專利名稱：CuCrZr合金在大氣中的熔煉方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CuCrfi 合金在大氣中的熔煉方法及其設(shè)備，屬于有色金屬合金熔煉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
CuCrfr合金屬于沉淀硬化型銅合金，具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率、高軟化溫度等有益的綜合性能，主要用于制作自動(dòng)電焊機(jī)的電機(jī)、集成電路框架材料、電氣化鐵路機(jī)車滑線、大型鑄鋼結(jié)晶器材等，市場(chǎng)潛力非常大，熔鑄CuCrfr合金則是生產(chǎn)這種合金的第一道工序。在CuCrfi 合金生產(chǎn)中，鋯和鉻的化學(xué)性能極為活潑、且密度都比銅低。熔煉是，鋯和鉻難以進(jìn)入到銅基體中，均懸浮與銅熔液表面。另外，液體狀的電解銅、鉻和鋯都極易氧化和吸氣，而且吸入液體合金中得氧氣不僅能將鉻大量燒損、及鋯燒損殆盡，而且會(huì)產(chǎn)生大量氣孔和疏松，縮孔亦顯著變深(可達(dá)鑄錠的30 35% )，不僅惡化了合金的機(jī)械性能和冷加工工藝性能，而且大大降低了鑄錠的成材率。為了確保CuCrfr合金質(zhì)量，防止鉻被大量燒損、鋯被燒盡，國(guó)內(nèi)外均在真空爐中冶煉和澆鑄。由于真空爐內(nèi)須設(shè)有熔煉和澆鑄兩套設(shè)施，因此外表看來偌大一臺(tái)真空電爐， 其實(shí)熔煉爐很小，熔煉量多為30 50公斤左右。熔煉量為百公斤的即屬于大電爐了。加之銅鉻鋯合金收縮量很大，縮孔占鑄錠的1/3，出料率太低，能耗大，生產(chǎn)成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有的真空熔煉技術(shù)出料率低，能耗大，生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種能夠在大氣環(huán)境中完成沖熔澆鑄，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低的CuCrfr合金在大氣中的熔煉方法及其設(shè)備。CuCrZr合金在大氣中的熔煉方法，包括以下步驟1)、對(duì)電解銅在大氣中進(jìn)行熔化和脫氫處理，獲取液體狀態(tài)的電解銅，熔化完成時(shí)即脫氫處理結(jié)束；2)、電解銅熔化完畢后立即向液體電解銅中加入熔劑，熔劑融化、并在銅液面上形成一層粘稠致密的防護(hù)層，防護(hù)層的厚度最好是20士5mm ；所述的熔劑是硅酸鈉和碎玻璃的混合物，其中碎玻璃占熔劑總量的25 35%，余為硅酸鈉；3)、選擇Cu-Cr母合金和Culr母合金分別作為沖熔CuCrfr合金的Cr添加劑和 ^ 添加劑，所述的Cu-Cr母合金中Cr的質(zhì)量含量< 5. 0%、且熔化溫度低于1170°C，所述的 Cu-Zr母合金中ττ的質(zhì)量< 30%、且熔化溫度< 1000°C ；沖熔工藝形成液體CuCrfr合金包括以下步驟(3. 1)、在沖熔用坩堝底部均勻地鋪敷一層底部木炭粉層；(3. 2)、均勻混合的CuCr母合金和母合金形成沖熔用母合金顆粒，母合金顆粒占合金總重量的比例< 10%，其中Cr占CuCrfr合金總重0. 6%，Zr占CuCrfr合金總重的0. 3% ；所述的CuCr母合金和母合金的粒度均為1 3mm，將母合金顆粒均勻地鋪敷于底部木炭粉層之上；(3. 3)在母合金顆粒層之上均勻覆蓋一層由強(qiáng)脫氧劑Cu-Mg母合金粉和鱗片狀石墨混合形成的脫氧劑層，強(qiáng)脫氧劑Cu-Mg母合金粉和鱗片狀石墨的混合比為1 3;所述的脫氧劑層上均勻鋪敷還原木炭粉層，所述的還原木炭粉層之上均勻覆蓋一層稻草灰層，所述的還原木炭粉層和稻草灰層形成沖熔時(shí)的還原劑層；(3. 4)、將沖熔用坩堝置于預(yù)熱爐中，預(yù)熱坩堝至彡600°C，將液體電解銅加熱至 ^ 1200°C，將液體電解銅直接導(dǎo)入還原劑層之下、與母合金顆粒接觸；等待液體電解銅完全熔化母合金顆粒并形成良好混合的液體CuCrfr合金；沖熔用坩堝的底部具有出料管，所述的出料管的管口插設(shè)有堵塞出料管的塞桿；4)、沖熔用坩堝下方設(shè)有密封的澆鑄模，向澆鑄模中充入氮?dú)猓?dāng)?shù)獨(dú)馔耆錆M澆鑄模時(shí)，打開塞桿，坩堝的出料管將液體CuCrfr合金導(dǎo)入澆鑄模中；5)、當(dāng)澆鑄模內(nèi)的溫度降至彡600°C時(shí)，停止向澆鑄模內(nèi)充入氮?dú)猓_啟鑄模即可獲得固體狀的CuCrfr合金鑄錠。進(jìn)一步，步驟(3. 3)中，在稻草灰層之上覆蓋有無水硼砂粉。無水硼砂粉的厚度最好是1 2mm，硼砂粉熔化后能將稻草灰牢固地粘在一起，不但能保護(hù)金屬液面，而且在澆鑄完畢后也能很容易第將結(jié)為一體的還原劑層取出。進(jìn)一步，步驟(3. 1)中的底層木炭粉層的厚度最好是5 IOmm ；步驟(3. 3)中的脫氧劑層的厚度最好是5 0mm，還原木炭粉層的厚度最好是10 15mm，稻草灰層的厚度最好是60 100mm。木炭粉層具有較強(qiáng)的還原能力，能夠阻止液體CuCrfi 合金和鱗片狀石墨的氧化，稻草灰層也具有還原能力、且稻草灰層輕而致密，空氣難以穿過，能夠大大減緩木炭粉層的氧化和燒毀速度。使用所述的CuCrfr合金在大氣中的熔煉方法熔鑄CuCrfr合金的設(shè)備，包括將電解銅熔化的熔煉爐，將Cr和ττ沖熔入液體電解銅中形成液體CuCrfr合金的沖熔裝置，和將液體CuCrfr合金鑄錠的澆鑄裝置；所述的沖熔裝置包括盛放CuCr和母合金顆粒的坩堝，加熱坩堝的預(yù)熱爐，和覆蓋于預(yù)熱爐頂部阻止熱量向外散發(fā)的保溫蓋，所述的坩堝置于預(yù)熱爐內(nèi)部；所述的母合金顆粒上方鋪設(shè)有隔絕空氣的還原劑層，所述的坩堝的底部設(shè)有出料管，所述的出料管上設(shè)有開關(guān)閥；所述的熔煉爐中的液體電解銅導(dǎo)入所述的坩堝內(nèi)與CuCr和母合金顆粒接觸、形成液體CuCrfr合金；所述的澆鑄裝置包括內(nèi)含多個(gè)鑄錠區(qū)域的鑄模盤和封閉所述的鑄模盤的上蓋，所述的鑄模盤中分布有多個(gè)鑄錠區(qū)域，所述的上蓋中設(shè)有將液體CuCrfi 合金導(dǎo)入各個(gè)鑄錠區(qū)域中的導(dǎo)流通道，所述的導(dǎo)流通道上設(shè)有多個(gè)注料口，每個(gè)注料口對(duì)應(yīng)一個(gè)鑄錠區(qū)域；坩堝出料管與所述的導(dǎo)流通道連通，所述的鑄模盤與氮?dú)鈿庠催B通。進(jìn)一步，所述的出料管的開關(guān)閥為插設(shè)有阻止坩堝內(nèi)的液體出料的坩堝塞桿，所述的坩堝塞桿外露于所述的保溫蓋，所述的坩堝塞桿為石墨塞桿。進(jìn)一步，所述的預(yù)熱爐中設(shè)有放置坩堝的底座，所述的坩堝出料管貫穿所述的底座。進(jìn)一步，所述的澆鑄裝置還包括與鑄模盤上蓋連接的澆鑄盆，坩堝的出料管插入所述的澆鑄盆中，所述的澆鑄盆中設(shè)有阻隔大氣與液體CuCrfr合金的熔劑隔離層；所述的澆鑄盆上設(shè)有供料口，所述的供料口與所述的導(dǎo)流通道連通；所述的澆鑄盆的外壁設(shè)有一圈向外延伸的翅片，所述的翅片的截面呈“1 ”形；所述的鑄模盤上蓋上設(shè)有兩個(gè)同心的圓環(huán)，所述的翅片的下緣插入兩個(gè)圓環(huán)之間，圓環(huán)與翅片之間設(shè)置水封。進(jìn)一步，所述的鑄模盤上蓋的外側(cè)壁上設(shè)有一圈“"| ”形翅片，所述的鑄模盤上設(shè)有允許上蓋翅片插入其內(nèi)的溝槽，所述的溝槽與上蓋翅片之間設(shè)置水封。進(jìn)一步，所述的鑄模盤包括外殼和模具內(nèi)盤，所述的模具內(nèi)盤上均勻分布所述的鑄錠區(qū)域，所述的外殼上設(shè)有氮?dú)馊肟诤偷獨(dú)獬隹冢龅牡獨(dú)馊肟谂c氮?dú)鈿庠催B接。氮?dú)饨?jīng)氮?dú)馊肟谶M(jìn)入鑄模盤中，經(jīng)氮?dú)獬隹诹鞒?，氮?dú)獠粩嘀饾u充滿鑄模盤、在鑄模盤內(nèi)形成無氧環(huán)境，液體CuCrfr合金在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下進(jìn)行無氧澆鑄。進(jìn)一步，所述的熔煉爐包含液體電解銅的出料通道，所述的出料通道上設(shè)有卸料管，所述的卸料管中插設(shè)有卸料塞桿；所述的熔煉爐與沖熔裝置之間設(shè)有泄流澆盆，所述的泄流澆盆上鋪敷有阻隔液體電解銅與大氣的泄流澆盆溶劑層，所述的卸料管插入泄流澆盆熔劑層下方；所述的泄流澆盆設(shè)有將液體電解銅導(dǎo)入坩堝內(nèi)的泄流管，所述的泄流管插入坩堝的母合金顆粒中。坩堝內(nèi)盛裝有CuCr和母合金顆粒，在母合金顆粒上方鋪敷還原劑層，當(dāng)高溫液體電解銅進(jìn)入坩堝內(nèi)時(shí)，還原劑層形成一層阻隔液體合金與空氣的保護(hù)層，阻止Cr和ττ的氧化。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是先將電解銅熔化，通過沖熔工藝向電解銅中沖熔入Cr和& 形成液體CuCrfr合金，沖熔Cr和rLx時(shí)，通過還原劑層來隔絕空氣，阻止氧氣進(jìn)入液體電解銅中，減少Cr和ττ的損耗；最后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，將液體CuCrfr合金鑄錠。本發(fā)明在沖熔時(shí)，CuCr和CWr母合金的熔點(diǎn)低，Cr和rLx的熔入速度快，冶煉時(shí)間短，效率高；設(shè)置了脫氧劑層和還原劑層，能夠顯著降低Cr和ττ的燒損率，使鉻的熔入率 ^ 90%、鋯熔入率> 85%;并且是氣孔及疏松明顯減少，合金更加致密。從沖熔開始到液體合金澆鑄完畢，耗時(shí)僅需4 5分鐘，生產(chǎn)效率高。本發(fā)明具有能夠在大氣環(huán)境中完成沖熔澆鑄，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是熔鑄CuCrfr合金設(shè)備的示意圖。圖2是澆鑄裝置的分解示意圖。圖3是鑄模盤上蓋的剖視圖。圖4是鑄模盤上蓋中導(dǎo)流通道的示意圖。圖5是鑄模盤的剖視圖。圖6是鑄模盤的俯視圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一CuCrZr合金在大氣中的熔煉方法，包括以下步驟1)、對(duì)電解銅在大氣中進(jìn)行熔化和脫氫處理，獲取液體狀態(tài)的電解銅，熔化完成時(shí)即脫氫處理結(jié)束；
2)、電解銅熔化完畢后立即向液體電解銅中加入熔劑，熔劑融化、并在銅液面上形成一層粘稠致密的防護(hù)層，防護(hù)層的厚度最好是20士5mm ；所述的熔劑是硅酸鈉和碎玻璃的混合物，其中碎玻璃占熔劑總量的25 35% ；3)、選擇Cu-Cr母合金和Culr母合金分別作為沖熔CuCrfr合金的Cr添加劑和 ^ 添加劑，所述的Cu-Cr母合金中Cr的質(zhì)量含量< 5. 0%、且熔化溫度低于1170°C，所述的 Cu-Zr母合金中rLx的質(zhì)量含量< 30%、且熔化溫度< 1000°C ；沖熔工藝形成液體CuCrfr合金包括以下步驟(3. 1)、在沖熔用坩堝底部均勻地鋪敷一層底部木炭粉層，底層木炭粉層的厚度最好是5 IOmm ；(3. 2)、均勻混合的CuCr母合金和CWr母合金形成沖熔用母合金顆粒，母合金顆粒占合金總重量的比例< 10% (若母合金顆粒過多，將導(dǎo)致液體合金快速降溫，對(duì)沖熔質(zhì)量、合金成分的均勻度都會(huì)產(chǎn)生不良影響)，其中Cr占CuCrfr合金總重0. 6%，^ 占CuCrfr 母合金總重的0. 3% ；所述的CuCr母合金和母合金的粒度均為1 3mm，將母合金顆粒均勻地鋪敷于底部木炭粉層之上；(3. 3)在母合金顆粒層之上均勻覆蓋一層由強(qiáng)脫氧劑Cu-Mg母合金粉和鱗片狀石墨混合形成的脫氧劑層，強(qiáng)脫氧劑Cu-Mg母合金粉和鱗片狀石墨的混合比為1 3，脫氧劑層的厚度最好是5 IOmm;所述的脫氧劑層上均勻鋪敷還原木炭粉層，還原木炭粉層的厚度最好是10 15mm，所述的還原木炭粉層之上均勻覆蓋一層稻草灰層，稻草灰層的厚度最好是60 100mm，所述的還原木炭粉層和稻草灰層形成沖熔時(shí)的還原劑層；木炭粉層具有較強(qiáng)的還原能力，能夠阻止液體CuCrfr合金和鱗片狀石墨的氧化，稻草灰層也具有還原能力、且稻草灰層輕而致密，空氣難以穿過，能夠大大減緩木炭粉層的氧化和燒毀速度。稻草灰層之上最好覆蓋一層無水硼砂粉，無水硼砂粉的厚度最好是1 2mm，硼砂粉熔化后能將稻草灰牢固地粘在一起，不但能保護(hù)金屬液面，而且在澆鑄完畢后也能很容易第將結(jié)為一體的還原劑層取出；采用上述放氧化措施后，合金元素鉻和鋯的燒損率明顯降低，分別為10 15%左右。(3. 4)、將沖熔用坩堝置于預(yù)熱爐中，預(yù)熱坩堝至彡600°C，將液體電解銅加熱至 ^ 1200°C，將液體電解銅直接導(dǎo)入還原劑層之下、與母合金顆粒接觸；停留1 2分鐘，等待液體電解銅完全熔化母合金顆粒并形成良好混合的液體CuCrfr合金；沖熔用坩堝的底部具有出料管，所述的出料管的管口插設(shè)有堵塞出料管的塞桿；4)、沖熔用坩堝下方設(shè)有密封的澆鑄模，向澆鑄模中充入氮?dú)?，?dāng)?shù)獨(dú)馔耆錆M澆鑄模時(shí)，打開塞桿，坩堝的出料管將液體CuCrfr合金導(dǎo)入澆鑄模中；5)、當(dāng)澆鑄模內(nèi)的溫度降至彡600°C時(shí)，停止向澆鑄模內(nèi)充入氮?dú)?，開啟鑄模即可獲得固體狀的CuCrfr合金鑄錠。從沖熔開始到液體合金澆鑄完畢，耗時(shí)僅4 5分鐘，耗時(shí)短，生產(chǎn)效率高。步驟1)中，電解銅是電離出的正銅離子在電場(chǎng)的作用下，在陰極板沉積而形成的，因此，電解銅的含氧量極少或者基本不含氧，也成為“無氧銅”。由于銅在電解過程中產(chǎn)生的氫會(huì)惡化銅及銅合金的各種性能，因此必須對(duì)液態(tài)的電解銅進(jìn)行脫氫處理。而熔化過程中電解銅處于微氧化的氣氛中，可以合理低利用上下翻滾的液態(tài)銅從空氣中吸入氧，來有效地脫除液體銅中的氫氣。但是，如果液態(tài)銅吸入的氧氣過量，則會(huì)招致合金元素的過量燒損，因此電解銅熔化完畢時(shí)脫氫處理即結(jié)束，須立即用溶劑將銅液面與大氣隔開。CuCr^ 合金中鉻和鋯的含量很少(< 1 % )，吸氣不明顯，與氣孔、疏松等缺陷的生成關(guān)系不大，液體電解銅的吸氣才是CuCrfr合金產(chǎn)生氣孔、疏松和性能惡化的主要原因， 因此，在電解銅熔化完畢后立即加入熔劑、隔絕大氣與液體電解銅非常重要。步驟幻中，熔劑中碎玻璃的量要適當(dāng)，當(dāng)碎玻璃過多時(shí)，防護(hù)層容易開裂、保護(hù)效果差，甚至導(dǎo)致液體合金直接與大氣接觸，液體合金的吸氣量增高。當(dāng)碎玻璃過少時(shí)，表面保護(hù)層的黏度和厚度又會(huì)明顯下降，液體合金翻騰劇烈的部位將出現(xiàn)液體金屬直接與空氣接觸，導(dǎo)致液體電解銅的含氧量上升，增大銅的燒損率，降低合金的機(jī)械性能。因Cr和^ 的熔點(diǎn)很高，分別為1875°C和1852°C，遠(yuǎn)高于銅的熔點(diǎn)1083°C，一般電爐難以達(dá)到此溫度，而且在如此高溫下熔煉的難度也極大。為保證沖熔時(shí)木合金顆粒能夠順利熔入液體銅中，而且沖熔出的銅合金無需再加熱升溫即可澆筑，必須選用符合步驟3) 中要求的Cu-Cr和母合金。雖然液體鋯會(huì)吸收惰性氣體以外幾乎所有的氣體，如氧、氫、氮、一氧化碳和二氧化碳等，因此最好向預(yù)熱爐中通入惰性氣體作為保護(hù)氣體。但是，由于CuCrfi 合金中的含鋯量非常少，無可以無須太介意鋯的吸氣問題。實(shí)施例2參照?qǐng)D1-6使用所述的CuCrfr合金在大氣中的熔煉方法熔鑄CuCrfr合金的設(shè)備，包括將電解銅熔化的熔煉爐1，將Cr和ττ沖熔入液體電解銅中形成液體CuCrfr合金的沖熔裝置，和將液體CuCrfr合金鑄錠的澆鑄裝置；所述的沖熔裝置包括盛放CuCr和母合金顆粒的坩堝9，加熱坩堝的預(yù)熱爐 8，和覆蓋于預(yù)熱爐8頂部阻止熱量向外散發(fā)的保溫蓋7，所述的坩堝9置于預(yù)熱爐8內(nèi)部； 所述的母合金顆粒上方鋪設(shè)有隔絕空氣的還原劑層10，所述的坩堝9的底部設(shè)有出料管 16，所述的出料管16上設(shè)有開關(guān)閥；所述的熔煉爐1中的液體電解銅2導(dǎo)入所述的坩堝9 內(nèi)與CuCr和CWr母合金顆粒接觸、形成液體CuCrfr合金11 ；所述的澆鑄裝置包括內(nèi)含多個(gè)鑄錠區(qū)域的鑄模盤15和封閉所述的鑄模盤15的上蓋14，所述的鑄模盤15中分布有多個(gè)鑄錠區(qū)域A，所述的上蓋14中設(shè)有將液體CuCrfi 合金11導(dǎo)入各個(gè)鑄錠區(qū)域A中的導(dǎo)流通道B，所述的導(dǎo)流通道B上設(shè)有多個(gè)注料口 C，每個(gè)注料口 C對(duì)應(yīng)一個(gè)鑄錠區(qū)域A ；坩堝出料管16與所述的導(dǎo)流通道B連通，所述的鑄模盤15與氮?dú)鈿庠催B通。本實(shí)施例中，坩堝9采用石墨坩堝，預(yù)熱爐8采用保溫電阻爐，保溫蓋7為水泥蓋。所述的出料管16的開關(guān)閥為插設(shè)有阻止坩堝9內(nèi)的液體出料的坩堝塞桿6，所述的坩堝塞桿6外露于所述的保溫蓋7，所述的坩堝塞桿6為石墨塞桿；坩堝塞桿6外露于保溫蓋7，便于拔插坩堝塞桿6以開啟或關(guān)閉坩堝出料管16。所述的預(yù)熱爐8中設(shè)有放置坩堝9的底座12，所述的坩堝出料管16貫穿所述的底座12。所述的澆鑄裝置還包括與鑄模盤15上蓋連接的澆鑄盆13，坩堝9的出料管16插入所述的澆鑄盆13中，所述的澆鑄盆13中設(shè)有阻隔大氣與液體CuCrfi 合金的熔劑隔離層；所述的澆鑄盆13上設(shè)有供料口 D，所述的供料口 D與所述的導(dǎo)流通道B連通；所述的澆鑄盆13的外壁設(shè)有一圈向外延伸的翅片17，所述的翅片17的截面呈“η ”形；所述的鑄模盤上蓋14上設(shè)有兩個(gè)同心的圓環(huán)18、19，所述的翅片17的下緣插入兩個(gè)圓環(huán)18、19之間， 圓環(huán)18、19與翅片17之間設(shè)置水封。供料口 D設(shè)置于澆鑄盆13的底部，坩堝出料管16穿過熔劑隔離層將液體CuCrfr合金注入澆鑄盆13內(nèi)，熔劑隔離層阻止液體CuCrfr吸入氧氣。在澆鑄盆13和鑄模盤15上蓋之間設(shè)置水封，進(jìn)一步阻止空氣接觸液體CuCrfr。所述的鑄模盤上蓋14的外側(cè)壁上設(shè)有一圈“1 ”形翅片20，所述的鑄模盤15上設(shè)有允許上蓋翅片插入其內(nèi)的溝槽21，所述的溝槽21與上蓋翅片20之間設(shè)置水封。在鑄模盤上蓋14和鑄模盤15之間設(shè)置水封，保證鑄模盤15內(nèi)的密封性，阻止空氣進(jìn)入鑄模盤15 內(nèi)，便于營(yíng)造和保持鑄模盤內(nèi)的無氧環(huán)境。所述的鑄模盤15包括外殼151和模具內(nèi)盤152，所述的模具內(nèi)盤152上均勻分布所述的鑄錠區(qū)域A，所述的外殼151上設(shè)有氮?dú)馊肟诤偷獨(dú)獬隹?，所述的氮?dú)馊肟谂c氮?dú)鈿庠催B接。氮?dú)饨?jīng)氮?dú)馊肟谶M(jìn)入鑄模盤中，經(jīng)氮?dú)獬隹诹鞒?，氮?dú)獠粩嘀饾u充滿鑄模盤15、在鑄模盤15內(nèi)形成無氧環(huán)境，液體CuCrfr合金在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下進(jìn)行無氧澆鑄。所述的熔煉爐1包含液體電解銅的出料通道3，所述的出料通道上設(shè)有卸料管22， 所述的卸料管22中插設(shè)有卸料塞桿4 ；所述的熔煉爐1與沖熔裝置之間設(shè)有泄流澆盆5，所述的泄流澆盆5上鋪敷有阻隔液體電解銅與大氣的泄流澆盆溶劑層，所述的卸料管22插入泄流澆盆熔劑層下方；所述的泄流澆盆5設(shè)有將液體電解銅導(dǎo)入坩堝9內(nèi)的泄流管23，所述的泄流管23插入坩堝9的母合金顆粒中。坩堝9內(nèi)盛裝有CuCr和Cu^ 母合金顆粒，在母合金顆粒上方鋪敷還原劑層，當(dāng)高溫液體電解銅進(jìn)入坩堝9內(nèi)時(shí)，還原劑層形成一層阻隔液體合金與空氣的保護(hù)層， 阻止Cr和ττ的氧化。高溫液體電解銅無須升溫則可熔接母合金顆粒，形成液體CuCrfr合金。該泄流管為石墨泄流管。本實(shí)施例的裝置的工作過程是，電解銅在熔煉爐1中熔化形成液體電解銅，提起卸料塞桿4、液體電解銅通過卸料管22進(jìn)入泄流澆盆5的泄流澆盆熔劑層下方，泄流澆盆熔劑層阻止空氣與液體電解銅2接觸。液體電解銅2再經(jīng)過泄流管23至今進(jìn)入坩堝9內(nèi)的還原劑層下方、與母合金顆粒接觸，并熔化母合金顆粒，將Cr和ττ沖熔入銅液中，形成液體 CuCrfr。液體CuCrfr經(jīng)坩堝9出料管導(dǎo)入澆鑄盆15的熔劑隔離層下方，繼而進(jìn)入鑄模盤上蓋14的導(dǎo)流通道B內(nèi)，導(dǎo)流通道B將液體CuCrfr導(dǎo)入在氮?dú)獗Ｗo(hù)下的各個(gè)鑄模區(qū)域A， 待冷卻后，即可獲得CuCrfr鑄錠。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.CuCrZr合金在大氣中的熔煉方法，包括以下步驟1)、對(duì)電解銅在大氣中進(jìn)行熔化和脫氫處理，獲取液體狀態(tài)的電解銅，熔化完成時(shí)即脫氫處理結(jié)束；2)、電解銅熔化完畢后立即向液體電解銅中加入熔劑，熔劑融化、并在銅液面上形成一層粘稠致密的防護(hù)層；3)、選擇Cu-Cr母合金和母合金分別作為沖熔CuCrfr合金的Cr添加劑和rLr 添加劑，所述的Cu-Cr母合金中Cr的質(zhì)量含量< 5. 0 %、且熔化溫度低于1170°C，所述的 Cu-Zr母合金中rLx的質(zhì)量含量< 30%、且熔化溫度< 1000°C ；沖熔工藝形成液體CuCrfr合金包括以下步驟(3. 1)、在沖熔用坩堝底部均勻地鋪敷一層底部木炭粉層；(3. 2)、均勻混合的CuCr母合金和母合金形成沖熔用母合金顆粒，母合金顆粒占合金總重量的比例< 10%，其中Cr占CuCr^ 合金總重0.6%，Zr占CuCrfi 合金總重的 0. 3% ；所述的CuCr母合金和母合金的粒度均為1 3mm，將母合金顆粒均勻地鋪敷于底部木炭粉層之上；(3. 3)在母合金顆粒層之上均勻覆蓋一層由強(qiáng)脫氧劑Cu-Mg母合金粉和鱗片狀石墨混合形成的脫氧劑層，強(qiáng)脫氧劑Cu-Mg母合金粉和鱗片狀石墨的混合比為1 3;所述的脫氧劑層上均勻鋪敷還原木炭粉層，所述的還原木炭粉層之上均勻覆蓋一層稻草灰層，所述的還原木炭粉層和稻草灰層形成沖熔時(shí)的還原劑層；(3. 4)、將沖熔用坩堝置于預(yù)熱爐中，預(yù)熱坩堝至> 600°C，將液體電解銅加熱至 ^ 1200°C，將液體電解銅直接導(dǎo)入還原劑層之下、與母合金顆粒接觸；等待液體電解銅完全熔化母合金顆粒并形成良好混合的液體CuCrfr合金；沖熔用坩堝的底部具有出料管，所述的出料管的管口插設(shè)有堵塞出料管的塞桿；4)、沖熔用坩堝下方設(shè)有密封的澆鑄模，向澆鑄模中充入氮?dú)?，?dāng)?shù)獨(dú)馔耆錆M澆鑄模時(shí)，打開塞桿，坩堝的出料管將液體CuCrfr合金導(dǎo)入澆鑄模中；5)、當(dāng)澆鑄模內(nèi)的溫度降至<600°C時(shí)，停止向澆鑄模內(nèi)充入氮?dú)猓_啟鑄模即可獲得固體狀的CuCrfr合金鑄錠。
2.如權(quán)利要求1所述的CuCrfr合金在大氣中的熔煉方法，其特征在于步驟幻中，防護(hù)層的厚度最好是20士5mm;所述的熔劑是硅酸鈉和碎玻璃的混合物，其中碎玻璃占熔劑總量的25 35%。
3.如權(quán)利要求1所述的CuCrfi 合金在大氣中的熔煉方法，其特征在于步驟(3.3)中， 在稻草灰層之上覆蓋有無水硼砂粉，無水硼砂粉的厚度最好是1 2mm。
4.如權(quán)利要求1所述的CuCrfi 合金在大氣中的熔煉方法，其特征在于步驟(3.1)中的底層木炭粉層的厚度最好是5 IOmm ；步驟(3. 3)中的脫氧劑層的厚度最好是5 10mm， 還原木炭粉層的厚度最好是10 15mm，稻草灰層的厚度最好是60 100mm。木炭粉層具有較強(qiáng)的還原能力，能夠阻止液體CuCrfr合金和鱗片狀石墨的氧化，稻草灰層也具有還原能力、且稻草灰層輕而致密，空氣難以穿過，能夠大大減緩木炭粉層的氧化和燒毀速度。
5.使用如權(quán)利要求1所述的CuCrfr合金在大氣中的熔煉方法熔鑄CuCrfr合金的設(shè)備，其特征在于包括將電解銅熔化的熔煉爐，將Cr和^ 沖熔入液體電解銅中形成液體 CuCrZr合金的沖熔裝置，和將液體CuCr&合金鑄錠的澆鑄裝置；所述的沖熔裝置包括盛放CuCr和母合金顆粒的坩堝，加熱坩堝的預(yù)熱爐，和覆蓋于預(yù)熱爐頂部阻止熱量向外散發(fā)的保溫蓋，所述的坩堝置于預(yù)熱爐內(nèi)部；所述的母合金顆粒上方鋪設(shè)有隔絕空氣的還原劑層，所述的坩堝的底部設(shè)有出料管，所述的出料管上設(shè)有開關(guān)閥；所述的熔煉爐中的液體電解銅導(dǎo)入所述的坩堝內(nèi)與CuCr和母合金顆粒接觸、 形成液體CuCrfr合金；所述的澆鑄裝置包括內(nèi)含多個(gè)鑄錠區(qū)域的鑄模盤和封閉所述的鑄模盤的上蓋，所述的鑄模盤中分布有多個(gè)鑄錠區(qū)域，所述的上蓋中設(shè)有將液體CuCrfi 合金導(dǎo)入各個(gè)鑄錠區(qū)域中的導(dǎo)流通道，所述的導(dǎo)流通道上設(shè)有多個(gè)注料口，每個(gè)注料口對(duì)應(yīng)一個(gè)鑄錠區(qū)域；坩堝出料管與所述的導(dǎo)流通道連通，所述的鑄模盤與氮?dú)鈿庠催B通。
6.如權(quán)利要求5所述的熔鑄CuCrfi 合金的設(shè)備，其特征在于所述的出料管的開關(guān)閥為插設(shè)有阻止坩堝內(nèi)的液體出料的坩堝塞桿，所述的坩堝塞桿外露于所述的保溫蓋，所述的坩堝塞桿為石墨塞桿；所述的預(yù)熱爐中設(shè)有放置坩堝的底座，所述的坩堝出料管貫穿所述的底座。
7.如權(quán)利要求5或6所述的熔鑄CuCrfi 合金的設(shè)備，其特征在于所述的澆鑄裝置還包括與鑄模盤上蓋連接的澆鑄盆，坩堝的出料管插入所述的澆鑄盆中，所述的澆鑄盆中設(shè)有阻隔大氣與液體CuCrfi 合金的熔劑隔離層；所述的澆鑄盆上設(shè)有供料口，所述的供料口與所述的導(dǎo)流通道連通；所述的澆鑄盆的外壁設(shè)有一圈向外延伸的翅片，所述的翅片的截面呈“1 ”形；所述的鑄模盤上蓋上設(shè)有兩個(gè)同心的圓環(huán)，所述的翅片的下緣插入兩個(gè)圓環(huán)之間，圓環(huán)與翅片之間設(shè)置水封。
8.如權(quán)利要求7所述的熔鑄CuCrfi 合金的設(shè)備，其特征在于所述的鑄模盤上蓋的外側(cè)壁上設(shè)有一圈“Π ”形翅片，所述的鑄模盤上設(shè)有允許上蓋翅片插入其內(nèi)的溝槽，所述的溝槽與上蓋翅片之間設(shè)置水封。
9.如權(quán)利要求8所述的熔鑄CuCrfi 合金的設(shè)備，其特征在于所述的鑄模盤包括外殼和模具內(nèi)盤，所述的模具內(nèi)盤上均勻分布所述的鑄錠區(qū)域，所述的外殼上設(shè)有氮?dú)馊肟诤偷獨(dú)獬隹?，所述的氮?dú)馊肟谂c氮?dú)鈿庠催B接。
10.如權(quán)利要求9所述的熔鑄CuCrfr合金的設(shè)備，其特征在于所述的熔煉爐包含液體電解銅的出料通道，所述的出料通道上設(shè)有卸料管，所述的卸料管中插設(shè)有卸料塞桿；所述的熔煉爐與沖熔裝置之間設(shè)有泄流澆盆，所述的泄流澆盆上鋪敷有阻隔液體電解銅與大氣的泄流澆盆溶劑層，所述的卸料管插入泄流澆盆熔劑層下方；所述的泄流澆盆設(shè)有將液體電解銅導(dǎo)入坩堝內(nèi)的泄流管，所述的泄流管插入坩堝的母合金顆粒中。
全文摘要
CuCrZr合金在大氣中的熔煉方法，包括對(duì)電解銅在大氣中進(jìn)行熔化和脫氫處理；向液體電解銅中加入熔劑；選擇Cu-Cr母合金和Cu-Zr母合金分別作為Cr添加劑和Zr添加劑，沖熔工藝形成液體CuCrZr合金；將液體CuCrZr合金導(dǎo)入澆鑄模中；降溫、開啟鑄模。熔鑄CuCrZr合金設(shè)備，包括熔煉爐，沖熔裝置和澆鑄裝置；沖熔裝置包括坩堝，預(yù)熱爐和保溫蓋，熔煉爐中的液體電解銅導(dǎo)入坩堝；澆鑄裝置包括鑄模盤和上蓋，鑄模盤有多個(gè)鑄錠區(qū)域，坩堝內(nèi)的液體CuCrZr合金經(jīng)導(dǎo)流通道注入鑄錠區(qū)域中，鑄模盤與氮?dú)鈿庠催B通。本發(fā)明具有能夠在大氣環(huán)境中完成沖熔澆鑄，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C1/03GK102560182SQ20111046236
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者浦子惇, 浦瑞霆 申請(qǐng)人:浦瑞霆