一种硅磷黄铜的双向多头水平连铸方法
【专利摘要】一种硅磷黄铜的双向多头水平连铸方法，所述方法包括以下步骤：熔炼；保温处理；水平连铸。本发明方法的熔炼过程利用抽真空与加压过程能使得金属晶粒排列细致紧密，硅、磷及合金金属能与铜金属形成网状不规则的交联，大大提高了铜合金强度，同时加入的合金元素使得金属的加工性能有了显著的提高，保温过程充分消除金属热应力，使得金属内部孔隙缩小，孔隙内渗入氮元素，进一步强化金属硬度，水平连铸过程中牵引速度速度控制合理以及冷凝水温度的控制，使得结晶连续无裂痕，惰性气体的保护，防止了牵引过程中铜胚表面的热胀，避免连铸过程中铜胚被氧化，极大的减少了氧化皮的生成。
【专利说明】
一种硅磷黄铜的双向多头水平连铸方法
技术领域
[0001]本发明涉及有色冶金铸造领域，具体涉及一种硅磷黄铜的双向多头水平连铸方法。
【背景技术】
[0002]连铸是将液体金属经过一组特殊的冷却和支撑装置连续地浇铸成一定断面形状铸坯的过程。水平连铸是常用的一种连铸工艺，因其铸坯的牵引方向与地平面平行，故称之为水平连铸。与传统铸造技术相比有以下优点:(I)节约工序、缩短流程;与模铸相比，其省掉了模铸的脱模、整模、铸锭均热和开坯等工序，基建投资可节约40%，占地面积减少30%，劳动力节省75%，缩短产品生产周期，提高生产效率；(2)提高金属收得率:模铸的切头切尾损失为10%-20%，而连铸的切头切尾损失仅为I %-2%，故可提尚金属收得率，减少原料的浪费，降低成本；(3)降低能量消耗:连铸省掉了均热炉的再加热工序，可使能量消耗减少I/4一 1/2铸坯直接乳制，能量消耗还可进一步降低，而且缩短了加工周期；(4)生产过程机械化和自动化程度高；(5)铸坯质量好:可以生产多种金属和合金，而且型材品种多，由于金属被迅速冷却，结晶致密，组织均匀，可以获得质量好的铸坯；(6)水平连铸机设备高度低，无需建高大厂房，特别适用于中小型车间；(7)水平连铸机设备结构简单，设备重量比弧形机少40%，故基建投资较省；由于设备水平放置，安装维修方便；(8)中间包与结晶器连成一个整体，避免了二次氧化，铸坯的纯洁度较高，可以浇铸的金属和合金范围大；(9)与弧形连铸相比，水平连铸结晶器的静压力较高，凝固坯壳与结晶器表面接触好，结晶器的冷却强度大，且不易产生铸坯鼓肚，铸坯成分偏析小；(10)铸坯是按水平方向拉出的，无需矫直机构，因此可浇铸难于变形的高合金铸坯；(11)特别适用于生产优质小断面铸坯。然而由于设备，影响水平连铸铸坯质量的因素(如中间包加热控制钢水温度、结晶器以及牵引速度等)等很多方面的影响，使得水平连铸制作出的硅磷黄铜品相差，不能满足市场需求。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种硅磷黄铜的双向多头水平连铸方法。
[0004]本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0005]—种硅磷黄铜的双向多头水平连铸方法，所述方法包括以下步骤:
[0006](I)熔炼:将铜料加入到熔炼炉内，然后抽真空，待真空度达到-0.2?-0.3MPa，密封并开始加热，待温度升到700?7500C后，打开炉门，向炉内投入10?20kg/吨铜料的干冰，关闭炉门密封保压3?5小时，然后开启炉门放压，再向炉内通入惰性气体，继续升温使炉料完全熔化，温度达到1250?1350 °C后，开启炉门加入60?80kg/吨铜料的锌、40?50kg/吨铜料的硅、40?50kg/吨铜料的磷、I?1.5kg/吨铜料的锝、I?1.5kg/吨铜料的钪、2?3kg/吨铜料的镉、I?1.5kg/吨铜料的铈、0.1?0.2kg/吨铜料的镨，继续升温融化，然后开启炉门加入60kg/吨铜料的木炭，木炭温度为-20°C，加热使温度维持在1250?1300°C ；
[0007](2)保温处理:将炉料引入保温炉，缓慢降温至1100?1150°C，按每分钟降温20°C的速度降温，然后用_60°C氮气向保温炉吹气，并不断搅拌，吹气5分钟后，然后对保温炉复温，使温度维持在1250?13000C，然后捞净铜液表面的渣；
[0008](3)水平连铸:将铜液引入中间包，对中间包表面冷却，并维持中间包内压力在3?5MPa，然后铜液进入结晶器冷却结晶，控制铜液流速为6?8mm/s，结晶器内冷凝水温度控制在50?80°C，冷凝水压控制在0.1?0.15Mpa，熔液结晶后，由牵引机水平牵引连续铸造，牵弓丨速度为150?170mm/min，牵引过程利用惰性气体对铜胚进行吹气保护，惰性气体温度控制在20?40 °C，吹气流速为4?8m/秒。
[0009]步骤(3)中所述惰性气体为氩气或氖气中的任一种。
[0010]步骤(3)中所述惰性气体还包含2-3%的二氧化碳气体。
[0011]本发明的有益效果是:本发明方法的熔炼过程利用抽真空与加压过程能使得金属晶粒排列细致紧密，硅、磷及合金金属能与铜金属形成网状不规则的交联，大大提高了铜合金强度，同时加入的合金元素使得金属的加工性能有了显著的提高，保温过程充分消除金属热应力，使得金属内部孔隙缩小，孔隙内渗入氮元素，进一步强化金属硬度，水平连铸过程中牵引速度速度控制合理以及冷凝水温度的控制，使得结晶连续无裂痕，而且晶粒聚合稳定，惰性气体的保护，防止了牵引过程中铜胚表面的热胀，避免连铸过程中铜胚被氧化，极大的减少了氧化皮的生成。
【具体实施方式】
[0012]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
[0013]实施例1
[0014]—种硅磷黄铜的双向多头水平连铸方法，所述方法包括以下步骤:
[0015](I)熔炼:将铜料加入到熔炼炉内，然后抽真空，待真空度达到-0.25MPa，密封并开始加热，待温度升到730°C后，打开炉门，向炉内投入15kg/吨铜料的干冰，关闭炉门密封保压4小时，然后开启炉门放压，再向炉内通入惰性气体，继续升温使炉料完全熔化，温度达到1300°C后，开启炉门加入70kg/吨铜料的锌、45kg/吨铜料的硅、45kg/吨铜料的磷、1.5kg/吨铜料的锝、Ikg/吨铜料的钪、2kg/吨铜料的镉、1.5kg/吨铜料的铈、0.2kg/吨铜料的镨，继续升温融化，然后开启炉门加入60kg/吨铜料的木炭，木炭温度为-20°C，加热使温度维持在1280 °C；
[0016](2)保温处理:将炉料引入保温炉，缓慢降温至1130°C，按每分钟降温20°C的速度降温，然后用_60°C氮气向保温炉吹气，并不断搅拌，吹气5分钟后，然后对保温炉复温，使温度维持在1280°C，然后捞净铜液表面的渣；
[0017](3)水平连铸:将铜液引入中间包，对中间包表面冷却，并维持中间包内压力在4MPa，然后铜液进入结晶器冷却结晶，控制铜液流速为7mm/s，结晶器内冷凝水温度控制在65°C，冷凝水压控制在0.1Mpa，熔液结晶后，由牵引机水平牵引连续铸造，牵引速度为160mm/min，牵引过程利用惰性气体对铜胚进行吹气保护，惰性气体温度控制在30°C，吹气流速为6m/秒。
[0018]步骤(3)中所述惰性气体为氩气或氖气中的任一种。
[0019 ]步骤(3)中所述惰性气体还包含2 %的二氧化碳气体。
[0020]实施例2
[0021 ] 一种硅磷黄铜的双向多头水平连铸方法，所述方法包括以下步骤:
[0022](I)熔炼:将铜料加入到熔炼炉内，然后抽真空，待真空度达到-0.2，密封并开始加热，待温度升到700°C后，打开炉门，向炉内投入1kg/吨铜料的干冰，关闭炉门密封保压3小时，然后开启炉门放压，再向炉内通入惰性气体，继续升温使炉料完全熔化，温度达到1250°(:后，开启炉门加入60kg/吨铜料的锌、40kg/吨铜料的硅、40kg/吨铜料的磷、Ikg/吨铜料的锝、Ikg/吨铜料的钪、2kg/吨铜料的镉、Ikg/吨铜料的铈、0.1 kg/吨铜料的镨，继续升温融化，然后开启炉门加入60kg/吨铜料的木炭，木炭温度为-20°C，加热使温度维持在1250°C ;
[0023](2)保温处理:将炉料引入保温炉，缓慢降温至1100°C，按每分钟降温20°C的速度降温，然后用_60°C氮气向保温炉吹气，并不断搅拌，吹气5分钟后，然后对保温炉复温，使温度维持在1250°C，然后捞净铜液表面的渣；
[0024](3)水平连铸:将铜液引入中间包，对中间包表面冷却，并维持中间包内压力在3MPa，然后铜液进入结晶器冷却结晶，控制铜液流速为6mm/s，结晶器内冷凝水温度控制在50°C，冷凝水压控制在0.1Mpa，熔液结晶后，由牵引机水平牵引连续铸造，牵引速度为150mm/min，牵引过程利用惰性气体对铜胚进行吹气保护，惰性气体温度控制在20°C，吹气流速为4m/秒。
[0025]步骤(3)中所述惰性气体为氩气或氖气中的任一种。
[0026]步骤(3)中所述惰性气体还包含2%的二氧化碳气体。
[0027]实施例3
[0028]—种硅磷黄铜的双向多头水平连铸方法，所述方法包括以下步骤:
[0029](I)熔炼:将铜料加入到熔炼炉内，然后抽真空，待真空度达到-0.3MPa，密封并开始加热，待温度升到750 0C后，打开炉门，向炉内投入20kg/吨铜料的干冰，关闭炉门密封保压5小时，然后开启炉门放压，再向炉内通入惰性气体，继续升温使炉料完全熔化，温度达到1350°C后，开启炉门加入80kg/吨铜料的锌、50kg/吨铜料的硅、50kg/吨铜料的磷、1.5kg/吨铜料的锝、1.5kg/吨铜料的钪、3kg/吨铜料的镉、1.5kg/吨铜料的铈、0.2kg/吨铜料的镨，继续升温融化，然后开启炉门加入60kg/吨铜料的木炭，木炭温度为-20 V，加热使温度维持在1300 °C；
[0030](2)保温处理:将炉料引入保温炉，缓慢降温至1150°C，按每分钟降温20°C的速度降温，然后用_60°C氮气向保温炉吹气，并不断搅拌，吹气5分钟后，然后对保温炉复温，使温度维持在1300°C，然后捞净铜液表面的渣；
[0031 ] (3)水平连铸:将铜液引入中间包，对中间包表面冷却，并维持中间包内压力在5MPa，然后铜液进入结晶器冷却结晶，控制铜液流速为8mm/s，结晶器内冷凝水温度控制在80°C，冷凝水压控制在0.15Mpa，熔液结晶后，由牵引机水平牵引连续铸造，牵引速度为170mm/min，牵引过程利用惰性气体对铜胚进行吹气保护，惰性气体温度控制在40°C，吹气流速为8m/秒。
[0032]步骤(3)中所述惰性气体为氩气或氖气中的任一种。
[0033]步骤(3)中所述惰性气体还包含3%的二氧化碳气体。
[0034]试验
[0035]本发明实施例1、2、3所得铜胚经检验铜胚表面氧化皮比普通连铸方法少60%，表面无裂痕，抗冲击性能、抗扭曲服性能比普通连铸方法生成的铜胚分别高30%和35%。
[0036]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种硅磷黄铜的双向多头水平连铸方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)熔炼:将铜料加入到熔炼炉内，然后抽真空，待真空度达到-0.2?-0.3MPa，密封并开始加热，待温度升到700?7500C后，打开炉门，向炉内投入10?20kg/吨铜料的干冰，关闭炉门密封保压3?5小时，然后开启炉门放压，再向炉内通入惰性气体，继续升温使炉料完全熔化，温度达到1250?1350 °C后，开启炉门加入60?80kg/吨铜料的锌、40?50kg/吨铜料的硅、40?50kg/吨铜料的磷、I?1.5kg/吨铜料的锝、I?1.5kg/吨铜料的钪、2?3kg/吨铜料的镉、I?1.5kg/吨铜料的铈、0.1?0.2kg/吨铜料的镨，继续升温融化，然后开启炉门加入60kg/吨铜料的木炭，木炭温度为-20°C，加热使温度维持在1250?1300°C ； (2)保温处理:将炉料引入保温炉，缓慢降温至1100?1150°C，按每分钟降温20°C的速度降温，然后用_60°C氮气向保温炉吹气，并不断搅拌，吹气5分钟后，然后对保温炉复温，使温度维持在1250?1300°C，然后捞净铜液表面的渣； (3)水平连铸:将铜液引入中间包，对中间包表面冷却，并维持中间包内压力在3?5MPa，然后铜液进入结晶器冷却结晶，控制铜液流速为6?8mm/s，结晶器内冷凝水温度控制在50?80°C，冷凝水压控制在0.1?0.15Mpa，熔液结晶后，由牵引机水平牵引连续铸造，牵弓丨速度为150?170mm/min，牵引过程利用惰性气体对铜胚进行吹气保护，惰性气体温度控制在58?67 °C，吹气流速为4?8m/秒。2.如权利要求1所述的一种硅磷黄铜的双向多头水平连铸方法，其特征在于，步骤(3)中所述惰性气体为氩气或氖气中的任一种。3.如权利要求1所述的一种硅磷黄铜的双向多头水平连铸方法，其特征在于，步骤(3)中所述惰性气体还包含2-3%的二氧化碳气体。
【文档编号】B22D11/045GK106011527SQ201610331043
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】张军, 唐兰花, 何孔田, 何孔高
【申请人】安徽九华金润铜业有限公司