專利名稱：高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱銅合金及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅合金及其制造方法，尤其涉及一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱率的耐熱銅合金的制造方法。
背景技術(shù)：
鋼鐵廠中鋼坯連鑄生產(chǎn)線的穩(wěn)定性和連續(xù)性直接影響到鋼坯的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，所以通常說(shuō)連鑄結(jié)晶器是連鑄設(shè)備的心臟、是鋼鐵廠生產(chǎn)的關(guān)鍵點(diǎn)，而結(jié)晶器中的易損件銅管則是重中之重。由于結(jié)晶器銅管內(nèi)壁直接與高溫鋼水接觸，工作時(shí)熱應(yīng)力大，容易變形，高溫磨損嚴(yán)重；故要求銅管材質(zhì)強(qiáng)度大、硬度高以保證其使用時(shí)不變形和足夠的耐磨性；軟化溫度和再結(jié)晶溫度高可保持高溫下的強(qiáng)度和硬度；導(dǎo)熱系數(shù)高使銅管得到良好的冷卻；延伸率大使銅材具有較好的可加工能力。長(zhǎng)期以來(lái)，水平連鑄采用紫銅或鈹鈷銅合金作為結(jié)晶器銅管材料。紫銅由于軟化溫度和再結(jié)晶溫度低、高溫強(qiáng)度不足、耐磨性差，不是理想的結(jié)晶器銅管材料。鈹鈷銅合金，由于鈹、鈷均是昂貴的稀有元素，而鈹在融煉及使用中會(huì)對(duì)人體和環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害，所以也不是理想的結(jié)晶器銅管材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在具有良好的導(dǎo)熱性與高溫抗磨性同時(shí)，又具有較高的高溫強(qiáng)度與硬度，以及很好的延伸率的高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱銅合金及其制造方法。
本發(fā)明通過(guò)加入最佳的合金元素組合以及特殊的冶煉方法來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的目的。其采用的技術(shù)方案如下一、本發(fā)明的銅合金成份為組份 重量百分比(％)Cr 0.3～1.1Zr 0.05～0.4Ag 0.06～0.12Hf 0.03～0.11Nb 0.04～0.1Mg 0.02～0.05Ce 0.02～0.07Y 0.02～0.05Cu 余量二、高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱銅合金的制造方法1、用中頻感應(yīng)爐將電解銅熔化并升溫至1260～1400℃，加入金屬Cr、Ag、Nb，同時(shí)覆蓋100～200目玻璃粉和石墨粉，保溫20～30分鐘；2、撈出爐渣后，加入Hf、Ce、Y和Zr、Mg合金并攪拌均勻。然后出爐澆鑄，并控制爐溫在1300～1350℃；3、采用半連續(xù)式澆鑄，澆鑄時(shí)用氮?dú)獗Ｗo(hù)；
4、根據(jù)需要將鑄件鍛打或壓力加工成零部件，然后將零部件加熱至965～985℃保溫1～2小時(shí)淬水，再在465～490℃溫度下保溫2～3小時(shí)進(jìn)行時(shí)效處理；經(jīng)上述規(guī)范制成的銅合金具有下列特征效果σb≥350Mpa，δ5≥22％，HRB≥70，IACS≥78％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益的效果是高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱銅合金在確保具有足夠?qū)嵝院脱由炻是疤嵯?，較大幅度提高了軟化溫度和再結(jié)晶溫度，顯著增加了室溫和高溫下的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，大大改善了抗變形能力和耐磨性。將高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱銅合金用于連鑄結(jié)晶器銅管代替紫銅管可提高使用壽命1～2倍。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1銅合金的成份為

銅合金的制造方法1、用中頻爐將電解銅熔化并升溫至1400℃，加入金屬Cr、Ag、Nb，同時(shí)覆蓋100～200目玻璃粉和石墨粉，保溫25分鐘；2、撈出爐渣后，加入Hf、Ce、Y和Zr、Mg合金并攪拌均勻。然后出爐澆鑄，爐溫為1300℃；3、半連續(xù)式澆鑄，澆鑄時(shí)用氮?dú)獗Ｗo(hù)；
4、熱處理工藝鍛打后將零件加熱至985℃保溫1小時(shí)淬水，再在490℃保溫2小時(shí)進(jìn)行時(shí)效處理；按上述規(guī)范制成的銅合金具有下列特征效果1、σb≥380MPa。
2、δ5≥22％。
3、HRB≥84。
4、IACS≥80％。
實(shí)施例2銅合金的成份為

銅合金的制造方法1、用中頻爐將電解銅熔化并升溫至1260℃，加入金屬Cr、Ag、Nb，同時(shí)覆蓋100～200目玻璃粉和石墨粉，保溫30分鐘；2、撈出爐渣后，加入Hf、Ce、Y和Zr、Mg合金并攪拌均勻。然后出爐澆鑄，爐溫為1350℃；3、半連續(xù)式澆鑄，澆鑄時(shí)用氮?dú)獗Ｗo(hù)；4、熱處理工藝鍛打后將零件加熱至965℃保溫2小時(shí)淬水，再在465℃保溫3小時(shí)進(jìn)行時(shí)效處理；按上述規(guī)范制成的銅合金具有下列特征效果1、σb≥360MPa。
2、δ5≥27％。
3、HRB≥75。
4、IACS≥88％。
實(shí)施例3銅合金的成份為

銅合金的制造方法1、用中頻爐將電解銅熔化并升溫至1350℃，加入金屬Cr、Ag、Nb，同時(shí)覆蓋100～200目玻璃粉和石墨粉，保溫20分鐘；2、撈出爐渣后，加入Hf、Ce、Y和Zr、Mg合金并攪拌均勻。然后出爐澆鑄，爐溫為1320℃；3、半連續(xù)式澆鑄，澆鑄時(shí)用氮?dú)獗Ｗo(hù)；4、熱處理工藝鍛打后將零件加熱至975℃保溫1.5小時(shí)淬水，再在475℃保溫2.5小時(shí)進(jìn)行時(shí)效處理；按上述規(guī)范制成的銅合金具有下列特征效果1、σb≥405MPa。
2、δ5≥25％。
3、HRB≥80。
4、IACS≥85％。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱銅合金，其特征在于組份 重量百分比(％)Cr0.3～1.1Zr0.05～0.4Ag0.06～0.12Hf0.03～0.11Nb0.04～0.1Mg0.02～0.05Ce0.02～0.07Y 0.02～0.05Cu余量
2.一種制造權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱銅合金的方法，其特征在于(1)用中頻感應(yīng)爐將電解銅熔化并升溫至1260～1400℃，加入金屬Cr、Ag、Nb，同時(shí)覆蓋100～200目玻璃粉和石墨粉，保溫20～30分鐘；(2)撈出爐渣后，加入Hf、Ce、Y和Zr、Mg合金并攪拌均勻。然后出爐澆鑄，并控制爐溫在1300～1350℃；(3)采用半連續(xù)式澆鑄，澆鑄時(shí)用氮?dú)獗Ｗo(hù)；(4)根據(jù)需要將鑄件鍛打或壓力加工成零部件，然后將零部件加熱至965～985℃保溫1～2小時(shí)淬水，再在465～490℃溫度下保溫2～3小時(shí)進(jìn)行時(shí)效處理；經(jīng)上述規(guī)范制成的銅合金具有下列特征效果σb≥350Mpa，δ5≥22％，HRB≥70，IACS≥78％。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱銅合金及其制造方法。其化學(xué)成分(重量百分比)為Cr0.3～1.1％，Zr0.05～0.4％，Ag0.06～0.12％，Hf0.03～0.11％，Nb0.04～0.1％，Mg0.02～0.05％，Ce0.02～0.07％，Y0.02～0.05％，Cu余量。用中頻感應(yīng)爐以合理的元素加入順序、獨(dú)特的保護(hù)方法、準(zhǔn)確的溫度控制進(jìn)行熔煉以及最佳的熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行處理。本發(fā)明的銅合金在確保具有良好的導(dǎo)熱性與高溫抗磨性同時(shí)，又具有較高的高溫強(qiáng)度與硬度，以及很好的延伸率。將高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱銅合金用于鋼鐵廠連鑄結(jié)晶器銅管代替紫銅管可提高使用壽命1～2倍。
文檔編號(hào)C22C1/02GK1786237SQ20041010085
公開(kāi)日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
發(fā)明者劉少光 申請(qǐng)人:劉少光