[发明专利]一种铜合金半连铸结晶器高温润滑材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金润滑材料领域，具体是一种铜合金半连铸结晶器高温润 滑材料及其制备方法。

背景技术

在半连铸生产铜锭过程中，铸锭质量与铸造温度、拉铸速度、冷却强度等因 素紧密相关，如果铸造温度过高、拉铸速度过快、冷却跟不上，很容易造成铸锭 表面产生裂纹，影响铸锭组织结构，甚至出现拉漏；因此半连铸过程常采用高温 润滑材料保证拉铸过程的正常进行。过去广泛采用煤气保护、机油润滑工艺，但 由于其成本较高、操作繁琐，且在操作过程会产生火焰以及很大的烟气，造成废 气污染，严重影响当地空气质量，现已基本被淘汰。硼砂作为半连铸的高温润滑 材料，因其成本低廉、操作简便，现已被大多数铜合金生产厂家采用。硼砂的使 用方法是直接添加在结晶器内铜液表面，可以起到隔绝空气，防止铜液被氧化； 形成润滑薄膜；均匀铸锭与结晶器内壁间的传热；保护结晶器内壁免受直接的冲 蚀和热击等作用(任少华，硼砂保护与铜锭质量关系初探，特种铸造及有色合金， 2002，1∶57)。

虽然硼砂能起到很好的高温润滑作用，但是采用硼砂润滑后的铜锭表面容易 出现硼砂夹渣，也即硼砂熔融后的玻璃态物质容易粘结在铜锭表面难以去除，在 后续铜锭扎制等加工过程会将表面的硼砂压入铜块，形成砂眼，影响产品的质量。 随着客户对产品质量要求的提高，目前，国内外大多数厂家采用铣面或者酸液浸 泡的办法去除铜锭表面残留的硼砂，但这两种方法均增加了一道工序，增大了生 产成本，降低了铜锭的成材率，显然是没有办法的办法；针对该情况，中国专利 (CN 1230140A)公布了一种除去结晶器保护渣的系统和方法，主要是通过设计 了一套新型铸造系统，通过喷施加压流体来对铸坯打松结晶器保护渣，用吸力吸 走保护渣和多余的流体的方法，虽然该法在一定程度上也能解决问题，但对于国 内大多数生产厂家来说，要全部引进并更换上新设备，又要增大投资，显然是不 合算的。中国专利(CN 1159123C)公布了一种连铸结晶器高温润滑剂及其制备工 艺，该产品主要是通过涂刷在结晶器内侧壁，起到润滑作用；该法操作繁琐，降 低了生产效率，并且很容易在铸锭的刮擦下，出现润滑剂和侧壁剥离，导致润滑 失败。综上可以看出，以上方法既有一定的优势，也均存在许多缺陷，因此没有 得到推广。

发明内容

本发明提供了一种铜合金半连铸结晶器高温润滑材料及其制备方法，既能满 足铜合金在半连铸过程的润滑、隔氧等作用又能防止润滑材料在铜合金表面夹 渣。

本发明利用氟化石墨和纳米二硫化钼的协同润滑特性，在水玻璃溶液中制备 成良好的分散体系，干燥后，同时添加玻璃粉、微晶石蜡经球磨机粉碎至15-160 目即可。

本发明的技术方案为：

一种铜合金半连铸结晶器高温润滑材料，其特征在于：各原料组分按重量份 比为：携带剂50-80、润滑剂0.7-20、脱模剂5-30；

所述的携带剂选用玻璃粉，玻璃粉包括化学组成Na₂O、SiO₂和CaO，其按质 量比为(15.5-62)∶(7.2-54)∶28；

所述的润滑剂选用经过纳米二硫化钼改性的氟化石墨；纳米二硫化钼改性的 氟化石墨采用下列方法制得：将0.2～5质量份的纳米二硫化钼添加到质量浓度 为0.5～15％的硅酸钠水溶液中，超声分散均匀后，加入0.5～15质量份氟化石 墨，加热至50-70℃，充分搅拌12～24小时，过滤干燥，即得润滑亮剂；

所述的脱模剂选用含45-90个碳原子的微晶石蜡。

所述的铜合金半连铸结晶器高温润滑材料，其特征在于：所述的纳米二硫化 钼的粒径为20-200nm，粒径分布宽度低于100nm；所述的氟化石墨氟碳比为 0.5-1.2。

所述的铜合金半连铸结晶器高温润滑材料的制备方法，其特征在于：将 0.7-20质量份润滑剂和50～80质量份玻璃粉，5～30质量份的微晶石蜡，投入 到球磨机粉碎至150～160目，即得高温润滑材料。

本发明是利用玻璃粉的熔融状态将润滑材料带入结晶器侧壁，起到润滑作 用，拉铸出来的铸锭表面极少的残留物可依靠微晶石蜡的脱模作用带下来，其特 征在于玻璃粉成分是由Na₂O，SiO₂，CaO构成。

与已有技术相比，本发明的优势体现在：