用于熔铸生产高性能铜银合金的熔化炉、装置及其方法_2

文档序号:8280190阅读:来源:国知局
的铜、银 金属的质量比优选为(99. 7-50) : (0.3-50),铜与银的质量比更优选为(99-54) : (1-46),优 选为如 96 :4,98 :2,55 :45 等。
[0042] 优选地,在加料腔内加入铜、银的顺序为:银一铜。
[0043] 优选地,本发明所述的制备过程还可用于铜与除银外其它金属合金的制备。
[0044] 优选地,所述的熔化炉加热采用以90-150°C/h升温至1200-1400°C,加热方式具 体为采用电启动石墨加热元件,并由所述石墨加热元件经对流和/或热辐射进行加热使坩 埚受热。
[0045] 在本发明所述方法一个较为优选的实施例中,在所述步骤1前,包括往所述熔化 炉的炉体内通入循环冷却水,所述循环冷却水从熔化炉的冷却元件中的冷却水进水口进入 所述熔化炉的炉体中,并从冷却元件的冷却水出水口排出熔化炉。
[0046] 在本发明所述方法一个较为优选的实施例中,在所述步骤1前,还包括在所述熔 化炉的石墨座和炉膛内通入保护气体,所述的气体具有保护作用,具体可通过石墨座吹气 管与炉膛保护气吹气口通入具有一定压力的保护气体,分别对石墨座以及炉膛内的石墨元 件进行保护,所述保护气体可选自氮气、氦气、氖气或氩气中的一种或几种,还可更优选地 选自氮气或氦气中的一种或两种。
[0047] 即为所述的保护气体与在上述步骤2所述由吹气孔往所述石墨坩埚内吹入的气 体的气压均优选为〇. 1-0. 5MPa,更优选为0. 2-0. 3MPa,气体流量均优选为0. 2-2.OL/min, 更优选为 〇? 5-1. 5L/min。
[0048] 即在本发明所述方法步骤2中一个较为优选的实施例,所述吹入气体中气体为具 有一定压力的气体,可以选自氮气、氦气、氖气或氩气中的一种或几种,也还可更优选地选 自氮气或氦气中的一种或两种。。
[0049] 优选地,所述的石墨鳞片的厚度还可以进一步优选为20_30mm。
[0050] 在本发明所述方法步骤2中一个较为优选的实施例,当所述石墨坩埚内金属液面 达到距离所述石墨坩埚上口 45-55mm时,停止加料;最优选为当所述金属液与所述石墨坩 埚上口的距离50mm时,停止加料。
[0051] 在本发明所述方法步骤4中一个较为优选的实施例,所述的调整铸造速度更优选 为0. 4-1. 5m/min,铸造移动时间更优选为0. 05-0. 15s,移动距离更优选为3-8mm,停顿时间 更优选为〇. 05-0. 30s。
[0052] 本发明采用上述原理的装置剂方法可同时进行水平与上引连续铸造,也可实现单 独的水平连续铸造,还可以上引连续铸造为主,水平连续铸造为辅进行铜合金铸造,实现灵 活生产。由于水平连铸可以完全抽空金属液,不仅适用于铜银合金的生产,也适用于不同种 类合金的生产,实现在所述熔化炉的坩埚内不残留金属液。
[0053] 本发明所述的铜合金熔化炉及其相应的方法采用非真空连续铸造,能够实现量 产,生产成本低;生产范围大,银含量0.3-50% (质量百分比);由于采用高纯石墨坩埚,则 杂质含量较低;此外,由于石墨脱氧,其含氧量也较低,产品综合性能较为优越,所获得的合 金具有良好的可加工性;由于坩埚壁上开吹气孔7,与坩埚内腔相连。此处吹气具有脱氧搅 拌作用,因此合金成分均匀。
[0054] 除此之外,本发明所述的熔化炉、装置以及其方法还可用于生产不与石墨发生反 应的其它铜合金导体的生产与制备。
【附图说明】
[0055] 图1为本发明实施例中所述熔化炉的内部结构示意图。
[0056] 附图标识说明:1-防护套,2-隔热耐火棉,11-隔热耐火棉,3-石墨坩埚,31-加料 腔,32-铸造腔,33-带锥度流槽,4-炉膛,5-石墨加热元件,6-测温热电偶,7-吹搅装置吹 气孔,8-炉膛保护气吹气口,9-炉体冷却水进水口,10-炉体冷却水出水口,12-石墨座吹气 管,13-水平结晶器,14-结晶器固定挡板,15-石墨座,16-石墨座固定挡板,17-石墨缓冲隔 板,171-开孔,18-分体石墨隔板,19-熔化炉炉体,20-上引结晶器。 具体实施例
[0057] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明,但不作为本发明的限定。
[0058]实施例1
[0059] 用于熔铸生产高性能铜银合金的熔化炉:
[0060] 其中,所述的熔化炉包括炉膛4、石墨坩埚3、石墨加热元件5;
[0061] 所述石墨加热兀件5设于所述石墨相祸3周边,所述石墨相祸3与所述石墨加热 元件5均设于所述炉膛4内。
[0062] 所述石墨坩埚3内设有分体石墨隔板18、石墨缓冲隔板17。
[0063] 其中,所述石墨缓冲隔板17将所述石墨坩埚3内分为上部与底部;所述分体石墨 隔板18将所述石墨坩埚3上部分为两个腔室:加料腔31与铸造腔32,其中铸造腔32内设 有上引结晶器20 ;
[0064] 所述石墨坩埚3底部还设有带锥度流槽33出口,所述带锥度流槽33出口处设有 水平结晶器13,所述水平结晶器13具体为设于用结晶器固定挡板14固定在石墨座15上, 所述的石墨座15也设于所述带锥度流槽33中。所述的炉膛4上设有炉膛保护气吹气口 8, 所述的石墨座15内设有石墨座吹气管12。
[0065] 设置所述的石墨座15的目的:是在所述的石墨座15的内部放置水平结晶器13, 所述石墨座15的一端放置在炉膛内,与所述带锥度流槽33出口紧密结合,一端在所述炉体 19外,内部放置所述水平结晶器13,由于所述石墨座15的一半在所述炉膛4内,温度较高, 为防止氧化,需要由所述吹气管12吹入保护气氮气或氩气进行保护。
[0066] 所述的熔化炉还设有冷却单元,所述冷却单元内设有炉体19冷却水进水口 9、炉 体19冷却水出水口 10。
[0067] 所述的石墨缓冲隔板17上还设有均匀分布的开孔171,所述的分体石墨隔板18将 所述石墨坩埚3上部分为两个腔室,即为加料腔31与铸造腔32。
[0068] 上述的石墨i甘祸3、石墨加热兀件5、石墨缓冲隔板17和石墨分体隔板18的材质 均采用高纯材质的石墨,可减少杂质含量侵入熔铸的合金中,并提高上述元件的高温抗氧 化能力,从而保持高温强度。
[0069] 其中,所述的石墨缓冲隔板17,可用于减少所述石墨坩埚3内的加料(如金属块 等)缓冲;
[0070] 所述吹搅装置吹气孔7对于所述石墨坩埚3内的熔铸具有脱氧搅拌作用。
[0071] 此外,经所述炉膛保护气吹气口 8加入所述炉膛4内的气体可保护放置在所述炉 膛4内的所述石墨坩埚3和所述石墨加热元件5不受高温氧化的影响。
[0072]实施例2
[0073] 水平铸造2%铜银合金,采用本发明所述的装置,具体的熔铸生产过程如下:
[0074] 打开炉体19冷却水进水口 9与炉体19冷却水出水口 10,往炉体19内通入冷却 水,并将水压力调至〇. 3-0. 4Mpa;开启炉膛4石墨元件保护气吹气口 8与石墨座吹气管12, 通入保护气体氩气,并将所通入的保护气体氩气的压力调制为〇. 2-0. 3Mpa,气体流量调整 0. 5-1. 5L/min;
[0075] 将水平结晶器13内放置引杆并密封固定,盖好炉盖;
[0076] 以90-150°C/h的梯度速度升温至1200-1300°C后,按顺序将银和铜按2 :98比例 从加料腔分批加入,待前一批全部熔化后再加入下一批;
[0077] 待液池覆盖石墨缓冲隔板17后,用石墨鳞片将金属液覆盖,待石墨鳞片的厚度 20-30_,再逐步加料,加好料后及时采用所述石墨鳞片将金属液覆盖;同时开启吹搅装置 吹气孔7往炉膛4内吹入氩气,并将气体流量调整为0. 5-1. 5L/min;
[0078] 继续往炉膛4中加料,加好料后及时采用金属液覆盖,待液面快达到距离所述石 墨坩埚上口 50mm时停止加料,保温1小时后,开始水平连续铸造〇 12. 5mm铜银合金杆。
[0079] 本实施例中,从加料腔31中依次分批加入的银、铜金属块会停留在石墨缓冲隔板 17上,而不会直接进入石墨坩埚3的底部带锥度流槽33中,随着所加入的银、铜金属块慢慢 熔化,熔化后所得的金属液会经石墨缓冲隔板17中的开孔171由所述石墨坩埚3的上部进 入所述石墨坩埚3的下部,随着所述石墨坩埚3中的加入的金属块以及其熔化的金属液不 断增加,金属液填充所述石墨坩埚3下部以及所述石墨坩埚3上部中的加料腔31与铸造腔 32,待金属液达到距离所述石墨坩埚的上口 50mm时,开始水平连续铸造。
[0080] 本实施例中所述的水平铸造2%铜银合金的过程中,可实现连续生产的同时保持 液相对稳定,可以根据生产速度及时加料。
[0081] 本实例中,水平连续铸造012. 5mm铜银合金杆的伺服参数具体为:移动时间 0. 05-0. 15s,移动距离 4-6mm,停顿时间 0. 1-0. 3s,铸造速度 0. 6-1. 2m/min。
[0082]实施例3
[0083] 上引铸造4%铜银合金,采用本发明所述的装置,具体的熔铸生产过程如下:
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