一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板及其制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于连铸设备部件技术领域，特别涉及一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板及 其制备工艺。
【背景技术】
[0002] 随着国内钢铁企业对节能减排、转型升级、提升产品质量的提出，国内各钢铁企业 纷纷提高设备生产效率，从连铸设备方面看就是提高连铸机的利用效率和提高铸机的拉 速，板还铸机的拉速由原来的0. 5~1.5m/min提高至1.2~2. 8m/min，薄板连铸拉速 更是提尚至4. 7~6m/min;从连铸方面看就是提尚连铸机的利用效率和提尚铸机的拉速， 从而降低生产成本，这对连铸结晶器的核心部件结晶器铜板的材质要求更加高，其核心是 在高拉速下大幅提高结晶器铜板的使用寿命及高温抗蠕变性能，现有的结晶器铜板主要有 Ag-Cu材料结晶器铜板和Cu-Cr-Zr结晶器铜板；Ag-Cu铜板由于再结晶温度低，强度低， 随着拉速的提高，已经显现出其性能的不足，出现铜板高温蠕变、严重热裂导致寿命降低； Cu-Cr-Zr铜板其材料的强度虽高，但是导热性能差也难以满足高拉速结晶器的需要。因此 在这种趋势下，尤其需要发明一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板。因此迫切需要一种导热性比 Cu-Cr-Zr结晶器铜板高，强度比Ag-Cu结晶器铜板高，耐磨性能更好的结晶器铜板，用于高 拉速、高效率生产超低碳钢、硅钢、SPHC等多钢种连铸作业。
【发明内容】
[0003] 本发明克服了现有技术中的不足，目的是提供一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板及 其制备工艺，该铜板具有良好的导电导热性能，较高的强度和耐磨性，以及良好的抗热裂性 能，从而能有效地解决了结晶器铜板耐磨性差，热裂严重、过钢量低的现状。
[0004] 一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板，含有0? 1%~0.3%质量的金属铬，0.03%~ 0.05%质量的脱氧剂金属镁，0.08%~0.2%质量的金属银，99. 56%~99. 79%质量的金 属铜。
[0005] -种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤： a.经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及真空熔炼和真 空浇铸的工艺参数如下： 金属铬质量百分比：〇. 1%~〇. 3%， 金属银质量百分比：〇. 08%~0. 2%， 脱氧剂金属镁质量百分比：〇. 03%~0.05%， 金属铜质量百分比：99. 56%~99. 79%， 精炼真空度：< 30Pa， 耐火漏斗孔径：36mm， 精炼温度：1380°C， 充入氩气后真空度：一 〇. 〇8MPa， 浇注温度：1260°C~1280°C; b. 确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag合金的铸坯进行热锻，其热锻工艺如下： 热锻加热时间：2. 5h~3h， 始锻温度：880°C~920°C， 锻造变形量：25mm~30mm， 终锻温度：600°C~650°C; c. 将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其固熔工艺如下： 固熔温度：880°C~950°C， 固恪时间：lh~2h, 冷却水温度：20°C~30°C， 从出炉到下水时间：30S~60S; d. 将固恪后的Cu-Cr-Ag合金的铸还进行冷乳得到Cu-Cr-Ag合金板材，其冷乳工艺如 下： 冷轧总变形量：15%~20%， 冷乳单次下乳量：2. 5mm; e. 将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器 铜板母材，其时效处理工艺如下： 时效温度：430°C~520°C， 时效时间：3h~5h; f. 利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行 机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
[0006] 本发明是为了克服Cu-Cr-Zr结晶器铜板的导热性较差，Ag-Cu结晶器铜板的强度 较低的缺点，提供了一种具有很好的导热性能以及较高抗拉强度的Cu-Cr-Ag合金结晶器 铜板，同时还具有很高的软化温度，高抗热裂性能及良好的抗蠕变性能，延长了结晶器铜板 的使用寿命，提高了板坯铸机的拉速，使得板坯的生产效率大大提高。
[0007] 本发明是这样实现的，首先采用了全新的配方，即在传统的金属铬、金属镁和金属 铜当中加入了适量的金属银，其质量百分比为：金属铬质量百分比：〇. 1%~〇. 3%，金属银 质量百分比：〇. 06%~0.15%，脱氧剂金属镁质量百分比：0. 03%~0.05%，金属铜质量百 分比：99. 56%~99. 79%，络是沉淀强化元素，可在单相纯铜基体沉淀、析出大量细小均勾 弥散质点，其作用是提高板材温度与高温的力学性能和传导性能，强化金属组织，但是在添 加量中需要严格控制含量，含量过高时会使得导电导热性能变坏，过低会使得力学性能达 不到要求。镁是有限固溶元素，微量时降低铜合金的热传导性能较少，但是能提高铜合金的 抗高温氧化性能以及在熔炼铜水时具有脱氧的作用，添加量需要严格控制，以免过多时使 得铜合金的热传导性能降低。金属银的化学性质稳定，活跃性低，价格贵，导热、导电性能很 好，不易受化学药品腐蚀，质软，富延展性，银在铜合金中可以增加其热传导性能和延伸率， 降低铬和镁对铜合金性能的影响，使得铜合金的热传递性能较传统未加银的铜合金提高将 近10%，提高了板坯在结晶器铜板内的热传递效率。三种金属元素的结合，保证材料具有较 高的致密度以及良好的导电导热性能、明显的时效强化效果和良好的抗蠕变性能，并且具 有高抗热裂的性能，保证板坯铸机的高拉速需求，降低高温对结晶器铜板强度的影响，满足 板坯的生产需求，加快生产进度。
[0008] 其次对生产工艺进行了改进，真空熔炼使得铜水沸腾，利于易发挥性的杂质的析 出，提高了铜液的纯度，此时加入镁、银和铬，形成Cu-Cr-Ag合金液，对于成分的控制精度 更高，合金元素在真空环境下熔炼不易氧化，成分均匀利于铜板的传导性与机械性能的提 高。真空度控制在30Pa以下，使得真空的效果更好，对于Cu-Cr-Ag合金的性能提升更高，耐 火漏斗孔径设置在36mm，也便于提高Cu-Cr-Ag合金的性能，精炼温度：1380°C，浇注温度： 12