一種銅鉻鋯合金鑄棒降低偏析的真空熔煉工藝的制作方法
【專利摘要】一種銅鉻鋯合金鑄棒降低偏析的真空熔煉工藝，工藝步驟為：準備→抽真空及熔化→充氬氣→精煉→合金化→終脫氧→澆注，在抽真空及熔化步驟中當真空感應爐爐內真空度小于3Pa時對其送電加熱，當真空感應爐爐內真空度小于6.67×10-1Pa時石墨坩堝內電解銅和鉻被熔化；在充氬氣步驟中充入0.04~0.06MPa的氬氣；精煉步驟中使用石墨棒進行攪拌；終脫氧步驟中將金屬液溫度提高至1300~1350℃時并以最快的速度將銅液澆入鑄棒模內；通過這些工藝改進免除了由于成分不均勻導致熱擠壓時出現裂紋、斷裂、鼓泡等，使銅鉻鋯合金鑄棒的成材率可以提高到95%以上，節(jié)約了制造成本，產生的積極效果是顯而易見的。
【專利說明】一種銅鉻鋯合金鑄棒降低偏析的真空熔煉工藝
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明屬于真空熔煉【技術領域】，尤其涉及到一種銅鉻鋯合金鑄棒降低偏析的真空熔煉工藝。
【背景技術】
[0003]銅鉻鋯合金是在銅基體中添加微量鉻、鋯元素而形成的一種合金，在大氣環(huán)境下鉻和鋯的氧化程度非常嚴重，燒損大、成份極不好控制、造渣量多，易導致熔煉出的銅鉻鋯合金鑄棒表面產生冷豆或氣孔現象。
[0004]銅鉻鋯合金鑄棒大多采用真空感應熔煉而獲得，其工藝步驟大致如下:
I準備
根據待鑄銅鉻鋯合金中各元素的含量進行備料，先將電解銅和鉻裝入真空感應爐的石墨坩堝內，海綿鋯用銅箔包裹待用，并備少許銅鎂合金待用，最后將鑄棒模置于真空感應爐的真空室內為真空澆注做好熔煉前的準備工作。
[0005]II抽真空及熔化 關閉真空感應爐爐蓋并對真空感應爐抽真空，當真空感應爐爐內真空度小于IOPa時對其送電加熱直至石墨坩堝內的電解銅和鉻被熔化。
[0006]III充氬氣
當石墨坩堝內的電解銅和鉻熔化后停止抽真空并向真空感應爐內充入0.01~0.03MPa的氬氣。
[0007]IV 精煉
充入氬氣后進行精煉，精煉的時間不少于15分鐘。
[0008]V合金化
精煉結束后調整所述金屬液溫度至1200-1250?后再加入銅箔包裹的海綿鋯進行合金化并得到合金化金屬液。
[0009]VI終脫氧
加入銅鎂合金對所述合金化金屬液進行終脫氧，銅鎂合金的加入量要占所述合金化金屬液重量的0.005、.02%。
[0010]W 澆注
采用低溫快澆的澆注方式將終脫氧后的金屬液澆入鑄棒模內，待自然冷卻后得到銅鉻鋯合金鑄棒。
[0011]采用上述工藝步驟所生產出的銅鉻鋯合金鑄棒極易產生鉻和鋯的成分偏析，因而在熱擠壓時會時常發(fā)生裂紋、斷裂等現象，造成熱擠壓成材率降低。

【發(fā)明內容】
[0012]為解決上述工藝步驟的不足之處，本發(fā)明提供了一種銅鉻鋯合金鑄棒降低偏析的真空熔煉工藝，該真空熔煉工藝通過調整銅水溫度、精煉時間以及澆注速度，創(chuàng)造有利于成分均勻的環(huán)境，并控制澆注溫度，以達到銅鉻鋯合金棒成分低偏析甚至無偏析的目的。
[0013]為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種銅鉻鋯合金鑄棒降低偏析的真空熔煉工藝，該真空熔煉工藝借用的工藝步驟如
下:
I準備
根據待鑄銅鉻鋯合金中各元素的含量進行備料，先將電解銅和鉻裝入真空感應爐的石墨坩堝內，海綿鋯用銅箔包裹待用，并備少許銅鎂合金待用，最后將鑄棒模置于真空感應爐的真空室內為真空澆注做好熔煉前的準備工作；
II抽真空及熔化
關閉真空感應爐爐蓋并對真空感應爐抽真空，當真空感應爐爐內真空度小于IOPa時對其送電加熱直至石墨坩堝內的電解銅和鉻被熔化；
III充氬氣
當石墨坩堝內的電解銅和鉻熔化后停止抽真空并向真空感應爐內充入0.01-0.03MPa的氬氣；
IV精煉
充入氬氣后進行精煉，精煉的時間不少于15分鐘；
V合金化
精煉結束后調整所述金屬液溫度至1200-1250?后再加入銅箔包裹的海綿鋯進行合金化并得到合金化金屬液；
VI終脫氧
加入銅鎂合金對所述合金化金屬液進行終脫氧，銅鎂合金的加入量要占所述合金化金屬液重量的0.005~0.02% ；
W澆注
采用低溫快澆的澆注方式將終脫氧后的金屬液澆入鑄棒模內，待自然冷卻后得到銅鉻鋯合金鑄棒；本發(fā)明的特征如下:
在上述II中，關閉真空感應爐爐蓋并對真空感應爐抽真空，當真空感應爐爐內真空度小于3Pa時對其送電加熱，當真空感應爐爐內真空度小于6.67 X KT1Pa時石墨坩堝內電解銅和鉻被熔化；
在上述III中，當石墨坩堝內的電解銅和鉻熔化后停止抽真空并向真空感應爐內充入
0.04~0.06MPa的氬氣；
在上述IV中，充入氬氣后進行精煉，精煉時間不少于15分鐘，精煉過程中使用石墨棒進行攪拌；
在上述VII中，將終脫氧后的金屬液溫度提高至1300-l350°C時并以最快的速度將銅液澆入鑄棒模內，待自然冷卻后得到銅鉻鋯合金鑄棒。
[0014]上述銅鎂合金中鎂的含量按重量比為15~25%，其余為銅及雜質。
[0015]上述工藝過程中使用的石墨坩堝至少冶煉過一次電解銅即所謂洗爐。
[0016]上述氬氣的純度≥99.9%，其含水量不大于0.1%。[0017]由于采用如上所述技術方案，本發(fā)明產生如下積極效果:
1、本發(fā)明的真空熔煉工藝簡單可靠，待真空感應爐內的金屬液精煉脫氧攪拌后再實施澆注，在所述澆注溫度及速度下可以得到低偏析的銅鉻鋯合金棒。
[0018]2、通過本發(fā)明所澆注出的銅鉻鋯合金鑄棒可以直接進行熱擠壓，使銅鉻鋯合金鑄棒的成材率提高到95%以上。
[0019]3、采用本發(fā)明的真空熔煉工藝所熔煉出的銅鉻鋯合金鑄棒的鉻元素頭尾偏析不大于0.02%，鋯元素的頭尾偏析不大于0.01%。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明是一種銅鉻鋯合金鑄棒降低偏析的真空熔煉工藝，該真空熔煉工藝如下:
I準備
根據待鑄銅鉻鋯合金中各元素的含量進行備料，先將電解銅和鉻裝入真空感應爐的石墨坩堝內，海綿鋯用銅箔包裹待用，并備少許銅鎂合金待用，銅鎂合金中鎂的含量按重量比為15~25%，其余為銅及雜質，最后將鑄棒模置于真空感應爐的真空室內為真空澆注做好熔煉前的準備工作。
[0021]上述石墨坩堝至少冶煉過一次電解銅即所謂洗爐。
[0022]II抽真空及熔化
關閉真空感應爐爐蓋并對真空感應爐抽真空，當真空感應爐爐內真空度小于3Pa時對其送電加熱，當真空感應爐爐內真空度小于6.67X KT1Pa時石墨坩堝內電解銅和鉻被熔化。
[0023]當真空感應爐的真空度大于3Pa而小于IOPa時送電加熱，會導致坩堝內電解銅和鉻吸收殘余的氣體，該氣體與后期加入的海綿鋯就會產生反應，導致海綿鋯的收得率下降并使其成分不均勻。
[0024]當真空感應爐爐內真空度小于3Pa時對其送電加熱，此時送電加熱的功率建議控制在較小的范圍內，這樣可以縮短冶煉時間、提高真空感應爐的工作效率。
[0025]當真空感應爐內真空度小于6.67X KT1Pa時要增大送電加熱的功率，以保證石墨坩堝內的電解銅和鉻能被熔化。
[0026]III充氬氣
當石墨坩堝內的電解銅和鉻熔化后停止抽真空并向真空感應爐內充入0.04、.06MPa的氬氣，氬氣的純度> 99.9%，其含水量不大于0.1%。
[0027]提高氬氣的充入壓力可使真空感應爐爐內的壓力更接近大氣狀態(tài)，增加后期加入海綿鋯的收得率，若充入壓力大于0.06MPa時會大大增加熔煉成本。
[0028]IV 精煉
充入氬氣后進行精煉，精煉時間不少于15分鐘，精煉過程中使用石墨棒進行攪拌。
[0029]精煉的目的是使鉻全部熔化，石墨棒攪拌可以促進坩堝內的各種熔化金屬液達到成分均勻。
[0030]V合金化
精煉結束后調整所述金屬液溫度至1200-1250?后再加入銅箔包裹的海綿鋯進行合金化并得到合金化金 屬液。[0031]VI終脫氧
加入銅鎂合金對所述合金化金屬液進行終脫氧，銅鎂合金的加入量要占所述合金化金屬液重量的0.005、.02%。
[0032]W 澆注
將終脫氧后的金屬液溫度提高至130(Tl350°C時并以最快速度將該金屬液澆入鑄棒模內，待自然冷卻后得到銅鉻鋯合金鑄棒，最快速度以迅速倒出該金屬液為準。
[0033]真空熔煉工藝借用了【背景技術】中的1、V、VL對Ι1、π?、?ν、νπ進行了改進，通過這些工藝的改進免除了由于成分不均勻導致熱擠壓時出現裂紋、斷裂、鼓泡等，使銅鉻鋯合金鑄棒的成材率可以提高到95%以上，節(jié)約了制造成本，產生的積極效果是顯而易見的，也是本領域技術人員所不能預見的。所以，本發(fā)明也可稱其為一種真空熔煉銅鉻鋯合金鑄棒降低其偏析成分的改進工藝。
[0034]根據本發(fā)明所澆注出的銅鉻鋯合金鑄棒具體成分按重量百分比參見下表。
【權利要求】
1.一種銅鉻鋯合金鑄棒降低偏析的真空熔煉工藝，該真空熔煉工藝借用的工藝步驟如下: I準備 根據待鑄銅鉻鋯合金中各元素的含量進行備料，先將電解銅和鉻裝入真空感應爐的石墨坩堝內，海綿鋯用銅箔包裹待用，并備少許銅鎂合金待用，最后將鑄棒模置于真空感應爐的真空室內為真空澆注做好熔煉前的準備工作； II抽真空及熔化 關閉真空感應爐爐蓋并對真空感應爐抽真空，當真空感應爐爐內真空度小于IOPa時對其送電加熱直至石墨坩堝內的電解銅和鉻被熔化； III充氬氣 當石墨坩堝內的電解銅和鉻熔化后停止抽真空并向真空感應爐內充入0.01~0.03MPa的氬氣； IV精煉 充入氬氣后進行精煉，精煉的時間不少于15分鐘； V合金化 精煉結束后調整所述金屬液溫度至120(Tl25(rC后再加入銅箔包裹的海綿鋯進行合金化并得到合金化金屬液； VI終脫氧 加入銅鎂合金對所述合金化金屬液進行終脫氧，銅鎂合金的加入量要占所述合金化金屬液重量的0.005~0.02% ； W澆注 采用低溫快澆的澆注方式將終脫氧后的金屬液澆入鑄棒模內，待自然冷卻后得到銅鉻鋯合金鑄棒；其特征是: 在上述II中，關閉真空感應爐爐蓋并對真空感應爐抽真空，當真空感應爐爐內真空度小于3Pa時對其送電加熱，當真空感應爐爐內真空度小于6.67 X KT1Pa時石墨坩堝內電解銅和鉻被熔化； 在上述III中，當石墨坩堝內的電解銅和鉻熔化后停止抽真空并向真空感應爐內充入0.04~0.06MPa的氬氣； 在上述IV中，充入氬氣后進行精煉，精煉時間不少于15分鐘，精煉過程中使用石墨棒進行攪拌； 在上述VII中，將終脫氧后的金屬液溫度提高至130(Tl35(rC時并以最快速度將該金屬液澆入鑄棒模內，待自然冷卻后得到銅鉻鋯合金鑄棒。
2.根據權利要求1所述一種銅鉻鋯合金鑄棒降低偏析的真空熔煉工藝，其特征是:銅鎂合金中鎂的含量按重量比為15~25%，其余為銅及雜質。
3.根據權利要求1所述一種銅鉻鋯合金鑄棒降低偏析的真空熔煉工藝，其特征是:使用的石墨坩堝至少冶煉過一次電解銅。
4.根據權利要求1所述一種銅鉻鋯合金鑄棒降低偏析的真空熔煉工藝，其特征是:氬氣的純度> 99.9%，其含水量不大于0.1%。
【文檔編號】C22C9/00GK103938002SQ201410096627
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權日:2014年3月17日
【發(fā)明者】馮兆龍, 付紅亮 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所