[發明專利]軟接觸電磁連鑄用兩段式無切縫結晶器套管的制造方法

有效

• 申請號: 200810012349.1
• 申請日: 2008-07-17
• 公開（公告）號: CN101327560A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 王強;金百剛;高翱;王瑋;赫冀成
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B22D21/00;B22F3/16;C22C9/05;C22C1/05;B23K9/16;B23K9/235;B23K9/095;B23K15/00;B23K1/00;B23K20/08
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于冶金設備制造技術領域，特別涉及軟接觸電磁連鑄用兩段式無切縫結晶器套管的制造方法。

背景技術

軟接觸電磁連鑄技術是利用交變磁場透過結晶器套管作用到結晶器套管中的鋼液上，在鋼液中產生電磁壓力來降低鑄坯與結晶器套管壁的接觸壓力和振動壓力，使接觸角增大，渣道變寬，渣液的流入更加通暢，有利于改善連鑄的初始凝固過程，減輕鑄坯的表面振痕，減小表面裂紋發生的比率，同時提高拉速，提高產量。然而，鋼的軟接觸電磁連鑄技術能否在工業生產中得以成功應用，關鍵取決于結晶器套管是否能同時滿足透磁率高、冷卻效果良好的要求，這也是該技術實現實際工業生產的瓶頸所在。

目前，鋼的軟接觸電磁連鑄結晶器套管按其材質及結構的不同可分為切縫式軟接觸結晶器套管和無縫式軟接觸結晶器套管兩種。切縫式軟接觸結晶器套管顯著提高了透磁性，但同時帶來結晶器套管內磁場分布不均勻，結晶器套管強度下降，以及冷卻水回路設計復雜等難題，一直未能應用于實際的工業生產。無縫軟接觸結晶器套管是近年來提出的一種新型結構，其中，兩段式無縫軟接觸電磁連鑄結晶器套管上段采用透磁效果良好的材料，下段采用冷卻效果良好的材料。此結晶器套管既可以保證磁場在金屬彎月面附近具有均勻良好的透磁性達到“軟接觸”效果，同時又保證在彎月面以下液態金屬具有良好的冷卻效果，解決目前軟接觸電磁連鑄用切縫式結晶器套管冷卻和透磁效果不能兩全的問題，而且該結晶器套管具有足夠的強度和耐熱變形性能。兩段式無縫軟接觸結晶器套管雖然具有提高結晶器的整體強度，在一定程度上保證磁場的穿透性，使結晶器套管內磁場分布均勻，且簡化冷卻水回路系統的優點，但在材質的選擇、制備工藝上存在較大的困難。因此，結合生產實際，找到滿足生產要求的兩段式結晶器套管的制造方法是當務之急。

發明內容

針對現有切縫式軟接觸結晶器內磁場分布不均勻，結晶器強度下降，冷卻水回路設計復雜，無縫式軟接觸結晶器材質選擇，制備工藝困難的問題，本發明提供如下軟接觸電磁連鑄用兩段式無切縫結晶器套管的制造方法。

將電解銅與其他合金制成具有一定的機械強度，高溫耐磨性好，且具有高透磁效果的銅基合金管，其材質按重量百分比為含Mn?2～10％、Si?3～8％、Al?1～3％、Ti?1～4％、P?0～2.1％的銅基合金材料；采用鎢極氬弧焊接法、真空電子束焊接法、真空釬焊法、爆炸焊接法或梯度連接的方法，將銅合金與傳統連鑄結晶器中普遍使用的磷脫氧銅、鉻銅或鉻鋯銅等銅質管材料制備成長度在700～1500mm，外徑為50～200mm，厚度為5～25mm的兩段式無切縫結晶器套管。

本發明的主要包括以下步驟：

1、焊接法制備兩段式無切縫結晶器套管的方法：

1.1、高透磁效果的銅基合金管的真空感應加熱熔煉鑄造法：

將電解銅塊放入真空感應熔煉爐內的石墨坩鍋中，將Cu-50Mn合金、金屬鋁、Ti-50Si合金、硅粒和Cu-14P合金放在爐蓋上部的合金加料器中，各原料使用比例按重量百分比為電解銅∶Cu-50Mn合金∶Ti-50Si合金∶硅粒∶金屬鋁∶Cu-14P合金＝50～91∶4～20∶2～8∶2～4∶1～3∶0～15；在真空感應熔煉爐中抽真空，當真空度達到0.133Pa時開始升溫，加熱至1300℃以上，使電解銅塊全部熔化后，依次加入Cu-50Mn合金、金屬鋁、Ti-50Si合金、Si粒和Cu-14P合金，保持爐內的真空度為0.133Pa，將物料全部熔化，保溫20～30min；然后攪拌出爐，澆注入金屬模中，制備成銅基合金坯，然后加工成管，其材質按重量百分比為含Mn?2～10％、Si?3～8％、Al1～3％、Ti?1～4％、P?0～2.1％的銅基合金材料。

1.2、高透磁效果的銅基合金管的粉末冶金法：

將Mn粉、鋁粉、Si粉、Ti粉、Cu-14P合金粉末和電解銅粉末放在球磨機中，以120r/min的速度混粉4～12h，各原料使用比例按重量百分比為電解銅粉末∶Mn粉∶Si粉∶Ti粉∶鋁粉∶Cu-14P合金粉末＝61～93∶2～10∶3～8∶1～4∶1～3∶0～15；于室溫下在60噸的萬能油壓實驗機上沿橫向進行單向壓制，壓力400～900MPa，制備成銅基合金坯；然后在推桿式氫氣保護爐中進行燒結，燒結溫度保持在850～950℃，保溫時間為1～5h，隨爐冷卻，制成銅基合金坯，然后加工成管，其材質按重量百分比為含Mn?2～10％、Si?3～8％、Al?1～3％、Ti?1～4％、P?0～2.1％的銅基合金材料。