[發明專利]一種冷卻輥套及其快速凝固的制造方法

無效

• 申請號: 201110142370.5
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102220512A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 王永;章仲禹;顏華
• 申請（專利權）人: 北京中鋼貿科技發展有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;B22D13/10;B22D13/02
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 秦士魁

技術領域

本發明涉及薄帶制造領域，特別適用于非晶納米晶、薄帶連鑄等快速凝固。

背景技術

金屬快速凝固技術將材料的冷卻速度可達103~106℃/s，可以顯著改善現有合金的微觀組織結構和提高其性能，而且還可以研制在常規鑄造條件下無法獲得的具有優異性能的新型合金。

薄帶鑄軋是在冷卻速度達到100～2000℃/s的條件下形成的，二次枝晶間距僅為2-5μm，顯微組織均質細晶，且具有遺傳性，沿帶厚成份偏析很小。這對高合金材料的生產十分有益，特別是在難以軋制的高合金薄帶鋼生產方面有著巨大發展潛力。例如,目前國外在開發的TWIP鋼、INVAR合金、鐵素體不銹、鎂合金帶、高硅鋼等。

非晶合金材料是20世紀70年代問世的新型合金材料，它采用國際先進的超急冷技術將液態金屬以1×10⁶℃/s冷卻速度直接冷卻形成厚度20~40μm的固體薄帶，得到原子排列組合上具有短程有序，長程無序特點的非晶合金組織。這種合金具有許多獨特性能特點，如優異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高硬度、高強度以及高電阻率等。

薄帶鑄軋輥和非晶甩帶輥，即薄帶鑄軋和非晶甩帶所用的冷卻輥，成為生產過程的關鍵部件，其導熱性、強度、硬度等成為關鍵性參數。

目前，上述冷卻輥所用的材料主要有銅套或鋼套，主要性能參數如下表：

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種快速凝固冷卻輥的方法，提高冷卻輥的導熱、抗拉以及硬度等力學性能。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是這樣實現的：一種冷卻輥套，其組分按照重量百分比為：鈹含量0.2~2.75%，其余為銅或銅合金。

進一步，鈹含量為0.3~2.3%。

進一步，鈹含量為0.75~2%。

一種快速凝固制造冷卻輥套的方法，該方法包括以下步驟：

a、按照重量百分比準備一定量的銅或銅合金，以及鈹合金；

b、在真空熔煉爐內先將銅或銅合金熔化，再加入鈹合金，使鈹的含量占總量的0.20~2.75%?；

c、然后離心澆注成鈹銅套；

d、澆注成形后，采用快速冷卻方式進行冷卻，冷卻速度為10~300℃/s；

e、機械加工成合格的冷卻輥套。

本發明達到的技術效果如下：本發明的冷卻輥套，為一種具有高的導熱性、高的高溫強度和高硬度的合金材料，具制造方法具有以下優點：

（1）提高材料的力學性能

凝固速度快，有效地細化了晶粒、顯微組織，以及形成高度彌散的第二相，這對提高材料的室溫高溫強度，改善疲勞性能是有益的。

（2）提高耐磨性

快速凝固合金的硬度大幅度提高，從而提高其耐磨性。

（3）提高耐蝕性

快速凝固可獲得成分組織均勻和高度彌散的第二相，抑制了合金元素的偏聚，改善了耐蝕性。

具體實施方式

為了進一步提高冷卻速度，開發高的導熱性、高溫強度和硬度的合金材料，申請人二十多年對水平連鑄結晶器銅套材質的研究，比較了鉻銅（Cr-Cu）、鉻鋯銅（Cr-Zr-Cu）與鈹鈷銅（Be-Co-Cu）的使用性能，證明鈹銅最好。采用離心澆注，本實施例中制造出的鈹銅套其性能可達如下指標：

本發明一種冷卻輥套，其組分按照重量百分比為：鈹含量0.2~2.75%，其余為銅或銅合金。其中，鈹含量為0.3~2.3%，進一步，鈹含量為0.75~2%。性能最佳。

本發明冷卻輥套采用一種快速凝固制造的方法，該方法包括以下步驟：

a、按照重量百分比準備一定量的銅或銅合金，以及鈹合金；鈹含量0.2~2.75%，其余為銅或銅合金；

b、在真空熔煉爐內先將銅或銅合金熔化，再加入鈹合金，使鈹的含量占總量的0.20~2.75%?；

c、然后離心澆注成鈹銅套；

d、澆注成形后，采用快速冷卻方式進行冷卻，冷卻速度為10~300℃/s；

e、機械加工成合格的冷卻輥套。

采用了上述方法制造的冷卻輥套，鈹含量與機械性能的關系如下表所示：

從上表中可以得出，鈹銅合金的冷卻輥套優良的力學性能。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。