专利名称：铬锆铜质连铸结晶器铜板熔铸成型工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及连铸结晶器用铬锆铜板材熔铸及成型工艺，属有色金属熔炼铸造及压加技术。
连铸结晶器铜板用铬锆铜材质，国内外众多厂家均已开发利用，并取得较好的使用效果，过钢量也有了一定幅度提高；但目前也存在一定的不足之处，主要为由于合金元素在熔炼过程中仍存在着不同程度的烧损，致使控制最终合金元素含量范围较宽，而造成最终产品性能波动大；尽管在较高真空条件下熔炼，合金元素也有一定氧化，且熔炼中间合金多一次合金元素的氧化机会，而影响产品的传导性、再结晶温度与其它力学性能；采用热锻开坯，热轧成型工艺，虽经固熔时效热处理，机械强度得以提高，但产品高温力学性能仍不够理想，铜板抗蠕变性能不够，铜板上口易变形，产生铜板间装配缝隙而下机，影响正常生产。
本发明的目的为改善提高原铬锆铜材料性能，使铜板一次性过钢量与总体服务寿命得以较大幅度提高，而降低钢厂运作成本，提高作业率。
本发明的连铸结晶器铬锆铜板材的化学成份(％)为Cr0.55-0.85、Zr0.15-0.25、Mg0.01-0.02、微量稀土、其余为铜；板材熔铸工艺为将电解铜装入真空炉坩锅内，关合炉罩，快速抽真空，并同时送电熔化，此时，真空度为10-1Pa，铜熔化后采用高真空(小于1Pa)升温精炼，并适时顺序加入合金元素与脱氧剂，搅拌调温后停止抽真空，充氧至低真空，将铜液注入真空室内锭模，锭模上部设有保温帽与漏斗，铸锭成型工艺为热锻成板、固熔处理、冷锻冷轧、时效硬化。
本发明的特点为1、合金元素控制范围窄，成份配比佳，根本上保证了产品最终各项性能的稳定。Cr、Zr元素在铜合金中最大固溶度小，而降低传导性能少，可在单相纯铜基体内沉淀(析出)大量细小、均匀弥散质点，以达到强化效果好、力学性能高、传导性能优良之目的，同时也提高了铜合金再结晶温度。但其添加量需严格控制，加入量低达不到设计效果，加入量过高传导性明显下降，延伸率低，综合性能差，显著影响使用效果。
2、高温高真空精炼，铜水沸腾，使易发挥性杂质更易析出，提高了铜液的纯洁度，合金元素更不易氧化，且成份均匀，利于铜板的传导性与机械性能的提高。
3、直接在高真空条件下添加合金元素，而不是中间合金，不仅简化了工艺，且避免了在中间合金冶炼时的合金元素氧化，可充分保证产品合金元素含量达到设计要求。
4、保温帽与浇铸漏斗，材料为飘珠与耐火水泥，其保温性能远远优于传统的粘土质保温帽与漏斗，可良好地补缩，帽口缩孔为碟形，使铸锭帽口也得以全部利用，提高了材料利用率。
5、铸锭成型采用热锻冷锻冷轧工艺，铸锭在电阻炉内加热至800-960℃，用5吨锻锤直接加工成板坯，热锻比大于2，冷锻在常温下反复锤锻，控制延展方向，而后进行冷轧，冷加工变形量达25-30％，锻造变形无方向性，为冲击力，与轧制工艺相比，组织更为致密，密度达到8.92，金属晶粒高度细化，内部铸态夹杂物也高度破碎细化，呈带状结构分布，位错密度增大，以三维网格的形式分布在金属晶体中不同的滑移面内，位错线附着析出细小的第二组，互相交错成结点及线段，其端部可能成为固定点或被钉住，金属滑移将不能一致运动，使金属晶体的变形抗力增加，成为位错强化。
本发明连铸结晶器铬锆铜板材熔铸成型工艺实施例熔炼真空度为5.5Pa，精炼真空度0.12Pa，铸锭真空度14.6KPa，铸锭化学成份(％)Cr0.74、Zr0.23、Mg0.012、Cu98.86，其余为微量稀土与不可避免杂质。毛坯经表面打磨，热锻成82mm厚板材，940℃固熔，冷锻冷轧至58mm，460℃时效，测试板材性能为σs＝440Mpa，σb＝315Mpa，δ＝29％，HB＝135，导电率81％I、A、C、S；其制造的结晶器铜板在板坯连铸机上使用，窄边板过钢寿命365000吨，宽边板840000吨以上，拉坯速度1.4m/min。
以上技术，使其机械与物理性能大为提高，σs≥420Mpa、σb≥310Mpa、δ≥28％、HB≥125、导电率≥82％，I、A、C、S。产品已在国内宝钢、武钢、鞍钢、本钢等全国二十余家钢厂普遍使用，一次性过钢量及总体寿命与同类产品相比提高一倍以上，经济效益明显。实践证明本发明的连铸结晶器铜板熔铸与成型工艺先进、可靠、成份配比更为合理，有着极高的推广价值。
权利要求
1.一种铬锆铜质连铸结晶器铜板熔铸成型工艺，板材熔铸工艺为将电解铜装入真空炉坩锅内，关合炉罩，快速抽真空，并同时送电熔化，此时，真空度为10-1Pa，铜熔化后采用高真空(小于1Pa)升温精炼，并适时顺序加入合金元素与脱氧剂，搅拌调温后停止抽真空，充氧至低真空，将铜液注入真空室内锭模，锭模上部设有保温帽与漏斗，铸锭成型工艺为热锻成板、固熔处理、冷锻冷轧、时效硬化。
2.根据权利要求1所述的一种铬锆铜质连铸结晶器铜板熔铸成型工艺，其特征在于保温帽与浇铸漏斗为飘珠与耐火水泥制成，帽口缩孔为碟形。
3.一种铬锆铜质连铸结晶器铜板，其特征在于这种铜板其化学成分(％)为Cr0.55-0.85、Zr0.15-0.25、Mg0.01-0.02、微量稀土、其余为铜。
全文摘要
连铸结晶器铜板材料的熔铸及加工成型工艺,其材料成份(%)为:Cr0.55－0.85、Zr0.15－0.25、Mg0.01－0.02、微量稀土、其余为Cu;材料在真空状态下熔炼,高真空状态下精炼,低真空状态下铸锭。铸锭经热锻成板、固熔处理、冷锻冷轧、时效析出硬化处理;其主要性能指标为:σs≥420Mpa、σb≥310Mpa、δ≥28%、HB≥125、导电率≥82%,I、A、C、S;该板材性能优于国内外同类材料,经国内钢厂全面推广使用,过钢量显著提高。
文档编号C22C1/02GK1384215SQ01125019
公开日2002年12月11日 申请日期2001年8月2日 优先权日2001年8月2日
发明者朱书成, 张九成, 朱新文, 白金立, 王希彬, 江从伟 申请人:西峡龙成冶材集团有限公司