一种铜铬锆合金棒线坯的非真空制备方法 |
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| 申请号 | CN202410188286.4 | 申请日 | 2024-02-20 | 公开(公告)号 | CN118028642A | 公开(公告)日 | 2024-05-14 |
| 申请人 | 石家庄泽玺科技有限公司; | 发明人 | 张素芳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 铜 铬锆 合金 棒线坯的非 真空 制备方法，包括以下步骤：步骤一、将高纯 阴极 铜烘干后投放进熔炼炉进行熔炼，得到铜熔体；步骤二、采用含10％铬的铜铬中间合金方形条 块 ，按照合金比例加入到保温炉的所述铜熔体中，得到铜铬熔体；步骤三、采用含40％锆的铜锆中间合金颗粒，加入铜管内，按照合金比例加入到保温炉的所述铜铬熔体中，得到铜铬锆熔体；步骤四、将保温炉的所述铜铬锆熔体转液至浇铸炉；步骤五、采用放置于 连铸 坯 凝固 界面前沿的电 磁场 搅拌器 对流 经结晶器的铜铬锆熔体施加 电磁场 搅拌；步骤六、采用 连铸机 组在浇铸炉底部下引连铸铜铬锆杆；步骤七、采用收卷机组收卷成铜铬锆合金棒线卷。采用非真下引连续 铸造 工艺，与传统真空熔铸工艺相比，设备要求低；同时可以实现铜铬锆棒线坯的规模化连续性生产，降低生产成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种铜铬锆合金棒线坯的非真空制备方法，其特征是，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种铜铬锆合金棒线坯的非真空制备方法技术领域背景技术[0003] 铜铬锆合金属于以铜为基体，添加金属铬和金属锆的金属合金材料。由于铬、锆元素在高温条件下，与氧的亲和力极强，极易发生氧化、烧损和挥发，因而制备成分均匀的铜铬锆棒线坯难度较大。一般情况下需要采用真空熔铸制备方法，以避免铬、锆元素的氧化和烧损，较好地保持成分稳定性，但此制备方法很难实现长尺寸、大卷重铜铬锆棒线坯的连续铸造，极大地限制了铜铬锆合金在高铁接触网线上的使用，而且生产成本高，生产效率低。 发明内容[0006] 步骤一、将高纯阴极铜烘干后投放进熔炼炉进行熔炼，熔炼炉可以前后±90°翻转，实现铜液翻转至保温炉，所述熔炼炉的工作温度为1150～1250℃，采用木炭覆盖进行保护，木炭覆盖厚度10～20cm，使铜液中的氧含量小于5ppm，得到铜熔体； [0007] 步骤二、采用含10％铬的铜铬中间合金方形条块，按照合金比例加入到保温炉的所述铜熔体中，保温炉可以前后±90°翻转，实现铜液前后翻转并转液至浇铸炉，所述浇铸炉工作温度为1200～1400℃，保温时间25～40分钟，熔体前后±45°翻转8～15次，得到铜铬熔体； [0008] 步骤三、采用含40％锆的铜锆中间合金颗粒，加入铜管内，烘干后按照合金比例在转液前3～5分钟内加入保温炉靠近流道的所述铜铬熔体中，得到铜铬锆熔体； [0009] 步骤四、所述保温炉采用覆盖剂覆盖，同时采用氩气进行气体保护； [0010] 步骤五、按照上述步骤一至步骤四的合金比例准备好的铜铬锆熔体通过保温炉转液至浇铸炉，浇铸炉可以前后±60°翻转，以方便更换连铸结晶器，工作温度为1200～1400℃，且浇铸炉采用覆盖剂覆盖，同时采用氩气进行气体保护； [0011] 步骤六、连铸结晶器采用氮化硼结构，与铜铬锆熔体接触的结晶器内壁采用氮化硼管； [0013] 步骤八、采用连铸机组在浇铸炉底部下引连铸铜铬锆杆，引锭杆采用等径的紫铜杆； [0014] 步骤九、采用收卷机组收卷成直径2～5米的铜铬锆合金棒线卷。 [0015] 本发明中，进一步的，步骤三中所述铜铬中间合金颗粒直径小于2.5mm，铜管直径小于10mm，铜管壁厚大于2mm。 [0016] 本发明中，进一步的，步骤四和步骤五中的所述覆盖剂均为冰晶石和无水硼砂的混合物，质量百分比例约为3～4：7～6，覆盖厚度3～5cm，所述氩气纯度99.996％，气源出口3 压力0.1～1.0MPa，流量0.5～1.0Nm/h。 [0017] 本发明中，进一步的，所述步骤六中的氮化硼管壁厚为7～10mm，粗糙度小于1μm；结晶器冷却循环水水流量100～2000L/hr，进水温度小于35℃，结晶器的冷却循环水进水和出水温度差小于5℃。 [0018] 本发明中，进一步的，所述步骤七的电磁场搅拌器的输入电流65～115A，磁场强度8～15mT。 [0019] 本发明中，进一步的，所述步骤八的连铸机组具备牵‑停功能，牵引节距1.3～6.5mm，牵引速度20mm/S，牵停时间1.2～1.5S，下引连铸速度为50～260mm/min。 [0020] 本发明中，进一步的，所述步骤九的收卷机组的收卷速度为50～260mm/min。 [0021] 综上所述，本申请的有益效果： [0022] (1)采用非真下引连续铸造工艺，与传统真空熔铸工艺相比，设备要求低；同时可以实现铜铬锆棒线坯的规模化连续性生产，降低生产成本； [0023] (2)采用合理的覆盖剂、保护性气体等，可以降低高温熔铸过程中铬、锆元素的氧化、烧损和挥发； [0024] (3)通过电磁搅拌器，施加电磁搅拌功能，可以细化铜铬锆棒线坯的晶粒，减少偏析，保证铸坯均匀化，实现高品质铜合金的批量生产； [0025] (4)与铜铬锆熔体接触的结晶器内壁采用氮化硼管，可以避免铬、锆元素与结晶器内衬管的反应，同时保证铜铬锆棒线坯表面光洁； [0027] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显： [0028] 图1为熔炼炉的结构示意图； [0029] 图2为保温炉的结构示意图； [0030] 图3为铸造炉的结构示意图； [0031] 图4为本发明的工艺流程图。 具体实施方式[0032] 下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。 [0033] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。 [0034] 如图1‑图4所示，一种铜铬锆合金棒线坯的非真空制备方法，其用到的熔铸装置包括工频熔炼炉、中间保温炉和下引浇铸炉三部分，熔炼炉上方装有密封盖板，保温炉和浇铸炉上方装有密封盖板和在线除气装置，通过在线除气装置并在熔体上方添加覆盖剂，达到除气、隔氧的目的，避免铬、锆元素与氧反应。连铸时铜铬锆熔体从连铸机组进入连铸结晶器氮化硼管，并在结晶器前沿施加电磁搅拌，从连铸机组出来的铜铬锆杆，经连铸机组自由悬垂到下方的矫直机进入收卷机组，最后收卷。 [0035] 其具体制备方法如下： [0036] 将高纯阴极铜烘干后投放进熔炼炉进行熔炼，熔炼炉可以前后±90°翻转，实现铜液翻转至保温炉，工作温度为1200℃，采用木炭覆盖进行保护，木炭覆盖厚度15cm，使铜液中的氧含量小于5ppm。 [0037] 采用含10％铬的铜铬中间合金方形条块，按照合金比例加入到保温炉的铜熔体中，保温炉可以前后±90°翻转，实现铜液前后翻转并转液至浇铸炉，工作温度为1350℃，保温时间30分钟，熔体前后±45°翻转10次，达到均匀合金化铜铬中间合金的目的。铜铬中间合金块尺寸为2mmx2mmx1500mm。 [0038] 采用含40％锆的铜锆中间合金颗粒，加入铜管内，烘干后按照合金比例在转液前5分钟加入保温炉靠近流道的铜铬熔体中，达到转液前快速合金化铜锆中间合金的目的。铜铬中间合金颗粒直径2mm，铜管直径8mm，铜管壁厚2mm。 [0039] 保温炉采用覆盖剂覆盖，覆盖剂为冰晶石和无水硼砂的混合物，质量百分比例为3：7，覆盖厚度4cm，同时采用氩气进行气体保护，氩气纯度99.996％，气源出口压力0.2MPa， 3 流量0.8Nm/h，防止铬、铬合金元素与空气接触，避免氧化烧损。 [0040] 按照合金比例准备好的铜铬锆熔体通过保温炉转液至浇铸炉，浇铸炉可以前后±60°翻转，以方便更换结晶器，工作温度为1250℃。 [0041] 浇铸炉采用覆盖剂覆盖，覆盖剂为冰晶石和无水硼砂的混合物，质量百分比例为3：7，覆盖厚度4cm，同时采用氩气进行气体保护，氩气纯度99.996％，气源出口压力0.2MPa， 3 流量0.8Nm/h，防止铬、铬合金元素与空气接触，避免氧化烧损。 [0042] 连铸结晶器采用氮化硼结构，与铜铬锆熔体接触的结晶器内壁采用氮化硼管，氮化硼管壁厚为8mm。结晶器冷却循环水水流量1800L/hr，进水温度30℃，结晶器的冷却循环水进水和出水温度差3℃。 [0043] 电磁场搅拌器放置于连铸坯凝固界面的前沿，输入电流85A，磁场强度10mT,其型号为：CI MR‑Φ180。 [0044] 引铸时的引锭杆采用等径的紫铜杆。 [0045] 采用连铸机组在浇铸炉内下引连铸铜铬锆杆，连铸机组具备牵‑停功能，牵引节距4.5mm，牵引速度20mm/S，牵停时间1.5S，下引连铸速度为160mm/min。 [0046] 收卷机组可收卷成直径3米的铜铬锆合金棒线卷。 [0047] 以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。 |
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