專利名稱：鉻鋯銅質(zhì)連鑄結(jié)晶器銅板熔鑄成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連鑄結(jié)晶器用鉻鋯銅板材熔鑄及成型工藝，屬有色金屬熔煉鑄造及壓加技術(shù)。
連鑄結(jié)晶器銅板用鉻鋯銅材質(zhì)，國內(nèi)外眾多廠家均已開發(fā)利用，并取得較好的使用效果，過鋼量也有了一定幅度提高；但目前也存在一定的不足之處，主要為由于合金元素在熔煉過程中仍存在著不同程度的燒損，致使控制最終合金元素含量范圍較寬，而造成最終產(chǎn)品性能波動(dòng)大；盡管在較高真空條件下熔煉，合金元素也有一定氧化，且熔煉中間合金多一次合金元素的氧化機(jī)會(huì)，而影響產(chǎn)品的傳導(dǎo)性、再結(jié)晶溫度與其它力學(xué)性能；采用熱鍛開坯，熱軋成型工藝，雖經(jīng)固熔時(shí)效熱處理，機(jī)械強(qiáng)度得以提高，但產(chǎn)品高溫力學(xué)性能仍不夠理想，銅板抗蠕變性能不夠，銅板上口易變形，產(chǎn)生銅板間裝配縫隙而下機(jī)，影響正常生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的為改善提高原鉻鋯銅材料性能，使銅板一次性過鋼量與總體服務(wù)壽命得以較大幅度提高，而降低鋼廠運(yùn)作成本，提高作業(yè)率。
本發(fā)明的連鑄結(jié)晶器鉻鋯銅板材的化學(xué)成份(％)為Cr0.55-0.85、Zr0.15-0.25、Mg0.01-0.02、微量稀土、其余為銅；板材熔鑄工藝為將電解銅裝入真空爐坩鍋內(nèi)，關(guān)合爐罩，快速抽真空，并同時(shí)送電熔化，此時(shí)，真空度為10-1Pa，銅熔化后采用高真空(小于1Pa)升溫精煉，并適時(shí)順序加入合金元素與脫氧劑，攪拌調(diào)溫后停止抽真空，充氧至低真空，將銅液注入真空室內(nèi)錠模，錠模上部設(shè)有保溫帽與漏斗，鑄錠成型工藝為熱鍛成板、固熔處理、冷鍛冷軋、時(shí)效硬化。
本發(fā)明的特點(diǎn)為1、合金元素控制范圍窄，成份配比佳，根本上保證了產(chǎn)品最終各項(xiàng)性能的穩(wěn)定。Cr、Zr元素在銅合金中最大固溶度小，而降低傳導(dǎo)性能少，可在單相純銅基體內(nèi)沉淀(析出)大量細(xì)小、均勻彌散質(zhì)點(diǎn)，以達(dá)到強(qiáng)化效果好、力學(xué)性能高、傳導(dǎo)性能優(yōu)良之目的，同時(shí)也提高了銅合金再結(jié)晶溫度。但其添加量需嚴(yán)格控制，加入量低達(dá)不到設(shè)計(jì)效果，加入量過高傳導(dǎo)性明顯下降，延伸率低，綜合性能差，顯著影響使用效果。
2、高溫高真空精煉，銅水沸騰，使易發(fā)揮性雜質(zhì)更易析出，提高了銅液的純潔度，合金元素更不易氧化，且成份均勻，利于銅板的傳導(dǎo)性與機(jī)械性能的提高。
3、直接在高真空條件下添加合金元素，而不是中間合金，不僅簡化了工藝，且避免了在中間合金冶煉時(shí)的合金元素氧化，可充分保證產(chǎn)品合金元素含量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4、保溫帽與澆鑄漏斗，材料為飄珠與耐火水泥，其保溫性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的粘土質(zhì)保溫帽與漏斗，可良好地補(bǔ)縮，帽口縮孔為碟形，使鑄錠帽口也得以全部利用，提高了材料利用率。
5、鑄錠成型采用熱鍛冷鍛冷軋工藝，鑄錠在電阻爐內(nèi)加熱至800-960℃，用5噸鍛錘直接加工成板坯，熱鍛比大于2，冷鍛在常溫下反復(fù)錘鍛，控制延展方向，而后進(jìn)行冷軋，冷加工變形量達(dá)25-30％，鍛造變形無方向性，為沖擊力，與軋制工藝相比，組織更為致密，密度達(dá)到8.92，金屬晶粒高度細(xì)化，內(nèi)部鑄態(tài)夾雜物也高度破碎細(xì)化，呈帶狀結(jié)構(gòu)分布，位錯(cuò)密度增大，以三維網(wǎng)格的形式分布在金屬晶體中不同的滑移面內(nèi)，位錯(cuò)線附著析出細(xì)小的第二組，互相交錯(cuò)成結(jié)點(diǎn)及線段，其端部可能成為固定點(diǎn)或被釘住，金屬滑移將不能一致運(yùn)動(dòng)，使金屬晶體的變形抗力增加，成為位錯(cuò)強(qiáng)化。
本發(fā)明連鑄結(jié)晶器鉻鋯銅板材熔鑄成型工藝實(shí)施例熔煉真空度為5.5Pa，精煉真空度0.12Pa，鑄錠真空度14.6KPa，鑄錠化學(xué)成份(％)Cr0.74、Zr0.23、Mg0.012、Cu98.86，其余為微量稀土與不可避免雜質(zhì)。毛坯經(jīng)表面打磨，熱鍛成82mm厚板材，940℃固熔，冷鍛冷軋至58mm，460℃時(shí)效，測試板材性能為σs＝440Mpa，σb＝315Mpa，δ＝29％，HB＝135，導(dǎo)電率81％I、A、C、S；其制造的結(jié)晶器銅板在板坯連鑄機(jī)上使用，窄邊板過鋼壽命365000噸，寬邊板840000噸以上，拉坯速度1.4m/min。
以上技術(shù)，使其機(jī)械與物理性能大為提高，σs≥420Mpa、σb≥310Mpa、δ≥28％、HB≥125、導(dǎo)電率≥82％，I、A、C、S。產(chǎn)品已在國內(nèi)寶鋼、武鋼、鞍鋼、本鋼等全國二十余家鋼廠普遍使用，一次性過鋼量及總體壽命與同類產(chǎn)品相比提高一倍以上，經(jīng)濟(jì)效益明顯。實(shí)踐證明本發(fā)明的連鑄結(jié)晶器銅板熔鑄與成型工藝先進(jìn)、可靠、成份配比更為合理，有著極高的推廣價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種鉻鋯銅質(zhì)連鑄結(jié)晶器銅板熔鑄成型工藝，板材熔鑄工藝為將電解銅裝入真空爐坩鍋內(nèi)，關(guān)合爐罩，快速抽真空，并同時(shí)送電熔化，此時(shí)，真空度為10-1Pa，銅熔化后采用高真空(小于1Pa)升溫精煉，并適時(shí)順序加入合金元素與脫氧劑，攪拌調(diào)溫后停止抽真空，充氧至低真空，將銅液注入真空室內(nèi)錠模，錠模上部設(shè)有保溫帽與漏斗，鑄錠成型工藝為熱鍛成板、固熔處理、冷鍛冷軋、時(shí)效硬化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉻鋯銅質(zhì)連鑄結(jié)晶器銅板熔鑄成型工藝，其特征在于保溫帽與澆鑄漏斗為飄珠與耐火水泥制成，帽口縮孔為碟形。
3.一種鉻鋯銅質(zhì)連鑄結(jié)晶器銅板，其特征在于這種銅板其化學(xué)成分(％)為Cr0.55-0.85、Zr0.15-0.25、Mg0.01-0.02、微量稀土、其余為銅。
全文摘要
連鑄結(jié)晶器銅板材料的熔鑄及加工成型工藝,其材料成份(%)為:Cr0.55－0.85、Zr0.15－0.25、Mg0.01－0.02、微量稀土、其余為Cu;材料在真空狀態(tài)下熔煉,高真空狀態(tài)下精煉,低真空狀態(tài)下鑄錠。鑄錠經(jīng)熱鍛成板、固熔處理、冷鍛冷軋、時(shí)效析出硬化處理;其主要性能指標(biāo)為:σs≥420Mpa、σb≥310Mpa、δ≥28%、HB≥125、導(dǎo)電率≥82%,I、A、C、S;該板材性能優(yōu)于國內(nèi)外同類材料,經(jīng)國內(nèi)鋼廠全面推廣使用,過鋼量顯著提高。
文檔編號(hào)C22C1/02GK1384215SQ01125019
公開日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2001年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月2日
發(fā)明者朱書成, 張九成, 朱新文, 白金立, 王希彬, 江從偉 申請(qǐng)人:西峽龍成冶材集團(tuán)有限公司