[发明专利]CuCrZr合金线杆非真空生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CuCrZr合金线杆非真空生产方法，属于有色金属制备加工技术领域。

背景技术

作为典型的高强高导电铜合金材料，CuCrZr合金得到广泛的关注，以ASTM标准中C18150牌号合金为代表，该合金被广泛应用。由于Zr元素活泼易氧化，因此工业生产中CuCrZr合金普遍采用真空熔炼设备制备，鉴于真空设备投资较大，生产效率较低，大单重CuCrZr合金板锭和大卷重CuCrZr合金线杆坯的生产受到限制。真空制备方法无法满足大规格CuCrZr合金板锭以及有较大长度要求的CuCrZr合金线材生产，生产成本较高，从而限制了CuCrZr合金的推广与普及。

申请号为200610046446.3中国专利申请公开了CuCrZr合金和CuZr合金的非真空熔铸工艺，申请号为200610049081.X中国专利申请公开了一种CuCrZr合金的非真空半连续铸造工艺，采用熔剂覆盖和气氛保护-热挤压开坯-拉拔工艺，制备棒、线、型材。因为Zr元素活泼，容易烧损，所以当保温时间较长时，Zr元素收得率迅速下降，甚至丧失殆尽。上述技术方案，理论上可以制备半连铸坯，但是未解决长时间保温过程合金元素的过度损失问题，因此不适宜进行大卷重线坯制备。

目前，国内的商用CuCrZr合金普遍采用真空制备工艺，非真空制备技术尚未得到产业化应用。个别企业尝试CuCrZr合金的非真空铸造方法，采用无流铸造或半连续铸造工艺生产CuCrZr合金坯料，但无法制备大卷重线材。因为缺乏有效的保护装置与工艺，特别是缺乏易氧化合金元素的动态补偿技术，所以无法实现CuCrZr合金线杆的非真空制备。

为了适应节能环保、轻量化、小型化的需求，国内外市场对高强高导铜合金的需求持续增加，CuCrZr合金是典型的高强高导电铜合金，开发CuCrZr合金的非真空连续化生产技术与装备，蕴藏着较大的经济效益与社会效益。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种CuCrZr合金线杆非真空生产方法，实现大卷重CuCrZr合金线杆的非真空制备，满足大卷重CuCrZr合金线杆的短流程制备及应用需求。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

CuCrZr合金线杆非真空生产方法，特点是：首先将合金基体原料投入熔化炉中，升温至1250～1350℃，待炉料完全熔化后，除气造渣；静置后，将一次合金元素溶入熔化炉的熔体中进行一次合金化；在线采样进行成分检测，成分检验合格后将熔化炉的熔体转入到保温炉，将二次合金元素溶入保温炉的熔体中进行二次合金化；静置待温度达到铸造温度后，开始铸造，铸造温度控制在1200～1300℃，铸造速度为0.1～0.50mm/min，铸造过程中每隔20～30min在线采样进行成分检测，监测合金元素的成分波动，当合金元素含量接近成分下限范围时，按照合金成分上限配置，将合金元素溶入保温炉熔体中进行动态合金补偿；得到的铸坯进行在线均匀化保温处理，经淬水冷却后，线径≤Φ30mm的线杆坯料进行收卷，线径＞Φ30mm的棒坯切割定尺收料。

进一步地，上述的CuCrZr合金线杆非真空生产方法，所述一次合金元素为Cr，以中间合金或纯金属形式加入。

更进一步地，上述的CuCrZr合金线杆非真空生产方法，所述二次合金元素为Zr、Si、Zn、Mg，以中间合金或纯金属形式加入。

更进一步地，上述的CuCrZr合金线杆非真空生产方法，所述合金基体原料为电解铜。

再进一步地，上述的CuCrZr合金线杆非真空生产方法，所述在线保温均匀化处理，其温度为780～900℃，时间在2～8min。

再进一步地，上述的CuCrZr合金线杆非真空生产方法，其特征在于：铸造线杆坯料直径为φ8～30mm，棒坯直径为φ30～100mm。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

①本发明实现了大卷重CuCrZr合金线杆的非真空、连续化生产，满足超长度、大卷重CuCrZr合金棒线类产品的市场要求；铸造获得的合金元素具有较高的均匀性，合金元素成分控制在相对稳定的成分范围之内，合金元素收得率在35～85％之间，主要合金元素的收得率控制在65～80之间；

②采用合金化动态补偿技术进行合金元素的动态补偿，根据产品规格及铸造速度调整合金元素的补偿量，保证了铸坯内合金元素成分稳定和分布均匀；

③采用在线均匀化处理，改善铸造线杆的组织、力性和表面质量，防止线径较粗时收卷线材出现表面裂纹；