铜及铜合金板带材的生产工艺

铜及铜合金板带材的生产工艺
铜及铜合金板带材是重有色金属中应用最广的一类，其生产方法，根据合金的具体特性、产品规格范围、产品性能要求与技术设备条件的不同而不同。

目前根据国内外实际的生产情况，生产方法大致有以下几种；
(1)半连续铸锭加热-热轧-冷轧法。

此法是最成熟的传统生产方法，应用最广。

它适宜于大规模生产，且不受合金牌号限制，除生产带材和成卷轧制横切薄板之外，还适宜于生产不同厚度与宽度的中厚板材。

(2)水平连续铸造卷坯-成卷冷轧法。

此法也属于现代化铜板带材生产方法，但在生产规模、合金牌号、产品宽度上都有一定的局限性，在产品厚度上仅适宜于生产带材与宽度不大的薄板材。

(3)块状铸坯-冷轧与挤压坯料-冷轧法。

此种方法已在工业发达国家有所见，但由于其适用品种有限，因此使用还不广。

前两种进行比较，主要差异在于后一种方法省去了铸锭加热与热轧工序，因而生产周期短、生产效率高以及节约能耗等优点，但该方法由于生产规模、合金品种以及产品规格上的限制，其适用性远不如第一种方法。

半连续铸锭加热-热轧-冷轧工艺被广泛应用在铜及铜合
金板带材生产，其最先进的生产过程是：大容量电炉熔炼和立式半连续铸造方法铸锭，在轧机允许的情况下，采用单重几吨到几十吨的锭坯进行热轧开坯，热轧后进行坯料<strongclass="keylink">机械双面铣削，铣去铸造与热轧工序带来的表面缺陷，铣面后的卷坯采用大卷重强化冷轧，中间退火与成品退火是在无氧条件下成卷进行的，并开卷清洗，在气体浮动条件下连续进行无氧化退火，并采用连续式精整剪切机列获得最终成品。

现对其中一些主要工序的工艺条件及要求作简要叙述。

1.铸锭及其加热
铜及铜合金铸锭的质量对其加工工艺性能与制品最终质量影响很大，因此对锭坯的质量要求严格t除尺寸与形状应满足要求外，铸锭的化学成分、表面与内部质量也应符合相应技术标准，且不能有冷隔、裂纹、气孔及偏析瘤等缺陷。

此外，要控制杂质成分，防止出现铋脆等问题。

在加热之前要对锭坯铣面或对其表面进行局部修刮。

对于某些复杂铜合金，如一些锡青铜容易出现锡的反偏析，为此在热轧开坯时，其铸锭必须进行均匀化处理。

某些常用铜及铜合金的热轧前加热温度、开轧温度与终轧温度范
围列于表13-8。

从表中可以看出，加热温度一般应高于开轧温度30～40℃，具体数值取决于出炉后至开轧的温度降。

从表面质量考虑，加热温度不应过高，否则会出现金属表面氧化严重，氧化损失大甚至出现表面脱锌，导致热轧开裂。

对于热轧塑性温度范围较窄的合金，加热温度要控制准确而均匀，在热轧操作时要迅速，应在进入脆性温度区之前结束轧制，即终轧温度要高于本合金脆性温度的最高值。

然而这一点在实际生产操作中较难做到，以至于出现锡磷青铜一类铸锭在热轧开坯时易轧裂、成品率较低的情况。

加热炉内气氛控制，是铜及钢合金板带材生产中一个重要问题，理想的加热气氛为中性气氛，但在实际操作中难以控制。

为此，一般紫铜及含有少量氧的铜合金宜采用中性或微氧化性气氛加热。

对于在高温下极易氧化、且氧化膜不完整易于脆裂的合金以及无氧铜等宜采用馓还原性气氛或中性气氛加热，比如锡青铜、低锌黄铜、铝青铜等。

加热钢材时，对燃料的含硫量要严格控制，因铜中渗硫时生成的Cuz0及Cu2S对合金的塑性十分有害，不仅在晶界上阻碍了再结晶使晶界强度削弱，而且当铜在氧化性气氛加热时，晶界硫化物氧化，致使热轧时开裂。

2.热轧及其坯料铣面
铜及铜合金热轧总加工率在90%&mdash;95%左右，然而在具体选用热轧总加工率时，要综合考虑合金性质、产品质量要求、轧机能力与设备条件以及锭坯的尺寸与质量等。

当总加工率确定后，便可根据某合金的允许道次加工率，确定其轧制道次。

道次加工率分配的一般规律为：开始轧制的一、二道次，为保证顺利咬入辊缝，便于使不均匀柱状晶与等轴晶铸造组织转变为加工组织，避免出现铸锭轧裂等现象，一般采用较小的变形量；轧制中间道次时，组织已逐步变成加工组织，且温度较高、塑性好、变形抗力小，应采用大道次加工率，并增大轧制速度；热轧终了道次时，由于温度较低，金属变形抗力大，塑性差的金属易出现裂边，同时为获得平直、尺寸偏差小的坯料，宜采用较小的道次加工率。

铜及铜合金扳带材生产中，国内外较广泛采用热轧后坯料表面铣削（铣面）工艺。

经热轧后的坯料在冷床上冷却并经矫平后，进入表面铣削线，通过单面或双面铣削机分别或同时铣削坯料的上下表面。

铣削工艺可以同时去除由于锭坯表面缺陷以及加热及热轧过程中产生的表面氧化、脱锌、压痕、氧化皮压入及表面裂纹等缺陷对产品质量造成的不良影响，以此来代替铣面及热轧后酸洗工艺，有利于提高产品质量，改善劳动条件。

热轧铣面时，坯料的厚度为6～20mm，铣削量根据坯料表面缺
陷情况而定。

在实际操作中，铣削量应控制在0.2&mdash;0.5mm（黄铜取下限，紫铜取上限），否则会使缺陷不能完全消除或使金属的收得率降低，使生产成本升高。

3.冷轧与冷轧机
根据工艺要求，冷轧可分为开坯、粗轧、中轧与精轧四种，之间无严格分界。

由坯料冷轧至成品的轧制规程制订包括总加工率、遐火次数、轧制道次、道次加工率及分配筹。

根据铜及铜合金的加工硬化特性，在其体分配道次加工率时，通常在退火后的第一、二道次加工率最大，以充分利用其塑性，随后加工率越来越小，呈现递减的线形规律。

用于铜及铜合金板带箔材冷轧机机型较多，除经常采用的二辊、四辊轧机外，还广泛采用多辊轧机，如六辊、八辊、十二辊、十六辊、二十辊等，一般根据轧件的特性、产品厚度等来选择使用：材料强度越高、轧件越薄，轧机轧辊数目越多。

4.退火及酸洗
在铜及铜合金板带材生产中，可能有多次退火工序出现，按其作用分为中间退火与成品退火。

中间退火是为了消除加工硬化，以提高
合金的塑性，降低变形抗力，以便于继续冷轧；成品退火是为了控制成品最终性能，保证产品符合技术要求而进行的。

由于铜及铜合金易于高温氧化，加之对其板带制品的表面粗糙度与色泽要求较高，为此生产中尽量避免氧化退火，而采用保护性气氛（惰性气体）退火或真空退火。

在实际生产操作中，为了降低成本，对于较厚的坯料，往往采用退火后酸洗-刮刷-烘干工艺，并在专门的机列上进行。

酸洗液浓度一般为5%～20%，温度30～60℃。

实际操作中，要根据酸液浓度与温度以及合金牌号质量要求等来确定酸洗时间，一般为5-30min。

为了实现快速酸洗，提高表面质量，出现了电解酸洗、超声波酸洗等新方法。

5.轧制润滑与制品表面脱脂清洗
铜及铜台金一般使用乳化液或水作为热轧、冷轧时的冷却-润滑剂，我国铜加工厂所使用的乳化液有机油、三乙醇胺及油酸配制成乳膏，再依需要配以软化水，成为一定浓度的乳化液。

为了防止轧制润滑荆残留金属表面形成污染斑，在成品检验或退火之前要进行脱脂清洗，以改善其表面质量，提高其抗腐蚀能力。

铜材的脱脂工艺为：脱脂-热水洗-冷水洗-干燥（热风或烘干）。