一种高纯铜扁线及其制备方法与应用技术

本发明专利技术实施例公开了一种高纯无氧铜扁线及其制备方法与应用。该高纯无氧铜扁线的制备方法包括：对高纯无氧铜杆进行等直径连续挤压，经剪切大变形后保持铜杆直径不变，得到超细晶的铜杆；进行连续挤压，获得细晶的铜扁线；进行室温小变形拉拔，获得边部与心部组织均匀的铜扁线；进行回复退火，获得铜扁线。本发明专利技术在不降低铜扁线力学性能的前提下，提高其导电性能，获得力学与导电性能优异的高纯无氧铜扁线，为超/特高压变压器的安全稳定运行提供了材料基础。材料基础。材料基础。

【技术实现步骤摘要】
一种高纯铜扁线及其制备方法与应用


[0001]本专利技术实施例压延加工
，具体涉及一种高纯铜扁线及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]超/特高压变压器作为输变电的重要装备，其稳定性一直是行业关注的焦点。纯铜电磁线作为其重要的部件之一，其导电与力学综合性能的提高一直是电力行业发展的重中之重。当前，超/特高压变压器采用的纯铜电磁线主要通过提高铜的纯度来提高导电率，采用形变强化来提高其力学性能。由于其长期工作在较高温度，导致其力学性能会随着时间的延长发生衰减，从而为超/特高压变压器的安全运行带来一定程度的隐患。因此，如何在保证纯铜导电与力学性能满足要求的前提下，纯铜电磁线的长期工作稳定性，成为超/特高压变压器安全运行的关键。
[0003]当前，用于超/特高压变压器的纯铜电磁线一般采用上引连铸生产母杆。在专利CN103406377A和CN101564738A中，采用室温拉拔的工艺制备纯铜扁线。在专利CN102360635A中，采用先拉拔再精轧的工艺流程生产纯铜扁线。上述方法制备的纯铜扁线用于电磁线生产时，由于采用形变强化，形成纤维状组织，在纯铜扁线中产生了大量的位错，从而使得在一定温度长期使用过程中，必然会引起变压器的安全性与稳定性隐患。在专利CN106098246A中，采用连续等通道弯角挤压
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室温拉拔的复合工艺生产铜扁线，除了形变强化产生问题外，由于在连续等通道弯角挤压过程中，其成形的驱动力依赖于铜与挤压辊轮的摩擦力，导致心部与边部铜的流程性产生较大的差异，从而引起铜扁线在心部与边部组织与性能的不同，这必然会导致最终制品在使用过程中局部过早失效，从而降低其使用寿命。
[0004]因此，如何获得细晶，组织均匀的高纯无氧铜扁线，从而实现力学与导电性能良好匹配，满足超/特高压变压器绕组线对导体的需求，是当前亟需解决的一个技术难题。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术实施例提供一种高纯铜扁线及其制备方法与应用，本专利技术方法可有效调控纯铜扁线的晶粒尺寸和细晶组织均匀性，所制备的高纯铜扁线兼顾优异的力学与导电性能，以满足超/特高压变压器绕组线对铜导体的需求。
[0006]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种高纯无氧铜扁线的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1、对高纯无氧铜杆进行等直径连续挤压，经剪切大变形后保持铜杆直径不变，得到超细晶的铜杆；
[0008]S2、对所述超细晶的铜杆进行连续挤压，获得细晶的铜扁线；
[0009]S3、对所述的细晶铜扁线进行室温小变形拉拔，获得边部与心部组织均匀的铜扁线；
[0010]S4、对所述室温变形后的扁线进行回复退火，获得力学与导电性匹配的铜扁线。
[0011]进一步地，步骤S1中，所述连续挤压的温度为100
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200℃，挤压辊转速为10
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15转/min，剪切变形量为80
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95％。
[0012]进一步地，步骤S2中，所述连续挤压的温度为400
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600℃，挤压辊转速为15
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20转/min，总变形量为90％以上。
[0013]进一步地，步骤S3中，在室温进行拉拔变形，道次变形量为13
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17％，总变形量不超过35％。
[0014]进一步地，步骤S4中，所述回复退火的温度为120
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250℃，保温时间为20
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40min。
[0015]进一步地，步骤S1中，所述高纯无氧铜杆采用上引法制备而成，具体工艺如下：
[0016]将清洗后的电解铜板间隔均匀地投入至工频感应炉内进行熔化，熔化温度为1240
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1460℃，且在熔体上面覆盖木碳，厚度为40
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60mm，所得铜液引流至保温炉，控制保温炉的温度为1120
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1150℃，之后经结晶器冷却引出直径为8mm
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15mm的铜杆。
[0017]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种高纯无氧铜扁线，其由如上任一项所述的方法制成。
[0018]进一步地，所述高纯无氧铜扁线的铜含量≥99.997wt.％，氧含量≤3ppm，其余杂质含量之和≤20ppm。
[0019]进一步地，所述高纯无氧铜扁线的室温导电率不低于101％IACS，屈服强度≥240MPa，抗拉强度≥320MPa，伸长率≥15％。
[0020]根据本专利技术实施例的第三方面，提供如上任一项所述的高纯无氧铜扁线在超/特高压变压器中的应用。
[0021]本专利技术实施例具有如下优点：
[0022]1、本专利技术提供的高纯无氧铜扁线，其中铜含量≥99.997wt.％，氧含量≤3ppm，其余杂质含量之和≤20ppm，经测定，本专利技术的高纯无氧铜扁线的室温导电率≥101％IACS，屈服强度≥240MPa，抗拉强度≥320MPa，伸长率≥15％，可满足超/特高压变压器绕组线对铜导体的需求。
[0023]2、本专利技术提供的高纯无氧铜扁线的制备方法，采用上引连铸
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等直径连续直径
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连续挤压
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拉拔成形
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回复退火的工艺流程，通过调控成形与退火工艺条件，实现对纯铜扁线晶粒尺寸和组织均匀的调控，最终获得力学与导电性能优异的高纯无氧铜扁线。
[0024]3、本专利技术提供的高纯无氧铜扁线的制备方法，采用等直径连续直径
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连续挤压成形扁线，可以获得超细晶扁线，从而采用细晶强化手段提高纯铜的力学性能。相比于形变强化，细晶强化增强了高纯无氧铜扁线在实际服役过程中的稳定性和可靠性。再通过小变形拉拔，改善连续挤压铜扁线边部与心部的组织不均匀性，使得材料在整体性能上保持一致性。最终的回复退火，消除变形带来的物理缺陷，在不改变铜扁线力学性能的基础上，提高了其导电性能，为超/特高压变压器的安全稳定运行提供了材料基础。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0026]图1为本专利技术实施例1连续挤压后的高纯无氧铜扁线不同部位的微观组织形貌；
[0027]图2为本专利技术实施例1连续挤压后的高纯无氧铜扁线不同部位的室温拉伸时的应力
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应变曲线；
[0028]图3为本专利技术实施例1经小变形拉拔后的高纯无氧铜扁线不同部位的微观组织形貌；
[0029]图4为本专利技术实施例1经小变形拉拔后的高纯无氧铜扁线室温拉伸时的应力
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应变曲线；
[0030]图5为本专利技术实施例1经回复退火后的高纯无氧铜扁线组织及室温拉伸时的应力
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应变曲线。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯无氧铜扁线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、对高纯无氧铜杆进行等直径连续挤压，经剪切大变形后保持铜杆直径不变，得到超细晶的铜杆；S2、对所述超细晶的铜杆进行连续挤压，获得细晶的铜扁线；S3、对所述的细晶铜扁线进行室温小变形拉拔，获得边部与心部组织均匀的铜扁线；S4、对所述室温变形后的扁线进行回复退火，获得力学与导电性匹配的铜扁线。2.根据权利要求1所述的高纯无氧铜扁线的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述连续挤压的温度为100
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200℃，挤压辊转速为10
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15转/min，剪切变形量为80
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95％。3.根据权利要求1所述的高纯无氧铜扁线的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述连续挤压的温度为400
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600℃，挤压辊转速为15
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20转/min，总变形量为90％以上。4.根据权利要求1所述的高纯无氧铜扁线的制备方法，其特征在于，步骤S3中，在室温进行拉拔变形，道次变形量为13
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17％，总变形量不超过35％。5.根据权利要求1所述的高纯无氧铜扁线的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述回复退火的温度为120

【专利技术属性】
技术研发人员：杨绪清，杨立山，秦高梧，任玉平，李洪晓，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：