大氣條件下熔煉與鑄造c18150合金工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種烙煉與鑄造合金的方法，特別是設(shè)及一種大氣條件下烙煉與鑄造 C18150(銘錯(cuò)銅合金)工藝，尤其是設(shè)及一種鑄爐與烤爐燒結(jié)工藝，強(qiáng)調(diào)筑爐材料必須是堿 性耐火材料，烙煉時(shí)在烙體上添加銅合金烙煉用覆蓋劑，銘、錯(cuò)W中間合金形式加入爐內(nèi)， 鑄造時(shí)采用立式潛流半連續(xù)方式，鑄造圓形錠。
【背景技術(shù)】
[0002] C18150(銘錯(cuò)銅合金）由于具有高強(qiáng)、高導(dǎo)性能，應(yīng)用范圍廣泛，是我國(guó)十二五期間 大力發(fā)展的高性能銅合金材料，技術(shù)附加值較高，但生產(chǎn)難度大。在我國(guó)，多數(shù)企業(yè)銘錯(cuò)銅 合金鑄錠采用真空法烙鑄生產(chǎn)，銘、錯(cuò)在真空室一次加入，不能調(diào)整，鑄錠質(zhì)量冶金質(zhì)量較 差，鑄錠成品率在70%左右，生產(chǎn)成本高；少數(shù)企業(yè)雖然采用了非真空法生產(chǎn)，但銘、錯(cuò)通過(guò) 人工在流槽添加，烙化不充分，也無(wú)法調(diào)整成分。因此，化學(xué)成分含量不穩(wěn)定且分布不均，隨 之而來(lái)鑄錠質(zhì)量也不穩(wěn)定，鑄錠成品率基本在80%左右，生產(chǎn)成本也較高。用上述兩種方法 生產(chǎn)的鑄錠加工的產(chǎn)品不能滿足高端用戶高性能要求。
[0003] 從全球范圍角度來(lái)看，銘錯(cuò)銅合金工業(yè)化生產(chǎn)關(guān)鍵問(wèn)題是烙煉技術(shù)。由于化、&元 素與氧親和力較大，因此在烙煉銘錯(cuò)銅合金時(shí)必須解決合金元素的氧化燒損問(wèn)題，采用真 空烙煉方法來(lái)進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)其生產(chǎn)制備成本太高，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)、大長(zhǎng)度產(chǎn)品難度相當(dāng)大。 如何解決銘錯(cuò)銅合金的大氣烙煉問(wèn)題，是目前全世界許多研究機(jī)構(gòu)，特別是銅合金生產(chǎn)企 業(yè)的研究方向之一，也屬一個(gè)難度很大的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，給出一種大氣條件下烙煉與鑄 造 C18150合金工藝。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)真空法設(shè)備投入大及非真空法化學(xué)成分含量不穩(wěn)定 且分布不均的問(wèn)題，具有操作靈活，提高鑄錠冶金質(zhì)量，使鑄錠的化學(xué)成分均勻無(wú)偏析、晶 粒度細(xì)小、沒(méi)有冶金缺陷、表面質(zhì)量好的特點(diǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，并形成工業(yè)化 批量生產(chǎn)。
[0005] 本發(fā)明給出的技術(shù)方案是：一種大氣條件下烙煉與鑄造 C18150合金工藝，其特征 在于有W下步驟。
[0006] (1)鑄爐與烘烤燒結(jié)。
[0007] 爐襯材料必須選擇堿性耐火材料，不得使用娃砂等酸性耐火材料，操作流程:打 爐一烤爐一燒結(jié)，工藝控制條件。
[000引 a、打爐。
[0009] 爐頭及上爐體采用誘鑄料打制，下?tīng)t體采用干打料搗打，爐頭與上爐體自然養(yǎng)護(hù)3 ~7天再將爐頭與上爐體、上爐體與下?tīng)t體對(duì)接成一體。
[0010] b、烘烤。
[0011] 緩慢升溫，避免急速升溫引起裂紋和剝落，烘烤結(jié)束緩慢降溫。
[001^ C、燒結(jié)。
[0013] 將切好的小塊電解銅加入爐內(nèi)，填滿為止，然后進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)工藝見(jiàn)附圖。
[0014] (2)烙煉與鑄造。
[0015] 新打制爐子前期過(guò)度生產(chǎn)不低于3天，然后再生產(chǎn)銘錯(cuò)銅合金。
[0016] 結(jié)晶器為圓形，引錠頭從鑄錠出口方向伸入結(jié)晶器大約1/^3位置處。
[0017] 化學(xué)成分控制按下表規(guī)定。
[0018] C18150(銘錯(cuò)銅合金)主要化學(xué)成分要求。
[0019] 銘錯(cuò)銅合金操作流程。
[0020] 配料一裝爐一加銅合金烙煉用覆蓋劑一烙化一加銅銘中間合金一升溫烙化一燙 爐頭一取樣分析一加銅儀中間合金脫氧一加銅錯(cuò)中間合金一靜置一取樣分析，調(diào)整成分一 燙爐頭一鑄造。
[0021] 工藝控制。
[0022] a、烘烤覆蓋劑。
[0023] 銅合金烙煉用覆蓋劑，使用前進(jìn)行充分烘干，工藝為溫度500°C/5~6小時(shí)，烘干結(jié) 束后取出封好待用。
[0024] b、配料。
[0025] 金屬儀按投料總量0.01%計(jì)算，銘按總投料量的0.7~0.9%計(jì)算，錯(cuò)按總投料量的 0.15~0.20%計(jì)算;儀、銘、錯(cuò)分別做成銅-20%儀、銅-10%銘、銅-30%錯(cuò)中間合金，使用前將中 間合金砸碎成小塊，便于烙煉時(shí)烙化。
[0026] C、烙煉。
[0027] 爐內(nèi)加銅和烙煉用覆蓋劑，覆蓋劑厚度W烙化后達(dá)到100mm為宜，升溫至1280~ 1320°C加入C U- C r合金使之烙化，溫度自然降低，3~5分鐘再升溫至1280~1320°C，運(yùn)時(shí) 傾動(dòng)爐體使銅液流入爐頭進(jìn)行燙爐頭（10~15分鐘），攬拌取樣分析銘含量(可視含量進(jìn)行 微調(diào)），銘（C r)分析合格后加入C u-Mg合金，保溫5分鐘左右后再加入C U- Z r合金，再保 溫5分鐘左右，取樣分析錯(cuò)元素含量，合格后保溫準(zhǔn)備鑄造。
[002引 d、鑄造。
[0029] 傾動(dòng)爐體再燙爐頭（10~15分鐘），讓爐頭充分預(yù)熱后方可出爐誘鑄，并將銅液溫 度調(diào)整到1300~1350°C，運(yùn)時(shí)傾動(dòng)爐體使嵌入爐頭的石墨管對(duì)準(zhǔn)結(jié)晶器中屯、并垂直于結(jié)晶 器(水平面），打開(kāi)限流閥，銅液經(jīng)過(guò)閥口一石墨管路進(jìn)入結(jié)晶器進(jìn)行鑄造，銅液在結(jié)晶器內(nèi) 高度為距結(jié)晶器上沿10~15mm并使石墨管浸入其中。W煙灰覆蓋結(jié)晶器內(nèi)烙體表面，鑄造 溫度1300~1350°C，鑄造速度0.8~1.2mm/s，鑄造時(shí)冷卻水壓力為0.03~0.05MPa。
[0030] e、檢查。
[0031 ]鑄造結(jié)束后，將鑄錠吊出鑄造井，切取試樣分析化學(xué)成分，低倍檢查內(nèi)部質(zhì)量，ii 量尺寸，檢查表面質(zhì)量，合格后準(zhǔn)備銀切。
[0032] f、銀切。
[0033] 檢查合格后的鑄錠根據(jù)需要切成齊尺，準(zhǔn)備下道工序加工使用； 邑、_/\· 。
[0034] 將檢驗(yàn)合格并銀切的鑄錠，堆放到合格鑄錠存放區(qū)域，作好記錄。
[0035] 本發(fā)明依托擁有的"銅合金烙煉用覆蓋劑"發(fā)明專利（公開(kāi)號(hào)為CN 101817066A)， 開(kāi)發(fā)研制出了銘錯(cuò)銅非真空烙煉及半連續(xù)潛流鑄造工藝，從根本上解決了 CrJr元素的燒 損問(wèn)題，同時(shí)凈化了烙體，減少原材料消耗，大幅度降低生產(chǎn)成本，提高了鑄錠冶金質(zhì)量;半 連續(xù)潛流鑄造避免傳統(tǒng)流槽輸送金屬液的方法帶來(lái)的吸氣、吸氧造成的氣孔、夾雜和夾渣 等缺陷，不但提高鑄錠質(zhì)量，還具有占用空間小、勞動(dòng)強(qiáng)度低、金屬損耗少等優(yōu)點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn) 了低成本生產(chǎn)。
[0036] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是。
[0037] ①非真空烙鑄銘錯(cuò)銅合金鑄錠成品率達(dá)到90%，比真空烙鑄高20%W上。
[0038] ②應(yīng)用銅合金烙煉用覆蓋劑使錯(cuò)元素收得率達(dá)到60%，且錯(cuò)元素分布均勻。
[0039] ③銘錯(cuò)銅合金鑄錠晶粒度達(dá)到M-8.5級(jí)。
[0040] 本工藝技術(shù)方案，無(wú)需特制設(shè)備，沒(méi)有設(shè)備投資，可充分利用一般有色金屬加工企 業(yè)現(xiàn)有的上下結(jié)構(gòu)烙煉爐、半連續(xù)鑄造機(jī)，能耗低、操作方便、清潔環(huán)保。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 圖1.爐襯烤爐燒結(jié)工藝曲線。
[0042] 圖2.烙煉與鑄錠工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 實(shí)施例1。
[0044] 采用本發(fā)明生產(chǎn)C18150(銘錯(cuò)銅合金)《223mm圓形鑄錠。
[0045] 要求。
[0046] 新打制爐子前期過(guò)度生產(chǎn)不低于3天，然后再去生產(chǎn)銘錯(cuò)銅合金。
[0047] 結(jié)晶器為圓形，直徑《227皿引錠頭從鑄錠出口方向伸入結(jié)晶器的1/^3位置處。
[004引銘錯(cuò)銅合金操作流程。
[0049]配料一裝爐一加銅合金烙煉用覆蓋劑一烙化一加銅銘中間合金一升溫烙化一燙 爐頭一取樣分析一加銅儀中間合金脫氧一加銅錯(cuò)中間合金一靜置一取樣分析，調(diào)整成分一 燙爐頭一鑄造。
[(K)加]工藝控制條件。
[0化1] a、烘烤覆蓋劑。
[0052]銅合金烙煉用覆蓋劑，使用前進(jìn)行充分烘干，工藝為溫度500°C/5~6小時(shí)，烘干結(jié) 束后取出封好待用。
[0化3] b、配料計(jì)算。
[0054] 選擇2t中頻感應(yīng)爐，總投料2000kg，其中金屬儀按投料總量0.01%計(jì)算，需Cu-20% Mg中間合金1 kg，銘按總投料量的0.8%計(jì)算，需Cu-10%化中間合金160kg，錯(cuò)按總投料量的 0.18%計(jì)算，需Cu-，30%Zr中間合金12kg，余量為銅，重量1827kg;分別將中間合金砸碎成小 塊，便于烙煉時(shí)烙化。
[0055] C、烙煉。
[0056] 爐內(nèi)加1827kg銅和烙煉用覆蓋劑(約50kg)，覆蓋劑厚度W烙化后達(dá)到 100mm為宜， 升溫烙化至1280~1320°C加入160kgCU-Cr合金，溫度略降，5分鐘升溫至1280~1320°C， 運(yùn)時(shí)傾動(dòng)爐體使銅液流入爐頭進(jìn)行燙爐頭（13分鐘），攬拌取樣分析銘含量(可視含量進(jìn)行 微調(diào)，使含銘量不低于0.6%)，銘（C r)分析合格后加入1kg C u-Mg合金，保溫5分鐘后再加 入12kg C U-Z r合金，再保溫5分鐘左右，取樣分析錯(cuò)元素含量(標(biāo)準(zhǔn)要求為0.05~0.25%，爐 前分析要求不低于0.13%，否則進(jìn)行補(bǔ)加錯(cuò)），合格后保溫準(zhǔn)備鑄造。
[0化7] d、鑄造。