水箱铜带的生产

本书为上海第四铜带厂编《水箱铜带的生产》，冶金工业出版社1975年8月第1版第1次印刷，封面标注“只限国内发行”。据版权页，本书开本787×1092 1/32，印张1 3/8，字数27千字，印数0,001～3,500册，统一书号15062.3190，定价（科二）0.13元。据目录，全书分十节：概述、铸锭生产、加热和热轧、冷轧坯料、冷轧、退火、酸洗、精轧、成品剪切、成品检验和包装。

概述说明水箱带材是农业机械和汽车制造业中生产水箱散热器件的重要金属材料，据统计汽车制造业中黄铜水箱带需用量约占汽车全部需用铜材量的60%以上；水箱带材一般分水箱冷却管用带和水箱散热片用带两种，主要材料有90黄铜和62黄铜，前者主要供生产冷却管用带，后者主要供生产散热片用带。概述指出，随着水箱生产工艺改进和机械化程度提高，用户对水箱带表面光洁度、平直度和尺寸偏差等质量要求愈来愈高，例如水箱冷却管用带侧边弯曲度每米不大于2毫米的规定已不适应目前水箱制造工艺需要，而应提高到每米不大于1～1.5毫米；节约用铜、用低含铜量黄铜和非铜金属材料作代用材料以及采用较薄水箱带材，都是目前正待解决的课题。概述还说明生产黄铜水箱带一般化学成分和工艺性能较易达到，但要保证产品质量还须在生产过程中采取一系列相应措施，如自始至终保持制品表面清洁、防止机械损伤、力求半制品尺寸偏差和平直度符合精轧要求、防止退火时产生“过热”和不完全退火现象；冷轧过程中根据轧辊情况适当调节拉力、润滑和冷却，正确校正轧辊、拉盘和平整辊道相对位置，对控制辊型和保证半成品平直度有重要作用。概述还提出由专用机组进行生产、使水箱带生产专业化，将冷初轧和中轧机分别组成串列式半连轧机组，以及轧制1毫米以下半制品或半成品时将酸洗、水洗和轧制形成连续工序，对减轻劳动强度、提高生产效率也有价值；采用可控硅整流调速、提高轧制速度、使自动测厚与电动压下联锁、逐步实现轧制过程机械化和自动化，是在保证产品质量前提下积极提高产量的途径之一。概述列水箱冷却管用带尺寸表（根据YB562—65）和水箱散热片用带尺寸表（根据YB561—65），说明冷却管用带长度不应短于60米，每批允许交付重量不超过15%、长度不短于40米的短带，根据需要还可供应每卷长度不短于150米的焊接带；散热片用带长度应不短于100米，每批允许交付重量不超过15%、长度不短于40米的短带。概述还列水箱带品种和化学成分表（根据YB146—65），说明H90铜含量88.0%～91.0%，H62铜含量60.5%～63.5%；实践证明铜含量低于62.5%的62黄铜用于生产冷却管用带是不适当的，因为铜含量低于62.5%时62黄铜成品组织中往往含有大量残余β相，使耐腐蚀性能显著降低，大大降低水箱使用寿命，这对中间退火后水冷的62黄铜更为显著。概述还说明水箱带一般以硬态供应，其工艺性能由杯突试验确定，标准规定用半径10毫米冲头作杯突试验，90黄铜冷却管用带杯突深度应在4～6毫米范围内，62黄铜散热片用带应在3.5～5.5毫米范围内。

铸锭生产部分述黄铜通常在倾斜式低频有铁芯感应电炉中熔炼，其优点是生产率高、金属损失少、铸锭化学成分均匀、炉子加热和管理方便；列炉子有效容积熔体重量300公斤、起始熔体重量150公斤、有效功率70千瓦、熔沟数目1～2个、熔沟断面尺寸、一次线圈电压380伏、生产率30吨/日、电能消耗260度/吨等主要性能；说明常用双熔沟炉优点和炉底石寿命较短的缺点；述炉料计算须准确掌握原料化学成分和金属熔炼烧损量，原料品位应保证铸锭杂质含量符合标准，铜纯度不低于一号铜（T1），锌纯度不低于二号锌（Zn2），使用本厂回炉料时极限配用量一般不超过70%，锌熔炼烧损量约2%；装料入炉应按规定顺序谨慎进行，炉料必须干燥，潮湿炉料不得装入已有熔融金属或炉渣的炉中，以免金属溅出甚至爆炸，锌熔体温度到907℃开始沸腾容易烧损，故装料时应最后加入；熔炼时用米糠作覆盖剂，用磷铜中间合金脱氧；述熔炼过程中金属吸收气体和脱除气体情况，黄铜熔点和沸点比较接近，由于金属在熔沟中不断脉动和锌蒸汽通过熔融金属，熔融金属中气体可脱除，从而获得无气孔铸锭；述浇铸温度，90黄铜约1200℃，62黄铜约1080℃，实践中浇铸温度常依经验判定，90黄铜以熔体表面白色锌蒸汽很多、表面模糊不清时为据，62黄铜以熔体出现“喷火”现象时为准；述立式生铁模浇铸时浇包烘红、锭模预热，90黄铜锭模预热温度约120℃，62黄铜约180℃，浇包中熔融金属用稻草灰覆盖，浇铸前漏斗孔中加机油，锭模内壁加涂料，90黄铜锭模涂料为95%煤油加5%烟灰，62黄铜可不加涂料；述浇铸速度通过改变浇铸漏斗孔直径和数目调节，厚度55～60毫米铸锭浇孔直径5～6毫米，90黄铜浇孔直径可比62黄铜稍大，中间浇孔直径可比两边稍小，宽度130～310毫米铸锭浇孔数目2～6个，浇铸结束时应及时补铸，62黄铜整个浇铸过程都要保持模内有火焰喷出；述半连续铸造法可改善劳动条件，减少斑疤、缩孔、气泡和夹杂等铸造缺陷，降低金属损失，提高成品率，改善铸锭组织均匀性和机械物理性能，浇铸温度可比立式铁模铸造稍低约20～30℃，90黄铜浇铸速度16～17米/小时，62黄铜14～15米/小时；述现用铸锭尺寸厚60毫米、长500毫米、宽150～250毫米，铸锭化学成分应符合标准规定，锭块表面光洁，无冷隔、裂纹，不应有皱皮、断节和粗大颗粒、孔洞等缺陷，不应有飞边、毛刺，锭块不弯曲，缩口平整，缩孔不深于15毫米；铸锭热轧前由铣面机除去表面铸造缺陷，一般铣削深度3毫米左右。

加热和热轧部分述热轧前必须将铸锭加热到接近合金塑性温度范围上限，温度过高合金进入过热和脆性区不适于轧制，远低于塑性温度范围上限加热时变形抗力急剧升高也不适当；为保证轧件厚度均匀、避免波浪形和侧边弯曲、使合金组织和机械性能均匀，要求铸锭加热温度必须均匀；加热黄铜以在微氧化性气氛中进行为宜，对煤气炉而言微氧化性气氛特征是炉门冒金黄色火焰，这种气氛加热温度高、速度快，同时由于铸锭表面形成一层含氧化锌保护膜的薄而硬氧化层，可使锌挥发减到最小；黄铜铸锭在箱式煤气炉内加热，列最高工作温度950℃、煤气最大消耗量260米³/小时、最大装载量10吨、生产能力12吨/小时、有效加热面积6.3米²等性能；指出条件允许时铸锭加热以用连续式煤气炉为佳；90黄铜锭加热温度850～870℃，62黄铜锭800～820℃，过高加热温度会使金属氧化损失和锌挥发加剧；加热好的铸锭送去三辊式热轧机热轧，列轧辊数目和尺寸3/300×600毫米、中辊凹度2毫米、轧辊材料GCr15、辊面硬度Hs60、轧制速度1米/秒、主电动机功率280千瓦等性能；热轧机两侧设升降台和辊道以实现可逆轧制，90黄铜和62黄铜均有良好热加工性能，厚55毫米铸锭一般经过5道次热轧即可轧到4～5毫米；为保证最后一道热轧仍在“热变形”下进行，终轧温度不应低于塑性温度范围下限约550℃，实际上热轧终了时轧件温度往往较低，导致轧件硬化，因此冷轧前必须进行退火；述三辊热轧机中辊应有一定凹度，目的是补偿轧制过程中辊身中部直接与热轧件接触处发生的热膨胀，改善轧件宽度方向厚度均匀性，避免轧件沿宽度方向在辊面移动和减少轧件边沿拉应力；轧制90黄铜时辊面浇水冷却，辊面粘有大量氧化皮时应立即停轧并用砂轮或油石清除，轧制62黄铜时辊面用黄干油润滑以改善表面质量；热轧件冷却后根据成品要求和冷轧设备能力在圆盘剪切机上裁成不同宽度并卷成带卷。

冷轧坯料部分列黄铜水箱带用冷轧坯料应符合的要求：化学成分完全符合冶金工业部标准YB146—65规定；坯料尺寸厚度和宽度根据成品要求和设备能力确定，现用坯料厚度90黄铜5毫米、62黄铜4.5毫米，厚度允许偏差-0.5毫米，宽度方向厚度差应不大于0.2毫米，确定宽度时尽可能减少成品裁边量以提高成品率，一般坯料宽度较成品宽度大4～6毫米即可；厚度4.5～5毫米坯料长度应在5米以上以保证成品长度符合标准要求；举例成品尺寸0.15×42.6×60,000毫米以上90黄铜水箱带，冷轧坯料尺寸选定5×92×5,000毫米以上；述坯料中混有厚度偏差不符合要求来料会给轧制操作带来困难，厚度过大坯料应予剔出另行处理以保证设备安全，宽度方向厚度差太大时轧制中容易产生侧边弯曲，随后轧制中造成裂边和断裂；建议初轧设备能力允许时采用较厚坯料，以保证热轧终了温度不低于塑性温度范围下限，改善坯料组织和性能均匀性；侧边弯曲度每米不宜超过10～20毫米，90黄铜坯料侧边弯曲度应较62黄铜小些为宜；表面不应有氧化皮压入，不得有气泡、分层、起皮和严重凹坑、夹杂与划伤；述坯料表面有氧化皮压入会使成品表面产生起皮、红丝等缺陷造成大量废品，对90黄铜应特别注意；坯料边沿应切齐，不得有卷边、裂边等缺陷。

冷轧部分述热轧过程中随轧件厚度变薄温度迅速降低，轧到4～5毫米时因冷却很快不能进行热轧，为获得水箱带成品所需尺寸、平直度、表面质量和工艺性能，冷轧成为必不可少的重要环节；冷轧过程分初轧、中轧和精轧，初轧和中轧任务在于提供质量符合要求的精轧坯料，精轧是冷轧完工工序，是保证产品质量的关键一环；述冷轧过程中轧件因变形产生“加工硬化”，是很多因素影响的复杂现象，如晶粒形状改变、晶粒取向出现、织构形成、各种形变应力出现、晶粒内和晶粒间破坏积累、物理化学性能和机械性能变化等；变形过程中晶粒于最大主变形方向上被拉长并发展为纤维组织，使变形抗力提高、塑性降低，机械性能上表现为强度和硬度升高、延伸率降低，最后导致破裂，因此轧件经过一定量变形后必须进行退火；黄铜冷加工性能良好，实践中90黄铜两次退火间总加工率可达85%，62黄铜可达65%；拟订工艺制度时必须根据综合性能、设备能力和“半连轧”要求，充分利用合金塑性并考虑“加工硬化”影响，适当分配道次加工率，尽可能减少中间退火次数，以达到提高劳动生产率、降低单耗和保证产品质量目的；退火后黄铜塑性良好，轧头一道次时可在设备能力和咬入条件许可情况下采用尽可能大道次加工率，随后由于“加工硬化”现象产生，道次加工率必须降低；列黄铜水箱带冷轧程序表，说明初轧终了厚度偏差应不超过-0.06毫米，中轧终了厚度偏差应不超过±0.02～0.03毫米；述初轧坯料宽向厚度不均时在整个轧制过程中都必须分清坯料两边厚薄，并使坯料较厚一边始终在同一方向以利于控制轧件平直度；初轧机用交流电动机驱动，轧制速度不能调节，土法连轧过程中前后两机架间轧件不能张紧，必须留有一定长度活套，操作时各机架压下量必须与轧制速度密切配合，使前一机架轧出金属秒流量稍大于后一机架，必要时可通过手操杠杆装置分开离合器使轧辊暂时制动并调节压下量予以配合；62黄铜退火后表面氧化轻微，略经酸洗就可清除，故在中轧机组前设有酸洗和水洗装置，将酸洗、水洗与轧制组成连续工序；述初轧机组由串联排列四台二辊式轧机、二台下切式斜剪切机和一台成卷卷取机组成，轧机由交流电动机驱动，轧机进料侧装有辊道塞口，塞口两边辊子可以转动，避免轧件边沿划伤，每两台轧机间设导槽，轧件出辊后在导槽内通过避免表面污染；中轧机组由两台四辊轧机串联排列，前一台轧机前设酸洗和水洗装置，一组中轧机应用可控硅整流供电，用直流电机驱动，轧制速度可以调节；轧机传动轴用手操杠杆装置控制离合器联接，轧制过程中可通过手操杠杆装置使离合器分开或联接，达到使轧辊制动和运转目的；轧机前拉力由带材卷取拉盘实现，借助于压紧装置调节传动皮带轮包角可改变拉力大小，后拉力由压板形成，拉力大小因压板对带材压紧程度而不同；列初轧和中轧机主要性能表，述二辊轧机轧辊用滑动轴承支承，轴承材料为锡磷青铜，四辊轧机用滚动轴承支承，轧辊材料为GCr15，轧辊在M120外圆磨床上磨削，初轧辊和支承辊磨削后表面光洁度应达∇7～∇8，中轧辊和工作辊应达∇8～∇9，辊身和辊颈椭圆度和锥度均不得超过0.01毫米；述用可控硅整流调速和自动测厚四辊式中轧机；述轧制过程中辊型控制参见精轧部分；辊面与滑动轴承用水冷却，轧制90黄铜时辊面用白油或白油与适量菜油混合剂润滑，轧制62黄铜时辊面用30号机油或机油与适量菜油混合剂润滑，但初轧第一道因加工率较大，辊面不能用油润滑，否则坯料难以咬入；辊面润滑剂调节应与轧辊在轧制过程中磨损（“落槽”）相适应；正常轧制情况下初轧辊面温度应保持在35～50℃，辊颈温度不应超过35℃，中轧辊面温度不应超过35℃，辊颈温度不应超过25～30℃；冷轧过程中拉力、润滑与冷却对控制辊型和轧件质量均有重要意义；列冷轧过程中可能出现的问题，包括粘辊、裂边、厚度偏差不合格、严重弯曲、辊印、轧坏等，并述其原因和处理方法；述杂质（特别是锑、铋和磷）含量过高时在冷初轧过程中轧件就产生严重脆裂造成废品，生产中的废料和无法改制废品均应回炉重熔。

退火部分述退火目的在于消除冷轧过程中产生的“加工硬化”，提高合金塑性和降低变形抗力，使冷轧得以继续进行；现行退火制度分冷轧坯料退火、中间退火和成品前退火，冷轧坯料退火是为了消除坯料在热轧终了时不完全热变形所产生的硬化以及组织和性能不均匀性，成品前退火还应保证精轧坯料所需工艺性能；述退火过程中形变合金组织和性能因受热产生一系列变化，温度较低时变形组织发生回复，温度升高到再结晶温度时形变合金开始再结晶，在原来晶体中进行形核和成长，形成平衡状态新晶粒，如果在再结晶阶段继续提高温度或延续时间就会发生晶粒长大现象，温度过高或保温时间过长在一定条件下会使晶粒变得异常粗大即所谓“过热”，严重时导致过烧，生产过程中不允许；再结晶充分消除“加工硬化”后果，物理机械性能恢复，强度和硬度降低，延伸率升高，变形抗力降低，塑性提高；退火温度一般应在再结晶温度以上，某种合金再结晶温度取决于退火前变形程度、加热时间、原始组织和合金成分，退火前变形程度愈大、加热时间愈长、原始组织愈细，再结晶开始温度就愈低，合金元素（包括杂质）对再结晶温度影响比较复杂，可能升高也可能降低，因此退火制度必须根据合金成分、变形程度和质量要求适当安排；黄铜半成品质量只能根据合金组织进行控制，晶粒度是极重要因素，黄铜晶粒度与退火温度、保温时间和变形程度直接联系，退火温度愈高、保温时间愈长，再结晶过程进行愈快，所得组织愈粗，退火前变形程度愈大，所得组织愈细，杂质组成和原始晶粒大小对退火后晶粒度也有重要影响；为获得细晶粒组织黄铜，退火应在较低温度下进行，实践证明为使黄铜水箱带具有良好工艺性能，退火后精轧坯料晶粒度应不大于0.04毫米；坯料退火和中间退火均在抽屉式煤气炉内进行，煤气炉底装有凹弧形断面生铁导槽，槽内放置铁球，底部有相应凹弧形导槽的装料底板平整安放在铁球上，并借助于卷扬机进行装出炉工作。本书内容具体，数据翔实，以工艺流程、设备性能、操作要求和质量缺陷分析相结合，适合铜带生产、有色金属加工及冶金技术史研究者参考。本次仅见前20页，后续内容待补。