專利名稱：一種用于錫青銅帶坯水平連鑄生產(chǎn)的石墨模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種用于錫青銅帶坯水平連鑄生產(chǎn)的石墨模具，屬于有色冶 金領(lǐng)域。
技術(shù)背景
錫青銅QSn6. 5-0. 1成分為含錫6 - 7%，含磷0. 1 ~ 0. 25%，含鋅< 0. 3 / ，佘 量為銅，板帶材具有高強、高彈、高耐蝕、高耐磨、抗磁、易釬焊、電鍍、良好 的冷加工性能、導(dǎo)電優(yōu)良等性能，是彈性原器件及接插件的重要材料，在電子、 電訊、儀器、儀表、汽車、家用電器、通訊和信息網(wǎng)絡(luò)工程中用于制作各種多排 插針、多點連接器、接插端子、插座、繼電器、電位器、開關(guān)、彈簧接插元器件 和表面要求高的日用裝飾等用品，是最經(jīng)濟、最常用的重要彈性銅合金和功能性 材料。 - —
錫青銅板帶主要用于工業(yè)領(lǐng)域，牌號主要是QSn6. 5-0. 1、 QSn8-0. 3，由于 其較大的結(jié)晶溫度范圍U50 16(TC)，凝固過程中合金元素擴散慢，易產(chǎn)生嚴(yán) 重的枝晶偏析；較小的線收縮率和體積收縮率，枝晶補縮困難，易形成縮孔、疏 松，以及嚴(yán)重的錫反偏析傾向、熱塑性較差等特性， 一般使用水平連鑄方法生產(chǎn) 帶坯。
水平連鑄生產(chǎn)中表面形成細(xì)小的等軸晶，中部形成大小不等的柱狀晶，在拉 停狀態(tài)下，停時的一次結(jié)晶區(qū)與拉后出現(xiàn)新的二次結(jié)晶區(qū)，二者之間的界面易形 成金屬氧化物、夾雜、富錫低熔點物質(zhì)的聚集區(qū)，在帶坯的上表面和側(cè)面形成鮮 明的結(jié)晶線。由于冷卻和散熱條件不同，結(jié)晶線一般呈圓弧狀，液穴深度一般為80 - 120mrn，再經(jīng)上下銑面、壓延、退火、清洗、剪切等工序加工而成用戶需要 的規(guī)格和狀態(tài)的銅帶。
由于銅價高企，國內(nèi)企業(yè)紛紛利用舊料生產(chǎn)錫青銅帶坯，并不斷加大舊料的 用量，以降低生產(chǎn)成本，舊料雜質(zhì)相比新料較多，石墨模邊部裝配縫隙存在的銅 液滲透，局部雜質(zhì)富集容易形成結(jié)瘤，摩擦阻力增大，使扁平狀帶坯底面邊部出 現(xiàn)倒角，進而甚至?xí)a(chǎn)生裂口，導(dǎo)致銅帶坯邊部質(zhì)量不合格，甚至導(dǎo)致保溫爐銅 液從有結(jié)瘤的石墨模邊部漏出。
2008年3月12曰，中國知識產(chǎn)權(quán)局公布了專利號為CN200710025788. 1的 發(fā)明專利《一種石墨模具》，該專利對銅管拉鑄用的石墨模結(jié)構(gòu)做了闡述和專利 保護，但該專利僅用于水平連鑄生產(chǎn)銅管，對銅帶坯的生產(chǎn)未有涉及。
2005年8月24日，中國知識產(chǎn)權(quán)局公布了專利號為CN200410039156. 7,名 稱為《用水平連鑄法生產(chǎn)鐵青銅合金帶坯的工藝方法及其結(jié)晶器》的發(fā)明專利， 對用水平連鑄法生產(chǎn)鐵青銅合金帶坯的工藝方法及結(jié)晶器做了闡述和專利公告， 但該專利僅用于生產(chǎn)鐵青銅(C194)，對其使用的特別的結(jié)晶器結(jié)構(gòu)做了說明和 專利保護，但未對結(jié)晶器中使用的石墨模具做出具體闡述和專利申請，也未對錫 青銅帶坯的生產(chǎn)做出闡述。
2008年4月9曰，中國知識產(chǎn)權(quán)局公布的申請(專利)號CN200710134832. 2， 名稱為《一種結(jié)晶器及使用了該結(jié)晶器的水平連鑄機組》的發(fā)明專利，對水平連 鑄機組拉鑄無氧銅帶坯的結(jié)晶器及機組做了闡述和專利公告，該專利僅用于表面 光亮無氧銅帶坯的生產(chǎn)，未對結(jié)晶器的石墨模具結(jié)構(gòu)做出說明，也未對錫磷青銅 帶坯的生產(chǎn)做出闡述。
目前錫青銅帶坯水平連鑄生產(chǎn)使用的石墨模為4塊裝配式結(jié)構(gòu)，由上下兩塊 大石墨板和左右兩塊石墨邊條組裝而成，左右兩塊石墨邊條通過石墨柱銷與下墨板相連，上石墨板平放在石墨邊條上表面，通過水冷結(jié)晶器的左右定位塊和上 下的緊固螺栓緊固，上石墨板與石墨邊條的貼合靠上冷卻器背板的內(nèi)六方螺栓頂 緊。4塊石墨構(gòu)成平直的矩形模具腔，通過與保溫爐相連的水冷結(jié)晶器(內(nèi)裝石 墨模具)，連續(xù)不斷地把斷面呈扁平狀的帶坯引拉出來。
由于錫青銅熔體流動性好，石墨邊條與石墨板相連處始終存在一定的間隙， 加之銅價過高，為了降低成本，生產(chǎn)廠不斷加大舊料的投入比例，從50%提高到 90%左右，舊料雜質(zhì)含量相對較多，加之錫青銅反偏析較為嚴(yán)重，加上重力的作 用，由于石墨模邊部和中部冷卻條件不一樣，邊部冷卻強度大，中部冷卻強度小， 帶坯凝固順序是從邊部到中部，從外部向內(nèi)部。石墨模中部的冷卻強度最小，銅 液在這里最后凝固，所以鑄造帶坯結(jié)晶線呈外凸圓弧狀，液穴深度較深，由于重 力作用，帶坯凝固緊貼石墨下表面，表面呈下平上凹形狀，中部比邊部厚度小 0.3-0.4mm，導(dǎo)致在進行帶坯的表面銑削時反偏析層中部銑不完全，影響最終成 品質(zhì)量。
由于石墨模冷卻強度不同，帶坯應(yīng)力增加，新的石墨模使用1-2天以后， 在下石墨板和兩邊石墨邊條的連接處，在溶體的一次和二次結(jié)晶區(qū)域，熔體容易 滲入連接間隙，容易形成低熔點雜質(zhì)富集，形成結(jié)瘤，摩擦阻力增大，使扁平狀 帶坯底面邊部出現(xiàn)倒角，進而甚至?xí)a(chǎn)生裂口，導(dǎo)致銅帶坯邊部出現(xiàn)裂紋裂口， 難以保證銅帶寬度，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致保溫爐銅液從有裂口的石墨模邊部漏出， 損壞結(jié)晶器和保溫爐，容易發(fā)生設(shè)備和安全事故。
本實用新型石墨模是國內(nèi)普遍使用的四塊組裝式石墨模的結(jié)構(gòu)改進，不同于 上述專利的石墨模結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的發(fā)明目的是針對現(xiàn)有錫青銅帶坯采用邊角料比例較多的現(xiàn)狀，克服現(xiàn)有水平連鑄生產(chǎn)錫青銅帶坯石墨模結(jié)構(gòu)的不足，減輕帶坯在石墨模邊 部結(jié)晶區(qū)域產(chǎn)生的結(jié)瘤現(xiàn)象，減緩帶坯邊部的冷卻強度，降低帶坯鑄造應(yīng)力，減 小液穴深度，模具中部增加圓弧過度的中凸量，增大帶坯銅液中部供應(yīng)量，減小 帶坯中凹收縮量，使帶坯表面較為平直，保證錫青銅帶坯的鑄造質(zhì)量。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下的設(shè)計方案
一種用于錫青銅帶坯水平連鑄生產(chǎn)的石墨模具，石墨模具釆用邊條與石墨板 一體化結(jié)構(gòu)，由上下兩塊石墨板裝配而成，上石墨板呈倒U型，上表面兩邊對稱 開有緩冷腔，下表面呈對稱向上的圓弧形，中部開有4-6個沉孔；下石墨板呈 U型，下表面兩邊對稱開有緩冷腔，上表面為平面，中部開有4-6個沉孔，與 冷卻器用沉頭螺栓緊固；上下石墨板構(gòu)成的石墨模腔呈扁平狀，中部帶外凸的圓 弧形，石墨模腔中部圓弧處比邊部高。
石墨板構(gòu)成的空腔要求有配合光滑度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，克服現(xiàn)有技 術(shù)的不足，減輕結(jié)瘤現(xiàn)象，減緩帶坯邊部的冷卻強度，降低帶坯鑄造應(yīng)力，減小 液穴深度，保證了錫青銅帶坯的鑄造質(zhì)量等。


圖l為石墨模的裝配圖主視圖。 圖2為石墨板的裝配圖俯視圖。 圖3為石墨板的裝配圖左視圖。
圖中l(wèi)為上石墨板，2為下石墨板，3為石墨模腔，4為沉頭螺栓，5為石 墨塞，6為緩冷腔。
具體實施方式
一種用于錫青銅帶坯水平連鑄生產(chǎn)的石墨模具，石墨模具采用邊條與石墨板一體化結(jié)構(gòu)，由上下兩塊石墨板裝配而成，上石墨板i呈倒u型，上表面兩邊對 稱開有緩冷腔6，下表面呈對稱向上的圓弧形，中部開有4 6個沉孔；下石墨 板2呈U型，下表面兩邊對稱開有緩冷腔6,上表面為平面，中部開有4-6個 沉孔，與冷卻器用沉頭螺栓4緊固；上下石墨板構(gòu)成的石墨模腔3呈扁平狀，中 部帶外凸的圓弧形，石墨模腔3中部圓弧處比邊部高。 石墨板構(gòu)成的空腔要求有配合光滑度。
下面以錫青銅QSn6.5-0.1為例，結(jié)合附圖對本實用新型專利的實施方式進 行說明。
實施例1:生產(chǎn)厚度為12mm，寬度為330mm的錫青銅帶坯。石墨模具釆用邊 條與石墨板一體化結(jié)構(gòu)，由上下兩塊石墨板裝配而成，石墨模腔3邊部高12. 4mm， 中部高12. 65mm，寬度336mm。
上石墨板1呈倒U型，邊部寬35ram，厚36. 2mm,中部厚30mm，上表面兩邊 對稱開有深lmm,長80mm，寬80mra的緩冷腔，下表面呈對稱向上的圓弧形，圓 弧與邊部高0.20 - 0. 25mm，中部開有4個028/ 014xl4mm的沉孔，與冷卻器 用沉頭螺栓4緊固。
下石墨板2呈U型，邊部寬35mm，厚36. 2mm，中部厚30讓，下表面兩邊對 稱開有深1鵬，長80咖，寬80mm的緩冷腔6，上表面為平面，中部開有4個028/ 014xl4鵬的沉孔，用于與冷卻器用沉頭螺栓4緊固。
將上下兩塊石墨板沉頭螺栓4與冷卻器緊固連接后，沉頭部位用028X12mm 的石墨塞5塞緊，高出石墨板的部分磨去，用金相砂布磨平，與石墨板在同一平 面。石墨板構(gòu)成的空腔石墨板表面研磨加工，表面粗糙度Ra0.8mra，以降低帶坯 拉鑄時的摩擦阻力。
按此結(jié)構(gòu)模具生產(chǎn)出來的帶坯，與四塊式結(jié)構(gòu)相比，中部與邊部的高差由約0. 3mm減小到約0. 1 mm,帶坯下表面邊部出現(xiàn)的倒角現(xiàn)象有拉鑄1 ~2天出現(xiàn)延 長到4-5天出現(xiàn)，石墨模壽命由4-5天延長到6-7天。 實施例2:
生產(chǎn)厚度為16mm，寬度為4"mm的錫青銅帶坯。
石墨模具采用邊條與石墨板一體化結(jié)構(gòu)，由上下兩塊石墨板裝配而成，石墨 模腔3邊部高16. 6mm，中部高16. 9mm，寬度"6mm。上石墨板1呈倒U型，邊 部寬40mm，厚38. 3mm,中部厚30mm，上表面兩邊對稱開有深lmm,長80mm,寬 100mm的緩冷腔6，下表面呈對稱向上的圓弧形，圓弧與邊部高0. 25 ~ 0. 3mm, 中部開有6個028/ 014 xl4mm的沉孔，與冷卻器用沉頭螺栓4緊固。
下石墨板2呈U型，邊部寬40mm,厚38. 3咖，中部厚30咖，下表面兩邊對 稱開有深lmm，長80ram，寬100mm的緩冷腔6,上表面為平面，中部開有6個 028/ 014xl4鵬的沉孔，用于與冷卻器用沉頭螺栓4緊固。
將上下兩塊石墨板沉頭螺栓4與冷卻器緊固連接后，沉頭部位用028X12mm 的石墨塞5塞緊，高出石墨板的部分磨去，用金相砂布磨平，與石墨板在同一平 面。
石墨板構(gòu)成的空腔石墨板表面研磨加工，表面粗糙度RaO. 8mm,以降低帶坯 拉鑄時的摩擦阻力。
按此結(jié)構(gòu)模具生產(chǎn)出來的帶坯，與四塊式結(jié)構(gòu)相比，中部與邊部的高差由約 0. 4mm減小到約0.15 mm,帶坯下表面邊部出現(xiàn)的倒角現(xiàn)象有拉鑄1 ~ 2天出現(xiàn)延 長到4-5天出現(xiàn)，石墨模壽命由4~5天延長到6~7天。
權(quán)利要求1、一種用于錫青銅帶坯水平連鑄生產(chǎn)的石墨模具，其特征在于石墨模具采用邊條與石墨板一體化結(jié)構(gòu)，由上下兩塊石墨板裝配而成，上石墨板呈倒U型，上表面兩邊對稱開有緩冷腔，下表面呈對稱向上的圓弧形，中部開有4～6個沉孔；下石墨板呈U型，下表面兩邊對稱開有緩冷腔，上表面為平面，中部開有4～6個沉孔，與冷卻器用沉頭螺栓緊固；上下石墨板構(gòu)成的石墨模腔呈扁平狀，中部帶外凸的圓弧形，石墨模腔中部圓弧處比邊部高。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于錫青銅帶坯水平連鑄生產(chǎn)的石墨模具， 其特征在于:石墨板構(gòu)成的空腔要求有配合光滑度。
專利摘要本實用新型提供一種用于錫青銅帶坯水平連鑄生產(chǎn)的石墨模具，石墨模具采用邊條與石墨板一體化結(jié)構(gòu)，由上下兩塊石墨板裝配而成，上石墨板呈倒U型，上表面兩邊對稱開有緩冷腔，下表面呈對稱向上的圓弧形，中部開有4～6個沉孔；下石墨板呈U型，下表面兩邊對稱開有緩冷腔，上表面為平面，中部開有4～6個沉孔，與冷卻器用沉頭螺栓緊固；上下石墨板構(gòu)成的模腔呈扁平狀，中部帶外凸的圓弧形，模腔中部圓弧處比邊部高，具有結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，減輕結(jié)瘤現(xiàn)象，減緩帶坯邊部的冷卻強度，降低帶坯鑄造應(yīng)力，減小液穴深度，保證了錫青銅帶坯的鑄造質(zhì)量等優(yōu)點。
文檔編號B22D11/059GK201385111SQ20092002006
公開日2010年1月20日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者曹福強, 王詩江, 閆桂森, 黎道安 申請人:山東天圓銅業(yè)有限公司