[發(fā)明專(zhuān)利]一種銅鉻系合金水平連鑄工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611129758.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106583672B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付華棟;謝建新;李偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22D11/00
• 分類(lèi)號(hào): B22D11/00;C22C9/00
• 代理公司: 北京市廣友專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種銅鉻系合金水平連鑄工藝，屬于金屬材料制備加工技術(shù)領(lǐng)域。該設(shè)備包括熔煉系統(tǒng)、金屬液保溫系統(tǒng)、水平連鑄系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。合金在熔煉系統(tǒng)中熔化后，經(jīng)導(dǎo)流管進(jìn)入金屬液保溫系統(tǒng)中保溫；當(dāng)保溫爐的溫度與鑄型加熱段的溫度達(dá)到設(shè)定值后，開(kāi)啟水平連鑄系統(tǒng)進(jìn)行銅鉻系合金棒材或板材水平連鑄成形。采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的復(fù)合鑄型可有效解決銅鉻系合金水平連鑄過(guò)程中合金元素與石墨鑄型發(fā)生反應(yīng)的問(wèn)題。此外，采用本發(fā)明提出的復(fù)合鑄型水平連鑄工藝生產(chǎn)銅鉻系合金棒材或板材，有利于合金熔體中的夾雜物和凝固析出氣體排入液相，提高合金組織致密性，進(jìn)而提高合金的后續(xù)加工性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料制備加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種銅鉻系合金水平連鑄工藝。

背景技術(shù)

銅鉻系合金具有高的強(qiáng)度和優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，抗軟化溫度高，耐磨性能好，廣泛應(yīng)用于電子元器件接插件、引線框架、高速鐵路接觸線、水冷結(jié)晶器等方面。

目前國(guó)內(nèi)外銅鉻系合金材料的典型制備工藝為“真空感應(yīng)熔煉→熱加工(熱鍛、熱軋)→固溶淬火→冷加工→時(shí)效→冷加工”[米緒軍等，一種銅鉻鋯系合金及其制備和加工方法，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，CN10171876A，2010-06-02.]。但是該工藝存在以下問(wèn)題：真空熔煉設(shè)備復(fù)雜，投資高；非連續(xù)鑄造，生產(chǎn)效率低；需熱加工開(kāi)坯，能耗大，金屬燒損大。解決上述問(wèn)題，進(jìn)而開(kāi)發(fā)一種高性能銅鉻系合金的短流程制備加工工藝具有重要的意義。

本專(zhuān)利申請(qǐng)人等前期針對(duì)銅合金管材開(kāi)發(fā)了一種二段式熱冷組合鑄型水平連鑄技術(shù)[謝建新等，一種白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄工藝與設(shè)備，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，CN101966564A，2010-10-09；謝建新等，一種黃銅管材的短流程高效生產(chǎn)方法，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，CN102260840A，2011-11-30.]，其原理是在傳統(tǒng)水冷結(jié)晶器連鑄基礎(chǔ)上發(fā)明了一種采用加熱段和冷卻段組成的二段式熱冷組合鑄型進(jìn)行連鑄的工藝，鑄型的加熱段采用感應(yīng)加熱裝置進(jìn)行強(qiáng)制加熱，冷卻段采用水冷結(jié)晶器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，由此在管坯凝固界面附近建立起超高的軸向溫度梯度。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是：(1)連鑄管坯組織致密且具有沿軸向取向的柱狀晶組織，具有優(yōu)良的冷加工性能，有利于室溫軋制、拉拔等后續(xù)加工；(2)管坯內(nèi)外表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，無(wú)橘皮、褶皺、裂紋等缺陷，不需內(nèi)外表面銑面等處理可直接用于后續(xù)冷加工；(3)可獲得較大的拉鑄速度，可實(shí)現(xiàn)較大直徑薄壁管坯的水平連鑄。該發(fā)明工藝為銅合金管材高效生產(chǎn)提供了嶄新的途徑。

然而，包括上述發(fā)明工藝在內(nèi)的銅及銅合金連鑄通常采用石墨材質(zhì)的結(jié)晶器(鑄型)，難以應(yīng)用于含有易與石墨發(fā)生反應(yīng)合金元素的銅合金的連鑄。例如，由于鉻元素與石墨發(fā)生反應(yīng)，采用傳統(tǒng)的石墨鑄型難以實(shí)現(xiàn)表面質(zhì)量良好的銅鉻系合金棒材或板材連鑄。為此，本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種適合于易與石墨鑄型發(fā)生反應(yīng)的銅鉻系合金棒材或板材的水平連鑄復(fù)合鑄型和連鑄設(shè)備及工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種銅鉻系合金水平連鑄工藝，用于含易與石墨鑄型發(fā)生反應(yīng)元素的銅合金棒材或板材的水平連鑄，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)表面質(zhì)量良好的銅鉻系合金棒材或板材的高質(zhì)量連鑄。

該工藝所用設(shè)備包括熔煉系統(tǒng)、金屬液保溫系統(tǒng)、水平連鑄系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，熔煉系統(tǒng)包括熔煉爐、熱電偶一、塞棒和惰性氣體吹入裝置，金屬液保溫系統(tǒng)包括保溫爐和熱電偶二，水平連鑄系統(tǒng)包括復(fù)合鑄型、感應(yīng)加熱裝置、熱電偶三、熱電偶四、循環(huán)水冷結(jié)晶器、惰性氣體通氣管、水平牽引機(jī)構(gòu)和噴水二次冷卻裝置，熱電偶一和塞棒插入熔煉爐的合金液中，熔煉爐上部連接惰性氣體吹入裝置，熔煉爐與保溫爐通過(guò)導(dǎo)流管連接，熱電偶二插入保溫爐一端，保溫爐另一端連接復(fù)合鑄型，合金液流入復(fù)合鑄型中，熱電偶三和熱電偶四插入復(fù)合鑄型的熱型段中，復(fù)合鑄型的熱型段上設(shè)置感應(yīng)加熱裝置，復(fù)合鑄型的冷型段設(shè)置循環(huán)水冷結(jié)晶器和惰性氣體通氣管，復(fù)合鑄型末端設(shè)置噴水二次冷卻裝置，復(fù)合鑄型后連接水平牽引機(jī)構(gòu)，噴水二次冷卻裝置和水平牽引機(jī)構(gòu)依次設(shè)置在復(fù)合鑄型沿連鑄方向分布在同一軸線上。

其中，復(fù)合鑄型主體為石墨套，石墨套內(nèi)部設(shè)置剛玉管或石英管內(nèi)襯，石墨套上留有熱電偶插孔和惰性氣體通路。