專利名稱：：CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，屬于有色金屬制備加工
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：作為典型的高強(qiáng)高導(dǎo)電銅合金材料，CuCrZr合金得到廣泛的關(guān)注，以ASTM標(biāo)準(zhǔn)中C18150牌號(hào)合金為代表，該合金被廣泛應(yīng)用。由于Zr元素活潑易氧化，因此工業(yè)生產(chǎn)中CuCrZr合金普遍采用真空熔煉設(shè)備制備，鑒于真空設(shè)備投資較大，生產(chǎn)效率較低，大單重CuCrZr合金板錠和大巻重CuCrZr合金線桿坯的生產(chǎn)受到限制。真空制備方法無(wú)法滿足大規(guī)格CuCrZr合金板錠以及有較大長(zhǎng)度要求的CuCrZr合金線材生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較高，從而限制了CuCrZr合金的推廣與普及。申請(qǐng)?zhí)枮?00610046446.3中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了CuCrZr合金和CuZr合金的非真空熔鑄工藝，申請(qǐng)?zhí)枮?0061004908l.X中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種CuCrZr合金的非真空半連續(xù)鑄造工藝，采用熔劑覆蓋和氣氛保護(hù)-熱擠壓開(kāi)坯-拉拔工藝，制備棒、線、型材。因?yàn)閆r元素活潑，容易燒損，所以當(dāng)保溫時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，Zr元素收得率迅速下降，甚至喪失殆盡。上述技術(shù)方案，理論上可以制備半連鑄坯，但是未解決長(zhǎng)時(shí)間保溫過(guò)程合金元素的過(guò)度損失問(wèn)題，因此不適宜進(jìn)行大巻重線坯制備。目前，國(guó)內(nèi)的商用CuCrZr合金普遍采用真空制備工藝，非真空制備技術(shù)尚未得到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。個(gè)別企業(yè)嘗試CuCrZr合金的非真空鑄造方法，采用無(wú)流鑄造或半連續(xù)鑄造工藝生產(chǎn)CuCrZr合金坯料，但無(wú)法制備大巻重線材。因?yàn)槿狈τ行У谋Ｗo(hù)裝置與工藝，特別是缺乏易氧化合金元素的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)CuCrZr合金線桿的非真空制備。為了適應(yīng)節(jié)能環(huán)保、輕量化、小型化的需求，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金的需求持續(xù)增加，CuCrZr合金是典型的高強(qiáng)高導(dǎo)電銅合金，開(kāi)發(fā)CuCrZr合金的非真空連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)與裝備，蘊(yùn)藏著較大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，實(shí)現(xiàn)大巻重CuCrZr合金線桿的非真空制備，滿足大巻重CuCrZr合金線桿的短流程制備及應(yīng)用需求。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，特點(diǎn)是首先將合金基體原料投入熔化爐中，升溫至1250135(TC，待爐料完全熔化后，除氣造渣；靜置后，將一次合金元素溶入熔化爐的熔體中進(jìn)行一次合金化；在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，成分檢驗(yàn)合格后將熔化爐的熔體轉(zhuǎn)入到保溫爐，將二次合金元素溶入保溫爐的熔體中進(jìn)行二次合金化；靜置待溫度達(dá)到鑄造溫度后，開(kāi)始鑄造，鑄造溫度控制在12001300°C，鑄造速度為0.10.50mm/min，鑄造過(guò)程中每隔2030min在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，監(jiān)測(cè)合金元素的成分波動(dòng)，當(dāng)合金元素含量接近成分下限范圍時(shí)，按照合金成分上限配置，將合金元素溶入保溫爐熔體中進(jìn)行動(dòng)態(tài)合金補(bǔ)償；得到的鑄坯進(jìn)行在線均勻化保溫處理，經(jīng)淬水冷卻后，線徑《O30mm的線桿坯料進(jìn)行收巻，線徑>①30mm的棒坯切割定尺收料。進(jìn)一步地，上述的CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，所述一次合金元素為Cr，以中間合金或純金屬形式加入。更進(jìn)一步地，上述的CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，所述二次合金元素為Zr、Si、Zn、Mg，以中間合金或純金屬形式加入。更進(jìn)一步地，上述的CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，所述合金基體原料為電解銅。再進(jìn)一步地，上述的CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，所述在線保溫均勻化處理，其溫度為780900°C，時(shí)間在28min。再進(jìn)一步地，上述的CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，其特征在于:鑄造線桿坯料直徑為4)830mm，棒坯直徑為4>30~100mm。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在①本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大巻重CuCrZr合金線桿的非真空、連續(xù)化生產(chǎn)，滿足超長(zhǎng)度、大巻重CuCrZr合金棒線類產(chǎn)品的市場(chǎng)要求；鑄造獲得的合金元素具有較高的均勻性，合金元素成分控制在相對(duì)穩(wěn)定的成分范圍之內(nèi)，合金元素收得率在35~85%之間，主要合金元素的收得率控制在65~80之間；②采用合金化動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行合金元素的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格及鑄造速度調(diào)整合金元素的補(bǔ)償量，保證了鑄坯內(nèi)合金元素成分穩(wěn)定和分布均勻；③采用在線均勻化處理，改善鑄造線桿的組織、力性和表面質(zhì)量，防止線徑較粗時(shí)收巻線材出現(xiàn)表面裂紋；④本發(fā)明實(shí)現(xiàn)非真空制備，與真空制備技術(shù)相比，降低了成本、提高了效率；與現(xiàn)有技術(shù)的半連鑄-熱擠壓開(kāi)坯工藝相比，本發(fā)明的短流程制備，解決了"半連續(xù)鑄造一擠壓"工藝受擠壓機(jī)噸位的限制，實(shí)現(xiàn)大巻重CuCrZr合金線桿的制備。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明圖1:本發(fā)明的流程示意圖。具體實(shí)施例方式提供CuCrZr合金線桿非真空鑄造技，在合金元素動(dòng)態(tài)補(bǔ)償條件下，實(shí)現(xiàn)大巻重CuCrZr合金線桿的非真空制備，線桿長(zhǎng)度為準(zhǔn)無(wú)限長(zhǎng)，巻重不受鑄造工藝限制。如圖1所示的CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)工藝，首先將合金基體原料電解銅投入熔化爐中，升溫至12501350°C，待爐料完全熔化后，除氣造渣；靜置后，將一次合金Cr元素溶入熔化爐的熔體中進(jìn)行一次合金化，Cr元素以中間合金或純金屬形式加入；在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，成分檢驗(yàn)合格后將熔化爐的熔體轉(zhuǎn)入到保溫爐，將二次合金元素(二次合金元素為Zr、Si、Zn、Mg，以中間合金或純金屬形式加入)溶入保溫爐的熔體中進(jìn)行二次合金化；靜置待溫度達(dá)到鑄造溫度后，開(kāi)始鑄造，鑄造溫度控制在12001300°C，鑄造速度為0.10.50mm/min，鑄造過(guò)程中每隔20~30min在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，監(jiān)測(cè)成分波動(dòng)，合金元素波動(dòng)接近成分下限范圍時(shí)，將合金元素溶入保溫爐熔體中進(jìn)行動(dòng)態(tài)合金補(bǔ)償；得到的鑄坯進(jìn)行在線保溫均勻化處理，其溫度為780900'C，時(shí)間在28min，鑄坯經(jīng)過(guò)在線保溫均勻化處理，達(dá)到降低鑄造應(yīng)力、改善鑄造組織、優(yōu)化坯料表面質(zhì)量的目的；淬水冷卻后，線徑《①30mm的線桿進(jìn)行收巻，線徑〉①30mm的棒坯切割定尺收料；通常線桿直徑為4)830mm，棒坯直徑為小30100mm。在熔煉和保溫工藝中采用微正壓氣氛保護(hù)并配合石墨覆蓋，保護(hù)氣氛為惰性氣體、還原性氣體或者上述氣體的混合物。在脫氣、除氧后進(jìn)行合金化，保持鑄坯中鋯元素的穩(wěn)定性，進(jìn)行合金元素的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格及鑄造速度調(diào)整合金元素的補(bǔ)償量，以保證合金元素在鑄坯里含量穩(wěn)定、分布均勻。采用在線均勻化處理，改善鑄造線桿的組織、力性和表面質(zhì)量，防止線徑較粗時(shí)收巻線材出現(xiàn)表面裂紋。實(shí)施例l按照表1中WI合金所示成分范圍配料，制備C18100合金坯料。首先配比好電銅和回爐料，放入熔化爐中，升溫至1250130(TC熔煉，待爐料完全熔化后，除氣造渣；靜置15min后，將一次合金Cr元素溶入熔化爐的銅熔體中進(jìn)行一次合金化，Cr元素以純金屬形式加入；在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，成分檢驗(yàn)合格后將熔化爐的熔體轉(zhuǎn)入到保溫爐，將二次合金元素Zr溶入保溫爐的熔體中進(jìn)行二次合金化，Zr元素以中間合金形式加入;靜置10min后，待溫度達(dá)到鑄造溫度1200~1300°C，開(kāi)始鑄造，并控制鑄造溫度在12001300°C，鑄造速度為0.15mm/min，鑄造過(guò)程中每隔2030min在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，監(jiān)測(cè)成分波動(dòng)，合金元素波動(dòng)接近成分下限范圍時(shí)，將合金元素(Zr、Si、Zn、Mg等，以中間合金形式加入)溶入熔體中進(jìn)行動(dòng)態(tài)合金補(bǔ)償；得到的鑄坯進(jìn)行在線保溫均勻化處理，其溫度為78(TC，時(shí)間在8min;急冷后，線徑《O30mm的線桿進(jìn)行收巻，線徑〉O30mm的棒坯切割定尺收料；通常線桿直徑為4)830mm，棒坯直徑為4)30100mm。合金元素波動(dòng)及收得率如表2所示。實(shí)施例2按照表l中W2lI合金所示成分范圍配料，制備C18400合金坯料。首先配比好電銅和回爐料，放入熔化爐中，升溫至1280135(TC熔煉，待爐料完全熔化后，除氣造渣；靜置20min后，將一次合金Cr元素溶入熔化爐的銅熔體中進(jìn)行一次合金化，Cr元素以純金屬形式加入；在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，成分檢驗(yàn)合格后將熔體轉(zhuǎn)移到保溫爐，將二次合金元素Zr溶入保溫爐的熔體中進(jìn)行二次合金化，Zr元素以純金屬形式加入；靜置12min后，待溫度達(dá)到鑄造溫度1200~1300°C，開(kāi)始鑄造，并控制鑄造溫度在12001300°C，鑄造速度為0.25mm/min，鑄造過(guò)程中每隔2030min在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，監(jiān)測(cè)成分波動(dòng)，合金元素波動(dòng)接近成分下限范圍時(shí)，將合金元素(Zr、Si、Zn、Mg等，以純金屬形式加入)溶入熔體中進(jìn)行動(dòng)態(tài)合金補(bǔ)償；得到的鑄坯進(jìn)行在線保溫均勻化處理，其溫度為800°C，時(shí)間6min;急冷后，線徑《①30mm的線桿進(jìn)行收巻，線徑〉O30mm的棒坯切割定尺收料；通常線桿直徑為4>8~30mm，棒坯直徑為4>30100mm。合金元素波動(dòng)及收得率如表2所示。實(shí)施例3按照表1中Win合金所示成分范圍配料，制備C18145合金坯料。首先配比好電銅和回爐料，放入熔化爐中，升溫至13001350。C熔煉，待爐料完全熔化后，除氣造渣；靜置25min后，將一次合金Cr元素溶入熔化爐的銅熔體中進(jìn)行一次合金化，Cr元素以中間合金形式加入；在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，成分檢驗(yàn)合格后將熔化爐的熔體轉(zhuǎn)入到保溫爐，將二次合金元素Zr溶入保溫爐的熔體中進(jìn)行二次合金化，Zr元素以中間合金形式加入；靜置15min后，待溫度達(dá)到鑄造溫度1200-1300。C，開(kāi)始鑄造，并控制鑄造溫度在12001300°C，鑄造速度為0.30mm/min，鑄造過(guò)程中每隔2030min在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，監(jiān)測(cè)成分波動(dòng)，合金元素波動(dòng)接近成分下限范圍時(shí)，將合金元素(Zr、Si、Zn、Mg等，以中間合金形式加入)溶入熔體中進(jìn)行動(dòng)態(tài)合金補(bǔ)償；得到的鑄坯進(jìn)行在線保溫均勻化處理，其溫度為850。C，時(shí)間在5min;急冷后，線徑《①30mm的線桿進(jìn)行收巻，線徑〉O30mm的棒坯切割定尺收料；通常線桿直徑為d)830mm，棒坯直徑為小30~100mm。合金元素波動(dòng)及收得率如表2所示。實(shí)施例4按照表1中WIV合金所示成分范圍配料，制備C18150合金坯料。首先配比好電銅和回爐料，放入熔化爐中，升溫至12501350。C熔煉，待爐料完全熔化后，除氣造渣；靜置30min后，將一次合金Cr元素溶入熔化爐的銅熔體中進(jìn)行一次合金化，Cr元素以純金屬形式加入；在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，成分檢驗(yàn)合格后將熔化爐的熔體轉(zhuǎn)入到保溫爐，將二次合金元素Zr溶入保溫爐的熔體中進(jìn)行二次合金化，Zr元素以純金屬形式加入；靜置20min后，待溫度達(dá)到鑄造溫度1200~1300°C，開(kāi)始鑄造，并控制鑄造溫度在1200-1300°C，鑄造速度為0.50mm/min，鑄造過(guò)程中每隔2030min在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，監(jiān)測(cè)成分波動(dòng)，合金元素波動(dòng)接近成分下限范圍時(shí)，將合金元素(Zr、Si、Zn、Mg等，以純金屬形式加入)溶入熔體中進(jìn)行動(dòng)態(tài)合金補(bǔ)償；得到的鑄坯進(jìn)行在線保溫均勻化處理，其溫度為90(TC，時(shí)間在2min;急冷后，線徑《O30mm的線桿進(jìn)行收巻，線徑〉①30mm的棒坯切割定尺收料；通常線桿直徑為小830mm，棒坯直徑為cl)30100mm。合金元素波動(dòng)及收得率如表2所示。表l成分<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>可以表明，鑄造獲得的合金元素具有較高的均勻性，合金元素成分可以控制在相對(duì)穩(wěn)定的成分范圍之內(nèi)，合金元素收得率在3585%之間，主要合金元素的收得率可以控制在65~80之間。綜上所述，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大巻重CuCrZr合金線桿的非真空、連續(xù)化生產(chǎn)，滿足超長(zhǎng)度、大巻重CuCrZr合金棒線類產(chǎn)品的市場(chǎng)要求。采用了合金化動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)和坯料在線均勻化技術(shù)，保證了鑄坯內(nèi)合金元素成分穩(wěn)定和分布均勻，實(shí)現(xiàn)非真空制備，與真空制備技術(shù)相比，降低了成本、提高了效率。與現(xiàn)有技術(shù)的半連鑄-熱擠壓開(kāi)坯工藝相比，本發(fā)明提供CuCrZr合金線坯的短流程制備，解決了"鑄造一擠壓"工藝受擠壓機(jī)噸位的限制，實(shí)現(xiàn)大巻重CuCrZr合金線桿的制備。需要理解到的是上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，在本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)，所進(jìn)行的添加、變換、替換等，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，其特征在于首先將合金基體原料投入熔化爐中，升溫至1250～1350℃，待爐料完全熔化后，除氣造渣；靜置后，將一次合金元素溶入熔化爐的熔體中進(jìn)行一次合金化；在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，成分檢驗(yàn)合格后將熔體轉(zhuǎn)移到保溫爐，將二次合金元素溶入保溫爐的熔體中進(jìn)行二次合金化；靜置待溫度達(dá)到鑄造溫度后，開(kāi)始鑄造，鑄造溫度控制在1200～1300℃，鑄造速度為0.1～0.50mm/min，鑄造過(guò)程中每隔20～30min在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，監(jiān)測(cè)合金元素成分波動(dòng)，合金元素含量接近成分下限范圍時(shí)，按照合金成分上限配置，將合金元素溶入保溫爐熔體中進(jìn)行動(dòng)態(tài)合金補(bǔ)償；得到的鑄坯進(jìn)行在線均勻化保溫處理，經(jīng)淬水冷卻后，線徑≤Φ30mm的線坯進(jìn)行收卷，線徑＞Φ30mm的棒坯切割定尺收料。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，其特征在于所述一次合金元素為Cr，以中間合金或純金屬形式加入。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，其特征在于所述二次合金元素為Zr、Si、Zn、Mg，以中間合金或純金屬形式加入。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，其特征在于所述合金基體原料為電解銅。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，其特征在于所述在線均勻化保溫處理，其溫度為780900°C，保溫時(shí)間28min。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，其特征在于鑄造線坯直徑為d>8~30mm，棒坯直徑為4>30100mm。全文摘要本發(fā)明涉及CuCrZr合金線桿非真空生產(chǎn)方法，先將合金基體原料投入熔化爐中，升溫至1250～1350℃，待爐料熔化后，除氣造渣；靜置后，將一次合金元素溶入熔體中進(jìn)行一次合金化；在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，成分檢驗(yàn)合格后將熔體轉(zhuǎn)移到保溫爐，將二次合金元素溶入保溫爐的熔體中進(jìn)行二次合金化；靜置后，開(kāi)始鑄造，鑄造溫度控制在1200～1300℃，鑄造速度為0.1～0.50mm/min，鑄造過(guò)程中每隔20～30min在線采樣進(jìn)行成分檢測(cè)，監(jiān)測(cè)成分波動(dòng)，如果合金元素波動(dòng)接近成分下限范圍時(shí)，則將二次合金元素溶入熔體中進(jìn)行動(dòng)態(tài)合金補(bǔ)償；得到的鑄坯進(jìn)行在線均勻化保溫處理，淬水后收料，線徑≤Φ30mm的線桿進(jìn)行收卷，線徑＞Φ30mm的棒坯切割后定尺收料。實(shí)現(xiàn)了大卷重CuCrZr合金線桿的非真空、連續(xù)化生產(chǎn)。文檔編號(hào)C22C1/02GK101613808SQ200910182349公開(kāi)日2009年12月30日申請(qǐng)日期2009年7月8日優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日發(fā)明者向朝建,吳維治,李華清,陳忠平申請(qǐng)人:蘇州有色金屬研究院有限公司