無鉛易切削黃銅管的生產方法
【專利摘要】本發明提供一種力學性能優異、致密度高、切削性能好的無鉛易切削黃銅管的生產方法，包括將下述質量百分比的原料Cu60～66％、Bi0.1～0.6％、Sn0.1～0.5％、Fe0.02～0.07％、Al0.2～0.8％、變質劑<0.0038％、Si0.2～0.3％、Ni<0.15％、Pb<0.15％，其余為Zn及總量不大于0.5%的雜質引鑄成實心引鑄棒→實心引鑄棒擠壓成銅管→拉伸→退火→成品銅管檢驗→成品銅管入庫的步驟。
【專利說明】
無鉛易切削黃銅管的生產方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種水暖衛浴零部件及生產方法，特別涉及一種無鉛易切削黃銅管的生產方法。
【背景技術】
[0002]鉛黃銅具有優良的冷熱加工性能、極好的切削性能和自潤滑等特點，能滿足各種形狀零部件的鑄造、鍛造、機加工、拋光等工藝，因此鉛黃銅被廣泛應用于電子電訊、家電、航天航空、汽車、五金裝飾、船舶制造以及衛浴水暖等行業。但是，鉛屬于有毒元素，在使用過程中，容易從基體中脫離，并且在后續的加工以及產品廢棄過程中，鉛都會以各種途徑進入人體，嚴重危害人體的健康，對人造血、神經系統(特別是兒童的腎及其它器官)損害很大，目前，美國、英國等先進國家已在法律方面嚴禁含鉛的飲用水黃銅閥門或管件的銷售。當鉛含量過低，黃銅的切削性能受到很大影響，嚴重影響黃銅的后續加工。
[0003]目前，我國市場上替代鉛黃銅的無鉛環保黃銅使用量相對較多的主要有鉍黃銅和硅黃銅。鉍黃銅的切削性能比較接近鉛黃銅，但鉍黃銅卻存在明顯的缺點，即對冷卻速度有很高的敏感性，容易造成開裂，另一方面無鉛鉍黃銅焊接性能差，因此給零部件加工帶來難度，這是因為鉍黃銅在300?450°C (中溫)之間有很嚴重的熱脆現象，在這一溫度段的焊接頭很容易開裂，其可靠性很值得懷疑；同時無鉛鉍黃銅在后續金屬切削加工時，如果冷卻不好也容易產生熱裂，所以鉍黃銅很難獲得廣泛的推廣和使用。作為鉛黃銅另一種替代品的硅黃銅，其優點是熱加工性能好，可焊性好，也有優良的抗脫鋅性能和抗應力腐蝕性能，但切削性能與鉍黃銅相差較多，冷加工效率低，切削時刀具易磨損;該無鉛硅黃銅，其中的銅添加量較高，一般達73?77%左右，甚至更高至79?83%，因此，原料成本也比鉍黃銅高得多。
[0004]中國專利號為ZL: 201110006965.8公開一種無鉛易切削耐腐蝕硅鉍黃銅合金，該合金由以下質量百分比的各組分組成:Cu60.0%?65.0%，Si0.6%?1.8%，Bi0.2%?1.5%，Α10.02%?0.5% ,Ni+Mn+Sn<1.5%，鑭鈰合金0.01 %?0.5%，B0.002%?0.02%，其余為鋅及總量不大于0.5%的雜質。該專利研究人員在含有硅元素的黃銅基體中添加鉍，以改善黃銅的切削性能、熱加工性能和抗應力腐蝕性能，防止材料的應力腐蝕的開裂。但是，上述專利為了顯著改善基體的切削性能，其成分中硅含量都在0.4%以上，導致材料硬度顯著增大，嚴重降低基體的切削性能，影響材料的使用性能，另外，上述專利加入含量>0.6%的Bi，不僅浪費材料成本容易形成不連續點狀分布在基體中，容易引起熱脆，影響材料的整體性能。基于此現狀，本公司開展了對無鉛易切削黃銅管的研究。
【發明內容】
[0005]針對上述問題，本發明提出一種力學性能優異、致密度高、切削性能好的無鉛易切削黃銅管的配方及其生產方法。
[0006]為解決此技術問題，本發明采取以下方案:擠壓拉制黃銅管的生產方法，包括將下述質量百分比的原料(:1160?66%、810.1?0.6%、5110.1?0.5%、卩60.02?0.07%^10.2?0.8%、變質劑〈0.0038%、5丨0.2?0.3%、祖〈0.15%、？13〈0.15%，其余為211及總量不大于
0.5%的雜質引鑄成實心引鑄棒—實心引鑄棒擠壓成銅管—拉伸—退火—成品銅管檢驗—成品銅管入庫的步驟;其中:所述引鑄實心引鑄棒的步驟，包括:
1)在工頻爐中先加入100?150Kg的無鉛硅黃銅肩，所述無鉛硅黃銅肩總加入量為總原料的20%，所述無鉛硅黃銅肩中含有N1、Pb及Fe，因此后續制備工藝中無需加入，如果后續爐前取樣檢測成分發現Fe含量不在0.02?0.07%比例范圍內的話再補入銅鐵合金或者沖淡Fe含量，將已敲碎的粒度控制在2cm內的工業硅，裝入合適直徑的銅管內，分成若干份，置于坩禍底部的銅肩上，再加入200?300kg的無鉛硅黃銅肩覆蓋，撒上2.5kg熔煉清渣劑，最后在表面覆蓋上厚度為3~5cm的煅燒木炭，打380V的高壓，讓銅肩和工業硅等原料充分溶解；
2)繼續加入余量無鉛硅黃銅肩，充分攪拌成半熔融狀態后，在低溫狀態下依次加入占上述總原料37?39%的0#鋅、0.1?0.5%的錫錠、0.1?0.6%的鉍錠；
3)加入占總原料60?66%的電解銅，當電解銅溶解3/4后，加入預熱好的占總原料0.2?
0.8%招錠，借助合金化過程中產生大量熱量來促進余下電解銅的溶解；
4)用鐘罩將可以改善引鑄棒光澤的銅鎂中間合金壓入銅液底部，充分攪拌，銅鎂合金加入量為總原料比例的0.003-0.006%；
5)當全部原料完全溶解完后，加熱到噴火狀態，靜置10?15分鐘后，取樣進行成分分析，根據成分測試結果，重新調整銅液成分，如果測出Fe元素成分占總原料比例不在0.02?0.07%范圍內的話，則需要用銅鐵合金進行微量補償，而其他主要元素都以純金屬進行補料，直至滿足成分要求為止，繼而扒渣g取光杯，判斷熔體的流動性；
6 )再次升溫至噴火狀態，靜置5?9min，使得雜質上浮，扒渣、靜置；
7)加入占總原料比例不大于0.0038%的變質細化劑，所述變質細化劑為B或Ti或Zr或任意兩者與三者以任意比混合而成，充分攪拌2?3min，靜置8?1min;
8)取樣進行拋光并進行結晶分析，若拋光面雜質點數和結晶組織形態兩者都滿足要求，即可引鑄，反之，繼續做精煉處理，直至滿足精煉要求；
9)將滿足精煉要求的含Pb及Ni量都小于0.15%的銅液倒入保溫爐中，將結晶器安裝到保溫爐上，安裝時，用牽引棒對正中心，以保證與牽引機水平；
10)最后用牽引機開始引鑄，開始引鑄前應將保溫爐中的銅水溫度升到小噴火，工業電壓為250?300V電壓，同時給水冷套中送入少量水，水量為2.5L/s，準備工作做好后開始引棒，剛開始引棒時牽引機速度調慢至40?60mm/min，直到引棒成功，引棒成功后將電壓降到180?240V，調整牽引機速度調至60?80mm/min，并打開冷卻水開關，水量為5.0L/s，引棒長度達到一米以上可將拉速調整到工藝要求的速度80?100mm/min，待引棒正常后，將牽引機同步鋸調整到需要鋸切的長度，將長銅棒鋸短成可以用來擠壓的短引鑄棒；
所述實心引鑄棒擠壓成銅管的步驟是將上述短引鑄棒盛在擠壓裝置內并利用擠壓裝置對短引鑄棒施加外力使之從擠壓裝置的擠壓模孔流出，從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法；
所述拉伸是對上述擠壓出的銅管坯料施加拉力，使其通過模孔，實現塑性變形的過程，是一種生產成品管、捧材的加工方法。
[0007]進一步改進的是:所述擠壓裝置包括擠壓筒、擠壓模、擠壓墊、擠壓軸及穿孔芯桿，所述擠壓筒內具有可容置被擠壓制品的擠壓孔，擠壓墊同軸活動穿套于擠壓孔內，擠壓筒的內壁與擠壓墊的外壁之間具有間隙以使成品銅管向前擠出，擠壓軸設于擠壓孔內所述擠壓墊的后端，穿孔芯桿依次穿過擠壓軸和擠壓墊與擠壓軸和擠壓墊同軸心設置，擠壓軸與穿孔芯桿的自由端與推壓驅動裝置相連動并通過推壓驅動裝置可同時前進或后退，所述擠壓模設于擠壓筒的出口端即擠壓筒遠離擠壓軸的那一端，所述擠壓模上設有可將被擠壓制品擠出的擠壓模孔，所述擠壓模孔具有進料端與成品端，進料端與擠壓筒的出口端相連接。
[0008]進一步改進的是:所述步驟5)中噴火的溫度為1000?1150°C。
[0009]通過采用前述技術方案，本發明的有益效果是:本發明采用特定的配方成分、特定的配比、特定的制備方法制備無鉛易切削黃銅管的生產方法，在生產過程中嚴格控制各原料的添加順序，避免各原料有效成分的燒損，配方中的硅含量在0.3%以下，在該硅含量的配比中添加0.1?0.6%的鉍，不僅顯著改善了基體的切削性能，也不會導致材料硬度顯著變大，在減少鉍材料成本的同時還避免了過多的鉍在基體中形成不連續點狀分布的現象，引起熱脆，影響材料的整體性能的缺陷，與現有技術相比，除了有較好性價比外，它有鉍黃銅和硅黃銅的優點，而相對而言又克服了他們的缺點。通過選擇最適當的添加量以得到累積效果，確保合金材料有優良的切削性能，抗腐蝕性能，冷熱加工性能和力學性能。與現有的鉍黃銅、鉛黃銅、硅黃銅相比是一種綜合性能較好的易切削材料。且本發明硅鉍黃銅顯著降低鉛對人體的危害，硅在黃銅中的鋅當量為10，其添加量應該以保留和相，并出現少量的相為宜，這樣有利于在基體中形成彌散質點，提高產品的切削性能。
[0010]生產中加入了Fe具有促進形核作用，加入適宜的Fe元素對于細化劑的形核作用起到積極作用;含量過低，細化效果不明顯，含量過高，容易引起硬質點增生，影響拋光質量，所以控制其含量為0.02-0.08% ο
[0011]本發明所使用的B、T1、Zr變質劑，可消除粗大柱狀晶，顯著細化晶粒，并且消除裂紋、麻點、氣孔等現象。
【附圖說明】
[0012]圖1為HPb59-l鉛黃銅斷肩圖；
圖2為本發明無鉛易切削黃銅斷肩圖；
圖3是普通硅黃銅末變質組織圖；
圖4是普通硅黃銅變質組織圖；
圖5是易切削硅鉍黃銅的配方變質組織圖。
[0013]圖6是本發明實施例擠壓裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]現結合和具體實施例對本發明進一步說明。
[0015]實施例一:
本發明實施例一公開一種無鉛易切削黃銅管的配方，由下述質量百分比的原料組成:(:1161.31%、810.321%、5110.157%、卩60.02%、厶10.568%、硼元素0.0036%、510.27%、N1.12%、Pb0.061 %、Zn37.13%及總量0.0394%的雜質。
[0016]上述原料配比生產無鉛易切削黃銅管的生產方法，包括如下步驟:引鑄實心引鑄棒—實心引鑄棒擠壓成銅管4拉伸4退火4成品銅管檢驗4成品銅管入庫；其中:所述引鑄實心引鑄棒的步驟，包括:
1)在工頻爐中先加入10Kg的無鉛硅黃銅肩，所述無鉛硅黃銅肩總加入量為總原料的20%，所述無鉛硅黃銅肩中含有N1、Pb及Fe，因此后續制備工藝中無需加入，如果后續爐前取樣檢測成分發現Fe含量不是占總原料的0.02%的話再補入銅鐵合金或者沖淡Fe含量，將已敲碎的粒度控制在2cm內的工業硅，裝入合適直徑的銅管內，分成若干份，置于坩禍底部的銅肩上，再加入200kg的無鉛硅黃銅肩覆蓋，撒上2.5kg熔煉清渣劑，此處的熔煉清渣劑直接采購上海旺南金屬熔劑有限公司的產品，為公知產品，這里不做詳細說明，最后在表面覆蓋上厚度為3cm的煅燒木炭，打380V的高壓，讓銅肩和工業硅等原料充分溶解；
2)繼續加入余量無鉛硅黃銅肩，充分攪拌成半熔融狀態后，在低溫狀態下依次加入占上述總原料37.13%的0#鋅、0.157%的錫錠、0.321%的鉍錠；
3)加入占總原料61.31%的電解銅，當電解銅溶解3/4后，加入預熱好的占總原料0.568%鋁錠，借助合金化過程中產生大量熱量來促進余下電解銅的溶解；
4)用鐘罩將可以改善引鑄棒光澤的銅鎂中間合金壓入銅液底部，充分攪拌，銅鎂合金加入量為總原料比例的0.003%；
5)當全部原料完全溶解完后，加熱到噴火狀態，所述噴火的溫度為100tC，靜置10分鐘后，取樣進行成分分析，根據成分測試結果，重新調整銅液成分，如果測出Fe元素成分占總原料不是0.02%的話，則需要用銅鐵合金進行微量補償，而其他主要元素都以純金屬進行補料，直至滿足成分要求為止，繼而扒渣g取光杯，判斷熔體的流動性；
6 )再次升溫至噴火狀態，靜置9min，使得雜質上浮，扒渣、靜置；
7)加入占總原料0.036%的以硼元素占主導元素的變質細化劑，充分攪拌2?3min，靜置8?1min;
8)取樣進行拋光并進行結晶分析，若拋光面雜質點數和結晶組織形態兩者都滿足要求，即可引鑄，反之，繼續做精煉處理，直至滿足精煉要求；
9)將滿足精煉要求的含Pb及Ni量都符合要求的銅液倒入保溫爐中，將結晶器安裝到保溫爐上，安裝時，用牽引棒對正中心，以保證與牽引機水平；
10)最后用牽引機開始引鑄，開始引鑄前應將保溫爐中的銅水溫度升到小噴火，工業電壓為250V電壓，同時給水冷套中送入少量水，水量為2.5L/s，準備工作做好后開始引棒，剛開始引棒時牽引機速度調慢至40mm/min，直到引棒成功，引棒成功后將電壓降到180?240V，調整牽引機速度調至80mm/min，并打開冷卻水開關，水量為5.0L/S，引棒長度達到一米以上可將拉速調整到工藝要求的速度100mm/min，待引棒正常后，將牽引機同步鋸調整到需要鋸切的長度，將長銅棒鋸短成可以用來擠壓的短引鑄棒；
所述實心引鑄棒擠壓成銅管的步驟是將上述短引鑄棒盛在擠壓裝置內并利用擠壓裝置對短引鑄棒施加外力使之從擠壓裝置的擠壓模孔流出，從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法;所述拉伸是對上述擠壓出的銅管坯料施加拉力，使其通過模孔，實現塑性變形的過程，是一種生產成品管、捧材的加工方法。
[0017]如圖6所示，所述擠壓裝置包括擠壓筒1、擠壓模2、擠壓墊3、擠壓軸4及穿孔芯桿5，所述擠壓筒I內具有可容置被擠壓制品的擠壓孔，擠壓墊3同軸活動穿套于擠壓孔內，擠壓筒I的內壁與擠壓墊3的外壁之間具有間隙以使成品銅管向前擠出，擠壓軸4設于擠壓孔內所述擠壓墊3的后端，穿孔芯桿5依次穿過擠壓軸4和擠壓墊3與擠壓軸4和擠壓墊3同軸心設置，擠壓軸4與穿孔芯桿5的自由端與推壓驅動裝置相連動并通過推壓驅動裝置可同時前進或后退，所述擠壓模2設于擠壓筒I的出口端即擠壓筒I遠離擠壓軸4的那一端，所述擠壓模2上設有可將被擠壓制品擠出的擠壓模孔21，所述擠壓模孔21具有進料端與成品端，進料端與擠壓筒I的出口端相連接。
[0018]工作時，擠壓墊3和穿孔芯桿5在擠壓軸4的推動下在擠壓筒I中前行，穿孔芯桿5的前端穿過被擠引鑄棒I，(被擠壓引鑄棒需加熱至720 °C?7600C )直達擠壓筒I的中心，被擠引鑄棒I’在擠壓墊2的推動作用下前行，由于擠壓筒I的內壁與擠壓墊3的周沿之間留有
1.6mm?2.0mm的間隙，推動過程中，此間隙被引鑄棒的表層補充，擠壓完成后，引鑄棒表層被留在了擠壓筒I內，表層可通過清理墊將其清出，而去除表層的引鑄棒則由擠壓筒I的出口端被擠進擠壓模2的進料端，最后由擠壓模2的出成品端擠出成品銅管2’。
[0019]所述拉伸是對上述擠壓出的銅管坯料施加拉力，使其通過模孔，實現塑性變形的過程，是一種生產成品管、捧材的加工方法。
[0020]銅管退火的目的與其他合金材料一樣，都是借助于一定的熱能來改變其內部組織結構，以獲得所需要的使用性能和工藝性能。
[0021]在銅管生產中，毛坯管每拉伸一次，退一次火就是細化晶粒的過程，銅管的晶粒越細化，其物理性能和抗脫鋅耐腐蝕性能就越好。
[0022]本發明采用特定的配方成分、特定的配比、特定的制備方法制備無鉛易切削黃銅管的生產方法，配方中的娃含量在0.3%以下，在該娃含量的配比中添加0.1?0.6%的祕，不僅顯著改善了基體的切削性能，也不會導致材料硬度顯著變大，在減少鉍材料成本的同時還避免了過多的鉍在基體中形成不連續點狀分布的現象，引起熱脆，影響材料的整體性能的缺陷，與現有技術相比，除了有較好性價比外，它有鉍黃銅和硅黃銅的優點，而相對而言又克服了他們的缺點。通過選擇最適當的添加量以得到累積效果，確保合金材料有優良的切削性能，抗腐蝕性能，冷熱加工性能和力學性能。與現有的鉍黃銅、鉛黃銅、硅黃銅相比是一種綜合性能較好的易切削材料。且本發明硅鉍黃銅有益于人體的健康吸收，顯著降低鉛對人體的危害，硅在黃銅中的鋅當量為10?12，其添加量應該以保留和相，并出現少量的相為宜，這樣有利于在基體中形成彌散質點，提高產品的切削性能。
[0023]配方中加入了Fe具有促進形核作用，加入適宜的Fe元素對于細化劑的形核作用起到積極作用;含量過低，細化效果不明顯，含量過高，容易引起硬質點增生，影響拋光質量，所以控制其含量為0.02-0.08% ο
[0024]本發明所使用的B、T1、Zr變質劑，可消除粗大柱狀晶，顯著細化晶粒，并且消除裂紋、麻點、氣孔等現象。
[0025]鉍和鉛一樣都是在熔融狀態下和銅無限互溶，但在固態時卻幾乎不固溶的元素。鉍脆且熔點較低，在合金中形成脆而不硬的彌散小質點，因此鉍的存在可以視為合金基體中產生的微小空間，從而割斷了基體的連續性，加上黃銅基體中存在相和微量的相，兩者都能夠成為應力集中源，產生所謂的“切口效應”，構成許多弱化微區，改善切削性能。從圖1可以看出:Hpb59-l銅肩形狀為細碎的長針狀，如圖2所示，而無鉛易切削黃銅斷肩除了有細碎的長針狀，還有一部分是小片狀和螺旋狀，整體切削力不大，加工表面光滑，滿足要求。
[0026]本發明的橫截面硬質點個數滿足O級要求(個數〈I)。
[0027]圖3、圖4和圖5為硅黃銅和硅鉍黃銅的結晶組織。從圖3可見，未經過變質的硅黃銅(硅含量0.3?0.6，無鉍元素)邊緣呈現出粗大的柱狀晶，中部為明顯的粗晶形態，這種組織形態致密度低，力學性能差，容易導致后續加工的開裂現象；圖4則為硅黃銅(硅含量0.3?
0.6%，無鉍元素)經過變質處理的組織圖，整體晶粒相對未變質來說，晶粒細小了很多，但還是顯現出粗晶形態；圖5則為無鉛易切削黃銅管的生產方法的結晶組織，從圖可以看到:組織外測為較大(厚度約為1mm)的連續均勻的粗晶環，中部為肉眼難以判斷、均勻致密的細晶區，其精煉效果優異，引鑄棒重熔時，晶粒細小，不會發生晶粒粗大而導致開裂現象。
[0028]實施例二:
本發明公開一種無鉛易切削黃銅管的配方，由下述質量百分比的原料組成:0160.12%、810.365%、5110.138%、卩60.031%、厶10.562%、鈦元素0.0025%、510.21%、N1.012%、Pb0.125%、Ζη38.43%及0.0045%的雜質。
[0029]上述原料配比生產無鉛易切削黃銅管的生產方法，包括如下步驟:引鑄實心引鑄棒—實心引鑄棒擠壓成銅管—拉伸—退火—成品銅管檢驗—成品銅管入庫；其中:所述引鑄實心引鑄棒的步驟，包括:
1)在工頻爐中先加入125Kg的無鉛硅黃銅肩，所述無鉛硅黃銅肩總加入量為總原料的20%，所述無鉛硅黃銅肩中含有N1、Pb及Fe，因此后續制備工藝中無需加入，如果后續爐前取樣檢測成分發現Fe含量不是占總原料的0.031%的話再補入銅鐵合金或者沖淡Fe含量，將已敲碎的粒度控制在2cm內的工業硅，裝入合適直徑的銅管內，分成若干份，置于坩禍底部的銅肩上，再加入250kg的無鉛硅黃銅肩覆蓋，撒上2.5kg熔煉清渣劑，最后在表面覆蓋上厚度為4cm的煅燒木炭，打380V的高壓，讓銅肩和工業硅等原料充分溶解；
2)繼續加入余量無鉛硅黃銅肩，充分攪拌成半熔融狀態后，在低溫狀態下依次加入占上述總原料38.43%的0#鋅、0.138%的錫錠、0.365%的鉍錠；
3)加入占總原料60.12%的電解銅，當電解銅溶解3/4后，加入預熱好的占總原料0.562%鋁錠，借助合金化過程中產生大量熱量來促進余下電解銅的溶解；
4)用鐘罩將可以改善引鑄棒光澤的銅鎂中間合金壓入銅液底部，充分攪拌，銅鎂合金加入量為總原料比例的0.0045%;
5)當全部原料完全溶解完后，加熱到噴火狀態，所述噴火的溫度為1100°C，靜置10?15分鐘后，取樣進行成分分析，根據成分測試結果，重新調整銅液成分，如果測出Fe元素成分占總原料不是0.031%的話，則需要用銅鐵合金進行微量補償，而其他主要元素都以純金屬進行補料，直至滿足成分要求為止，繼而扒渣g取光杯，判斷熔體的流動性；
6 )再次升溫至噴火狀態，靜置5?9min，使得雜質上浮，扒渣、靜置；
7)加入占總原料比例0.0025%鈦元素變質細化劑，充分攪拌2?3min，靜置8?1min；
8)取樣進行拋光并進行結晶分析，若拋光面雜質點數和結晶組織形態兩者都滿足要求，即可引鑄，反之，繼續做精煉處理，直至滿足精煉要求；
9)將滿足精煉要求的含Pb及Ni量都滿足要求的銅液倒入保溫爐中，將結晶器安裝到保溫爐上，安裝時，用牽引棒對正中心，以保證與牽引機水平；
10)最后用牽引機開始引鑄，開始引鑄前應將保溫爐中的銅水溫度升到小噴火，工業電壓為280V電壓，同時給水冷套中送入少量水，水量為2.5L/s，準備工作做好后開始引棒，剛開始引棒時牽引機速度調慢至50mm/min，直到引棒成功，引棒成功后將電壓降到220V，調整牽引機速度調至70mm/min，并打開冷卻水開關，水量為5.0L/s，引棒長度達到一米以上可將拉速調整到工藝要求的速度70mm/min，待引棒正常后，將牽引機同步鋸調整到需要鋸切的長度，將長銅棒鋸短成可以用來擠壓的短引鑄棒；
所述實心引鑄棒擠壓成銅管的步驟是將上述短引鑄棒盛在擠壓裝置內并利用擠壓裝置對短引鑄棒施加外力使之從擠壓裝置的擠壓模孔流出，從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法；
所述拉伸是對上述擠壓出的銅管坯料施加拉力，使其通過模孔，實現塑性變形的過程，是一種生產成品管、捧材的加工方法。所述擠壓裝置為上述實施例一中公開的擠壓裝置。
[0030]實施例三:
本發明公開一種無鉛易切削黃銅管的配方，由下述質量百分比的原料組成:0160.04%、810.348%、5110.137%、卩60.032%、厶10.560%、變質劑0.0034%、510.23%、N1.007%、Pb0.122%、Zn38.52%及總量不大于0.0006%的雜質。
[0031]所述變質劑為硼元素、鈦元素、鋯元素三者以任一混合比混合而成的混合物。
[0032]上述原料配比生產無鉛易切削黃銅管的生產方法，包括如下步驟:包括如下步驟:引鑄實心引鑄棒—實心引鑄棒擠壓成銅管—拉伸—退火—成品銅管檢驗—成品銅管入庫；其中:所述引鑄實心引鑄棒的步驟，包括:
1)在工頻爐中先加入150Kg的無鉛硅黃銅肩，所述無鉛硅黃銅肩總加入量為總原料的20%，所述無鉛硅黃銅肩中含有N1、Pb及Fe，因此后續制備工藝中無需加入，如果后續爐前取樣檢測成分發現Fe含量不是占總原料0.032 %的話再補入銅鐵合金或者沖淡Fe含量，將已敲碎的粒度控制在2cm內的工業硅，裝入合適直徑的銅管內，分成若干份，置于坩禍底部的銅肩上，再加入300kg的無鉛硅黃銅肩覆蓋，撒上2.5kg熔煉清渣劑，最后在表面覆蓋上厚度為5cm的煅燒木炭，打380V的高壓，讓銅肩和工業硅等原料充分溶解；
2)繼續加入余量無鉛硅黃銅肩，充分攪拌成半熔融狀態后，在低溫狀態下依次加入占上述總原料38.52%的0#鋅、0.137%的錫錠、0.348%的鉍錠；
3)加入占總原料60.04%的電解銅，當電解銅溶解3/4后，加入預熱好的占總原料0.560%鋁錠，借助合金化過程中產生大量熱量來促進余下電解銅的溶解；
4)用鐘罩將可以改善引鑄棒光澤的銅鎂中間合金壓入銅液底部，充分攪拌，銅鎂合金加入量為總原料比例的0.006%；
5)當全部原料完全溶解完后，加熱到噴火狀態，靜置10?15分鐘后，取樣進行成分分析，根據成分測試結果，重新調整銅液成分，如果測出Fe元素成分占總原料比例不是0.031%的話，則需要用銅鐵合金進行微量補償，而其他主要元素都以純金屬進行補料，直至滿足成分要求為止，繼而扒渣g取光杯，判斷熔體的流動性；
6 )再次升溫至噴火狀態，靜置5?9min，使得雜質上浮，扒渣、靜置；
7)加入占總原料0.0034%的變質細化劑，所述變質細化劑為B或Ti或Zr或任意兩者與三者以任意比混合而成，充分攪拌2?3min，靜置8?1min;
8)取樣進行拋光并進行結晶分析，若拋光面雜質點數和結晶組織形態兩者都滿足要求，即可引鑄，反之，繼續做精煉處理，直至滿足精煉要求；
9)將滿足精煉要求的含Pb及Ni量都小于0.15%的銅液倒入保溫爐中，將結晶器安裝到保溫爐上，安裝時，用牽引棒對正中心，以保證與牽引機水平； 10)最后用牽引機開始引鑄，開始引鑄前應將保溫爐中的銅水溫度升到小噴火，工業電壓為300V電壓，同時給水冷套中送入少量水，水量為2.5L/S，準備工作做好后開始引棒，剛開始引棒時牽引機速度調慢至60mm/min，直到引棒成功，引棒成功后將電壓降到240V，調整牽引機速度調至80mm/min，并打開冷卻水開關，水量為5.0L/s，引棒長度達到一米以上可將拉速調整到工藝要求的速度100mm/min，待引棒正常后，將牽引機同步鋸調整到需要鋸切的長度，將長銅棒鋸短成可以用來擠壓的短引鑄棒；
所述實心引鑄棒擠壓成銅管的步驟是將上述短引鑄棒盛在擠壓裝置內并利用擠壓裝置對短引鑄棒施加外力使之從擠壓裝置的擠壓模孔流出，從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法;所述拉伸是對上述擠壓出的銅管坯料施加拉力，使其通過模孔，實現塑性變形的過程，是一種生產成品管、捧材的加工方法。所述擠壓裝置為上述實施例一中公開的擠壓裝置。
[0033]以上所記載，僅為利用本創作技術內容的實施例，任何熟悉本項技藝者運用本創作所做的修飾、變化，皆屬本創作主張的專利范圍，而不限于實施例所揭示者。
【主權項】
1.無鉛易切削黃銅管的生產方法，其特征在于:包括將下述質量百分比的原料Cu60?66%、810.1?0.6%、5110.1?0.5%、卩60.02?0.07%、厶10.2?0.8%、變質劑〈0.0038%、S1.2?0.3%、Ni〈0.15%、Pb〈0.15%，其余為Zn及總量不大于0.5%的雜質引鑄成實心引鑄棒—實心引鑄棒擠壓成銅管—拉伸—退火—成品銅管檢驗—成品銅管入庫的步驟;其中:所述引鑄實心引鑄棒的步驟，包括: 1)在工頻爐中先加入100?150Kg的無鉛硅黃銅肩，所述無鉛硅黃銅肩總加入量為總原料的20%，所述無鉛硅黃銅肩中含有N1、Pb及Fe，因此后續制備工藝中無需加入，如果后續爐前取樣檢測成分發現Fe含量不在0.02?0.07%比例范圍內的話再補入銅鐵合金或者沖淡Fe含量，將已敲碎的粒度控制在2cm內的工業硅，裝入合適直徑的銅管內，分成若干份，置于坩禍底部的銅肩上，再加入200?300kg的無鉛硅黃銅肩覆蓋，撒上2.5kg熔煉清渣劑，最后在表面覆蓋上厚度為3~5cm的煅燒木炭，打380V的高壓，讓銅肩和工業硅等原料充分溶解； 2)繼續加入余量無鉛硅黃銅肩，充分攪拌成半熔融狀態后，在低溫狀態下依次加入占上述總原料37?39%的0#鋅、0.1?0.5%的錫錠、0.1?0.6%的鉍錠； 3)加入占總原料60?66%的電解銅，當電解銅溶解3/4后，加入預熱好的占總原料0.2?0.8%招錠，借助合金化過程中產生大量熱量來促進余下電解銅的溶解； 4)用鐘罩將可以改善引鑄棒光澤的銅鎂中間合金壓入銅液底部，充分攪拌，銅鎂合金加入量為總原料比例的0.003-0.006%； 5)當全部原料完全溶解完后，加熱到噴火狀態，靜置10?15分鐘后，取樣進行成分分析，根據成分測試結果，重新調整銅液成分，如果測出Fe元素成分占總原料比例不在0.02?0.07%范圍內的話，則需要用銅鐵合金進行微量補償，而其他主要元素都以純金屬進行補料，直至滿足成分要求為止，繼而扒渣g取光杯，判斷熔體的流動性； 6 )再次升溫至噴火狀態，靜置5?9min，使得雜質上浮，扒渣、靜置； 7)加入占總原料比例不大于0.0038%的變質細化劑，所述變質細化劑為B或Ti或Zr或任意兩者與三者以任意比混合而成，充分攪拌2?3min，靜置8?1min; 8)取樣進行拋光并進行結晶分析，若拋光面雜質點數和結晶組織形態兩者都滿足要求，即可引鑄，反之，繼續做精煉處理，直至滿足精煉要求； 9)將滿足精煉要求的含Pb及Ni量都小于0.15%的銅液倒入保溫爐中，將結晶器安裝到保溫爐上，安裝時，用牽引棒對正中心，以保證與牽引機水平； 10)最后用牽引機開始引鑄，開始引鑄前應將保溫爐中的銅水溫度升到小噴火，工業電壓為250?300V電壓，同時給水冷套中送入少量水，水量為2.5L/s，準備工作做好后開始引棒，剛開始引棒時牽引機速度調慢至40?60mm/min，直到引棒成功，引棒成功后將電壓降到180?240V，調整牽引機速度調至60?80mm/min，并打開冷卻水開關，水量為5.0L/s，引棒長度達到一米以上可將拉速調整到工藝要求的速度80?100mm/min，待引棒正常后，將牽引機同步鋸調整到需要鋸切的長度，將長銅棒鋸短成可以用來擠壓的短引鑄棒； 所述實心引鑄棒擠壓成銅管的步驟是將上述短引鑄棒盛在擠壓裝置內并利用擠壓裝置對短引鑄棒施加外力使之從擠壓裝置的擠壓模孔流出，從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法； 所述拉伸是對上述擠壓出的銅管坯料施加拉力，使其通過模孔，實現塑性變形的過程，是一種生產成品管、捧材的加工方法。2.根據權利要求6所述的無鉛易切削黃銅管的生產方法，其特征在于:所述擠壓裝置包括擠壓筒、擠壓模、擠壓墊、擠壓軸及穿孔芯桿，所述擠壓筒內具有可容置被擠壓制品的擠壓孔，擠壓墊同軸活動穿套于擠壓孔內，擠壓筒的內壁與擠壓墊的外壁之間具有間隙以使成品銅管向前擠出，擠壓軸設于擠壓孔內所述擠壓墊的后端，穿孔芯桿依次穿過擠壓軸和擠壓墊與擠壓軸和擠壓墊同軸心設置，擠壓軸與穿孔芯桿的自由端與推壓驅動裝置相連動并通過推壓驅動裝置可同時前進或后退，所述擠壓模設于擠壓筒的出口端即擠壓筒遠離擠壓軸的那一端，所述擠壓模上設有可將被擠壓制品擠出的擠壓模孔，所述擠壓模孔具有進料端與成品端，進料端與擠壓筒的出口端相連接。3.根據權利要求1所述的無鉛易切削黃銅管的生產方法，其特征在于:所述步驟5)中噴火的溫度為1000?1150°C。
【文檔編號】C22C9/04GK105886836SQ201610463921
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】王秋燕, 陳永祿, 張海高, 彭秀華, 王文華, 盧清鋒
【申請人】龍巖市鴻航金屬科技有限公司