[发明专利]软接触电磁连铸用两段式无切缝结晶器套管的制造方法

权利要求书

1、一种软接触电磁连铸用两段式无切缝结晶器套管的制造方法，其特征在于制造方法包括以下步骤：(1)采用真空感应加热熔炼铸造法或粉末冶金法制备铜基合金管，其中真空感应加热熔炼铸造法的步骤为：将电解铜块放入真空感应熔炼炉内的石墨坩锅中，将Cu-50Mn合金、金属铝、Ti-50Si合金、Si粒和Cu-14P合金放在炉盖上部的合金加料器中，各原料使用比例按重量百分比为电解铜∶Cu-50Mn合金∶Ti-50Si合金∶Si粒∶金属铝∶Cu-14P合金＝50～91∶4～20∶2～8∶2～4∶1～3∶0～15；在真空感应熔炼炉中抽真空，当真空度达到0.133Pa时开始升温，加热至1300℃以上，使电解铜块全部熔化后，依次加入Cu-50Mn合金、金属铝、Ti-50Si合金、Si粒和Cu-14P合金，保持炉内的真空度为0.133Pa，将物料全部熔化，保温20～30min；然后搅拌出炉，浇注入金属模中，制备成铜基合金坯，然后加工成管；粉末冶金法的步骤为：将Mn粉、铝粉、Ti粉、Si粉、Cu-14P合金粉末和电解铜粉末放在球磨机中，以120r/min的速度混粉4～12h，各原料使用比例按重量百分比为电解铜粉末∶Mn粉∶Si粉∶Ti粉∶铝粉∶Cu-14P合金粉末＝60～93∶2～10∶3～8∶1～4∶1～3∶0～15；于室温下在60吨的万能油压实验机上沿横向进行单向压制，压力400～900Mpa，制备成铜基合金坯；然后在推杆式氢气保护炉中进行烧结，烧结温度保持在850～950℃，保温时间为1～5h，随炉冷却，制备成铜基合金坯，然后加工成管；(2)将制备的铜基合金管与铜质管用钨极氩弧焊接法、真空电子束焊接法、真空钎焊法或爆炸焊接法连接成两段式无切缝结晶器套管；所述的铜质管的材质为传统连铸结晶器中普遍使用的铜质管材料，是指磷脱氧铜、铬铜或铬锆铜。

2、根据权利要求1所述的软接触电磁连铸用两段式无切缝结晶器套管的制造方法，其特征在于所述的两段式无切缝结晶器套管的铜基合金管部分的材质按重量百分比为含Mn2～10％、Si 3～8％、Al 1～3％、Ti 1～4％、P 0～2.1％，余量为铜的铜基合金材料。

3、根据权利要求1所述的软接触电磁连铸用两段式无切缝结晶器套管的制造方法，其特征在于所述的两段式无切缝结晶器套管的钨极氩弧焊接法：将铜基合金管和铜质管待焊接面钝边为0.5mm；清除坡口内及管子坡口端外表面20mm范围的油、锈及其它污物，至露出金属光泽，再用丙酮清洗该处；分别进行打底焊和盖面焊，焊接参数为：电流90-100A，电压10-12V，氩气流量6-8L/min，钨极直径2.5mm。

4、根据权利要求1所述的软接触电磁连铸用两段式无切缝结晶器套管的制造方法，其特征在于所述的两段式无切缝结晶器套管的真空电子束焊接法：清洁铜基合金管和铜质管的焊接处表面，精确加工两铜管接触面，使接缝间隙不大于0.25mm；抽真空至0.133Pa以下；预热焊件；电子束焊接，焊接参数为：电子束工作距离13mm，电子束流43mA，加速电压170kV，焊接速度90cm/min，焊深4mm。

5、根据权利要求1所述的软接触电磁连铸用两段式无切缝结晶器套管的制造方法，其特征在于所述的两段式无切缝结晶器套管的真空钎焊法：清洁待焊接铜基合金管和铜质管的表面；采用切削槽将铜管固定；放置好钎料，涂阻流剂；抽真空至0.133Pa以下；钎焊后清洗表面。

6、根据权利要求1所述的软接触电磁连铸用两段式无切缝结晶器套管的制造方法，其特征在于所述的两段式无切缝结晶器套管的爆炸焊接法：准备好的铜基合金管和铜质管，用手工或机械方法对金属材料的待结合面进行清洁净化，使表面粗糙度≤12.5μm；选择便于堆放和装填的粉状炸药，进行爆炸焊接；其中铜基合金管作为结晶器套管的上段，铜质管作为结晶器套管的下段。

7、一种软接触电磁连铸用两段式无切缝结晶器套管的制造方法，其特征在于制造方法包括以下步骤：将Mn粉、铝粉、Ti粉、Si粉、Cu-14P合金粉末和电解铜粉末放在球磨机中，以120r/min的速度混粉4～12h，各原料使用比例按重量百分比为电解铜粉末∶Mn粉∶Si粉∶Ti粉∶铝粉∶Cu-14P合金粉末＝60～93∶2～10∶3～8∶1～4∶1～3∶0～15；将混粉后的物料置于热等静压烧结炉中，将其一端的粉末混合物料分出0～5段，总长0～10mm，各段加入电解铜粉末进行物理混合，铜质管放入热等静压烧结炉中时，与粉末混合物的铜成分最大端连接，在压力900～1500大气压下烧结，温度保持在800～1300℃，保温0.5～10小时，随炉冷却，然后加工成两段式无切缝结晶器套管；当加入电解铜粉末进行物理混合时，各段电解铜成分向顶端逐渐增大，铜成分最大端达到75～95％，并以梯度分布方式积层排列；所述的两段式无切缝结晶器套管的上段的材质按重量百分比为含Mn 2～10％、Si 3～8％、Al 1～3％、Ti 1～4％、P 0～2.1％的铜基合金材料，下段为铜质管，所述的铜质管的材质为传统连铸结晶器中普遍使用的铜质管材料，是指磷脱氧铜、铬铜或铬锆铜。