一種水平連續鑄造高導高強銅合金圓棒的裝置及方法
2023-05-03 00:45:11 2
專利名稱：一種水平連續鑄造高導高強銅合金圓棒的裝置及方法
技術領域：
本發明屬於新材料製備技術領域，涉及一種製備鉻鋯銅合金的工藝。
背景技術：
鉻鋯銅合金中的Cr和^ 元素容易氧化，尤其是鋯元素在非真空、非保護氣氛條件下根本無法加入，通常採用真空熔煉、真空鑄造的方法製備該合金。真空熔鑄的條件為選擇高品質的原料，減少氧及硫等有害雜質；儘可能縮短流槽長度，減少熔鑄過程中的揮發； 減少鑄造時間防止熔體氧化等。由於真空熔鑄生產成本較高，鑄錠成分不均勻，不能實現連續式、超長鑄錠的生產，使鉻鋯銅合金的使用受到限制。為了開發鋼鐵鑄造用結晶器的鉻鋯銅合金板材，寶鋼集團研究了非真空熔煉、真空鑄造技術，成功生產了重達2500kg板材的鑄錠。為了控制合金成分及防止Cr和ττ元素的揮發，先在真空條件下熔煉鉻銅、鋯銅中間合金，在非真空條件下通過感應電爐對合金進行熔煉，然後進行鉻鋯銅合金的真空鑄造。具體工藝流程為原材料和中間合金-感應電爐熔煉-真空鑄造-脫模-鑄錠加工-檢驗。該工藝生產的鑄錠存在較多的氣孔、砂眼、縮孔等局部缺陷，且不能實現連續鑄造，不適合熔鑄長度達45m的棒坯。所以，開發一種非真空條件下鉻鋯銅棒坯的熔鑄新技術顯得尤為迫切。中國專利《電磁攪拌熔煉製備鉻鋯銅合金線杆的設備》，專利號200810156230. 1， 涉及電磁攪拌熔煉製備鉻鋯銅合金線杆的設備，在熔煉爐部分的外側配置有電磁攪拌器， 在熔煉爐部分的下部設有熔煉爐感應器；在保溫爐部分的下部設有保溫爐感應器，上引系統安裝在保溫爐部分的上方。在非真空條件下，實現連續製備含有易氧化、難加入元素鋯的鉻鋯銅合金線杆；該工藝的缺點是依靠上引法實現Φ 30mm小杆徑的製備，不能實現直徑 Φ 87mm、長度45m棒坯的製備。專利ZL02221779. 7提供一種銅合金水平連鑄電磁攪拌裝置，在石墨結晶器外側設置水套，在水套內安裝電磁攪拌線圈，改善鑄坯的晶粒組織。專利ZL02149110. 0和ZL02119403. 3都是在水平連鑄銅管坯的石墨結晶器外側設置水套，在水套內安裝電磁攪拌線圈，改善鑄坯的晶粒組織。到目前為止，現有的技術還不能在非真空下水平連續鑄造大直徑、超長的鉻鋯銅合金鑄坯。主要的難題是沒有真空熔煉-水平連鑄裝置，鑄坯極易產生裂紋。
發明內容
本發明的目的是針對上述已有技術中存在的不足，提供一種非真空條件下連續鑄造鉻鋯銅合金棒坯的裝置，實現大直徑、超長鉻鋯銅棒坯的製備。本發明解決問題的思路如下採用多熔池保溫加熱爐，集熔煉爐、精煉爐、保溫爐於一體，實現鉻鋯銅合金非真空下的連續熔煉和鑄造；縮短石墨結晶器的長度，在保溫爐與石墨結晶器端部之間形成大直徑、帶錐度的熔池，其外部施加電磁場，使進入石墨結晶器的銅液溫度均勻，消除鑄坯的裂紋缺陷。
本發明涉及的方法包括以下步驟一種非真空條件下水平電磁連鑄製備鉻鋯銅合金棒坯的裝置，採用多熔池保溫加熱爐，熔煉爐、精煉爐、保溫爐集於一體；在熔煉爐內熔化原料銅和部分銅-鉻合金，得到的熔體放入到精煉爐內精煉後，進入保溫爐內，調整溫度和最終成分。在保溫爐與石墨內襯端部之間形成大直徑、帶錐度的熔池，縮短石墨內襯的長度約三分之一；其外部設置電磁裝置，使進入石墨內襯的銅液溫度均勻，消除鑄坯的裂紋缺陷，實現鉻鋯銅合金非真空下的連續熔煉和鑄造。步驟一將工業陰極銅板、鉻銅和鋯銅中間合金在熔化爐(11)中熔煉，在精煉爐 (10)內調整成分和除雜，在保溫爐(9)內保持溫度恆定。成分化驗合格後進行鑄造；步驟二 利用水平連鑄的牽引機( 將棒坯(1)拉出後，冷卻系統(4)加大冷卻水量，開動旋轉磁場(5)開始工作，棒坯正常牽引。由於施加了電磁場，使進入石墨內襯的金屬液溫度均勻，也降低了鑄造溫度，保溫爐(6)在非真空條件下也能連續、穩定地熔煉鉻鋯銅合金，實現超長棒坯的生產。本發明的優點是在非真空條件下實現鉻鋯銅棒坯的熔鑄，提高鉻鋯銅棒坯的製備效率，實現長度45m棒坯的生產，製備工藝容易實現工業化生產。
圖1是非真空條件下製備鉻鋯銅棒坯的裝置。圖中1棒坯；2牽引機構；3石墨內襯；4冷卻裝置；5電磁裝置；6保溫爐；7帶錐度的熔池；8保護氣體入口 ；9保溫爐；10精煉爐；11熔化爐。
具體實施例方式以下結合技術方案及附圖詳細說明本發明的具體實施案例。實施例1鑄造用結晶器裝到水平連鑄保溫爐6上，石墨內襯3為空心模具，實現棒坯的成型鑄造。工業銅板在熔煉爐11內熔化後，適當加入合金，流入精煉爐10，在精煉爐10內調整化學成分後進入保溫爐9中，當熔體溫度達到1255-1260°c後開始鑄造，控制冷卻裝置4中的流量達到1. 9m3/h，控制牽引系統2使鑄造速度為108mm/min，電磁參數為50A、30Hz。正常生產過程中，需要定時、定量加入鉻和鋯中間合金。採用此工藝，能夠連續、穩定地生產直徑Φ87πιπι、長度45m的鉻鋯銅棒坯，表面無裂紋，內部無氣孔和夾渣，元素分布均勻。
權利要求
1.一種非真空條件下水平電磁連鑄製備鉻鋯銅合金棒坯的裝置，其特徵為採用多熔池保溫加熱爐，熔煉爐(11)、精煉爐(10)、保溫爐(9)集於一體；在熔煉爐(11)內熔化原料銅和部分銅-鉻合金，得到的熔體放入到精煉爐(10)內精煉後，進入保溫爐(9)內，調整溫度和最終成分。在保溫爐(9)與石墨內襯C3)端部之間形成大直徑、帶錐度的熔池(7)，縮短石墨內襯的長度約三分之一；其外部設置電磁裝置(5)，使進入石墨內襯C3)的銅液溫度均勻，消除鑄坯的裂紋缺陷，實現鉻鋯銅合金非真空下的連續熔煉和鑄造。
2.利用權利要求1所述裝置的方法，其特徵在於以下步驟步驟一將工業陰極銅板、鉻銅和鋯銅中間合金在熔化爐(11)中熔煉，在精煉爐(10) 內調整成分和除雜，在保溫爐(9)內保持溫度恆定；成分化驗合格後進行鑄造；步驟二 利用水平連鑄的牽引機( 將棒坯(1)拉出後，冷卻系統(4)加大冷卻水量， 開動電磁場(5)，棒坯正常牽引。
全文摘要
本發明公開了一種非真空條件下水平電磁連鑄製備鉻鋯銅合金棒坯的裝置，屬於新材料製備技術領域。本發明提出了非真空條件下，採用多熔池保溫加熱爐，集熔煉爐、精煉爐、保溫爐於一體；縮短石墨內襯的長度，在保溫爐與石墨內襯端部之間形成大直徑、帶錐度的熔池，其外部設置電磁裝置，使進入石墨內襯的銅液溫度均勻，消除鑄坯的裂紋缺陷，能夠連續、穩定地生產大直徑、超過45m的棒坯。本發明所涉及的方法，具有工藝穩定、成本低廉、操作方便等優點，所製備的棒坯表面無裂紋、凝固組織均勻、內部無氣孔和夾渣、元素分布均勻，適用於製備高速鐵路用接觸導線等行業的坯料。
文檔編號B22D11/049GK102343424SQ20111028639
公開日2012年2月8日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者付亞波, 盧一平, 張劍, 曹志強, 李廷舉, 李維源, 王同敏 申請人:大連理工大學