專利名稱：一種新型熔煉銅合金用爐襯材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型熔煉銅合金用爐襯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)金屬材料研究的不斷深入，銅合金中添加鈣、鎂、鋯、鋁、鈦、鋅、鐵等元素能顯著提高材料的某些方面的性能，因而受到越來(lái)越多的關(guān)注。但是，由于這類元素很活潑， 在熔煉時(shí)這些元素在高溫下與常用的爐襯或坩堝材料反應(yīng)，造成熔煉時(shí)元素的收得率低， 熔煉過程中合金成分不易控制等問題。在有些情況下，采用現(xiàn)有的爐襯材料合金熔煉不能進(jìn)行。例如，鉻鋯銅具有高的強(qiáng)度和良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，因此被廣泛應(yīng)用于高強(qiáng)、高導(dǎo)領(lǐng)域，如制備高速列車接觸線、電阻焊電極、連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi)襯、集成電路引線框架、觸頭材料等。而含鋯銅合金的工業(yè)化生產(chǎn)首先要解決合金熔煉的問題。鋯元素非?；顫?，容易與其他元素發(fā)生反應(yīng)而燒損，因此在熔煉鋯銅時(shí)必須解決鋯元素的燒損問題。國(guó)內(nèi)外鋯銅的生產(chǎn)通常采用真空熔煉，造成生產(chǎn)效率低、成本高，批量小等問題，限制了鉻鋯銅的應(yīng)用。采用工頻有芯感應(yīng)爐熔煉銅合金，具有操作方便，加熱速度快，節(jié)省電能，打爐方便，熔化成本低，適用于連續(xù)鑄造等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，在一定的保護(hù)措施下，采用工頻有芯感應(yīng)爐大氣熔煉鉻鋯銅具有很大的實(shí)用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。此外，為了降低由于與坩堝材料反應(yīng)造成的鋯的燒損，鉻鋯銅熔煉時(shí)，一般采用石墨或高純鎂砂坩堝。石墨不能用作工頻有芯感應(yīng)爐打爐的爐襯材料。一般熔銅工頻有芯感應(yīng)爐能達(dá)到的最高溫度為1300 1400°C，而單一的高純鎂砂由于燒結(jié)溫度在1700°C以上，因此，鎂砂在工頻有芯感應(yīng)爐上難以燒結(jié)。因此，必須開發(fā)高穩(wěn)定性、低燒結(jié)溫度的新型爐襯材料。通過查新，檢索到如下爐襯材料有關(guān)的專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200710054710的專利，涉及一種銅冶煉爐用鎂質(zhì)噴補(bǔ)料其原料組成包括骨料、細(xì)粉、結(jié)合劑以及添加劑；所述骨料和細(xì)粉的原料組成包括電熔鎂鉻砂、電熔鎂砂、燒結(jié)鎂砂、鎂橄欖石。骨料的臨界粒度為0. 1 5mm，細(xì)粉的粒度< 0. 088mm ；其重量比為顆粒為3 5mm的電熔鎂鉻砂0 20%，燒結(jié)鎂砂10 30%，鎂橄欖石0 20% ；顆粒為1 3mm的燒結(jié)鎂砂10 40%，鎂橄欖石10 40% ；顆粒為0. 1 Imm的電熔鎂砂 0 20 %，燒結(jié)鎂砂5 20 %，鎂橄欖石5 20 % ；粒度< 0. 088mm電熔鎂砂6 20 %，鎂橄欖石0 15% ；結(jié)合劑5% 15% ；添加劑6% 20%。該材料用于對(duì)有色金屬熔煉爐襯大面積或局部蝕損部位進(jìn)行噴涂、修補(bǔ)，該申請(qǐng)中的鎂質(zhì)噴補(bǔ)料，和常用的高純鎂砂相比都具有燒結(jié)溫度較高的特點(diǎn)，由于該材料用于噴補(bǔ)，該鎂質(zhì)噴補(bǔ)料并不存在燒結(jié)問題。申請(qǐng)?zhí)枮镃N94110946公開了一種感應(yīng)電爐酸性爐襯耐火材料配方。它是由微晶石英，結(jié)合劑，礦化劑組成的混合物，經(jīng)筑爐打?qū)?，烘爐燒結(jié)成感應(yīng)電爐酸性爐襯。其中的微晶石英有下列級(jí)配關(guān)系，網(wǎng)目數(shù)5 7#的含量為18 20%，10 20#的為18 22%， 20 40# 的為 14 16%，50 100# 的為 19 21%，140 270# 的為 20 24%，600# 的
3為2 4% ；結(jié)合劑采用硼酐(0. 6 1. 2% )，礦化劑采用氧化銅(0. 08 0. 10% )。該爐襯材料以石英為主要成分，在高溫下鋯與石英反應(yīng)，會(huì)顯著降低鋯的收得率。申請(qǐng)?zhí)枮镃N200710006059的專利公開了一種銅合金保溫爐體用材料配方。針對(duì)采用酸性耐火材料作爐襯，銅合金熔煉保溫爐易結(jié)渣，結(jié)渣難以清理，需小清理結(jié)渣的周期短，大清理結(jié)渣需停爐停電等缺點(diǎn)，本發(fā)明采用鎂碳磚、鋁碳磚、鎂鋁碳磚之一作保溫爐爐體用材料，結(jié)渣需小清理的周期延長(zhǎng)11. 5 14. 8倍，結(jié)渣易于清理，不再需要停爐停電的大清理結(jié)渣的工序，大大提高生產(chǎn)效率。該申請(qǐng)優(yōu)選適合用廢雜銅作原料制備銅合金熔液的保溫爐、連鑄保溫爐，也適合銅合金的熔煉爐用爐體材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)爐襯材料的不足，提供一種新型熔煉銅合金用爐襯材料及其制備方法，實(shí)現(xiàn)了在較低溫度下燒結(jié)，且不易開裂，延長(zhǎng)了使用壽命。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種新型熔煉銅合金用爐襯材料，特點(diǎn)是其原料粒度和重量百分比組成為粒度為500 2000um的電熔MgO-ZrO2 80. 00 90. OOwt % ；粒度為50 200um的高鋁砂 10. 00 20. OOwt %。所述的電熔MgO-ZrO2 包括 MgO 90 98wt % ；ZrO2 2 IOwt % ；SiO2 等雜質(zhì) < 2. 0%。所述的高鋁砂含有SiO2等雜質(zhì)< 2. 0%。制備新型熔煉銅合金用爐襯材料的方法包括如下步驟①將所述的電熔MgO-^O2和所述的高鋁砂混合均勻，并搗打結(jié)實(shí)；②升溫至1200 1500°C，保溫2 3h，將所述搗打過的電熔MgOIrO2和高鋁砂燒結(jié)成爐襯材料。本發(fā)明的技術(shù)效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明新型熔煉銅合金用爐襯材料具有高溫穩(wěn)定性好、燒結(jié)溫度低、不易開裂，使用壽命長(zhǎng)，可用做熔煉含活潑元素的銅合金的特點(diǎn)。


圖1是不同粒度的鎂鋯砂、高鋁砂燒結(jié)效果示意圖。圖中1-鎂鋯砂；2-高鋁砂。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1.制備新型熔煉銅合金用爐襯材料的方法包括如下步驟①將粒度為500 2000um的電熔MgO-ZrO2 90. Owt %和粒度為50 200um的高鋁砂10. 00襯％混合均勻，并搗打結(jié)實(shí)；②工頻有芯感應(yīng)爐將銅液升溫至1200°C，保溫2h，將所述搗打過的電熔MgOIrO2和高鋁砂燒結(jié)成爐襯材料。實(shí)施例2.制備新型熔煉銅合金用爐襯材料的方法包括如下步驟①將粒度為500 2000um的電熔MgO-ZrO2 90. Owt %和粒度為50 200um的高鋁砂10. 00襯％混合均勻，并搗打結(jié)實(shí)；②工頻有芯感應(yīng)爐將銅液升溫至1500°C，保溫2h，將所述搗打過的電熔MgOIrO2 和高鋁砂燒結(jié)成爐襯材料。實(shí)施例3.制備新型熔煉銅合金用爐襯材料的方法包括如下步驟①將粒度為500 2000um的電熔MgO-ZrO2 85. Owt %和粒度為50 200um的高鋁砂15. 00襯％混合均勻，并搗打結(jié)實(shí)；②工頻有芯感應(yīng)爐將銅液升溫至1200°C，保溫2h，將所述搗打過的電熔MgOIrO2 和高鋁砂燒結(jié)成爐襯材料。實(shí)施例4.①將粒度為500 2000um的電熔MgO-ZrO2 85. Owt %和粒度為50 200um的高鋁砂15. 00襯％混合均勻，并搗打結(jié)實(shí)；②工頻有芯感應(yīng)爐將銅液升溫至1500°C，保溫2h，將所述搗打過的電熔MgOIrO2 和高鋁砂燒結(jié)成爐襯材料。實(shí)施例5.①將粒度為500 2000um的電熔MgO-ZrO2 80. Owt %和粒度為50 200um的高鋁砂20. OOwt %混合均勻，并搗打結(jié)實(shí)；②工頻有芯感應(yīng)爐將銅液升溫至1200°C，保溫2h，將所述搗打過的電熔MgOIrO2 和高鋁砂燒結(jié)成爐襯材料。實(shí)施例6.①將粒度為500 2000um的電熔MgO-ZrO2 80. Owt %和粒度為50 200um的高鋁砂20. OOwt %混合均勻，并搗打結(jié)實(shí)；②工頻有芯感應(yīng)爐將銅液升溫至1500°C，保溫2h，將所述搗打過的電熔MgOIrO2 和高鋁砂燒結(jié)成爐襯材料。該方法的原理是基于高鋁砂表面融化溫度低，通過電熔MgOIrO2和高鋁砂的混合搗打，使鎂鋯砂顆粒之間填充高鋁砂，降低整個(gè)爐襯材料的燒結(jié)溫度。而高鋁砂高溫穩(wěn)定性不高，在高溫下容易與銅液中的活潑元素反應(yīng)，為了保護(hù)銅液中活潑元素，爐襯材料中應(yīng)盡量降低高鋁砂的含量。為了實(shí)現(xiàn)燒結(jié)和保護(hù)活潑元素的雙重需要本發(fā)明提出的爐襯材料是采用較小的高鋁砂填充在粒度較大的鎂鋯砂間隙，如圖1所示。下面將本發(fā)明實(shí)施例1-6的爐襯材料；粒度彡lOOOum、雜質(zhì)含量彡2. 0%硅砂； 粒度彡lOOOum、雜質(zhì)含量彡2. O%高鋁砂；粒度彡lOOOum、雜質(zhì)含量彡2. O%高純鎂砂；含有MgO-ZrO2 95. Owt %、高鋁砂15. OOwt %的比較材料1 ；含有MgO-ZrO2 75. Owt %、高鋁砂 25. 00wt%的比較材料2 ；分別用于真空感應(yīng)熔煉爐上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)材料的燒結(jié)性能實(shí)驗(yàn)用石墨芯加熱至不同溫度下燒結(jié)，用紅外測(cè)溫儀測(cè)溫， 其結(jié)果見表1。
權(quán)利要求
1.一種新型熔煉銅合金用爐襯材料，其特征在于重量百分比組成為粒度為500 2000um 的電熔 MgO-ZrO2 80. 00 90. OOwt % ；粒度為 50 200um 的高鋁砂 10. 00 20. OOwt %。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型熔煉銅合金用爐襯材料，其特征在于所述的電熔 MgO-ZrO2 包括 MgO 90 98wt% ； ZrO2 2 IOwt % ；SiO2 等雜質(zhì)彡 2. 0%o
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型熔煉銅合金用爐襯材料，其特征在于所述的高鋁砂含有 SiO2等雜質(zhì)彡2. 0%。
4.制備權(quán)利要求1所述的新型熔煉銅合金用爐襯材料的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟①將所述的電熔MgOIrO2和所述的高鋁砂混合均勻，并搗打結(jié)實(shí)；②升溫至1200 1500°C，保溫2 3h，將所述搗打過的電熔MgOIrO2和高鋁砂燒結(jié)成爐襯材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型熔煉銅合金用爐襯材料，其重量百分比組成為粒度為500～2000um的電熔MgO-ZrO2 80.00～90.00wt％；粒度為50～200um的高鋁砂10.00～20.00wt％，及該爐襯材料的制備方法。本發(fā)明降低了燒結(jié)溫度，實(shí)現(xiàn)了在較低溫度下燒結(jié)，且不容易開裂，延長(zhǎng)了使用壽命，活潑元素的收得率得到了提高。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102206085SQ20111008032
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者劉平, 劉新寬, 張戍, 李偉, 王典鈞, 陳小紅, 馬鳳倉(cāng) 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué), 江蘇包羅銅材集團(tuán)股份有限公司