专利名称：：CuCrZr合金线杆非真空生产方法
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：
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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合金板锭和大巻重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20061004908l.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，因此不适宜进行大巻重线坯制备。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，但无法制备大巻重线材。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，实现大巻重CuCrZr合金线杆的非真空制备，满足大巻重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1250135(TC，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12001300°C，铸造速度为0.10.50mm/min，铸造过程中每隔2030min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《O30mm的线杆坯料进行收巻，线径>①30mm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780900°C，时间在28min。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4)830mm，棒坯直径为4>30~100mm。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本发明实现了大巻重CuCrZr合金线杆的非真空、连续化生产，满足超长度、大巻重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，防止线径较粗时收巻线材出现表面裂纹；④本发明实现非真空制备，与真空制备技术相比，降低了成本、提高了效率；与现有技术的半连铸-热挤压开坯工艺相比，本发明的短流程制备，解决了"半连续铸造一挤压"工艺受挤压机吨位的限制，实现大巻重CuCrZr合金线杆的制备。下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明图1:本发明的流程示意图。具体实施例方式提供CuCrZr合金线杆非真空铸造技，在合金元素动态补偿条件下，实现大巻重CuCrZr合金线杆的非真空制备，线杆长度为准无限长，巻重不受铸造工艺限制。如图1所示的CuCrZr合金线杆非真空生产工艺，首先将合金基体原料电解铜投入熔化炉中，升温至12501350°C，待炉料完全熔化后，除气造渣；静置后，将一次合金Cr元素溶入熔化炉的熔体中进行一次合金化，Cr元素以中间合金或纯金属形式加入；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(二次合金元素为Zr、Si、Zn、Mg，以中间合金或纯金属形式加入)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12001300°C，铸造速度为0.10.50mm/min，铸造过程中每隔20~30min在线采样进行成分检测，监测成分波动，合金元素波动接近成分下限范围时，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保温均匀化处理，其温度为780900'C，时间在28min，铸坯经过在线保温均匀化处理，达到降低铸造应力、改善铸造组织、优化坯料表面质量的目的；淬水冷却后，线径《①30mm的线杆进行收巻，线径〉①30mm的棒坯切割定尺收料；通常线杆直径为4)830mm，棒坯直径为小30100mm。在熔炼和保温工艺中采用微正压气氛保护并配合石墨覆盖，保护气氛为惰性气体、还原性气体或者上述气体的混合物。在脱气、除氧后进行合金化，保持铸坯中锆元素的稳定性，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，以保证合金元素在铸坯里含量稳定、分布均匀。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，防止线径较粗时收巻线材出现表面裂纹。实施例l按照表1中WI合金所示成分范围配料，制备C18100合金坯料。首先配比好电铜和回炉料，放入熔化炉中，升温至1250130(TC熔炼，待炉料完全熔化后，除气造渣；静置15min后，将一次合金Cr元素溶入熔化炉的铜熔体中进行一次合金化，Cr元素以纯金属形式加入；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Zr溶入保温炉的熔体中进行二次合金化，Zr元素以中间合金形式加入;静置10min后，待温度达到铸造温度1200~1300°C，开始铸造，并控制铸造温度在12001300°C，铸造速度为0.15mm/min，铸造过程中每隔2030min在线采样进行成分检测，监测成分波动，合金元素波动接近成分下限范围时，将合金元素(Zr、Si、Zn、Mg等，以中间合金形式加入)溶入熔体中进行动态合金补偿；得到的铸坯进行在线保温均匀化处理，其温度为78(TC，时间在8min;急冷后，线径《O30mm的线杆进行收巻，线径〉O30mm的棒坯切割定尺收料；通常线杆直径为4)830mm，棒坯直径为4)30100mm。合金元素波动及收得率如表2所示。实施例2按照表l中W2lI合金所示成分范围配料，制备C18400合金坯料。首先配比好电铜和回炉料，放入熔化炉中，升温至1280135(TC熔炼，待炉料完全熔化后，除气造渣；静置20min后，将一次合金Cr元素溶入熔化炉的铜熔体中进行一次合金化，Cr元素以纯金属形式加入；在线采样进行成分检测，成分检验合格后将熔体转移到保温炉，将二次合金元素Zr溶入保温炉的熔体中进行二次合金化，Zr元素以纯金属形式加入；静置12min后，待温度达到铸造温度1200~1300°C，开始铸造，并控制铸造温度在12001300°C，铸造速度为0.25mm/min，铸造过程中每隔2030min在线采样进行成分检测，监测成分波动，合金元素波动接近成分下限范围时，将合金元素(Zr、Si、Zn、Mg等，以纯金属形式加入)溶入熔体中进行动态合金补偿；得到的铸坯进行在线保温均匀化处理，其温度为800°C，时间6min;急冷后，线径《①30mm的线杆进行收巻，线径〉O30mm的棒坯切割定尺收料；通常线杆直径为4>8~30mm，棒坯直径为4>30100mm。合金元素波动及收得率如表2所示。实施例3按照表1中Win合金所示成分范围配料，制备C18145合金坯料。首先配比好电铜和回炉料，放入熔化炉中，升温至13001350。C熔炼，待炉料完全熔化后，除气造渣；静置25min后，将一次合金Cr元素溶入熔化炉的铜熔体中进行一次合金化，Cr元素以中间合金形式加入；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Zr溶入保温炉的熔体中进行二次合金化，Zr元素以中间合金形式加入；静置15min后，待温度达到铸造温度1200-1300。C，开始铸造，并控制铸造温度在12001300°C，铸造速度为0.30mm/min，铸造过程中每隔2030min在线采样进行成分检测，监测成分波动，合金元素波动接近成分下限范围时，将合金元素(Zr、Si、Zn、Mg等，以中间合金形式加入)溶入熔体中进行动态合金补偿；得到的铸坯进行在线保温均匀化处理，其温度为850。C，时间在5min;急冷后，线径《①30mm的线杆进行收巻，线径〉O30mm的棒坯切割定尺收料；通常线杆直径为d)830mm，棒坯直径为小30~100mm。合金元素波动及收得率如表2所示。实施例4按照表1中WIV合金所示成分范围配料，制备C18150合金坯料。首先配比好电铜和回炉料，放入熔化炉中，升温至12501350。C熔炼，待炉料完全熔化后，除气造渣；静置30min后，将一次合金Cr元素溶入熔化炉的铜熔体中进行一次合金化，Cr元素以纯金属形式加入；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Zr溶入保温炉的熔体中进行二次合金化，Zr元素以纯金属形式加入；静置20min后，待温度达到铸造温度1200~1300°C，开始铸造，并控制铸造温度在1200-1300°C，铸造速度为0.50mm/min，铸造过程中每隔2030min在线采样进行成分检测，监测成分波动，合金元素波动接近成分下限范围时，将合金元素(Zr、Si、Zn、Mg等，以纯金属形式加入)溶入熔体中进行动态合金补偿；得到的铸坯进行在线保温均匀化处理，其温度为90(TC，时间在2min;急冷后，线径《O30mm的线杆进行收巻，线径〉①30mm的棒坯切割定尺收料；通常线杆直径为小830mm，棒坯直径为cl)30100mm。合金元素波动及收得率如表2所示。表l成分<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>可以表明，铸造获得的合金元素具有较高的均匀性，合金元素成分可以控制在相对稳定的成分范围之内，合金元素收得率在3585%之间，主要合金元素的收得率可以控制在65~80之间。综上所述，本发明实现了大巻重CuCrZr合金线杆的非真空、连续化生产，满足超长度、大巻重CuCrZr合金棒线类产品的市场要求。采用了合金化动态补偿技术和坯料在线均匀化技术，保证了铸坯内合金元素成分稳定和分布均匀，实现非真空制备，与真空制备技术相比，降低了成本、提高了效率。与现有技术的半连铸-热挤压开坯工艺相比，本发明提供CuCrZr合金线坯的短流程制备，解决了"铸造一挤压"工艺受挤压机吨位的限制，实现大巻重CuCrZr合金线杆的制备。需要理解到的是上述说明并非是对本发明的限制，在本发明构思范围内，所进行的添加、变换、替换等，也应属于本发明的保护范围。权利要求1.CuCrZr合金线杆非真空生产方法，其特征在于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体转移到保温炉，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，监测合金元素成分波动，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的线坯进行收卷，线径＞Φ30mm的棒坯切割定尺收料。2.根据权利要求l所述的CuCrZr合金线杆非真空生产方法，其特征在于所述一次合金元素为Cr，以中间合金或纯金属形式加入。3.根据权利要求1所述的CuCrZr合金线杆非真空生产方法，其特征在于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。4.根据权利要求l所述的CuCrZr合金线杆非真空生产方法，其特征在于所述合金基体原料为电解铜。5.根据权利要求l所述的CuCrZr合金线杆非真空生产方法，其特征在于所述在线均匀化保温处理，其温度为780900°C，保温时间28min。6.根据权利要求l所述的CuCrZr合金线杆非真空生产方法，其特征在于铸造线坯直径为d>8~30mm，棒坯直径为4>30100mm。全文摘要本发明涉及CuCrZr合金线杆非真空生产方法，先将合金基体原料投入熔化炉中，升温至1250～1350℃，待炉料熔化后，除气造渣；静置后，将一次合金元素溶入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体转移到保温炉，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，监测成分波动，如果合金元素波动接近成分下限范围时，则将二次合金元素溶入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，淬水后收料，线径≤Φ30mm的线杆进行收卷，线径＞Φ30mm的棒坯切割后定尺收料。实现了大卷重CuCrZr合金线杆的非真空、连续化生产。文档编号C22C1/02GK101613808SQ200910182349公开日2009年12月30日申请日期2009年7月8日优先权日2009年7月8日发明者向朝建,吴维治,李华清,陈忠平申请人:苏州有色金属研究院有限公司