管)的尺寸范围一般为外径50～310mm、壁厚3～10mm，是海水淡化、船舶等领域的重要结构部件[张文毓，舰船用管系材料的现状和趋势，新材料产业，2011，No.2，p.62～65]。随着我国海水淡化、船舶等海洋工业的迅速发展，白铜管的需求量快速增长，高耐蚀、超长、大直径、高精度白铜管材是海洋工程用关键铜合金材料。但产品生产难度大，国际上只有德国、韩国等少数国家可以批量生产高精度、大直径白铜管材，国内主要依赖进口。

目前，大直径(100mm以上)白铜管主要采用“半连铸实心铸锭—穿孔挤压—酸洗—扩径拉拔—中间退火—缩径拉拔—退火”的工艺(简称“挤扩拉”工艺)[见：王华星等，一种大直径白铜管的制作工艺方法，中国发明专利，授权号ZL200710054272.X；陈琴，刘广龙，李娟，大口径白铜管产品开发及工艺研究，上海有色金属，2013，Vol34，No.2，p.55～58])进行生产。然而，在“挤扩拉”工艺中，生产直径200mm以上的管坯需要5000吨以上的大型挤压设备，生产投资大，生产过程中需要酸洗工序，环境负荷较重；且采用普通铸造—挤压管坯进行拉拔加工，道次变形量小，加工道次和中间退火次数多，导致工艺流程长、产品成材率低(低于40％)和成本高等问题。

采用水平连铸工艺制备管坯，取代传统的铸造—挤压管坯，结合后续冷加工生产白铜管材，是解决上述问题的重要途径。张习刚等人发明了“水平连铸空心管坯—外表面铣面—行星轧制/冷轧—直拉或盘拉”工艺(简称“铸轧拉法”，[张习刚、陈明玉、王振明、范震、雷宇、陈会国、程大勇，大盘重白铜合金盘管的生产方法，中国发明专利，授权号CN 201310003223.9])。该工艺采用普通水平连铸工艺制备管坯，取代传统的“半连续实心铸锭—热挤压管坯”，可简化管坯生产工艺，降低能耗和提高生产效率，但连铸管坯内外表面易产生橘皮、偏析瘤、褶皱等缺陷，冷加工前其外表面需要铣面，降低了成材率，其内表面缺陷清理困难，被带入后续加工工序，影响产品质量。此外，普通水平连铸难以生产大直径、薄壁合金管坯，由于管坯径向柱状晶组织发达和致密度低等问题，需要进行大变形量的轧制加工改善管材的组织性能，因此，主要用于生产直径60mm以下较小规格的白铜管，难以生产Φ100mm以上大直径薄壁管材。

基于上述背景，本发明提出采用热冷组合铸型水平连铸工艺生产大规格薄壁白铜管坯，对连铸管坯直接进行拉拔加工，实现大直径、薄壁、高精度、高质量白铜管材短流程生产，解决传统大直径薄壁白铜管材生产工艺投资大、流程长、成材率低、成本高等问题。

发明内容

本发明的目的是针对大直径薄壁白铜管材传统生产工艺投资大、流程长、成材率低、成本高等问题，提供一种具有投资小、高成材率和低成本等特点的大直径薄壁白铜管材短流程生产方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种大直径薄壁白铜管材短流程生产方法，所述方法采用热冷组合铸型水平连铸技术，生产具有内外表面质量好、组织致密、轴向取向组织的大规格薄壁白铜管坯，在不进行表面处理的条件下直接对管坯进行后续多道次拉拔加工，生产大直径薄壁白铜管材。

进一步的，所述方法步骤具体如下：

(1)采用热冷组合铸型水平连铸工艺生产直径为Φ160～350m，壁厚5～30mm的白铜管坯；

(2)对步骤(1)中外径160～350mm、壁厚5～30mm的连铸管坯分多道次进行扩径或/和缩径拉拔工艺加工；

(3)将步骤(2)中加工后的管材进行成品光亮退火，对组织和性能进行调控，使产品具有光亮的表面状态，满足实际使用要求。

进一步的，所述步骤(1)具体为，铜液温度1150～1300℃，热型温度1100～1250℃，冷型一次冷却水流量1500～4000L/h，喷水二次冷却水流量800～2000L/h，牵引速度50～300mm/min。

进一步的，所述步骤(2)具体为，所述扩径拉拔和缩径拉拔可单独、先后或交替进行，道次扩径延伸系数0.80～1.0，道次缩径延伸系数1.1～1.5，拉拔速度1～100m/min，生产出外径100～320mm、壁厚3～20mm的白铜管材。