[发明专利]铜合金管的制造方法及铜合金管

说明书

技术领域

本发明涉及金属管材加工领域，具体而言，涉及一种铜合金管的制造方法，以及采用该制造方法制造的铜合金管。

背景技术

现有技术中，铜合金管的制造方法主要有挤压法和铸轧法两种。

一种是铜合金管的“挤压法”，其工艺流程为：半连续铸造——挤压——皮尔格轧机冷轧——拉拔——热处理（表面处理）——包装。

该加工方法存在如下的问题：挤压后的管材往往达不到最终尺寸要求，需用皮尔格轧管机或拉拔机进行减径及减壁加工。这种加工是冷加工，既冷轧或冷拔。但冷加工时金属的强度高，变形抗力大大高于金属的热加工，所以与热加工相比，冷加工的单道次变形率低，产品生产效率低，往往需要数倍于热加工的加工道次才能完成同样的金属变形量；此外，“挤压—皮尔格轧制”都是直管生产，一般很难加工出超长管，除非采用超大吨位挤压机，否则很难采用效率极高的盘式生产方式，这也是影响生产效率的因素之一。“挤压法”过多的使用冷加工，造成生产效率低下、成材率较低以及成本高等问题，是铜合金管生产中存在着的最大问题。

另一种，是专利号为“CN88101739”，名称为“管、棒与带的制造方法”的文献中，公开了一种新的铜管的生产方法，即所谓的“铸轧法”。该方法是将连铸空心铜坯管在室温下直接送入PSW三辊行星轧机进行单道次大变形量的轧制。利用铜管坯面积缩减和材料变形所产生的内磨擦，使铜管坯在升温到250℃～700℃(即对应材料的再结晶起始温度以上)的温度条件下，进行铜管材加工轧制的一种目前比较先进的生产方法。与上述“挤压法”相比，该“铸轧法”具有工序少、成本低和成材率高等优点。该方法在最近20年内在紫铜管的加工领域取得了巨大的成功。

参照“铸轧法”在紫铜管上获得的巨大成功，本领域内的工程师们非常希望将其推广到铜合金管加工领域，希望能够采用铸造的黄铜、青铜和白铜等空心铜合金管坯经行星轧管机轧制制造出各种铜合金管。为此，人们作了大量的工作，如对铸造的铜合金空心管坯进行轧前局部或整体加热、对铸造管坯在铸造时进行电磁搅拌以细化晶粒、控制轧机开始轧制时的咬入参数等等，专利号为“CN02138022”、“CN03149786”、“CN200410010338”、“CN200510134628”、“CN200910153349”和“CN201010224476”的专利文献，记录了工程师们的工作和设想。

但是时至今日，采用“铸轧法”生产铜合金管都没能获得成功，具体原因主要如下：

1、与紫铜相比铸造的空心铜合金管在轧制时因晶粒粗大，晶界非常容易开裂，很难建立稳定的轧制状态，轧后组织成分不均、内外表面裂纹缺陷多。

铜合金管坯的铸造组织含有裂纹、缩孔、偏析等各种缺陷，这些缺陷在后道次的加工过程中，有可能被修补，也有可能被保留或放大。在采用“铸轧法”生产紫铜管时，铸造管坯上的各种缺陷经过大压下量的行星轧制并在变形区高温、高压下得到了完全的修补和焊合，从而产生了这种新的铜管制造方法。而将同样的方法用到铜合金管的轧制时，铜合金管坯因粗大柱状晶粒的晶界在轧制中非常容易开裂，导致不能建立稳定的轧制状态。尽管对铜合金管坯也预先作了坯料加温等方法，但在轧制时因晶粒晶界开裂导致铜合金管轧后会存在很多的缺陷。这是一直以来采用“铸轧法”制造铜合金管没能取得成功的主要原因。采用电磁搅拌等措施对减少开裂会有一定帮助，但不能从根本上解决开裂问题，且成本大幅增加。

2、铜合金在进行行星轧制时变形率和温升不够，导致存在制造缺陷。

与紫铜相比，铜合金具有更大的变形抗力，更低的塑性。采用行星轧制时，很难达到像紫铜一样高的变形率和温升，很难稳定变形区的温度。为迁就轧机的性能，往往轧制铜合金时，轧制规格较紫铜的断面要小很多，这却导致轧制温度不够，管坯及轧制中产生的缺陷在变形区不能被焊合、消除。

3、部分铜合金有热加工脆性区，常规的低温铸轧很难避开其加工脆性区。

一些铜合金，如黄铜，在400℃～600℃时是加工脆性区，而行星轧机的变形区温度是从入口处的室温（或高于室温）到出口处的高温连续分布的，在脆性温度区产生的缺陷如果在变形结束前得不到焊合，缺陷就会一直存在。

到目前为止，对铜合金管的上述加工缺陷问题一直没有得到很好地解决，找到一种工序少、成材率高、生产效率高、管材质量好、简单易行的铜合金管的加工工艺，是亟需解决的技术问题。

发明内容