阅读说明：本技术 一种高性能铜合金带材在线固溶热处理工艺 (online solution heat treatment process for high-performance copper alloy strip ) 是由 谯光辉 刘洪昌 赵国天 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高性能铜合金带材在线固溶热处理工艺,该工艺基于铜合金带材在线固溶热处理装置,将铜合金带材从卷材展开进行加热、保温、风冷冷却、板型校正等工艺操作,实现了铜合金带材连续在线固溶处理；该工艺具有以下五个优点：一、铜合金带材送进速度与同步滚轴密封门、收卷同步张紧轮转速同步,防止铜合金带材表面划伤；二、采用还原性气体保护,防止了带材表面的氧化；三、带材分段加热、逐步升温、温度均匀,冷却处理时带材表面为自由状态,因此残余内应力小；四、采用炉前S辊装置、中间多组夹辊及炉后S辊装置校正铜合金带材板型,使成品板型平整；五、具有冷却均匀、速度快的特点,铜合金带材成品具有极高的机械性能及一致性。(the invention discloses a high-performance copper alloy strip online solution heat treatment process, which is based on a copper alloy strip online solution heat treatment device, and is used for unfolding a copper alloy strip from a coiled material to carry out the process operations of heating, heat preservation, air cooling, plate shape correction and the like, so that the continuous online solution treatment of the copper alloy strip is realized; the process has the following five advantages: the feeding speed of the copper alloy strip is synchronous with the rotating speeds of the synchronous roller sealing door and the synchronous take-up pulley, so that the surface of the copper alloy strip is prevented from being scratched; secondly, the surface of the strip is prevented from being oxidized by adopting the protection of reducing gas; thirdly, the strip is heated in sections, the temperature is gradually raised, the temperature is uniform, and the surface of the strip is in a free state during cooling treatment, so that the residual internal stress is small; fourthly, correcting the plate shape of the copper alloy strip by adopting a furnace front S-roller device, a plurality of groups of intermediate clamping rollers and a furnace rear S-roller device to ensure that the plate shape of a finished product is flat; fifthly, the cooling is uniform, the speed is high, and the finished product of the copper alloy strip has extremely high mechanical performance and consistency.)

一种高性能铜合金带材在线固溶热处理工艺

技术领域

本发明涉及铜合金带材固溶热处理生产技术领域，具体涉及一种高性能铜合金带材在线固溶热处理工艺。

背景技术

目前，铜合金带材固溶热处理主要采用井式炉或罩式炉进行加热保温，然后吊出进行水冷淬火的工艺；采用此工艺进行铜合金带材的固溶处理，存在许多缺陷：一、表面存在划伤：采用井式炉或罩式炉进行进行铜合金带材固溶处理，需要多次反复吊装，在吊装过程中，铜带卷材层与层之间会出现相对滑动，因此造成铜合金带材表面的划伤；二、表面存在氧化：采用井式炉或罩式炉加热铜带卷材，淬火时从井式炉或罩式炉中吊出，铜带卷材暴露在空气中，同时淬火时在水中进行，此过程造成铜合金带材表面的氧化，因此后续需进行酸洗、钝化处理，增加了生产成本，还造成严重环境污染；三、存在内应力：采用井式炉或罩式炉进行进行铜合金带材固溶处理，铜合金带材呈卷状，淬火时产生的内应无法释放，因此固溶处理后存在较大内应力，当铜合金带材用于冲压生产引线框等精密零件时，引线框会存在较大扭曲变形，造成无法使用；四、机械性能较差：采用井式炉或罩式炉进行进行铜合金带材固溶处理，加热时铜带卷材内外加热、保温时间不一致，淬火时铜带卷材内外冷却速度不一致、且冷却时间较长，因此无法获得高性能铜合金带材。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种高性能铜合金带材在线固溶热处理工艺，该工艺基于铜合金带材在线固溶热处理装置，将铜带材卷材展开进行加热、保温、风冷冷却、板型校正等工艺操作，实现了铜合金带材连续在线固溶处理；该工艺具有以下五个优点：一、在线固溶热处理装置采用同步滚轴密封门、收卷同步张紧轮装置，保证铜合金带材送进速度与同步滚轴密封门、收卷同步张紧轮转速同步，防止铜合金带材表面划伤及收卷松紧程度出现不一致问题；二、固溶热处理过程中采用还原性气体保护，对铜合金带材表面进行还原光亮处理，防止了带材表面的氧化；三、采用在线固溶热处理，带材分段逐步升温、温度均匀，冷却处理时带材表面为自由状态，因此处理后残余内应力小；四、在线固溶热处理装置采用炉前S辊装置、中间多组夹辊及炉后S辊装置校正铜合金带材板型，使铜合金带材成品板型平整；五、采用含有氢气的气体风冷冷却，具有冷却速度快、冷却均匀的特点，因此铜合金带材成品具有极高的机械性能及一致性。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：1、一种高性能铜合金带材在线固溶热处理工艺，采用一种高性能铜合金带材在线固溶热处理装置，该处理装置包括开卷机、炉前剪切装置、合金带焊接装置、炉前S辊装置、预热炉、加热保温炉、冷却炉、炉后S辊装置、钝化冲洗装置、烘干装置、炉后剪切装置、收卷机，所述以上设备依序从左至右、依设备中心线对齐固定设置；所述开卷机与炉前剪切装置之间、合金带焊接装置与炉前S辊装置之间、炉前S辊装置与预热炉之间、冷却炉与炉后S辊装置之间、炉后S辊装置与钝化冲洗装置之间、钝化冲洗装置与烘干装置之间、烘干装置与炉后剪切装置之间、炉后剪切装置与收卷机之间为分离设置，两两之间各自设置有固定距离；所述炉前剪切装置与合金带焊接装置通过基座固定连接；所述预热炉、加热保温炉和冷却炉固定密封连接；所述炉前剪切装置上活动设置有首端上牵引辊；所述前S辊装置上设置有张力辊；所述预热炉上设置有入口端密封门、入口端电晕发生器和尾气排放口；所述加热保温炉内设置有七组电阻加热带；所述冷却炉上设置有冷风机、出口端密封门和出口端电晕发生器；所述炉后剪切装置上活动设置有尾端上牵引辊；所述收卷机上活动设置有收卷同步张紧轮装置；基于铜合金带材在线固溶热处理装置，高性能铜合金带材在线固溶热处理工艺具体流程如下：

S1、穿带：打开预热炉的入口端密封门和冷却炉的出口端密封门；升起炉前剪切装置的首端上牵引辊和炉后剪切装置的尾端上牵引辊；将牵引带卷材设置在开卷机上；将牵引带带头用炉前剪切装置剪切整齐，然后牵引带头依次穿过焊接装置、炉前S辊装置、预热炉、加热保温炉、冷却炉、炉后S辊装置、钝化冲洗装置、烘干装置、炉后剪切装置，最后固定在收卷机上；调整牵引带中心线对齐生产线中轴；压下炉前剪切装置的首端上牵引辊和炉后剪切装置的尾端上牵引辊；关闭预热炉的入口端密封门和冷却炉的出口端密封门；用炉前剪切装置剪断牵引带，以慢速牵引方式调整牵引带带尾位置至合金带焊接装置上；将牵引带卷材从开卷机上卸下，更换上铜合金卷材，用炉前剪切装置将铜合金卷材的带头剪切整齐，将牵引带带尾与铜合金卷材的带头在合金带焊接装置上对齐，通过焊接将牵引带带尾与铜合金卷材的带头固定连接；调整炉前S辊装置的张力辊和收卷机的收卷同步张紧轮装置的张力；以慢速牵引方式将铜合金卷材的带头牵引固定在收卷机上，停止铜合金卷材送进；

S2、炉内安全气置换：通过冷却炉的冷风机机，按工艺设定流量向预热炉、加热保温炉、冷却炉内送入氮气，最后经预热炉的尾气排放口排出；当炉内含氧量小于设定值，且置换时间大于设定值时，炉内安全气置换结束；

S3、冷却保护气体置换；通过冷却炉的冷风机机，按工艺设定流量向预热炉、加热保温炉、冷却炉内送入氮、氢混合气体，同时尾气排放口持续设置电火花点火，直到尾气排放口排出的尾气被稳定点燃；冷却保护气体置换时间需满足工艺设定时间要求；

S4、加热升温：加热保温炉的七组电阻加热带按工艺设定电流通电加热；启动预热炉的入口端电晕发生器和冷却炉的出口端电晕发生器；当加热保温炉各段温度达到工艺设定预热温度后，再持续工艺设定时间，然后加大七组电阻加热带工作电流至正常工作工艺设定电流，待加热保温炉各段温度达到工艺设定工作值且保持稳定后，进入正常工作状态；

S5、在线处理：按工艺要求流量增大冷却保护气体供给；启动高性能铜合金带材在线固溶热处理装置自动运行，使铜合金卷材逐渐加速送进，最终达到工艺要求送进速度，进入正常工作状态；经冷却炉冷却后铜合金带材温度低于工艺设定温度。

S6、生产结束操作：铜合金带材在线固溶热处理生产完成后，切断加热保温炉的七组电阻加热带电流；关闭高性能铜合金带材在线固溶热处理装置自动运行；用羊毛毡封堵入口端密封门和出口端密封门；按工艺设定要求降低冷却保护气体流量；炉后剪切装置剪断铜合金卷材的带尾，收卷机收卷完成铜合金卷材，铜合金卷材带尾用胶带固定；当加热保温炉温度降至工艺设定温度后，将冷却炉的冷风机更换为氮气，按工艺设定流量置换炉内气体，置换时间大于工艺要求值；当加热保温炉各段温度继续降至工艺设定温度后，关闭冷却炉的冷风机。

进一步的，牵引带带尾与铜合金卷材的带头的焊接采用氩弧焊烧孔焊接。

进一步的，炉内安全气置换作业时，流量要求为5～6m³/h，含氧量小于1％值，持续时间大于3小时。

进一步的，冷却保护气体中氮、氢气体体积比为75:25，残氧浓度小于2ppm，净化后露点为-65℃。

进一步的，冷却保护气体置换作业时，流量要求为25～28m³/h，持续时间大于30分钟。

进一步的，加热升温作业时，加热保温炉从进料端到出料端，各段预热温度分别为200℃、400℃、600℃、700℃、700℃、700℃、700℃，各段温度达到预热温度后持续保持时间为2小时；加热保温炉各段温度工作值分别为250℃、450℃、650℃、750℃～900℃、750℃～900℃、750℃～900℃、750℃～900℃。

进一步的，正常生产时，冷却保护气体供给流量为28～30m³/h；铜合金卷材最终工艺要求送进速度为4～27m/min；经冷却后铜合金带材温度低于65℃。

进一步的，生产结束后，冷却保护气体供给量降低至5～6m³/h；冷却保护气体更换为氮气时加热保温炉内温度需低于550℃；当加热保温炉内温度低于300℃后，关闭冷风机。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明公开的一种高性能铜合金带材在线固溶热处理工艺，该工艺基于铜合金带材在线固溶热处理装置，将铜带卷材展开进行加热、保温、风冷冷却、板型校正等工艺操作，实现了铜合金带材连续在线固溶处理；该工艺具有以下五个优点：一、在线固溶热处理装置采用同步滚轴密封门、收卷同步张紧轮装置，保证铜合金带材送进速度与同步滚轴密封门、收卷同步张紧轮转速同步，防止铜合金带材表面划伤及收卷松紧程度出现不一致问题；二、固溶热处理过程中采用还原性气体保护，对铜合金带材表面进行还原光亮处理，防止了带材表面的氧化；三、采用在线固溶热处理，带材分段逐步升温、温度均匀，冷却处理时带材表面为自由状态，因此处理后残余内应力小；四、在线固溶热处理装置采用炉前S辊装置、中间多组夹辊及炉后S辊装置校正铜合金带材板型，使铜合金带材成品板型平整；五、采用含有氢气的气体风冷冷却，具有冷却速度快、冷却均匀的特点，因此铜合金带材成品具有极高的机械性能及一致性。

附图说明

图1为高性能铜合金带材在线固溶热处理装置结构示意图A；

图2为高性能铜合金带材在线固溶热处理装置结构示意图B；

图3为高性能铜合金带材在线固溶热处理装置结构示意图C。

图中：1、开卷机；2、炉前剪切装置；2012、首端上牵引辊；3、合金带焊接装置；4、炉前S辊装置；404、张力辊；5、预热炉；502、入口端密封门；503、入口端电晕发生器；505、尾气排放口；6、加热包保温炉；602、电阻加热带；7、冷却炉；702、冷风机；704、出口端密封门；705、出口端电晕发生器；8、炉后S辊装置；9、钝化冲洗装置；10、烘干装置；11、炉后剪切装置；1122、尾端上牵引辊；12、收卷机；122、收卷同步张紧轮装置。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。

一种高性能铜合金带材在线固溶热处理工艺，采用一种高性能铜合金带材在线固溶热处理装置，该处理装置包括开卷机1、炉前剪切装置2、合金带焊接装置3、炉前S辊装置4、预热炉5、加热保温炉6、冷却炉7、炉后S辊装置8、钝化冲洗装置9、烘干装置10、炉后剪切装置11、收卷机12，所述以上设备依序从左至右、依设备中心线对齐固定设置；所述开卷机1与炉前剪切装置2之间、合金带焊接装置3与炉前S辊装置4之间、炉前S辊装置4与预热炉5之间、冷却炉7与炉后S辊装置8之间、炉后S辊装置8与钝化冲洗装置9之间、钝化冲洗装置9与烘干装置10之间、烘干装置10与炉后剪切装置11之间、炉后剪切装置11与收卷机12之间为分离设置，两两之间各自设置有固定距离；所述炉前剪切装置2与合金带焊接装置3通过基座固定连接；所述预热炉5、加热保温炉6和冷却炉7固定密封连接；所述炉前剪切装置2上活动设置有首端上牵引辊2012；所述前S辊装置4上设置有张力辊404；所述预热炉5上设置有入口端密封门502、入口端电晕发生器503和尾气排放口505；所述加热保温炉6内设置有七组电阻加热带602；所述冷却炉7上设置有冷风机702、出口端密封门704和出口端电晕发生器705；所述炉后剪切装置11上活动设置有尾端上牵引辊1122；所述收卷机12上活动设置有收卷同步张紧轮装置122；基于铜合金带材在线固溶热处理装置，高性能铜合金带材在线固溶热处理工艺具体流程如下：

S1、穿带：打开预热炉5的入口端密封门502和冷却炉7的出口端密封门704；升起炉前剪切装置2的首端上牵引辊2012和炉后剪切装置11的尾端上牵引辊1122；将牵引带卷材设置在开卷机1上；将牵引带带头用炉前剪切装置2剪切整齐，然后手动牵引带头依次穿过焊接装置3、炉前S辊装置4、预热炉5、加热保温炉6、冷却炉7、炉后S辊装置8、钝化冲洗装置9、烘干装置10、炉后剪切装置11，最后固定在收卷机12上；调整牵引带中心线对齐生产线中轴；压下炉前剪切装置2的首端上牵引辊2012和炉后剪切装置11的尾端上牵引辊1122；关闭预热炉5的入口端密封门502和冷却炉7的出口端密封门704；用炉前剪切装置2剪断牵引带，以1m/min的速度调整牵引带带尾位置至合金带焊接装置3上；将牵引带卷材从开卷机1卸下，更换上铜合金卷材，用炉前剪切装置2将铜合金卷材的带头剪切整齐，手动将牵引带带尾与铜合金卷材的带头在合金带焊接装置3上对齐，通过氩弧焊烧孔焊接将牵引带带尾与铜合金卷材的带头固定连接；调整炉前S辊装置4的张力辊404和收卷机12的收卷同步张紧轮装置122的张力；以1m/min的速度将铜合金卷材的带头牵引固定在收卷机12上，停止铜合金卷材送进；

S2、炉内安全气置换：通过冷却炉7的冷风机702机，按5～6m³/h流量向预热炉5、加热保温炉6、冷却炉7内送入氮气，最后经预热炉5的尾气排放口505排出；当炉内含氧量小于1％，且置换时间大于3小时，炉内安全气置换结束；

S3、冷却保护气体置换；通过冷却炉7的冷风机702，按25～28m³/h流量向预热炉5、加热保温炉6、冷却炉7内送入氮、氢混合气体，氮、氢气体体积比为75:25，残氧浓度小于2ppm，净化后露点温度为-65℃；同时尾气排放口505持续设置电火花点火，直到尾气排放口505排出的尾气被稳定点燃；冷却保护气体置换时间大于30分钟；

S4、加热升温：加热保温炉6的七组电阻加热带602按工艺设定电流通电加热；启动预热炉5的入口端电晕发生器503和冷却炉7的出口端电晕发生器705；当加热保温炉6各段温度达到200℃、400℃、600℃、700℃、700℃、700℃、700℃后，再持续保持2小时，然后加大七组电阻加热带602工作电流至正常工作工艺设定电流；待加热保温炉6各段温度分别达到250℃、450℃、650℃、750℃～900℃、750℃～900℃、750℃～900℃、750℃～900℃且保持稳定后，进入正常工作状态；

S5、在线处理：按工艺要求冷却保护气体供给增大至28～30m³/h；启动高性能铜合金带材在线固溶热处理装置自动运行，铜合金卷材逐渐加速送进，最终达到4～27m/min；经冷却炉7冷却后铜合金带材温度低于65℃。

S6、生产结束操作：铜合金带材在线固溶热处理生产完成后，切断加热保温炉6的七组电阻加热带602电流；关闭高性能铜合金带材在线固溶热处理装置自动运行；用羊毛毡封堵入口端密封门502和出口端密封门704；冷却保护气体供给量降低至5～6m³/h；炉后剪切装置11剪断铜合金卷材的带尾，收卷机12收卷完成铜合金卷材，铜合金卷材用胶带固定尾端；当加热保温炉6温度降至550℃以下后，将通过冷却炉7的冷风机702机更换为氮气，氮气流量为2m³/h，置换时间持续到加热保温炉6各段温度降至300℃以下，关闭冷却炉7的冷风机702。

以牌号为TBe2的铍青铜合金带材为例，其在线固溶热处理工艺具体流程如下：

牌号：TBe2，厚度：0.05mm，宽度：420mm

S1、穿带：打开预热炉5的入口端密封门502和冷却炉7的出口端密封门704；升起炉前剪切装置2的首端上牵引辊2012和炉后剪切装置11的尾端上牵引辊1122；将牵引带卷材设置在开卷机1上；将牵引带带头用炉前剪切装置2剪切整齐，然后手动牵引带头依次穿过焊接装置3、炉前S辊装置4、预热炉5、加热保温炉6、冷却炉7、炉后S辊装置8、钝化冲洗装置9、烘干装置10、炉后剪切装置11，最后固定在收卷机12上；调整牵引带中心线对齐生产线中轴；压下炉前剪切装置2的首端上牵引辊2012和炉后剪切装置11的尾端上牵引辊1122；关闭预热炉5的入口端密封门502和冷却炉7的出口端密封门704；用炉前剪切装置2剪断牵引带，以1m/min的速度调整牵引带带尾位置至合金带焊接装置3上；将牵引带卷材从开卷机1卸下，更换上铜合金卷材，用炉前剪切装置2将铜合金卷材的带头剪切整齐，手动将牵引带带尾与铜合金卷材的带头在合金带焊接装置3上对齐，通过氩弧焊烧孔焊接将牵引带带尾与铜合金卷材的带头固定连接；调整炉前S辊装置4的张力辊404和收卷机12的收卷同步张紧轮装置122的张力；以1m/min的速度将铜合金卷材的带头牵引固定在收卷机12上，停止铜合金卷材送进；

S2、炉内安全气置换：通过冷却炉7的冷风机702机，按5m³/h流量向预热炉5、加热保温炉6、冷却炉7内送入氮气，最后经预热炉5的尾气排放口505排出；当炉内含氧量小于1％，且置换时间大于3小时，炉内安全气置换结束；

S3、冷却保护气体置换；通过冷却炉7的冷风机702，按26m³/h流量向预热炉5、加热保温炉6、冷却炉7内送入氮、氢混合气体，氮、氢气体体积比为75:25，残氧浓度小于2ppm，净化后露点温度为-65℃；同时尾气排放口505持续设置电火花点火，直到尾气排放口505排出的尾气被稳定点燃；冷却保护气体置换时间大于30分钟；

S4、加热升温：加热保温炉6的七组电阻加热带602按工艺设定电流通电加热；启动预热炉5的入口端电晕发生器503和冷却炉7的出口端电晕发生器705；当加热保温炉6各段温度达到200℃、400℃、600℃、700℃、700℃、700℃、700℃后，再持续保持2小时，然后加大七组电阻加热带602工作电流至正常工作工艺设定电流；待加热保温炉6各段温度分别达到250℃、450℃、650℃、750℃℃、750℃℃、750℃℃、750℃℃且保持稳定后，进入正常工作状态；

S5、在线处理：按工艺要求冷却保护气体供给增大至28m³/h；启动高性能铜合金带材在线固溶热处理装置自动运行，铜合金卷材逐渐加速送进，最终达到27m/min；经冷却炉7冷却后铜合金带材温度低于35℃。

S6、生产结束操作：铜合金带材在线固溶热处理生产完成后，切断加热保温炉6的七组电阻加热带602电流；关闭高性能铜合金带材在线固溶热处理装置自动运行；用羊毛毡封堵入口端密封门502和出口端密封门704；冷却保护气体供给量降低至5m³/h；炉后剪切装置11剪断铜合金卷材的带尾，收卷机12收卷完成铜合金卷材，铜合金卷材用胶带固定尾端；当加热保温炉6温度降至550℃以下后，将通过冷却炉7的冷风机702机更换为氮气，氮气流量为2m³/h，置换时间持续到加热保温炉6各段温度降至300℃以下，关闭冷却炉7的冷风机702。

以牌号为TBe2的铍青铜合金带材为例，当其厚度不同时，其带材送进速度如下表所述：

<sub>厚度</sub>mm	0.08	0.1	0.2	0.4	0.6	0.8
							<sub>宽度</sub>mm	420	420	420	420	420	420
<sub>工艺速度</sub>m/min	27	21	11	5.4	3.6	2.7

本发明未详述部分为现有技术。