專利名稱：銅合金電渣重熔工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于銅合金生產技術領域，特別涉及一種銅合金電渣重熔工藝。
背景技術：
銅合金因具有良好的導電、導熱、耐腐蝕等工藝性能而被廣泛應用于機械、造船等領域。普通銅合金鑄錠或者銅合金連鑄坯中的雜質和粗大的鑄態(tài)組織常導致銅合金在熱加工過程中開裂，使得銅合金熱加工出材率降低。為提高銅合金熱加工出材率，提高銅合金純凈度、改善其鑄態(tài)組織、提高其高溫塑性便成了當務之急。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種銅合金電渣重熔工藝，利用該工藝加工成的銅合金熱加工性能好。
為達上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案銅合金電渣重熔工藝，電渣重熔時選用如下重量百分濃度渣系之一(1)二元渣CaF270-80％、Na3AlF620-30％，(2)二元渣CaF270-85％、MgF215-30％，(3)二元渣CaF270-80％、NaF 20-30％，(4)三元渣CaF260-80％、MgF215-30％、CaO 2-10％，(5)稀土三元渣CaF246-54％、Al2O316-24％、CeO 26-34％，(6)五元渣CaF258-62％、CaO 8-12％、Al2O38-12％、SiO28-12％、MgO 8-12％，渣料在重熔前充分干燥。
電渣重熔可在干燥氮氣保護下進行。
電渣重熔過程中連續(xù)或者間斷加入金屬鋁、金屬RE、鋯鐵、碳粉、電石或者銅鎂合金作為脫氧劑，加量為0.3-1.5Kg/噸重熔金屬。
電渣重熔過程中抽錠生產電渣錠時，對抽出部分利用吹風、噴水霧或者噴水方式進行二次冷卻，冷卻速度5-100℃/分鐘，冷至≥20℃。
電渣重熔熔化率(Kg/小時)＝(1.0-1.5)×結晶器直徑(mm)。
電渣重熔熔化率(Kg/小時)＝(1.5-3.0)×結晶器直徑(mm)。
抽錠結晶器的設計高度為結晶器直徑的1.2-2倍，錐度為0.2-2％。
電渣重熔要求渣系熔點比合金熔點低100-200℃，銅合金熔點較低，多在1000-1300℃之間，電渣銅合金時應采用熔點在900-1200℃之間的渣系。選取本發(fā)明提供的渣系(見表1)，可實現對銅合金母材中的不同雜質進行有選擇性的可控精煉。渣料在重熔前充分干燥(一般采用烘烤干燥)，可降低渣中水分，以控制銅合金中氫含量。在電渣重熔過程中可采用干燥氮氣保護重熔，大大降低爐氣中的含濕量，使產品中含氫、氧量降至最低。由于干燥氮氣是制氧站副產品，利用干燥氮氣保護重熔只需增加一臺壓縮機即可，電渣重熔成本得以降低。
電渣重熔過程中，控制熔化率(Kg/小時)＝(1.0-1.5)×結晶器直徑(mm)，可保證銅合金電渣錠表面光滑，避免銅合金電渣錠表面形成眾多麻坑，出現銅渣不分現象。電渣錠是在一層渣皮的包裹中凝固成型的，渣皮具有良好的絕熱作用，降低了電渣錠的冷卻強度。若抽錠重熔銅合金，并對抽出部分吹風、噴水霧或者噴水冷卻，可進一步提高銅合金電渣錠的致密度、細化晶粒，此種情況下控制熔化率(Kg/小時)＝(1.5-3.0)×結晶器直徑(mm)，以確保電渣錠表面光潔。抽錠結晶器設計高度為結晶器直徑的1.2-2倍，錐度(結晶器下口半徑和上口半徑之差對結晶器高度的比值)控制在0.2-2％之間。錐度過小，電渣錠表面易出現翻皮，鍛造前需打磨處理，增加后期工作量；錐度過大，抽錠時易漏渣，導致重熔過程不能正常進行。抽錠可采取連續(xù)抽錠或者斷續(xù)抽錠，斷續(xù)抽錠所得電渣錠表面較好。
在電渣重熔過程中，大氣中的氧會從大氣中通過渣池轉移至金屬熔池中，加上銅合金自耗電極本身的氧含量以及電渣重熔時銅合金自耗電極受熱氧化，氧化物會轉移進渣中，這些因素都會增加電渣錠中氧含量。為減少電渣重熔過程中增氧，可在重熔過程中加入脫氧劑。選擇脫氧劑的要求是應考慮到金屬對這種元素要求的嚴格性，脫氧劑選用金屬鋁、金屬RE、鋯鐵、碳粉、電石或者銅鎂合金，加量為0.3-1.5Kg/噸重熔金屬，在重熔過程中采用機械連續(xù)加入或者人工每5-15分鐘一次，間斷加入，也可以將脫氧金屬加工成Φ5-20mm線材，掛在結晶器壁上隨電極坯一同熔化脫氧。若自耗電極脫氧良好，重熔過程中可不加脫氧劑，在電渣重熔過程中可沾渣觀察渣色，若渣色不白，可在重熔時持續(xù)加入脫氧劑脫氧；若渣色為白色，重熔過程中可不加脫氧劑。
具體實施例方式
實施例、電渣重熔B30銅合金(含銅68％、鎳30％)。該合金熔點約為1250℃，電渣重熔選用渣系為二元渣CaF2∶MgF2＝80∶20(重量比)，渣系熔點1150℃。MgF2中含有約10％結晶水，電渣重熔前在400℃溫度下烘烤4小時除去水分。自耗電極為Φ145mm的連鑄坯，生產Φ260mm電渣錠，平均熔化率控制在200-220kg/小時之間，提模后發(fā)現電渣錠表面不光滑，有較多麻坑，
將熔化率提高至250kg/小時，電渣錠表面好轉，特別是電渣錠中上部表面很光滑。控制不同熔化率時電渣錠表面質量見表2。重熔補縮前，電渣錠煉至900mm高時，用Φ8mm無銹鋼筋測金屬熔池，結果見表2?？梢?，B30銅合金比重為8900kg/m3，比鋼重13％，導熱系數為0.089cal/cm·s·℃，比合金鋼大30％、比高速鋼大一倍，因此電渣重熔時熔化率應比重熔鋼的熔化率大。電渣重熔B30時，在結晶器壁上掛鋁條脫氧，加鋁量為1kg/噸重熔金屬，電渣重熔前后銅合金中氧含量變化見表3。在用鋁脫氧的情況下，脫硫率在50％左右。銅合金電渣重熔后組織變化情況見表4。
表1銅合金電渣重熔渣系

表2控制不同熔化率時電渣錠表面質量

表3電渣重熔前后氧含量變化

表4采用連鑄坯電渣重熔前后組織變化情況

權利要求
1.銅合金電渣重熔工藝，其特征在于，電渣重熔時選用如下重量百分濃度渣系之一(1)二元渣CaF270-80％、Na3AlF620-30％，(2)二元渣CaF270-85％、MgF215-30％，(3)二元渣CaF270-80％、NaF 20-30％，(4)三元渣CaF260-80％、MgF215-30％、CaO 2-10％，(5)稀土三元渣CaF246-54％、Al2O316-24％、CeO 26-34％，(6)五元渣CaF258-62％、CaO 8-12％、Al2O38-12％、SiO28-12％、MgO 8-12％，渣料在重熔前充分干燥。
2.如權利要求1所述的銅合金電渣重熔工藝，其特征在于，電渣重熔可在干燥氮氣保護下進行。
3.如權利要求1或2所述的銅合金電渣重熔工藝，其特征在于，電渣重熔過程中連續(xù)或者間斷加入金屬鋁、金屬RE、鋯鐵、碳粉、電石或者銅鎂合金作為脫氧劑，加量為0.3-1.5Kg/噸重熔金屬。
4.如權利要求3所述的銅合金電渣重熔工藝，其特征在于，電渣重熔過程中抽錠生產電渣錠時，對抽出部分利用吹風、噴水霧或者噴水方式進行二次冷卻，冷卻速度5-100℃/分鐘，冷至≥20℃。
5.如權利要求3所述的銅合金電渣重熔工藝，其特征在于，電渣重熔熔化率(Kg/小時)＝(1.0-1.5)×結晶器直徑(mm)。
6.如權利要求4所述的銅合金電渣重熔工藝，其特征在于，電渣重熔熔化率(Kg/小時)＝(1.5-3.0)×結晶器直徑(mm)。
7.如權利要求6所述的銅合金電渣重熔工藝，其特征在于，抽錠結晶器的設計高度為結晶器直徑的1.2-2倍，錐度為0.2-2％。
全文摘要
銅合金電渣重熔工藝，屬于銅合金生產技術領域。電渣重熔時選用渣系熔點比銅合金低100一200℃，渣料在重熔前充分干燥；電渣重熔可在干燥氮氣保護下進行。電渣重熔過程中連續(xù)或者間斷加入金屬鋁、金屬RE、鋯鐵、碳粉、電石或者銅鎂合金作為脫氧劑，加量為0.3－1.5Kg/噸重熔金屬。電渣重熔過程中抽錠生產電渣錠時，對抽出部分利用吹風、噴水霧或者噴水方式進行二次冷卻。不采取二次冷卻時，電渣重熔熔化率(Kg/小時)＝(1.0－1.5)×結晶器直徑(mm)。采取二次冷卻時，電渣重熔熔化率(Kg/小時)＝(1.5－3.0)×結晶器直徑(mm)。抽錠結晶器的設計高度為結晶器直徑的1.2－2倍，錐度為0.2－2％。利用本發(fā)明工藝生產的銅合金熱加工性能好。
文檔編號C22B9/16GK1580300SQ200310110129
公開日2005年2月16日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權日2003年10月24日
發(fā)明者熊長聚, 高宏生, 楊洪 申請人:河南中原特殊鋼廠