一种铜带罩式炉退火工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料热处理技术领域，更具体地说，涉及一种铜带罩式炉退火工
ο
【背景技术】
[0002]铜带材料在加工过程中需要多次退火，主要有两个基本作用，一是消除加工过程中产生的硬化和残余应力，软化材料，提高塑性，便于进一步加工；二是改变材料的组织结构，获得所需要的晶粒度和晶粒取向性。目前采用罩式炉退火是铜带加工过程中常用的方法之一 Ο
[0003]罩式炉退火属于冷乳后铜带的光亮退火，退火工艺必须保证生产中铜带卷层间不粘结，表面不出现氧化，要实现铜带退火时无脱碳、无氧化必须使铜带置于保护气之中进行退火，并使保护罩内的压力满足工艺要求；具体退火过程是将多卷铜带，按照一定的步骤要求装进罩式炉后，在专用保护气的保护下进行加热、保温、冷却，使铜带的性能发生变化，满足再次加工及使用的性能要求，所以在罩式炉退火的生产中，主要有两大因素影响着生产的成本，一是能源成本，主要是电力消耗成本，所以部分加热使用天然气；二是保护气成本，因为在加热、保温及冷却过程中需要不断充入保护气下才不会使铜带发生氧化及性能不均等现象，因此罩式炉的退火工艺安排是否合理，程序是否得当，关系到铜带的退火质量、节能降耗和生产安全。
[0004]关于罩式炉退火的工艺改进，现有技术中已有相关专利公开，例如中国专利申请号2012103915516，申请日为2012年10月16日，发明创造名称为:一种罩式炉退火工艺方法，包括炉台装料、装内罩和内罩夹紧、经过一次抽真空、充保护气和吹扫、装加热罩和点火、加热和均温、带加热罩冷却和移走加热罩、辐射冷却和装冷却罩、风冷和喷淋冷却、移走冷却罩、二次抽真空、内罩松开和移走内罩、炉台取料。该申请案工艺流程合理，使得冷乳板带退火力学性能稳定，但该申请案并没有对保护气的充入方式做出改进，使得保护气在退火过程中消耗量大且无法对冷乳板带的退火质量做出优化，增加了生产成本，仍需要进一步改进。
【发明内容】
[0005]发明要解决的技术问题
本发明针对现有技术中罩式炉退火工艺中保护气使用量大、生产成本较高的不足，提供了一种铜带罩式炉退火工艺，可以实现在铜带退火效果的同时大量减少保护气的使用，从而降低生产成本，提高生产效益。
[0006]技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:
本发明的一种铜带罩式炉退火工艺，包括以下步骤:
步骤一:罩式炉的密封锁紧； 所述罩式炉包括炉台和内罩，炉台底部设置有风机，炉台上方设置有支撑板，该支撑板上开设有通孔，风机的风叶位于该通孔下方；将待退火的铜带放置在上述支撑板上，然后将内罩罩在铜带的外侧，并将内罩底部的法兰盘体与炉台锁紧，保持内罩中的密封状态；步骤二:向罩式炉内充入安全气；
步骤一结束后，首先对内罩进行一次抽真空处理，然后向内罩中充入安全气，该安全气为氮气；
步骤三:罩式炉的加热阶段；
步骤二结束后，将加热罩罩在内罩的外侧，加热罩内设置有电阻丝；所述罩式炉的炉台上还设置有进气管和排气管，加热罩开始加热时，启动炉台底部的风机，然后通过该进气管向内罩中充入保护气，罩式炉的加热时间为4~4.5h，使内罩中温度达到420~450°C，加热过程中保护气持续充入；
步骤四:罩式炉的保温阶段；
步骤三结束后，对罩式炉进行保温处理，保温时间为5~5.5h，保温阶段持续充入保护气;
步骤五:罩式炉的冷却阶段；
步骤四结束后，将加热罩去除，在内罩外侧罩上冷却罩，该冷却罩内设置有风扇和喷淋装置，首先启动风扇对内罩进行4~4.5h的风冷阶段，使内罩中温度冷却至250~300°C，风冷结束后启动喷淋装置对内罩进行4.5-5.5h的水冷，使内罩中温度冷却至60~80°C ;风冷和水冷阶段均持续充入保护气，水冷结束后停止充入保护气；
步骤六:向罩式炉内充入安全气；
步骤五结束后，去除冷却罩，将炉台底部的风机关闭，对内罩进行二次抽真空处理，然后再次充入安全气使得内罩中气压达到常压时停止充气，该安全气为氮气；
步骤七:将罩式炉解锁，取出产品；
步骤六结束后，将内罩与炉台解锁，然后将内罩去除，取出铜带。
[0007]进一步地，步骤一中内罩底部的法兰盘体与炉台之间通过液压缸锁紧。
[0008]进一步地，所述液压缸设置有八个，均匀分布在炉台的四周。
[0009]进一步地，步骤二中向内罩中充入氮气直至压强为正压108~110Pa时停止充气。
[0010]进一步地，所述保护气为氢气与氮气的混合气体，其中氢气的体积百分比为75%，氮气的体积百分比为25%。
[0011]进一步地，所述排气管上设置有压强控制开关。
[0012]更进一步地，内罩中的压强高于正压115Pa时，所述排气管的开关自动开启，将内罩中的保护气排出，此时内罩中保护气的充入与排出同时进行；当内罩中的压强低于正压llOPa时，所述排气管的开关自动关闭，此时内罩中仅进行保护气的充入过程。
[0013]有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果:
(1)本发明中内罩与炉台是采用液压缸锁紧，且液压缸设置有八个，均匀分布在炉台的四周，液压缸的活塞杆将内罩底部的法兰盘体紧紧压在炉台上，八个液压缸在工作时同步动作，确保各点的锁紧力一致，同时对液压缸采用恒压力控制，不会因为内罩内压力变化而造成锁紧力不一致的现象，从而保证炉台与内罩密封性增强，为后续退火过程充入气体提供了安全与性能保障。
[0014](2)本发明中进气管上设置有流量计，随时控制保护气的充入量，且铜带加热时保护气流量采用8~10Nm3/h，这种较高流量的设置对退火过程十分有利，保护气流量高，保护气在内罩中的含量充足，形成一层循环流动的加热层，对铜带快速加热，使其内部结晶质量与晶化程度提高，促进晶粒均匀性长大，改善铜带内部组织致密度，降低缺陷密度，改善结晶结构，同时也加快了退火速度，提高了生产效率。
[0015](3)本发明中在整个退火阶段，当内罩中的压强升高到正压115Pa时，排气管上设置的压强控制开关会自动开启，将保护气排出，此时保护气的充入与排出同时进行；这种保护气边充边排的退火方式，是为了进一步改善铜带的表面质量，铜带表面的脏污、油污、杂质等在加热过程中逐渐碳化，碳化后的脏污融入保护气中，会使得内罩中漂浮大量灰尘；排气管的开启则可以有效将碳化后的脏污灰尘等随着保护气一起排出，保持内罩中的洁净，同时将碳化物质排出不仅改善了铜带的表面质量，也有利于铜带的深度受热。
【附图说明】
[0016]图1为本发明中罩式炉加热状态图。
[0017]示意图中的标号说明:1、炉台；2、风机；3、内罩；4、加热罩；5、铜带；6、液压缸。
【具体实施方式】
[0018]为进一步了解本发明的内容，下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。
[0019]实施例1
如图1所示，本实施例的一种铜带罩式炉退火工艺，包括以下步骤:
步骤一:罩式炉的密封锁紧；
罩式炉包括炉台1和内罩3，炉台1底部设置有风机2，炉台1上方设置有支撑板，该支撑板上开设有通孔，风机2的风叶位于该通孔下方；将待退火的铜带5放置在支撑板上，然后将内罩3罩在铜带5的外侧，并将内罩3底部的法兰盘体与炉台1锁紧，保持内罩3中的密封状态；具体为内罩3底部的法兰盘体与炉台1是采用液压缸6锁紧，且液压缸6设置有八个，均匀分布在炉台1的四周，液压缸6的活塞杆将内罩3底部的法兰盘体紧紧压在炉台1上，八个液压缸6在工作时同步动作，确保各点的锁紧力一致，同时对液压缸6采用恒压力控制，不会因为内罩3内压力变化而造成锁紧力不一致的现象，从而保证炉台1与内罩3密封性增强，为后续退火过程充入气体提供了安全与性能保障。
[0020]步骤二:向罩式炉内充入安全气；
步骤一结束后，首先对内罩3进行一次抽真空处理，然后向内罩3中充入安全气，该安全气为氮气；当内罩3中压强达到正压108~110Pa时停止充气，具体在本实施例中为正压llOPa ;此时内罩3中属于微正压状态是必要的，若内罩3中压强过高导致内罩3受力严重，不利于内罩3的长期使用，压强若低于常压则会导致外部空气的进入，使得内罩3中混有空气，影响后续退火质量。
[0021]步骤三:罩式炉的加热阶段；
步骤二结束后，将加热罩4罩在内罩3的外侧，加热罩4内设置有电阻丝；罩式炉的炉台1上还设置有进气管和排气管，其中进气管上设置有流量计，排气管上设置有压强控制开关；当加热罩4开始加热时，启动炉台1底部的风机2，然后通过该进气管向内罩3中充入保护气，本实施例中所述的保护气均是指氢气与氮气的混合气体，其中氢气的体积百分比为75%，氮气的体积百分比为25%，加热时保护气被风机2带动，在内罩3中形成稳定流动的保护气流，环绕在铜带5的四周，保护气同时充当传热介质，加热罩4产生的热量传递给保护气，保护气再将热量传递给包裹在其内部的铜带5，从而使铜带5受热进行退火；本实施例中所采用的保护气中氢气含量较高，氢气密度小、动力粘度小、还原性强，在风机2的带动下流动快，导热好，这种间接加热方式使铜带5受热更加均匀，且受热过程持续稳定，有利于铜带5的退火性能稳定；加热时间为4h，使内罩3中温度达到420°C，加热过程中保护气是持续充入的。
[0022]需要注意的是，保护气的充入方式对铜带5的退火性能有显著影响，保护气的进入是否均匀、进入量是否充足都直接影响铜带5的受热过程，保护气的不均匀会导致铜带5受热不均，从而使铜带5组织不均，各部分硬度出现差异，性能不稳定；保护气的不充足又会导致铜带5受热缓慢，加热时间延长，降低了生产效率。为了同时保证保护气的均匀与含量，本发明技术人员采用流量的方式对保护气进行控制，进气管上设置有流量计，随时控制保护