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黄铜管“连铸—冷轧法”生产技术研究

作　者: 周玉雄
导　师: 林高用; 赵祥伟
学　校: 中南大学
专　业: 材料计算科学与虚拟工程
关键词: “连铸-冷轧”法挤压法黄铜管水平连铸空心管坯皮尔格冷轧开坯
分类号: TG339
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

传统的黄铜管生产工艺主要采用“半连续(连续)实心锭—穿孔挤压—(冷轧)—拉伸”法,即挤压法。然而,挤压法生产黄铜管存在工艺流程长、能耗高、成品率较低等缺点,该方法现在逐渐受到新型的高效短流程铜管生产技术的挑战。因此,本文探索了采用一种无挤压工序的“水平连铸空心锭—冷轧开坯—拉拔”的高效短流程新工艺—“连铸-冷轧”法进行热交换用H65、H80及耐腐蚀用HAl77-2黄铜管生产,与挤压法相比,该法能显著缩短工艺流程、降低能耗和提高成品率。本文重点对“连铸-冷轧”法中的两道关键技术,即水平连铸空心管坯和皮尔格冷轧开坯技术进行深入研究。水平连铸空心管坯时,重点研究铸造温度、冷却水压和拉坯制度等工艺参数对管坯表面质量和组织的影响规律,并对水平连铸过程出现的缺陷进行分析,通过不断调整和优化工艺参数,最终成功制备良好表面质量与组织的空心管坯。空心管坯皮尔格冷轧时,本文以实验与数值模拟相结合重点考察了冷轧加工率、送进量和润滑情况对皮尔格冷轧管质量的影响,通过适当降低加工率、送进量,同时加强对管坯的润滑和冷却,从而成功实现H65、H80和HAl77-2黄铜管的皮尔格冷轧开坯。对“连铸-冷轧”法新工艺与挤压法传统工艺生产的H65、H80和HAl77-2黄铜管的组织与性能、成品尺寸精度及成品率进行综合比较,结果表明：“连铸-冷轧”法与挤压法生产的H65、H80和HAl77-2成品组织和性能相当,产品质量均达到相关标准和用户要求；与挤压法相比,“连铸-冷轧”法的综合成材率可提高约20～30%,成品偏心率可降低4～8%；另外还可实现节电约300～500度/吨以上。由此可知,无挤压工序的“连铸-冷轧”工艺是一种生产H65、H80和HAl77-2黄铜管的高效短流程新工艺,具有良好的发展前景。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章文献综述  9-20
  1.1 课题来源及研究意义  9-10
    1.1.1 课题来源  9
    1.1.2 研究意义  9-10
  1.2 黄铜概述  10-12
    1.2.1 二元黄铜简介  10-12
    1.2.2 铝黄铜  12
  1.3 黄铜管的生产工艺  12-15
    1.3.1 铜管生产技术的发展现状  12-13
    1.3.2 黄铜管生产旧工艺  13
    1.3.3 黄铜管短流程生产新工艺  13-15
  1.4 空心管坯水平连续铸造技术  15-16
  1.5 皮尔格冷轧管技术  16
  1.6 数值模拟在轧制成形中的应用  16-18
  1.7 论文研究内容及工艺流程  18-20
    1.7.1 论文研究内容  18-19
    1.7.2 试验工艺流程  19-20
第二章生产工艺试验及检测实验  20-25
  2.1 试验设备  20-22
    2.1.1 水平连续铸造装置  20
    2.1.2 铣面装置  20
    2.1.3 管坯内壁抛光装置  20-21
    2.1.4 皮尔格冷轧管机  21-22
  2.2 实验材料  22
  2.3 检测实验  22-25
    2.3.1 成分检测  22
    2.3.2 宏观组织检测  22
    2.3.3 金相组织观察  22
    2.3.4 扫描电镜观察  22-23
    2.3.5 力学性能测试  23-25
第三章黄铜管坯水平连铸生产试验  25-45
  3.1 水平连铸空心管坯质量控制  25-28
    3.1.1 液穴深度对铸锭质量的影响  25-26
    3.1.2 水平连铸工艺参数对铸锭质量的影响  26-28
  3.2 H65水平连铸空心管坯生产试验  28-37
    3.2.1 熔炼  28
    3.2.2 水平连铸工艺参数对空心管坯质量与组织的影响  28-35
    3.2.3 H65空心管坯水平连铸工艺参数确定  35
    3.2.4 工艺控制后的实验结果  35-37
  3.3 H80水平连铸空心管坯生产试验  37-40
    3.3.1 熔炼  37
    3.3.2 H80水平连续铸造缺陷分析  37-38
    3.3.3 H80水平连铸空心管坯工艺参数确定  38
    3.3.4 工艺控制后的实验结果  38-40
  3.4 HA177-2水平连铸空心管坯生产试验  40-44
    3.4.1 熔炼  40
    3.4.2 水平连铸工艺参数对管坯组织及质量的影响  40-42
    3.4.3 HA177-2水平连铸空心管坯工艺参数确定  42-43
    3.4.4 工艺控制后的实验结果  43-44
  3.5 小结  44-45
第四章黄铜管皮尔格冷轧研究及退火工艺控制  45-62
  4.1 皮尔格冷轧管的生产试验研究  45-50
    4.1.1 H65皮尔格冷轧管试验结果分析  45-49
    4.1.2 H80及HA177-2皮尔格冷轧管试验结果分析  49-50
  4.2 皮尔格冷轧管数值模拟研究  50-59
    4.2.1 有限元模型的建立及参数设置  50-53
    4.2.2 冷轧管温度场及应力场分布规律  53-54
    4.2.3 工艺因素对皮尔格冷轧管温度及应力场分布规律影响  54-59
  4.3 冷轧退火工艺控制  59-60
    4.3.1 H65冷轧管退火  59
    4.3.2 H80冷轧管退火  59-60
  4.4 小结  60-62
第五章挤压法与“连铸-冷轧”法生产黄铜管对比分析  62-78
  5.1 α+β相黄铜(H65)  62-67
    5.1.1 铸锭化学成分  62
    5.1.2 铸锭组织  62-63
    5.1.3 冷轧管和挤压管的组织与性能  63-65
    5.1.4 成品管组织与性能分析  65-66
    5.1.5 尺寸精度及成品率对比分析  66-67
  5.2 α黄铜管(H80)  67-72
    5.2.1 铸锭化学成分  67
    5.2.2 铸锭组织  67-68
    5.2.3 冷轧管组织与性能  68-69
    5.2.4 成品管组织与性能  69-70
    5.2.5 尺寸精度及成品率对比  70-72
  5.3 多元黄铜(HA177-2)  72-76
    5.3.1 铸锭化学成分  72
    5.3.2 铸锭组织和性能  72-73
    5.3.3 冷轧管组织与性能分析  73
    5.3.4 成品管组织与性能分析  73-74
    5.3.5 尺寸精度及成品率对比分析  74-76
  5.4 讨论  76-77
  5.5 小结  77-78
第六章结论  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-84
攻读学位期间主要研究成果  84

黄铜管“连铸—冷轧法”生产技术研究

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