接地工程用水平連鑄高強度銅包鋼棒生產工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及復合金屬材料生產工藝技術領域，具體涉及接地工程用水平連鑄高強度銅包鋼棒生產工藝。
【背景技術】
[0002]目前，銅包鋼復合線(棒)的生產工藝有電鍍、包覆及熱浸鍍工藝，其中，電鍍工藝產品銅層較薄、導電性差，生產過程中污染大，而包覆技術成本高、工藝復雜，特別是產品中兩金屬結合力差，因此，上述兩種工藝已不能滿足日益提高的綠色化工及產品的高質要求。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提供接地工程用水平連鑄高強度銅包鋼棒生產工藝，它無污染，成本低，有利于大規模生產，自動化程度高，產品性能好。
[0004]為了解決【背景技術】所存在的問題，本發明是采用以下技術方案:它包含如下步驟:
1、初級前處理:將鋼芯堿洗除油，后用工業鹽酸進行酸洗，除去鋼芯表面生成的氧化膜，再用清水沖洗，去除因酸洗后殘留在鋼芯表面的酸液；
2、冷拉:因感應電爐進口模具孔徑的大小對鋼芯直徑提出了要求，鍍銅前需對鋼芯進行指定要求的冷拉，冷拉時采用控制應力或控制冷拉率的方法；冷拉后，鋼筋表面不得有裂紋，或局部頸縮現象，同時需進行冷彎試驗，試驗后鋼筋不得有裂紋、起層等現象，為最終銅包鋼的高強度性能提供保障；
3、校直:將冷拉后的鋼芯線盤放人水平連鑄生產流水線中，進行校直工序；
4、二次酸洗:為較徹底地的除去鋼芯表面油脂、氧化膜或其它殘留物，用工藝鹽酸進行二次酸洗；
5、二次水洗:去除鋼芯表面的酸洗后的殘留的酸液，用清水進行二次沖洗；
6、機械拋光:因光潔的鋼芯在浸鍍時與高溫銅液直接接觸能形成質地優良的銅層及不給爐膛中銅液帶進雜質，鋼芯需進行較徹底的機械拋光；
7、干燥處理:在空氣中特別是進行二次清洗時，鋼芯表面會吸附水分，進爐膛后因在高溫環境下，水變為水蒸氣，并分解為氫和氧，使銅氧化和吸氫；
8、電爐浸鍍:電爐浸鍍是水平連鑄工藝的核心環節，牽引速度與鑄造溫度是影響產品質量及生產能否連續化操作的關鍵；
9、結晶冷卻:水平連鑄冷卻結晶器是裝有水冷銅套的石墨模具；
10、冷成卷收線:由于熱成卷是距結晶器較近距離成卷，線坯溫度較高，抗拉強度低，易成卷，但成卷后產品質量不好控制，較易出現表面裂紋等質量問題，而冷成卷是線坯在攝氏200度以下、距結晶器較遠的位置成卷，此時線坯的抗拉強度較大，成卷后產品質量容易控制。
[0005]本發明工藝中收線機采用活套控制，收線機和牽引機拉開一定的距離，當線坯活套大至碰到下部的信號開關時，使收線機電機加速。隨著收線機的加速運行，線坯活套逐漸減小，當活套小到一定程度以至線坯碰到上部的信號開關時，使收線機電機減速運轉，收線機慢速收線。
[0006]所述的電爐浸鍍時，因銅包鋼電鑄的成型過程中，銅包鋼是在爐膛內是一凝聚結晶與復熔的過程，因此牽引過程中停和拉的時間長短顯得十分重要。當鋼芯在爐內的停留時間較長則鋼芯受銅液的沖蝕而表面熔化，因此鋼芯變小，爐內銅液純度降低，爐子壽命降低。反之，停的時間短，則銅液降溫快，產品質量差，易產生表面粗糙，不粘銅；致使產品表面易出現裂紋；本工藝過程中，牽引的速度為:0.8m-l.2m/min (根據產品規格而定)，牽引停留時間間隔為0.3-0.6秒，具體參數值由鋼芯的直徑、銅液溫度等因素而定。由于熔體的吸氣量是隨溫度的升高而增加，爐料的除氣是靠金屬液體本身溫度下降，氣體在金屬液中溶解度的減少來排除。因此，降低鑄造溫度可以減少氣體引起的產品缺陷，但鑄造溫度過低，金屬液流動性差，使浸鍍時出現的銅層裂口不能較好的連接或消除。本工藝過程中鑄造溫度控制在攝氏1100至1180度。
[0007]所述的結晶冷卻中，由于模具的長短，對鑄坯質量影響較大。在鋼芯規格、鑄造溫度、牽引速度等相同情況下，結晶模過長，使冷卻強度降低，過冷度減小，液穴加深而易產生裂紋、氣孔、疏松等缺陷；結晶模過短，出口處凝結層過薄、溫度過高、徑向溫差大，容易產生拉漏、熱裂等問題，導致生產過程不易控制，本發明工藝中采用結晶器的長度為100 cm左右。生產過程中，由于石墨結晶器長時間與高溫銅液中的各種氣體接觸，易導致石墨模具的碳質氧化，使其內表面出現凹坑，表面粗糙，增大了摩擦力，導致金屬液在模具上殘留，積累到一定的程度就會影響結晶，損害銅包鋼鍍層表面質量，本發明工藝中采用A級銅料，感應電爐加料口以經篩選后的木炭作為脫氧覆蓋物，木炭以較小粒度為佳，覆蓋層厚度為20 cm左右(視爐膛中銅液的具體多少定)，從而減小冷卻結晶過程中對石墨模具的損害，降低生產成本。
[0008]本發明工作原理:經優化的電鑄工藝，對電鑄過程中的鋼芯表面前處理、鋼芯預熱、鑄造和后處理等環節進行最佳優化，較好地實現鋼線坯上熱浸鍍銅，產品銅層厚度為0.25 IM至3 mm,銅包鋼線(棒)直徑為3 mm至25 mm，銅與鋼體表面實現金屬冶金學結合，真正實現了兩金屬材料性能的復合，即有鋼的高強度，又兼有銅優異的抗腐蝕與高導電性，特別是具有良好的可塑性及可焊接性能。
[0009]本發明具有以下有益效果:它無污染，成本低，有利于大規模生產，自動化程度高，產品性能好。
[0010]【具體實施方式】:
本【具體實施方式】采用以下技術方案:它包含如下步驟:1、初級前處理:將鋼芯堿洗除油，后用工業鹽酸進行酸洗，除去鋼芯表面生成的氧化膜，再用清水沖洗，去除因酸洗后殘留在鋼芯表面的酸液；
2、冷拉:因感應電爐進口模具孔徑的大小對鋼芯直徑提出了要求，鍍銅前需對鋼芯進行指定要求的冷拉，冷拉時采用控制應力或控制冷拉率的方法；冷拉后，鋼筋表面不得有裂紋，或局部頸縮現象，同時需進行冷彎試驗，試驗后鋼筋不得有裂紋、起層等現象，為最終銅包鋼的高強度性能提供保障；
3、校直:將冷拉后的鋼芯線盤放人水平連鑄生產流水線中，進行校直工序； 4、二次酸洗:為較徹底地的除去鋼芯表面油脂、氧化膜或其它殘留物，用工藝鹽酸進行二次酸洗；
5、二次水洗:去除鋼芯表面的酸洗后的殘留的酸液，用清水進行二次沖洗；
6、機械拋光:因光潔的鋼芯在浸鍍時與高溫銅液直接接觸能形成質地優良的銅層及不給爐膛中銅液帶