白銅B19薄板生產(chǎn)工藝初探

馬得江

（江西銅業(yè)加工事業(yè)部 銅材有限公司，江西 貴溪 335424）

白銅B19薄板生產(chǎn)工藝初探

馬得江

（江西銅業(yè)加工事業(yè)部 銅材有限公司，江西 貴溪 335424）

通過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐摸索，采用帶式法成功研發(fā)出了白銅B19薄板產(chǎn)品，優(yōu)化了白銅B19薄板生產(chǎn)工藝，掌握了其冷熱加工性能。試制結(jié)果表明，從軋制過(guò)程來(lái)看，B19類(lèi)似于可塑性較好的紫銅，但區(qū)別于紫銅的是其硬化速率較快，導(dǎo)熱系數(shù)低，對(duì)爐子控制性能與軋機(jī)控制性能進(jìn)行比較，爐子控制性能穩(wěn)定、工藝合理，且摸索出了消除內(nèi)應(yīng)力退火工藝。

白銅B19薄板；軋機(jī)控制性能；爐子控制性能；硬化速率；導(dǎo)熱系數(shù)；消除內(nèi)應(yīng)力退火

1 引言

B19白銅為結(jié)構(gòu)銅鎳合金，具有較強(qiáng)的耐蝕性和良好的力學(xué)性能，在熱態(tài)及冷態(tài)下壓力加工性良好，在高溫和低溫下仍能保持高的強(qiáng)度和塑性，但切削性較差。常用于制造在腐蝕性環(huán)境中工作的精密儀表零件，金屬網(wǎng)，化工機(jī)械零件以及醫(yī)療器具［1,3］。

用帶式法試制生產(chǎn)B19薄板，據(jù)有關(guān)資料綜合分析，如何選擇裝爐方式、入爐方式以縮短加熱時(shí)間，如何選擇工藝路線以解決因表面氧化用硫酸洗不凈［2］，如何解決冷熱軋制易粘輥、銑面粘刀，如何確定冷軋總加工率，如何確定中間退火工藝，是否需要消除內(nèi)應(yīng)力等問(wèn)題是試制過(guò)程中亟需解決的問(wèn)題。因而，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，針對(duì)白銅B19薄板試制生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析、研究，十分必要。

2 帶式法試制生產(chǎn)狀況

2.1 產(chǎn)品規(guī)格

白銅B19薄板試制產(chǎn)品規(guī)格，詳見(jiàn)表1。

表1 白銅B19試制產(chǎn)品規(guī)格

2.2 試制工藝流程

2.3 工序工藝規(guī)程

（1）熱軋工藝參數(shù)（見(jiàn)表2）。

表2 熱軋工藝參數(shù)

熱軋的主要技術(shù)要求是：①操作者應(yīng)嚴(yán)格按壓下規(guī)程進(jìn)行操作，且做好軋制溫度、爐溫、終軋溫度、道次降溫等記錄；②為提高重油的霧化效果，可在重油中摻入柴油，使之稀釋并降低粘度，還可改善爐內(nèi)氣氛；③熱軋件不得出現(xiàn)中部及邊部裂紋，應(yīng)合理控制冷卻水流量，使輥?zhàn)永鋮s，潤(rùn)滑狀況良好，避免粘輥現(xiàn)象；④軋件橫向公差應(yīng)控制在0.10mm以?xún)?nèi)，縱向公差應(yīng)控制在0.45mm以?xún)?nèi)，鐮刀彎每米不超過(guò)8.0mm；⑤若爐子升溫較快，加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可采用高溫入爐或提高爐膛壓力；⑥熱軋過(guò)程中，若出現(xiàn)晶粒粗大而造成熱裂現(xiàn)象，可在頭幾道次采用大加工率破碎晶粒，且保證軋件內(nèi)外組織的均一性；⑦若出現(xiàn)含硫量過(guò)高而產(chǎn)生熱裂，可采用均勻化退火對(duì)鑄錠進(jìn)行處理。

（2）銑面工藝。

銑面采用的銑削設(shè)備為T(mén)P-179銑床；條坯尺寸為：12mm×450mm×10500mm；雙面各銑削量為：0.5mm或視條坯表面質(zhì)量而定；銑面后條坯尺寸為：11mm×450mm×10500mm。

（3）粗軋工藝（見(jiàn)表3）。

表3 粗軋工藝

粗軋機(jī)終軋尺寸將決定Φ250軋機(jī)的退火次數(shù)，當(dāng)2.5mm×450mm×…mm坯料供Φ250軋機(jī)時(shí)，將是1次中間退火，1次銑條退火，當(dāng)2.0mm×450mm×…mm坯料供Φ250時(shí)，只1次銑條退火即可。

粗軋的主要技術(shù)要求是：①版型平整，不得有波浪、裙邊、裂紋等缺陷；②橫向公差（厚度）控制在0.04mm以?xún)?nèi)，縱向厚度公差控制在0.20mm以?xún)?nèi)；③撓度每米不超過(guò)0.50mm；④因?yàn)锽19冷加工硬化速率較快，故而加大頭一道次加工率。

（4）中間退火工藝（見(jiàn)表4）。

表4 中間退火工藝

（5）預(yù)精軋工藝（見(jiàn)表5）。

表5 預(yù)精軋工藝

（6）銑條0.5/0.6×450×1500mm軋制工藝（見(jiàn)表6）。

表6 銑條0.5/0.6×450×1500mm軋制工藝

（7）銑條退火工藝（見(jiàn)表7）。

表7 銑條退火工藝

（8）精軋工藝（見(jiàn)表8）。

表8 精軋工藝

（9）剪切工藝（見(jiàn)表9）。

表9 剪切工藝

3 存在工藝技術(shù)問(wèn)題及處理

3.1 試制情況對(duì)比分析

B19薄板帶式法生產(chǎn)跟蹤試制共3次，其余轉(zhuǎn)為正常生產(chǎn)。第一次試制工藝基本按大綱工藝進(jìn)行：

由于第一次1m軋機(jī)多1次中間退火，易劃傷表面，且加工率控制性能不大穩(wěn)定，故第二次試制工藝為：

由于第二次試制工藝合理，控制性能穩(wěn)定，且摸索出消除內(nèi)應(yīng)力退火工藝。

第三次以及以后的正常生產(chǎn)均采用此工藝路線。

3.2 技術(shù)問(wèn)題及其處理

3.2.1 鑄錠加熱問(wèn)題

由于B19的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.092卡/厘米·秒·℃與紫銅的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.908卡/厘米·秒·℃及黃銅的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.3卡/厘米·秒·℃相比，加熱過(guò)程相對(duì)緩慢，耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，為解決此問(wèn)題，采用高溫入爐的方式［4］。先將爐溫提高至1080℃再裝爐，裝爐10塊，采用2-0-2方式裝爐。環(huán)形爐加熱最高溫度為1350℃，而爐膛壓力有限，故高溫區(qū)爐子提溫較難，在該溫度下?tīng)t溫幾近保溫態(tài)，此時(shí)裝料熱交換較充分，料能夠大量吸熱；而爐膛則維持一種動(dòng)態(tài)平衡。所以高溫入爐能夠迅速提高料溫，縮短加熱時(shí)間。

3.2.2 B19表面氧化處理問(wèn)題

B19酸洗需用硝酸，因無(wú)硝酸槽，故不走酸洗路線，為避免B19中間退火氧化，熱軋銑面冷軋后，均采用光亮退火。

3.2.3 冷熱軋粘輥及銑面粘刀問(wèn)題

由于白銅發(fā)粘，冷熱軋易粘輥。籍此，熱軋因冷卻水流量大，冷卻潤(rùn)滑充分，未出現(xiàn)粘輥，而Φ250軋機(jī)冷軋時(shí)，第一次試制由于乳液量控制較小，冷卻潤(rùn)滑不好，出現(xiàn)了粘輥。第二次試制冷軋時(shí)，每次軋制時(shí)乳液量開(kāi)至最大，改善了潤(rùn)滑條件，未出現(xiàn)粘輥，以后的試制過(guò)程均無(wú)粘輥現(xiàn)象。

熱軋后銑面，出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，每次減少銑削量采用多遍銑，不僅生產(chǎn)周期長(zhǎng)，且電耗增加，該現(xiàn)象在以后的生產(chǎn)中多次出現(xiàn)，將作為一個(gè)遺留問(wèn)題待將來(lái)解決。

3.2.4 白銅硬化速率及總加工率問(wèn)題

白銅由于含鎳，冷軋過(guò)程中變形抗力較大，且硬化速率較快，因而總加工率范圍不如紫銅那么大，但B19與Bzn15-20、B30等白銅相比，又有其特點(diǎn)。冷軋屈服極限與總加工率的關(guān)系，見(jiàn)圖1。從圖1可看出，B19在ε＜40%范圍內(nèi)硬化速度較T2等大一些，但比Bzn15-20 、Bzn17-18-1.8及Ni要小得多。因而冷加工性能比其它牌號(hào)白銅好得多。B19硬化曲線示意圖，見(jiàn)圖2。

圖1 冷軋屈服極限與總加工率的關(guān)系

圖2 B19硬化曲線

從圖2看出，當(dāng)B19冷軋總加工率大于40%時(shí)，其不再出現(xiàn)明顯的硬化，也即曲線幾近保持水平段，這就是B19可塑性極強(qiáng)的原因，由于總加工率超過(guò)40%以后，流動(dòng)屈服極限無(wú)明顯變化，加工率范圍可大大提高，這就是B19冷軋?zhí)匦杂行╊?lèi)似紫銅T2的原因。

在第三次試制曾做過(guò)實(shí)驗(yàn)，將熱軋銑面后的10mm厚B19料經(jīng)1m軋機(jī)軋制后，未經(jīng)中間退火再上Φ250軋機(jī)軋至0.8mm成品，并未出現(xiàn)軋裂現(xiàn)象。

上述特性包括總加工率范圍類(lèi)似于紫銅，因而可考慮當(dāng)軋機(jī)能力較大且料又稍厚的狀況下，取消冷軋中間退火，但成品必須采取消除內(nèi)應(yīng)力退火。

3.2.5 軋機(jī)控制性能與爐子控制性能比較

從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始便進(jìn)行了軋機(jī)控制性能與爐子控制性能比較（見(jiàn)表10）。

表10 軋機(jī)控制性能與爐子控制性能比較

從表10看出，延伸率δ有合格的（δ＞3）也有不合格的（δ＜3），且參差不齊，軋機(jī)控制不住。爐子控制性能，機(jī)械性能優(yōu)良且值高，操作過(guò)程易控制［5］，在試制過(guò)程和正常生產(chǎn)過(guò)程由于采用了爐子控制性能，所以未出現(xiàn)不合格產(chǎn)品。

3.2.6 消除內(nèi)應(yīng)力退火工藝摸索

消除內(nèi)應(yīng)力退火為爐子控制性能的把關(guān)工序。退火前，B19料均受到很大的加工率，約80%左右。這樣由于晶粒的急劇破碎及不均勻變形的存在，軋件便產(chǎn)生畸變，從而導(dǎo)致附加內(nèi)應(yīng)力的存在［6］。

消除內(nèi)應(yīng)力退火應(yīng)低于合金的再結(jié)晶溫度，而B(niǎo)19再結(jié)晶溫度約為490℃，所以，可擬定消除內(nèi)應(yīng)力退火溫度為430℃左右，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)摸索可確定消除內(nèi)應(yīng)力退火工藝為：定溫：430℃；保溫：4h；冷卻時(shí)間：8h。

在爐子控制性能退火中，出現(xiàn)了退火硬化現(xiàn)象。表11數(shù)據(jù)是退火前后同一張料比較。

表11 同一張料退火前后對(duì)比

退火硬化對(duì)再結(jié)晶退火則難以理解，對(duì)于消除內(nèi)應(yīng)力退火則不足為奇，不僅是B19具有的特性，即便是H68等一些合金也存在此現(xiàn)象。這是因?yàn)橄齼?nèi)應(yīng)力退火消除了冷軋過(guò)程中的不均勻變形及晶格畸變引起的內(nèi)應(yīng)力，使晶間結(jié)合力得到加強(qiáng)，綜合機(jī)械性能得以提高。

4 結(jié)論

（1）本次試制摸清了B19的冷熱軋?zhí)匦?，冷軋總加工率可達(dá)90%。

（2）爐子控制性能較軋機(jī)控制性能穩(wěn)定，確定了消除內(nèi)應(yīng)力退火工藝，且摸索出一條經(jīng)濟(jì)、合理的生產(chǎn)工藝路線。

（3）由于B19在冷軋加工率40%以上無(wú)明顯加工硬化，因而在軋機(jī)能力允許、成品尺寸相等的狀況下，可考慮摸索取消冷軋中間退火工藝。

（4）B19熱軋后銑面粘刀問(wèn)題有待進(jìn)一步解決。

［1］重有色金屬材料加工手冊(cè)編寫(xiě)組.重有色金屬加工手冊(cè)第一分冊(cè)[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社, 1979:336-337.

［2］重有色金屬材料加工手冊(cè)編寫(xiě)組.重有色金屬加工手冊(cè)第三分冊(cè)[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社, 1979:91, 96-99.

［3］北方交大材料系編寫(xiě)組. 金屬材料學(xué)[M]. 北京:中央廣播電視大學(xué)出版社, 1984:287.

［4］田榮璋, 王祝堂. 銅合金及其加工手冊(cè)[M]. 長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社, 2002:612-613, 621.

［5］向覺(jué)安. 銅及銅合金板帶材生產(chǎn)熱處理爐及工藝評(píng)價(jià)[J]. 銅加工, 1993(2):105-119.

［6］趙祖德, 姚良均, 郭鴻運(yùn), 等. 銅及銅合金材料手冊(cè)[M]. 北京:科學(xué)出版社, 1993:54-59.

The Preliminary Production Process of Cupronickel B19 Sheet

MA De-Jiang
（Copper Products Co. Ltd of Processing Business Division, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

Through the long-term production practice, the cupronickel B19 sheet products was developed successfullyby belt type method. It has optimized the cupronickel B19 sheet production process, and mastered the hot and cold processing performance. Test results show that，from the point of rolling process, B19 is similar to the plasticity of good copper, but the difference is that the hardening rate is faster in copper, To compare the furnace control performance with rolling mill control performanc, the furnace control performance is stable, and the process is reasonable. Wefound the internal stress relief annealing process.

cupronickel B19 sheet；mill control performance；the furnace control performance；hardening rate；thermal conductivity；internal stress relief annealing

TG33

A

1009-3842（2016）06-0022-07

2015-08-24

馬得江（1962-），男，甘肅靖遠(yuǎn)人，壓力加工工程師，主要從事有色金屬熔煉及加工研究。E-mail:madejiang1962@163.com