一种铜铬锆合金铸棒降低偏析的真空熔炼工艺的制作方法
【专利摘要】一种铜铬锆合金铸棒降低偏析的真空熔炼工艺，工艺步骤为：准备→抽真空及熔化→充氩气→精炼→合金化→终脱氧→浇注，在抽真空及熔化步骤中当真空感应炉炉内真空度小于3Pa时对其送电加热，当真空感应炉炉内真空度小于6.67×10-1Pa时石墨坩埚内电解铜和铬被熔化；在充氩气步骤中充入0.04~0.06MPa的氩气；精炼步骤中使用石墨棒进行搅拌；终脱氧步骤中将金属液温度提高至1300~1350℃时并以最快的速度将铜液浇入铸棒模内；通过这些工艺改进免除了由于成分不均匀导致热挤压时出现裂纹、断裂、鼓泡等，使铜铬锆合金铸棒的成材率可以提高到95%以上，节约了制造成本，产生的积极效果是显而易见的。
【专利说明】一种铜铬锆合金铸棒降低偏析的真空熔炼工艺
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明属于真空熔炼【技术领域】，尤其涉及到一种铜铬锆合金铸棒降低偏析的真空熔炼工艺。
【背景技术】
[0003]铜铬锆合金是在铜基体中添加微量铬、锆元素而形成的一种合金，在大气环境下铬和锆的氧化程度非常严重，烧损大、成份极不好控制、造渣量多，易导致熔炼出的铜铬锆合金铸棒表面产生冷豆或气孔现象。
[0004]铜铬锆合金铸棒大多采用真空感应熔炼而获得，其工艺步骤大致如下:
I准备
根据待铸铜铬锆合金中各元素的含量进行备料，先将电解铜和铬装入真空感应炉的石墨坩埚内，海绵锆用铜箔包裹待用，并备少许铜镁合金待用，最后将铸棒模置于真空感应炉的真空室内为真空浇注做好熔炼前的准备工作。
[0005]II抽真空及熔化 关闭真空感应炉炉盖并对真空感应炉抽真空，当真空感应炉炉内真空度小于IOPa时对其送电加热直至石墨坩埚内的电解铜和铬被熔化。
[0006]III充氩气
当石墨坩埚内的电解铜和铬熔化后停止抽真空并向真空感应炉内充入0.01~0.03MPa的氩气。
[0007]IV 精炼
充入氩气后进行精炼，精炼的时间不少于15分钟。
[0008]V合金化
精炼结束后调整所述金属液温度至1200-1250?后再加入铜箔包裹的海绵锆进行合金化并得到合金化金属液。
[0009]VI终脱氧
加入铜镁合金对所述合金化金属液进行终脱氧，铜镁合金的加入量要占所述合金化金属液重量的0.005、.02%。
[0010]W 浇注
采用低温快浇的浇注方式将终脱氧后的金属液浇入铸棒模内，待自然冷却后得到铜铬锆合金铸棒。
[0011]采用上述工艺步骤所生产出的铜铬锆合金铸棒极易产生铬和锆的成分偏析，因而在热挤压时会时常发生裂纹、断裂等现象，造成热挤压成材率降低。
【发明内容】
[0012]为解决上述工艺步骤的不足之处，本发明提供了一种铜铬锆合金铸棒降低偏析的真空熔炼工艺，该真空熔炼工艺通过调整铜水温度、精炼时间以及浇注速度，创造有利于成分均匀的环境，并控制浇注温度，以达到铜铬锆合金棒成分低偏析甚至无偏析的目的。
[0013]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
一种铜铬锆合金铸棒降低偏析的真空熔炼工艺，该真空熔炼工艺借用的工艺步骤如
下:
I准备
根据待铸铜铬锆合金中各元素的含量进行备料，先将电解铜和铬装入真空感应炉的石墨坩埚内，海绵锆用铜箔包裹待用，并备少许铜镁合金待用，最后将铸棒模置于真空感应炉的真空室内为真空浇注做好熔炼前的准备工作；
II抽真空及熔化
关闭真空感应炉炉盖并对真空感应炉抽真空，当真空感应炉炉内真空度小于IOPa时对其送电加热直至石墨坩埚内的电解铜和铬被熔化；
III充氩气
当石墨坩埚内的电解铜和铬熔化后停止抽真空并向真空感应炉内充入0.01-0.03MPa的氩气；
IV精炼
充入氩气后进行精炼，精炼的时间不少于15分钟；
V合金化
精炼结束后调整所述金属液温度至1200-1250?后再加入铜箔包裹的海绵锆进行合金化并得到合金化金属液；
VI终脱氧
加入铜镁合金对所述合金化金属液进行终脱氧，铜镁合金的加入量要占所述合金化金属液重量的0.005~0.02% ；
W浇注
采用低温快浇的浇注方式将终脱氧后的金属液浇入铸棒模内，待自然冷却后得到铜铬锆合金铸棒；本发明的特征如下:
在上述II中，关闭真空感应炉炉盖并对真空感应炉抽真空，当真空感应炉炉内真空度小于3Pa时对其送电加热，当真空感应炉炉内真空度小于6.67 X KT1Pa时石墨坩埚内电解铜和铬被熔化；
在上述III中，当石墨坩埚内的电解铜和铬熔化后停止抽真空并向真空感应炉内充入
0.04~0.06MPa的氩气；
在上述IV中，充入氩气后进行精炼，精炼时间不少于15分钟，精炼过程中使用石墨棒进行搅拌；
在上述VII中，将终脱氧后的金属液温度提高至1300-l350°C时并以最快的速度将铜液浇入铸棒模内，待自然冷却后得到铜铬锆合金铸棒。
[0014]上述铜镁合金中镁的含量按重量比为15~25%，其余为铜及杂质。
[0015]上述工艺过程中使用的石墨坩埚至少冶炼过一次电解铜即所谓洗炉。
[0016]上述氩气的纯度≥99.9%，其含水量不大于0.1%。[0017]由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果:
1、本发明的真空熔炼工艺简单可靠，待真空感应炉内的金属液精炼脱氧搅拌后再实施浇注，在所述浇注温度及速度下可以得到低偏析的铜铬锆合金棒。
[0018]2、通过本发明所浇注出的铜铬锆合金铸棒可以直接进行热挤压，使铜铬锆合金铸棒的成材率提高到95%以上。
[0019]3、采用本发明的真空熔炼工艺所熔炼出的铜铬锆合金铸棒的铬元素头尾偏析不大于0.02%，锆元素的头尾偏析不大于0.01%。
【具体实施方式】
[0020]本发明是一种铜铬锆合金铸棒降低偏析的真空熔炼工艺，该真空熔炼工艺如下:
I准备
根据待铸铜铬锆合金中各元素的含量进行备料，先将电解铜和铬装入真空感应炉的石墨坩埚内，海绵锆用铜箔包裹待用，并备少许铜镁合金待用，铜镁合金中镁的含量按重量比为15~25%，其余为铜及杂质，最后将铸棒模置于真空感应炉的真空室内为真空浇注做好熔炼前的准备工作。
[0021]上述石墨坩埚至少冶炼过一次电解铜即所谓洗炉。
[0022]II抽真空及熔化
关闭真空感应炉炉盖并对真空感应炉抽真空，当真空感应炉炉内真空度小于3Pa时对其送电加热，当真空感应炉炉内真空度小于6.67X KT1Pa时石墨坩埚内电解铜和铬被熔化。
[0023]当真空感应炉的真空度大于3Pa而小于IOPa时送电加热，会导致坩埚内电解铜和铬吸收残余的气体，该气体与后期加入的海绵锆就会产生反应，导致海绵锆的收得率下降并使其成分不均匀。
[0024]当真空感应炉炉内真空度小于3Pa时对其送电加热，此时送电加热的功率建议控制在较小的范围内，这样可以缩短冶炼时间、提高真空感应炉的工作效率。
[0025]当真空感应炉内真空度小于6.67X KT1Pa时要增大送电加热的功率，以保证石墨坩埚内的电解铜和铬能被熔化。
[0026]III充氩气
当石墨坩埚内的电解铜和铬熔化后停止抽真空并向真空感应炉内充入0.04、.06MPa的氩气，氩气的纯度> 99.9%，其含水量不大于0.1%。
[0027]提高氩气的充入压力可使真空感应炉炉内的压力更接近大气状态，增加后期加入海绵锆的收得率，若充入压力大于0.06MPa时会大大增加熔炼成本。
[0028]IV 精炼
充入氩气后进行精炼，精炼时间不少于15分钟，精炼过程中使用石墨棒进行搅拌。
[0029]精炼的目的是使铬全部熔化，石墨棒搅拌可以促进坩埚内的各种熔化金属液达到成分均匀。
[0030]V合金化
精炼结束后调整所述金属液温度至1200-1250?后再加入铜箔包裹的海绵锆进行合金化并得到合金化金 属液。[0031]VI终脱氧
加入铜镁合金对所述合金化金属液进行终脱氧，铜镁合金的加入量要占所述合金化金属液重量的0.005、.02%。
[0032]W 浇注
将终脱氧后的金属液温度提高至130(Tl350°C时并以最快速度将该金属液浇入铸棒模内，待自然冷却后得到铜铬锆合金铸棒，最快速度以迅速倒出该金属液为准。
[0033]真空熔炼工艺借用了【背景技术】中的1、V、VL对Ι1、π?、?ν、νπ进行了改进，通过这些工艺的改进免除了由于成分不均匀导致热挤压时出现裂纹、断裂、鼓泡等，使铜铬锆合金铸棒的成材率可以提高到95%以上，节约了制造成本，产生的积极效果是显而易见的，也是本领域技术人员所不能预见的。所以，本发明也可称其为一种真空熔炼铜铬锆合金铸棒降低其偏析成分的改进工艺。
[0034]根据本发明所浇注出的铜铬锆合金铸棒具体成分按重量百分比参见下表。
【权利要求】
1.一种铜铬锆合金铸棒降低偏析的真空熔炼工艺，该真空熔炼工艺借用的工艺步骤如下: I准备 根据待铸铜铬锆合金中各元素的含量进行备料，先将电解铜和铬装入真空感应炉的石墨坩埚内，海绵锆用铜箔包裹待用，并备少许铜镁合金待用，最后将铸棒模置于真空感应炉的真空室内为真空浇注做好熔炼前的准备工作； II抽真空及熔化 关闭真空感应炉炉盖并对真空感应炉抽真空，当真空感应炉炉内真空度小于IOPa时对其送电加热直至石墨坩埚内的电解铜和铬被熔化； III充氩气 当石墨坩埚内的电解铜和铬熔化后停止抽真空并向真空感应炉内充入0.01~0.03MPa的氩气； IV精炼 充入氩气后进行精炼，精炼的时间不少于15分钟； V合金化 精炼结束后调整所述金属液温度至120(Tl25(rC后再加入铜箔包裹的海绵锆进行合金化并得到合金化金属液； VI终脱氧 加入铜镁合金对所述合金化金属液进行终脱氧，铜镁合金的加入量要占所述合金化金属液重量的0.005~0.02% ； W浇注 采用低温快浇的浇注方式将终脱氧后的金属液浇入铸棒模内，待自然冷却后得到铜铬锆合金铸棒；其特征是: 在上述II中，关闭真空感应炉炉盖并对真空感应炉抽真空，当真空感应炉炉内真空度小于3Pa时对其送电加热，当真空感应炉炉内真空度小于6.67 X KT1Pa时石墨坩埚内电解铜和铬被熔化； 在上述III中，当石墨坩埚内的电解铜和铬熔化后停止抽真空并向真空感应炉内充入0.04~0.06MPa的氩气； 在上述IV中，充入氩气后进行精炼，精炼时间不少于15分钟，精炼过程中使用石墨棒进行搅拌； 在上述VII中，将终脱氧后的金属液温度提高至130(Tl35(rC时并以最快速度将该金属液浇入铸棒模内，待自然冷却后得到铜铬锆合金铸棒。
2.根据权利要求1所述一种铜铬锆合金铸棒降低偏析的真空熔炼工艺，其特征是:铜镁合金中镁的含量按重量比为15~25%，其余为铜及杂质。
3.根据权利要求1所述一种铜铬锆合金铸棒降低偏析的真空熔炼工艺，其特征是:使用的石墨坩埚至少冶炼过一次电解铜。
4.根据权利要求1所述一种铜铬锆合金铸棒降低偏析的真空熔炼工艺，其特征是:氩气的纯度> 99.9%，其含水量不大于0.1%。
【文档编号】C22C9/00GK103938002SQ201410096627
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2014年3月17日
【发明者】冯兆龙, 付红亮 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所