[发明专利]一种铜铬系合金水平连铸工艺

说明书

本发明提供一种铜铬系合金水平连铸工艺，属于金属材料制备加工技术领域。该设备包括熔炼系统、金属液保温系统、水平连铸系统和辅助系统。合金在熔炼系统中熔化后，经导流管进入金属液保温系统中保温；当保温炉的温度与铸型加热段的温度达到设定值后，开启水平连铸系统进行铜铬系合金棒材或板材水平连铸成形。采用本发明设计的复合铸型可有效解决铜铬系合金水平连铸过程中合金元素与石墨铸型发生反应的问题。此外，采用本发明提出的复合铸型水平连铸工艺生产铜铬系合金棒材或板材，有利于合金熔体中的夹杂物和凝固析出气体排入液相，提高合金组织致密性，进而提高合金的后续加工性能。

技术领域

本发明涉及金属材料制备加工技术领域，特别是指一种铜铬系合金水平连铸工艺。

背景技术

铜铬系合金具有高的强度和优良的导电、导热性能，抗软化温度高，耐磨性能好，广泛应用于电子元器件接插件、引线框架、高速铁路接触线、水冷结晶器等方面。

目前国内外铜铬系合金材料的典型制备工艺为“真空感应熔炼→热加工(热锻、热轧)→固溶淬火→冷加工→时效→冷加工”[米绪军等，一种铜铬锆系合金及其制备和加工方法，中国发明专利，CN10171876A，2010-06-02.]。但是该工艺存在以下问题：真空熔炼设备复杂，投资高；非连续铸造，生产效率低；需热加工开坯，能耗大，金属烧损大。解决上述问题，进而开发一种高性能铜铬系合金的短流程制备加工工艺具有重要的意义。

本专利申请人等前期针对铜合金管材开发了一种二段式热冷组合铸型水平连铸技术[谢建新等，一种白铜管材热冷组合铸型水平连铸工艺与设备，中国发明专利，CN101966564A，2010-10-09；谢建新等，一种黄铜管材的短流程高效生产方法，中国发明专利，CN102260840A，2011-11-30.]，其原理是在传统水冷结晶器连铸基础上发明了一种采用加热段和冷却段组成的二段式热冷组合铸型进行连铸的工艺，铸型的加热段采用感应加热装置进行强制加热，冷却段采用水冷结晶器进行强制冷却，由此在管坯凝固界面附近建立起超高的轴向温度梯度。该工艺的优点是：(1)连铸管坯组织致密且具有沿轴向取向的柱状晶组织，具有优良的冷加工性能，有利于室温轧制、拉拔等后续加工；(2)管坯内外表面质量优良，无橘皮、褶皱、裂纹等缺陷，不需内外表面铣面等处理可直接用于后续冷加工；(3)可获得较大的拉铸速度，可实现较大直径薄壁管坯的水平连铸。该发明工艺为铜合金管材高效生产提供了崭新的途径。

然而，包括上述发明工艺在内的铜及铜合金连铸通常采用石墨材质的结晶器(铸型)，难以应用于含有易与石墨发生反应合金元素的铜合金的连铸。例如，由于铬元素与石墨发生反应，采用传统的石墨铸型难以实现表面质量良好的铜铬系合金棒材或板材连铸。为此，本发明开发了一种适合于易与石墨铸型发生反应的铜铬系合金棒材或板材的水平连铸复合铸型和连铸设备及工艺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铜铬系合金水平连铸工艺，用于含易与石墨铸型发生反应元素的铜合金棒材或板材的水平连铸，进而实现表面质量良好的铜铬系合金棒材或板材的高质量连铸。

该工艺所用设备包括熔炼系统、金属液保温系统、水平连铸系统和辅助系统，熔炼系统包括熔炼炉、热电偶一、塞棒和惰性气体吹入装置，金属液保温系统包括保温炉和热电偶二，水平连铸系统包括复合铸型、感应加热装置、热电偶三、热电偶四、循环水冷结晶器、惰性气体通气管、水平牵引机构和喷水二次冷却装置，热电偶一和塞棒插入熔炼炉的合金液中，熔炼炉上部连接惰性气体吹入装置，熔炼炉与保温炉通过导流管连接，热电偶二插入保温炉一端，保温炉另一端连接复合铸型，合金液流入复合铸型中，热电偶三和热电偶四插入复合铸型的热型段中，复合铸型的热型段上设置感应加热装置，复合铸型的冷型段设置循环水冷结晶器和惰性气体通气管，复合铸型末端设置喷水二次冷却装置，复合铸型后连接水平牵引机构，喷水二次冷却装置和水平牵引机构依次设置在复合铸型沿连铸方向分布在同一轴线上。

其中，复合铸型主体为石墨套，石墨套内部设置刚玉管或石英管内衬，石墨套上留有热电偶插孔和惰性气体通路。