專利名稱：一種含有易揮發(fā)元素的中間合金的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種含有易揮發(fā)元素的中間合金制備的新工藝。
背景技術(shù)：
含有&、Co、Bi、Be等易揮發(fā)元素的合金，如C15000系、C17000系和C18100系列銅鋯合金、C17000系列鈹青銅合金，甚至包括含Mg的銅合金；2004、2014、2017A等2系，3011 等系，5025、5249、5180等5系，6007等6系以及7108 7122等7系鋁合金，均含有多少不
等的微量易揮發(fā)合金成分，如ττ元素，甚至含有有毒易揮發(fā)元素Be。這些元素雖然含量微少，但對材料的性能卻產(chǎn)生著巨大影響，而且中間合金的價格昂貴。由于這些元素除Mg外， 一般熔化溫度高，其在空氣中的升華溫度又較低，因此很容易燒損。以往這些材料均是采用真空爐熔成中間合金，并鑄成小中間合金塊，然后加入工業(yè)化生產(chǎn)的大工業(yè)爐內(nèi)鑄造成合金錠供后續(xù)生產(chǎn)使用；對于銅合金，甚至必須在真空爐內(nèi)進行熔煉、鑄造，方能減少燒損。金屬鋯熔化溫度為1852°C，但其在高溫下非?；顫姡缭?63°C與0、N和C原子均開始發(fā)生反應(yīng)，而與H原子在150°C左右就可發(fā)生反應(yīng)；銅鋯各50%中間合金在真空感應(yīng)爐內(nèi)熔煉時，溫度要達到其高溫熔化溫度方可熔化，但是在真空下進行鑄造時，由于鐵模水冷作用，含鋯量小時生成共晶合金，其熱加工硬度和冷態(tài)45#鋼硬度類似；若銅中含鋯量 10% 80%時，其鑄造結(jié)果基本是非晶結(jié)構(gòu)(見《二元合金狀態(tài)圖集》劉安生譯冶金工業(yè)出版社，2004. 9)，用錘敲擊即成碎塊片狀態(tài)；即使采用緩慢冷卻，所得到的也基本是各類斜方或六方結(jié)構(gòu)，很難處理。鋯和鋁在660°C以上開始化合，生成A13&和鋁的共晶體。同樣，真空爐內(nèi)熔鑄出的含Mg30% (重量比)的銅鎂中間合金輕輕一敲即成碎塊。真空爐由于受到爐型的限制，很難鑄造較大的錠坯供后續(xù)生產(chǎn)使用，并且設(shè)備投資大，運行成本高。為了解決這一難題，曾采用過將鋯絲或鋯片裝到銅管內(nèi)軋扁，直接壓到爐底進行熔煉的工藝，這種工藝在實際應(yīng)用中沒能成功；另一種方法是采用氣體保護熔煉技術(shù)獲得了成功，它是在爐內(nèi)加入銅鋯中間合金，氣體保護防止氧化實現(xiàn)的。但不論是真空爐熔煉鑄造，或是氣體保護熔鑄，實際都遇到加銅鋯中間合金時定量不準的問題。特別是氣體保護熔煉時定時斷續(xù)加中間合金，使鑄錠的合金成分隨加料間隔時間有多少不均現(xiàn)象， 很難控制整個鑄造成品成分的均勻性。采用上述方法生產(chǎn)火車滑觸線用鎂銅合金線，中間合金的適時加入一直沒找到較合適方法；同樣在連鑄連軋生產(chǎn)高溫架空鋁導(dǎo)線桿方面，中間合金的均勻加入也一直是個難題；在前述鋁合金中，由于易揮發(fā)元素含量極微，一般在萬分之幾，添加量很難準確控制。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決銅鋯、銅鎂、銅鈷、鋁鋯、鋁鈹?shù)戎虚g合金加入不均勻的問題，本發(fā)明提供了一種含有易揮發(fā)元素的中間合金制備的新工藝，以解決含有少量元素，特別是易揮發(fā)燒損元素中間合金不能連續(xù)加入熔煉工序，或定量加入不準的問題，較好地生產(chǎn)出成份均勻的加工材用坯。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明創(chuàng)造采用如下技術(shù)方案一種含有易揮發(fā)元素的中間合金的制備工藝，是將中間合金在真空熔煉爐內(nèi)熔鑄成合金錠，合金錠冷卻后經(jīng)破碎成粉粒，銅的中間合金用銅帶、鋁的中間合金用鋁帶，借鑒管狀焊條成型工藝成型，并進行適當(dāng)冷加工以提高絲桿密度，做成中間合金盤線條的工藝。 其步驟如下1)、依設(shè)計比例對中間合金成份和母金屬進行配料，在真空感應(yīng)爐內(nèi)進行熔煉和澆注成鑄坯；2)、將鑄坯砸碎，研磨成碎粉粒；3)、對金屬帶卷進行開卷，沿金屬帶卷展開方向，金屬帶卷寬度中間位置處經(jīng)輥壓成U型，將粉料裝入U型槽中，對輥成型壓合金屬帶邊，形成管狀，盤成線盤。優(yōu)選的，將鑄坯制成粉粒后加入石墨粉或木炭粉。優(yōu)選的，所述金屬帶卷為鋁帶卷或銅帶卷。優(yōu)選的，金屬帶壓合形成管狀后，經(jīng)多道次軋制減徑，以增加線條密實度。優(yōu)選的，對線盤進行拉拔，使線條減徑增加密實度。所制得的中間合金線盤，根據(jù)需要在連續(xù)放線機上向爐內(nèi)、前置箱內(nèi)、流槽內(nèi)進行連續(xù)放線，或截成所需要的長度進行使用。銅合金坯料連續(xù)鑄造時，在氣體保護下的保溫爐或澆包上增加一個加線管，直通銅液面；線盤開卷機按照設(shè)定的速度將含有易揮發(fā)元素的中間合金線桿連續(xù)不斷地送往銅液中。鋁合金坯料連續(xù)鑄造時，采用線盤開卷機將含有易揮發(fā)元素的中間合金管狀線條開卷，并按設(shè)定速度加入到澆包或流槽中。非連續(xù)鑄造時，向熔煉爐中加入含有易揮發(fā)元素的中間合金，根據(jù)需要將需求量折算成中間合金線條的長度，截斷后直接加入爐中。本發(fā)明的含有易揮發(fā)元素的中間合金的制備工藝，其合金元素主要指Zr、Co、Bi、 Be等元素，以及Mg等，這些元素一般有一種或一種以上的高熔點，易揮發(fā)，甚至在熔鑄生產(chǎn)中產(chǎn)生有毒氣塵；其中間合金是在中間合金爐內(nèi)配置的，并且合金錠塊不易加工成條或盤圓，不方便隨意加工成需求的尺寸加入爐內(nèi)，有共同特點是容易粉碎成粉粒。本發(fā)明的含有易揮發(fā)元素的中間合金的制備工藝，是由于這些中間合金易于搗碎或磨碎，利用這一特性，將中間合金塊制成干燥粉?；蚰?，也可摻合適量的干燥石墨粉，以利于粉?；蚰谳亯汉?或拉伸時滑動，軋制時不會因碎粒不規(guī)則使包皮破損。由于木炭的燃點為300 400°C，在300 500°C時即可生成CO或CO2,減少易揮發(fā)元素的燒損，因此最好采用木碳粉。由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下所述的優(yōu)越性1、本發(fā)明由于采用了銅鋯等中間合金真空感應(yīng)電爐熔煉鑄造，使合金中H和 元素得以去除，解決了鋯等易揮發(fā)元素大量燒損的問題。2、本發(fā)明制成的中間合金料線桿和料線盤，解決了以往半連續(xù)熔煉鑄造鑄錠時含有易揮發(fā)元素中間合金塊取量不準的問題，只需根據(jù)所需量的大小，截取不同長度的線桿加入爐中；同樣也可采用開卷機和給線機將中間合金線桿連續(xù)不斷加入到需要的地方，如爐內(nèi)、前置箱或流槽中，解決了易揮發(fā)元素中間合金連續(xù)加入問題。改善了生產(chǎn)鑄坯的成分均勻性，又減少了貴重元素的浪費問題。3、本發(fā)明實現(xiàn)了如銅氣體保護熔鑄和鋁熔鑄時微量易揮發(fā)元素均勻連續(xù)加入的問題，為微量成份的精確控制提供了條件，更容易保證材料的特性，提高了鑄造成品率，減少了原材料消耗。4、本發(fā)明生產(chǎn)含有易揮發(fā)元素中間合金的技術(shù)，即可用于銅中間合金，也可用于鋁中間合金，適用范圍廣，實用性強。5、該工藝能解決長期困擾銅合金非真空熔煉鑄造過程和鋁合金熔煉鑄造過程中， 中間合金不連續(xù)均勻加入的問題，并可降低金屬損耗、改善工人生產(chǎn)勞動條件。


圖1是本發(fā)明工藝流程示意圖；圖中1、真空感應(yīng)爐熔煉鑄造；2、粉碎機構(gòu)將中間合金塊粉碎；3、開卷機將金屬帶卷開卷；4、管狀軋機將將金屬帶中間壓出U型槽；5、經(jīng)粉料斗在U型槽中加入中間合金粉粒；6、軋制封口成線桿；7、軋制減徑；8、卷取成盤。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及優(yōu)選的實施例對本發(fā)明創(chuàng)造進一步說明，該是實施例不得作為對本發(fā)明創(chuàng)造的限制。 結(jié)合圖1，一種含有易揮發(fā)元素的中間合金制備的新工藝，是為了更好地滿足在鋁合金和銅合金熔煉鑄造時，使帶有易揮發(fā)合金元素中間合金的添加更方便，更準確，更能減少易揮發(fā)元素的燒損，減少環(huán)境污染，提高成品率和減少工人勞動強度。其步驟如下1)、將易揮發(fā)合金元素和母金屬按比例配料，裝入真空感應(yīng)電爐；抽真空升溫到金屬熔化溫度；由于抽真空，金屬中的Η、0、Ν等元素在保溫過程中逸出；達到熔煉和保溫條件后，在真空下進行鑄造；完成鑄造冷卻后破真空，打開爐蓋，取出中間合金錠；2)、將生成的非晶或共晶體中間合金塊，用錘子敲碎成不規(guī)則碎塊；然后在破碎機中粉碎成碎粒；3)、為了防止不規(guī)則碎粒有可能在后續(xù)工序中刺破外包帶管壁，摻入適量的木炭粉、石墨粉或其他粉沫，以增加碎粒的滑動性；4)、將銅帶卷或鋁帶卷架在管狀軋機的開卷機上開卷，由軋輥沿金屬帶卷展開方向，金屬帶卷寬度中間位置處壓成U型槽，由料斗的下口將配好的中間合金料粉粒均勻地裝入U型槽內(nèi)，靠壓下成型輥將U型槽的上口壓合之后，由多道次平立軋輥進行軋制減徑， 增加密實度；5)、根據(jù)用戶對線桿的粗細和密實度要求不盡相同，可根據(jù)需求進行拉拔；6)、盤成線盤。7)、用戶根據(jù)需要可將含有易揮發(fā)元素的中間合金線盤置于連續(xù)放線機上向爐內(nèi)、前置箱、流槽內(nèi)進行連續(xù)放線，也可截成所需要的長度進行使用。需說明的是，本發(fā)明創(chuàng)造中所用的各種設(shè)備均為現(xiàn)有成型技術(shù)，且本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)點在于組合利用現(xiàn)有設(shè)備服務(wù)于中間合金制備的工藝，因此，文中未詳細說明的現(xiàn)有成型技術(shù)不得解釋為對本發(fā)明創(chuàng)造的限制。
權(quán)利要求
1.一種含有易揮發(fā)元素的中間合金的制備工藝，其特征是包含以下步驟1)、依設(shè)計比例對中間合金成份及母金屬進行配料，在爐內(nèi)進行熔煉和澆注成鑄坯；2)、將鑄坯砸碎，研磨成碎粉粒；3)、對金屬帶卷進行開卷，沿金屬帶卷展開方向，金屬帶卷寬度中間位置處經(jīng)輥壓成U 型，將粉料裝入U型槽中，對輥成型壓合金屬帶邊，形成管狀，盤成線盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有易揮發(fā)元素的中間合金的制備工藝，其特征是將鑄坯制成粉粒后加入石墨粉或木炭粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有易揮發(fā)元素的中間合金的制備工藝，其特征是所述金屬帶卷為鋁帶卷或銅帶卷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有易揮發(fā)元素的中間合金的制備工藝，其特征是金屬帶壓合形成管狀后，經(jīng)多道次軋制減徑，以增加合金金屬線條密實度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有易揮發(fā)元素的中間合金的制備工藝，其特征是還包括對軋制減徑后合金金屬線條進行拉拔成所需的直徑線桿。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有易揮發(fā)元素的中間合金的制備工藝，其特征是所述進行熔煉和澆注成鑄坯的爐為真空感應(yīng)爐或氣體保護爐。
7.—種上述任一權(quán)利要求所制得的中間合金線盤，其特征是根據(jù)需要在連續(xù)放線機上向爐內(nèi)、前置箱內(nèi)、流槽內(nèi)進行連續(xù)放線，或截成所需要的長度進行使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中間合金線盤，其特征是銅合金坯料連續(xù)鑄造時，在氣體保護下的保溫爐或澆包上增加一個加線管，直通銅液面；線盤開卷機按照設(shè)定的速度將開卷的含有易揮發(fā)元素的中間合金線桿連續(xù)不斷地送往銅液中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中間合金線盤，其特征是鋁合金坯料連續(xù)鑄造時，采用線盤開卷機將含有易揮發(fā)元素的中間合金線盤開卷，并按設(shè)定速度加入到澆包或流槽中。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中間合金線盤，其特征是非連續(xù)鑄造時，向熔煉爐中加入含有易揮發(fā)元素的中間合金，根據(jù)需要將需求量折算成中間合金線條的長度，截斷后直接加入爐中。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種含有易揮發(fā)元素的中間合金的制備工藝，涉及合金技術(shù)領(lǐng)域，包含以下步驟1)、依設(shè)計比例對中間合金成份及母金屬進行配料，在爐內(nèi)進行熔煉和澆注成鑄坯；2)、將鑄坯砸碎，研磨成碎粉粒；3)、對金屬帶卷進行開卷，沿金屬帶卷展開方向，金屬帶卷寬度中間位置處經(jīng)輥壓成U型，將粉料裝入U型槽中，對輥成型壓合金屬帶邊，形成管狀，盤成線盤；根據(jù)實際需要對線盤開卷連接加入合金線條或截取所需合金線條長度加入熔煉工序，以解決含有少量元素，特別是易揮發(fā)燒損元素中間合金不能連續(xù)加入熔煉工序，或定量加入不準的問題，較好地生產(chǎn)出成份均勻的加工材用坯。
文檔編號B22D11/108GK102382995SQ20111031410
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者吳維治, 曹琦 申請人:中色科技股份有限公司, 蘇州新金相金屬材料有限公司