本发明涉及金属连续铸造使用的结晶器铜管，具体涉及一种h型铬锆铜结晶器铜管生产工艺。
背景技术：
结晶器铜管是连铸机上的核心部件。使用h型结晶器铜管实现h型坯连铸，能够大大提高h型钢的生产效率，降低能源损耗，近年迅速发展成为h型钢的主要生产方式，由此h型结晶器铜管的需求量也随之日益增大。结晶器铜管的使用寿命主要取决于结晶器铜管的材质和铜管的制造水平，由于h型连铸坯断面具有一定的复杂性，因此对h型结晶器铜管有相对更高的质量要求。目前的h型结晶器铜管多采用银铜合金作为结晶器铜管生产材料，虽然该种材料的结晶器铜管已具有相对成熟的制造工艺，但受材料性能限制，其结晶器铜管的使用寿命难以进一步提高。相对于银铜，铬锆铜的抗热变形能力有大幅度的提高，有逐步取代银铜成为结晶器铜管主要生产材料的趋势。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种h型铬锆铜结晶器铜管生产工艺，其通过对h型铬锆铜结晶器铜管基体材料化学成分的优化和加工工艺的优化，提高了h型铬锆铜结晶器铜管的抗变形能力和机械性能，从而提高了h型铬锆铜结晶器铜管的使用寿命。
实现本发明目的的技术方案是：一种h型铬锆铜结晶器铜管生产工艺，包括以下步骤：
⑴制备铬锆铜合金圆棒料：该铬锆铜合金圆棒料的成分配比（重量%）为：cr：0.8-1、zr：0.1-0.3，余量为cu；按照所述的成分配比将阴极电解铜加入工频感应炉中加热到1200℃，熔液表面采用石墨粉进行覆盖，并通过工频感应炉摆动使熔液内的气体和杂质上浮吸附在石墨表面，然后按照所述的成分配比依次加入铬块和锆块，随后将氯化钙颗粒撒布在整个熔液表面，使熔化后的氯化钙在熔液表面形成一层液态膜将合金熔液和空气隔绝，继续加热工频感应炉到1300℃使铬块和锆块全部熔化，摆动工频感应炉，使合金元素分布均匀，然后倾斜工频感应炉使铬锆铜熔液通过隔档板流入结晶器，浇注出所要求规格的铬锆铜合金圆棒料；
⑵热挤压成型h型铬锆铜结晶器铜管坯料：将步骤⑴得到的铬锆铜合金圆棒料加热到900-920℃，放入模具内一次热挤压成型实心的h型坯料，然后再将该实心的h型坯料重新加热到880-900℃，使用模具进行反挤压，退料冷却，得到空心的h型铬锆铜结晶器铜管坯料；
⑶第一次退火处理：将步骤⑵得到的空心的h型铬锆铜结晶器铜管坯料加热到680-700℃，保温2h，移入水槽中冷却至25℃，完成铜管坯料的第一次退火处理；
⑷铜管坯料整形：在冷挤压成型机上对完成第一次退火处理的铜管坯料进行无变形量的铜管坯料整形，使铜管坯料与成型机的芯杆紧密贴合；
⑸第二次退火处理：将完成步骤⑷整形的铜管坯料加热到680～700℃，保温2h，移入水槽中冷却至25℃，完成铜管坯料的第二次退火处理；
⑹铜管坯料第一次减薄壁厚引伸变形：使用冷挤压成型机对完成第二次退火处理的铜管坯料进行第一次减薄壁厚引伸变形，其引伸变形量为90-92%；
⑺固溶处理：将完成第一次减薄壁厚引伸变形的铜管坯料加热到930-950℃，保温2h，移入水槽中冷却至25℃，完成铜管坯料的固溶处理；
⑻铜管坯料第二次减薄壁厚引伸变形：使用冷挤压成型机对完成固溶处理的铜管坯料进行第二次减薄壁厚引伸变形，其引伸变形量为85-87%，同时使铜管坯料的内腔尺寸符合图纸要求；
⑼失效处理：将完成第二次减薄壁厚引伸变形的铜管坯料加热到460～480℃，保温1.5h，空冷，完成铜管坯料的失效处理；
⑽铣削加工：按照设计弧度和安装尺寸对完成失效处理的铜管坯料进行整体外形铣削加工，得到h型铬锆铜结晶器铜管半成品；
⑾铜管复合镀：首先在步骤⑽得到的h型铬锆铜结晶器铜管半成品的内表面镀镍钴合金层，然后在该镍钴合金层的表面镀铬层，得到h型铬锆铜结晶器铜管。
上述的h型铬锆铜结晶器铜管生产工艺，所述铬锆铜合金圆棒料的成分配比（重量%）为：cr：0.9、zr：0.2，余量为cu。
上述的h型铬锆铜结晶器铜管生产工艺，所述步骤⑾中的镀镍钴合金层厚度为0.6mm，镀铬层厚度为0.07mm。
本发明通过对h型铬锆铜结晶器铜管基体材料的优化和加工工艺的优化，提高了结晶器铜管的抗变形能力和机械性能。
本发明的铬锆铜合金采用工频感应炉加覆盖剂的熔炼方式，生产成本低，同时能够得到高质量的铬锆铜结晶器铜管铸坯。
本发明用铬锆铜合金圆棒料通过模具挤压得到空心的h型铬锆铜结晶器铜管坯料，能够有效提高生产效率。
本发明采用整体外形铣削加工成型h型铬锆铜结晶器铜管基体，能够保证h型铬锆铜结晶器铜管的安装尺寸及形位公差，提高产品质量。
本发明使h型铬锆铜结晶器铜管在热导性能、抗变形能力及机械性能方面均得到大幅度的提高，显著提高了h型结晶器铜管的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
步骤⑴，制备铬锆铜合金圆棒料：该铬锆铜合金圆棒料的成分配比（重量%）为：cr：0.8、zr：0.1，余量为cu。按照所述的成分配比，将占重量百分比为99.1%的阴极电解铜加入工频感应炉中加热，升温到1200℃时在熔液表面撒布一层厚度为10mm的石墨粉进行覆盖，并通过工频感应炉摆动使熔液内的气体和杂质上浮吸附在石墨表面，然后按照所述的成分配比依次加入占重量百分比为0.8%的铬块和0.1%的锆块，随后将氯化钙颗粒撒布在整个熔液表面，使高温熔化后的氯化钙在熔液表面形成一层液态膜，将合金熔液和空气隔绝，避免合金熔液氧化。继续加热工频感应炉到1300℃使铬块和锆块全部熔化，再次摆动工频感应炉，使合金元素分布均匀，然后倾斜工频感应炉使铬锆铜熔液通过隔档板流入结晶器，浇注出所要求规格的铬锆铜合金圆棒料。
步骤⑵，热挤压成型h型铬锆铜结晶器铜管坯料：使用箱式加热炉将步骤⑴得到的铬锆铜合金圆棒料加热到910℃，放入模具内，使用立式油压机一次热挤压成型所要求的实心的h型坯料，然后再利用箱式加热炉将该实心的h型坯料重新加热到890℃，使用模具进行反挤压，退料冷却，得到有底的空心的h型铬锆铜结晶器铜管坯料。
步骤⑶，第一次退火处理：将步骤⑵得到的空心的h型铬锆铜结晶器铜管坯料加热到690℃，保温2h，移入水槽中冷却至25℃，完成铜管坯料的第一次退火处理。退火后的铜管坯料硬度≥55hb。
步骤⑷，铜管坯料整形：使用由卧式油压机、外模和芯杆组成的冷挤压成型机对完成第一次退火处理的铜管坯料进行零变形量的铜管坯料整形，使铜管坯料与成型机的芯杆紧密贴合，初步形成所要求的铜管坯料弧度和收口。
步骤⑸，第二次退火处理：将完成步骤⑷整形的铜管坯料加热到690℃，保温2h，移入水槽中冷却至25℃，完成铜管坯料的第二次退火处理。退火后的铜管坯料硬度≥55hb。
步骤⑹，铜管坯料第一次减薄壁厚引伸变形：使用由卧式油压机、外模和芯杆组成的冷挤压成型机对完成第二次退火处理的铜管坯料进行第一次减薄壁厚引伸变形，铜管坯料长度拉长，细化金属晶粒，其引伸变形量为91%。
步骤⑺，固溶处理：将完成第一次减薄壁厚引伸变形的铜管坯料加热到940℃，保温2h，移入水槽中冷却至25℃，完成铜管坯料的固溶处理，固溶后的铜管坯料硬度≥50hb。
步骤⑻，铜管坯料第二次减薄壁厚引伸变形：使用由卧式油压机、外模和芯杆组成的冷挤压成型机对完成固溶处理的铜管坯料进行第二次减薄壁厚引伸变形，其引伸变形量为86%，使铜管坯料晶粒进一步细化，达到0.3-0.5mm，硬度≥100hb，铜管坯料内腔尺寸和芯杆完全重合，达到要求的内腔尺寸。
步骤⑼，失效处理：将完成第二次减薄壁厚引伸变形的铜管坯料放入加热箱式加热炉中加热到470℃，保温1.5h，空冷，完成铜管坯料的失效处理。失效处理后的铜管坯料硬度≥110hb。
步骤⑽，铣削加工：按照设计弧度和安装尺寸对完成失效处理的铜管坯料进行整体外形铣削加工，得到h型铬锆铜结晶器铜管半成品。
步骤⑾，铜管复合镀：首先在步骤⑽得到的h型铬锆铜结晶器铜管半成品的内表面镀镍钴合金层，镀镍钴合金层厚度为0.6mm，然后在该镍钴合金层的表面镀铬层，镀铬层厚度为0.07mm，得到成品h型铬锆铜结晶器铜管。
对实施例1得到的h型铬锆铜结晶器铜管检测，性能指标如下：
硬度≥110hb；电导率≥90%iacs。
实施例2
步骤⑴，制备铬锆铜合金圆棒料：该铬锆铜合金圆棒料的成分配比（重量%）为：cr：0.9、zr：0.2，余量为cu。按照所述的成分配比，将占重量百分比为98.9%的阴极电解铜加入工频感应炉中加热，升温到1200℃时在熔液表面撒布一层厚度为10mm的石墨粉进行覆盖，并通过工频感应炉摆动使熔液内的气体和杂质上浮吸附在石墨表面，然后按照所述的成分配比依次加入占重量百分比为0.9%的铬块和0.2%的锆块，随后将氯化钙颗粒撒布在整个熔液表面，使高温熔化后的氯化钙在熔液表面形成一层液态膜，将合金熔液和空气隔绝，避免合金熔液氧化。继续加热工频感应炉到1300℃使铬块和锆块全部熔化，再次摆动工频感应炉，使合金元素分布均匀，然后倾斜工频感应炉使铬锆铜熔液通过隔档板流入结晶器，浇注出所要求规格的铬锆铜合金圆棒料。
步骤⑵，热挤压成型h型铬锆铜结晶器铜管坯料：使用箱式加热炉将步骤⑴得到的铬锆铜合金圆棒料加热到910℃，放入模具内，使用立式油压机一次热挤压成型所要求的实心的h型坯料，然后再利用箱式加热炉将该实心的h型坯料重新加热到890℃，使用模具进行反挤压，退料冷却，得到有底的空心的h型铬锆铜结晶器铜管坯料。
步骤⑶，第一次退火处理：将步骤⑵得到的空心的h型铬锆铜结晶器铜管坯料加热到690℃，保温2h，移入水槽中冷却至25℃，完成铜管坯料的第一次退火处理。退火后的铜管坯料硬度≥60hb。
步骤⑷，铜管坯料整形：使用由卧式油压机、外模和芯杆组成的冷挤压成型机对完成第一次退火处理的铜管坯料进行零变形量的铜管坯料整形，使铜管坯料与成型机的芯杆紧密贴合，初步形成所要求的铜管坯料弧度和收口。
步骤⑸，第二次退火处理：将完成步骤⑷整形的铜管坯料加热到690℃，保温2h，移入水槽中冷却至25℃，完成铜管坯料的第二次退火处理。退火后的铜管坯料硬度≥60hb。
步骤⑹，铜管坯料第一次减薄壁厚引伸变形：使用由卧式油压机、外模和芯杆组成的冷挤压成型机对完成第二次退火处理的铜管坯料进行第一次减薄壁厚引伸变形，铜管坯料长度拉长，细化金属晶粒，其引伸变形量为91%。
步骤⑺，固溶处理：将完成第一次减薄壁厚引伸变形的铜管坯料加热到940℃，保温2h，移入水槽中冷却至25℃，完成铜管坯料的固溶处理，固溶处理后的铜管坯料硬度≥55hb。
步骤⑻，铜管坯料第二次减薄壁厚引伸变形：使用由卧式油压机、外模和芯杆组成的冷挤压成型机对完成固溶处理的铜管坯料进行第二次减薄壁厚引伸变形，其引伸变形量为86%，使铜管坯料晶粒进一步细化，达到0.3-0.5mm，硬度≥105hb，铜管坯料内腔尺寸和芯杆完全重合，达到要求的内腔尺寸。
步骤⑼，失效处理：将完成第二次减薄壁厚引伸变形的铜管坯料放入加热箱式加热炉中加热到470℃，保温1.5h，空冷，完成铜管坯料的失效处理。失效处理后的铜管坯料硬度≥115hb。
步骤⑽，铣削加工：按照设计弧度和安装尺寸对完成失效处理的铜管坯料进行整体外形铣削加工，得到h型铬锆铜结晶器铜管半成品。
步骤⑾，铜管复合镀：首先在步骤⑽得到的h型铬锆铜结晶器铜管半成品的内表面镀镍钴合金层，镀镍钴合金层厚度为0.6mm，然后在该镍钴合金层的表面镀铬层，镀铬层厚度为0.07mm，得到成品h型铬锆铜结晶器铜管。
对实施例2得到的h型铬锆铜结晶器铜管检测，性能指标如下：
硬度≥115hb；电导率≥85%iacs。
实施例3
步骤⑴，制备铬锆铜合金圆棒料：该铬锆铜合金圆棒料的成分配比（重量%）为：cr：1、zr：0.3，余量为cu。按照所述的成分配比，将占重量百分比为98.7%的阴极电解铜加入工频感应炉中加热，升温到1200℃时在熔液表面撒布一层厚度为10mm的石墨粉进行覆盖，并通过工频感应炉摆动使熔液内的气体和杂质上浮吸附在石墨表面，然后按照所述的成分配比依次加入占重量百分比为1%的铬块和0.3%的锆块，随后将氯化钙颗粒撒布在整个熔液表面，使高温熔化后的氯化钙在熔液表面形成一层液态膜，将合金熔液和空气隔绝，避免合金熔液氧化。继续加热工频感应炉到1300℃使铬块和锆块全部熔化，再次摆动工频感应炉，使合金元素分布均匀，然后倾斜工频感应炉使铬锆铜熔液通过隔档板流入结晶器，浇注出所要求规格的铬锆铜合金圆棒料。
步骤⑵，热挤压成型h型铬锆铜结晶器铜管坯料：使用箱式加热炉将步骤⑴得到的铬锆铜合金圆棒料加热到910℃，放入模具内，使用立式油压机一次热挤压成型所要求的实心的h型坯料，然后再利用箱式加热炉将该实心的h型坯料重新加热到890℃，使用模具进行反挤压，退料冷却，得到有底的空心的h型铬锆铜结晶器铜管坯料。
步骤⑶，第一次退火处理：将步骤⑵得到的空心的h型铬锆铜结晶器铜管坯料加热到690℃，保温2h，移入水槽中冷却至25℃，完成铜管坯料的第一次退火处理。退火后的铜管坯料硬度≥65hb。
步骤⑷，铜管坯料整形：使用由卧式油压机、外模和芯杆组成的冷挤压成型机对完成第一次退火处理的铜管坯料进行零变形量的铜管坯料整形，使铜管坯料与成型机的芯杆紧密贴合，初步形成所要求铜管坯料弧度和收口。
步骤⑸，第二次退火处理：将完成步骤⑷整形的铜管坯料加热到690℃，保温2h，移入水槽中冷却至25℃，完成铜管坯料的第二次退火处理。退火后的铜管坯料硬度≥65hb。
步骤⑹，铜管坯料第一次减薄壁厚引伸变形：使用由卧式油压机、外模和芯杆组成的冷挤压成型机对完成第二次退火处理的铜管坯料进行第一次减薄壁厚引伸变形，铜管坯料长度拉长，细化金属晶粒，其引伸变形量为91%。
步骤⑺，固溶处理：将完成第一次减薄壁厚引伸变形的铜管坯料加热到940℃，保温2h，移入水槽中冷却至25℃，完成铜管坯料的固溶处理，固溶处理后的铜管坯料硬度≥65hb。
步骤⑻，铜管坯料第二次减薄壁厚引伸变形：使用由卧式油压机、外模和芯杆组成的冷挤压成型机对完成固溶处理的铜管坯料进行第二次减薄壁厚引伸变形，其引伸变形量为86%，使铜管坯料晶粒进一步细化，达到0.3-0.5mm，硬度≥110hb，铜管坯料内腔尺寸和芯杆完全重合，达到要求的内腔尺寸。
步骤⑼，失效处理：将完成第二次减薄壁厚引伸变形的铜管坯料放入加热箱式加热炉中加热到470℃，保温1.5h，空冷，完成铜管坯料的失效处理。失效处理后的铜管坯料硬度≥120hb。
步骤⑽，铣削加工：按照设计弧度和安装尺寸对完成失效处理的铜管坯料进行整体外形铣削加工，得到h型铬锆铜结晶器铜管半成品。
步骤⑾，铜管复合镀：首先在步骤⑽得到的h型铬锆铜结晶器铜管半成品的内表面镀镍钴合金层，镀镍钴合金层厚度为0.6mm，然后在该镍钴合金层的表面镀铬层，镀铬层厚度为0.07mm，得到成品h型铬锆铜结晶器铜管。
对实施例3得到的h型铬锆铜结晶器铜管检测，性能指标如下：
硬度≥120hb；电导率≥80%iacs。