一種金屬排的短流程加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬排的短流程加工方法。
技術(shù)背景
[0002]以銅排、銅合金排、鋁排、鋁合金排等為代表的金屬排由于具有特殊的形狀和良好的導(dǎo)電性能、高的強度、高的硬度等優(yōu)異性能，在電力電子、航空航天、交通機械、建筑機電、冶金化工、國防軍工以及日常生活等領(lǐng)域用途廣泛，市場需求量大。
[0003]目前金屬排的生產(chǎn)工藝主要包括乳制法、傳統(tǒng)擠壓法和連續(xù)擠壓法等。乳制法是采用冷型半連鑄或冷型連鑄生產(chǎn)金屬鑄錠，然后加熱鑄錠，緊接著進行多道次粗乳、多道次中乳，經(jīng)過鋸切、酸洗后，進行一道次拉拔成形金屬排；傳統(tǒng)擠壓法采用冷型半連鑄或冷型連鑄生產(chǎn)金屬鑄錠，然后鋸切、加熱鑄錠，緊接著進行臥式擠壓，再經(jīng)過酸洗、校直，后續(xù)多道次拉拔，完成退火后進行一道次精整拉拔成形金屬排；連續(xù)擠壓法采用上引冷型連鑄生產(chǎn)金屬桿坯，后續(xù)連續(xù)擠壓成形金屬排坯，然后進行一道次拉拔成形金屬排。這三種工藝生產(chǎn)金屬排時采用的鑄坯都是冷型半連鑄法或冷型連鑄法制備的，其鑄造時的鑄型為水冷銅鑄型，采用循環(huán)水冷卻，鑄型溫度遠低于金屬的固相線溫度，為冷卻鑄型，將獲得從鑄坯表面往芯部的凝固組織分別為細小等軸晶、垂直于表面的柱狀晶和粗大等軸晶的鑄坯，鑄坯內(nèi)部容易出現(xiàn)偏析、疏松、縮孔等缺陷，塑性加工性能普遍不好，鑄坯表面質(zhì)量較差，后續(xù)變形前一般需要增加銑面或酸洗等工序，而且都需要經(jīng)過熱乳、熱擠或連續(xù)擠壓，導(dǎo)致變形過程中金屬的微觀組織會發(fā)生再結(jié)晶，最終形成等軸狀的多晶組織，不僅增加了生產(chǎn)所需能耗與設(shè)備投資、提高了生產(chǎn)成本，而且所成形金屬排的導(dǎo)電性和耐彎折性等質(zhì)量及其穩(wěn)定性較差，降低了材料利用率、成品率與生產(chǎn)率?？傊鲜鼋饘倥偶庸すに嚧嬖谥に嚵鞒涕L、工序復(fù)雜，能耗大，材料利用率低，產(chǎn)品的質(zhì)量不易控制、性能難以滿足不斷提出的高標(biāo)準(zhǔn)使用要求以及生產(chǎn)成本高等共性問題。
[0004]控溫鑄型連鑄法(包括熱型連鑄法、兩相區(qū)連鑄法和溫型連鑄法)是新近開發(fā)的一類金屬高效連鑄制備新方法，其原理是通過將連鑄的鑄型溫度控制在金屬的液相線溫度以上(熱型連鑄法)或金屬的固相線溫度和液相線溫度之間(兩相區(qū)連鑄法)或低于金屬的固相線溫度且高于冷卻鑄型溫度的范圍內(nèi)(溫型連鑄法)，構(gòu)成加熱鑄型或兩相區(qū)鑄型或低熱鑄型，并在鑄型出口附近對已凝固金屬進行強制冷卻，使金屬在離開鑄型出口前完成凝固，實現(xiàn)連鑄成形?？販罔T型連鑄法所制備的金屬帶坯表面質(zhì)量優(yōu)良(光潔度好、無氧化皮和裂紋等缺陷)，內(nèi)部組織致密(無疏松和縮孔等)，可不進行銑面直接進行冷加工成形；金屬帶坯具有沿長度方向取向度高的柱狀晶組織，十分有利于后續(xù)冷加工(如乳制、拉拔)延伸變形，且有利于提高導(dǎo)電、強度、耐蝕和耐彎折等性能；金屬帶坯成分均勻，產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性好。
[0005]因此，控溫鑄型連鑄法為金屬排的短流程、高效制備提供了嶄新的途徑，以該方法為基礎(chǔ)，可以開發(fā)高性能金屬排的短流程加工方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對金屬排現(xiàn)有生產(chǎn)方法的工藝流程長、工序復(fù)雜，能耗大，材料利用率低，產(chǎn)品質(zhì)量難以控制，產(chǎn)品的性能難以滿足不斷提出的高標(biāo)準(zhǔn)使用要求以及生產(chǎn)成本尚等冋題，為尚效生廣優(yōu)質(zhì)金屬排，提尚成材率，降低生廣成本，提尚廣品質(zhì)量和性能，提供一種控溫鑄型連鑄與拉拔相結(jié)合的金屬排短流程加工方法。
[0007]—種金屬排的短流程加工方法，具體工藝如下:
[0008]采用控溫鑄型連鑄法制備出表面光滑、具有沿長度方向取向度高的柱狀晶組織、厚度2?70mm、寬度10?650mm的金屬帶還；在室溫至低于金屬帶還再結(jié)晶溫度20?50°C的溫度下，對金屬帶坯進行I?5道次的拉拔成形金屬排，拉拔道次變形率為2%?40%。
[0009]控溫鑄型連鑄法是熱型連鑄法、兩相區(qū)連鑄法或溫型連鑄法，結(jié)構(gòu)采用下拉式、弧形式、水平式或上引式中的任何一種。
[0010]可以利用控溫鑄型連鑄法制備寬幅金屬帶坯，提高產(chǎn)量，同時也可以庫存部分寬幅金屬帶坯，滿足生產(chǎn)急需或柔性生產(chǎn)需要，在此基礎(chǔ)上在室溫下對控溫鑄型連鑄法制備的寬幅金屬帶坯進行平行于長度方向的分切，獲得多根具有相同寬度或不同寬度的金屬帶坯，采用分切后的金屬帶坯在室溫至低于金屬帶坯再結(jié)晶溫度20?50°C的溫度下進行I?5道次的拉拔成形金屬排，拉拔道次變形率為2%?40%，從而可以利用同一寬幅金屬帶坯拉拔成形出多根相同寬度或不同寬度的金屬排，提高生產(chǎn)效率，或滿足實際應(yīng)用中隨時對不同寬度金屬排提出的需求，實現(xiàn)金屬排的高效靈活生產(chǎn)，降低成本。
[0011]可以利用控溫鑄型連鑄法制備厚度較大的金屬帶坯，提高產(chǎn)量，同時也可以庫存部分厚度較大的金屬帶坯，滿足生產(chǎn)急需或柔性生產(chǎn)需要，在此基礎(chǔ)上在室溫至低于金屬帶坯再結(jié)晶溫度20?50°C的溫度下對控溫鑄型連鑄法制備的厚度較大的金屬帶坯進行I道次乳制獲得金屬帶材，乳制壓下率為10%?50%，采用金屬帶材在室溫至低于金屬帶材再結(jié)晶溫度20?50°C的溫度下進行I?5道次的拉拔成形金屬排，拉拔道次變形率為2%?40%，從而可以利用同一厚度金屬帶坯乳制獲得不同厚度的金屬帶材，然后拉拔成形不同厚度的金屬排，提高生產(chǎn)效率，或滿足實際應(yīng)用中隨時對不同厚度金屬排提出的需求，實現(xiàn)金屬排的高效靈活生產(chǎn)，降低成本。
[0012]可以利用控溫鑄型連鑄法制備寬幅且厚度較大的金屬帶坯，提高產(chǎn)量，同時也可以庫存部分寬幅且厚度較大的金屬帶坯，滿足生產(chǎn)急需或柔性生產(chǎn)需要，在此基礎(chǔ)上在室溫至低于金屬帶坯再結(jié)晶溫度20?50°C的溫度下對控溫鑄型連鑄法制備的寬幅且厚度較大的金屬帶坯進行I道次乳制獲得金屬帶材，乳制壓下率為10%?50%，在室溫下對乳制后的寬幅金屬帶材進行平行于長度方向的分切，獲得多根具有相同寬度或不同寬度的金屬帶材，采用分切后的金屬帶材在室溫至低于金屬帶材再結(jié)晶溫度20?50°C的溫度下進行I?5道次的拉拔成形金屬排，拉拔道次變形率為2%?40%，從而可以利用同一寬幅和厚度的金屬帶坯通過乳制和拉拔后成形出多根相同寬度或不同寬度以及不同厚度的金屬排，提高生產(chǎn)效率，或滿足實際應(yīng)用中隨時對不同寬度或不同厚度金屬排提出的需求，實現(xiàn)金屬排的高效靈活生產(chǎn)，降低成本。
[0013]乳制或拉拔過程中對金屬帶坯或金屬帶材溫度的控制是通過在線感應(yīng)加熱方式實現(xiàn)的，并且采用氮氣、惰性氣體或氮氣和氫氣的混合氣體進行在線保護。
[0014]可以根據(jù)實際使用需要，對拉拔成形金屬排進行退火處理，退火溫度低于金屬排的再結(jié)晶溫度20?50°C以下、退火時間I?5h。
[0015]金屬排的斷面形狀為直角、圓角、圓邊或全圓邊的矩形斷面或異型斷面。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0017]1、采用控溫鑄型連鑄法制備的金屬帶坯作為坯料，由于該金屬帶坯的表面質(zhì)量優(yōu)良(光潔度好、無氧化皮和裂紋等缺陷)，內(nèi)部組織致密(無疏松和縮孔等)，不需進行銑面可直接進行后續(xù)塑性加工(乳制和拉拔)，提高了材料利用率，減少了工序，提高了成材率，降低了生產(chǎn)成本。
[0018]2、控溫鑄型連鑄法制備的金屬帶坯具有沿長度方向取向度高的柱狀晶組織，在沿長度方向延伸加工(乳制和拉拔)過程中，能保持很好的塑性加工能力，并且變形過程中金屬的微觀組織不會發(fā)生再結(jié)晶，變形后仍然能保留沿長度方向取向度高的微觀組織，有利于獲得高導(dǎo)電率、很好的耐彎折性、較高的強度和硬度等優(yōu)異性能的金屬排。
[0019]3、本發(fā)明所提供的金屬排加工方法與傳統(tǒng)的加工方法相比，取消了加熱、銑面、酸洗或連續(xù)擠壓等工序，縮短了工藝流程，提高了產(chǎn)量和生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源，實現(xiàn)了高效靈活生產(chǎn)或柔性生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本，有利于隨時滿足市場對不同規(guī)格金屬排的需求。
【具體實施方式】