[发明专利]连铸结晶器用铬锆铜板材的熔铸工艺

说明书

本发明涉及一种连铸结晶器用铬锆铜板材的熔铸工艺，属于有色金属的熔炼和铸造技术领域。

本发明做出之前，连铸结晶器用铜板材由于其化学成份配比不当，加之其中间合金的熔炼和合金板材的熔炼都是在非真空状态下进行，并且在大气中铸造后热轧成热锻成板材，所以主要存在下列问题：一是合金元素烧损严重，金属收得率低；二是因各元素氧化造成板材的非金属夹杂物含量大，使板材的力学性能及传导性能达不到指标要求；三是板材中气体含量大，也同样影响其力学性能及传导性能；四是只热锻或热轧成板材，一致性较差。目前应用于连铸结晶器铜板的材料多数为经冷加工强化的纯铜和加入Ni、Cr、Zr、Al、Be、Mg等元素的铜合金，具体的成份配比各自有异，其使用寿命差异性也较大。

本发明的目的就是提供一种成份配比简单，并经真空熔炼和真空铸锭生产出具有优良力学特性和高传导性的连铸结晶器用铜基合金板材，藉以提高连铸结晶器的使用寿命。

本发明的连铸结晶器用铬锆铜板材的化学成份(WT％)是：Cr0.5～1.5、Zr0.08～0.30、Mg0.008～0.080，余量为Cu和不可避免杂质。这种板材的熔铸工艺是：将电解铜及碎玻璃等加入预热后的真空熔铸炉坩锅内，然后关闭炉门再启动真空泵系统，当真空度达到13.30～1.33Pa时，快速送电熔化，适时加入金属钙脱氧及中间合金料，搅拌调温后关真空阀，充氩至真空度为10～30KPa后，将铜水浇入预先安置在真空锭模室内的锭模内，最后破真空加入保温剂，冷却后脱模清整。即整个流程为预热真空熔铸炉坩锅→加入电解铜及碎玻璃→关闭炉门→开真空泵→开真空泵保持真空度在13.30～1.33Pa→快速送电熔化→加金属钙脱氧→加中间合金→搅拌调温→关真空阀→充氩至真空度10～30KPa→真空铸锭→破真空加入保温剂。

本发明的连铸结晶器用铬锆铜板材中的Cr是沉淀(析出)强化元素，其作用是提高板材常温与高温的力学性能和传导性能，强化金属组织，该元素选择范围(WT％)0.5～1.5，过高会使导热、导电性能变坏，过低可致力学性能达不到要求。Zr也是沉淀(析出)强化元素，其作用是提高常温与高温状态下的力学性能与传导性能，该元素选择范围(WT％)0.08～0.30，过高不仅会降低传导性能，而且流动性下降会破坏铸造工艺性能，甚至根本无法铸造，过低会使力学性能下降。Mg是有限固溶元素，微量时降低铜的传导性能较少，用以提高铜的抗高温氧化性能，同时熔炼铜水时也有脱氧的作用，该元素选择范围(WT％)0.008～0.080，过高会使压力加工性能变坏和降低传导性能，过低起不到抗高温氧化性能的作用。

本发明的连铸结晶器用铬锆铜板材的熔铸工艺，选择在真空状态下熔炼，不仅可提高金属收得率，而且能降低合金元素的氧化损失，减少非金属夹杂和气体的含量，提高铜水的纯洁度，藉以提高板材的力学性能和传导性能。选择真空度13.30～1.33Pa熔炼并在充氩至10～30KPa时，真空铸锭后，锻造开坯，热轧成板材及热处理后，即能满足工艺需要，又是最经济的参数。

本发明的连铸结晶器用铬锆铜板材的熔铸工艺给出如下实施例：熔炼真空度4.3Pa化学成份(WT％)Cr0.7、Zr0.12、Mg0.021，其余为Cu和不可避免杂质，铸锭真空度13.2KPa。毛坯经锻造开坯、热轧成板、固溶处理、时效析出强化后，测试板材的性能为σ_b≥370MPa、σ_c≥260MPa、δ₆≥25％、HB≥100、导电率≥80％I.A.C.S。用这种板材制造的结晶器在某厂大板坯连铸机上使用，其窄边使用寿命2000罐，拉钢175000吨以上，宽边使用寿命6000罐，可拉钢525000吨以上，拉坯速度可达1.5m/min以上。

本发明的连铸结晶器用铬锆铜板材的熔铸工艺，成份配比合理，熔铸工艺可靠，用这种板材制造连铸结晶器使用寿命可明显提高，有可观的经济效益。