一种应用于核电和风电的铸造材料及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了制备一种应用于核电和风电的铸造材料的方法，它包含如下步骤：按质量百分比计，将铝：5～7％，铁：2～4％，锰：0～1.2％，镍：10～12％，锌：0.5～2％，铜余量置于工频电炉内，加热至1150度完全熔化后并保温；本发明提供的核电、风电耐磨件用材料，在传统青铜材料中加入碳化钛陶瓷颗粒，用以提高铸造合金材料的硬度；并适当的添加相应的稀土元素镧或铈，用于进一步细化、改善合金内部材料的径粒组织结构，从而使材料在不需要进一步锻打或者热处理的前提下，即可实现合金材料的强度和硬度，进一步满足核电、风电耐磨件用材料的要求。
【专利说明】
-种应用于核电和风电的铸造材料及其制作方法
技术领域
[0001] 本发明设及合金材料领域，尤其设及一种应用于核电和风电的铸造材料及其制作 方法。
【背景技术】
[0002] 青铜材料具有良好的延展性和可锻性等性能，因此其应用较为广泛，其主要应用 于核电和风电中的汽轮机的技术领域中，具体是用于锻打成型各类阀块、耐磨累块。但是， 随着核电工业的大力发展，市场需求更多、更优的材料，由于锻打处理产生的缺陷，使得目 前所使用的青铜锭已越来越不能满足国内外高标累阀类合金锭的需求。另外，由于材料内 部结构的原因，通过翻砂铸造的青铜材料，极易产生气孔表面夹杂，不易二次成型。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明提供了一种应用于核电和风电的铸造材料及其制作方 法，既能够提高材料的强度和硬度，又能够避免铸造材料因锻打而产生的开裂情况，减少了 材料在铸造过程中产生的气孔率。
[0004] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0005] 制备一种应用于核电和风电的铸造材料的方法，它包含如下步骤：
[0006] 1 )、按质量百分比计，将侣：5~7%，铁:2~4%，儘:0~1.2%，儀：10~12%，锋： 0.5~2%，铜:余量置于工频电炉内，加热至1150度完全烙化后并保溫；
[0007] 2)、按质量百分比计，将稀±元素铜或姉:0.05~0.2%，添加到正在保溫的合金 溶液当中，开启振动装置与揽拌装置，振动装置振动频率为：15次/秒，揽拌装置揽拌速率 为:150转/分钟，揽拌时间为:10~15分钟；
[000引3)、按照质量百分比计，将粒径小于50微米的碳化铁颗粒:9~11%，添加到合金溶 液当中，同时进行再次揽拌，揽拌速率为350转/分钟，揽拌时间10~15分钟；
[0009] 4)、将揽拌完成的合金溶液转移至铸造保溫炉当中，第=次进行揽拌，揽拌时间为 5~10分钟，速率为450转/分钟；
[0010] 5)、将揽拌完成的合金溶液静止3~5分钟，并取样检测，已确定成份在设定范围之 内；成份合格后，采用导流管直接将烙体引入结晶器，结晶器内涂抹润滑油，炉膛内覆盖3~ 5厘米厚度的炭黑W减少氧化和生渣的机会；
[0011] 6 )、用水平铸造法铸造，合金锭外径为200毫米，铸造速度为3米/小时，选择结晶器 高度为200毫米，冷却水压力为0.巧即自斯卡，引锭溫度控制为1100~1150度；
[0012] 7)、水平铸造过程中，石墨套底部外圆与结晶器壁之间的距离约为10~15毫米，此 敞露金属液面在保持一定静压力下的情况下进入结晶器，铸锭表面成微波浪状，但比较圆 滑，铸锭长度为2000毫米/支；
[0013] 8)、将长材合金锭银切为500毫米/支的长度，上光锭机去除表面氧化皮及各类夹 杂物，外径控制为195毫米，公差为+/-0.5毫米，包装入库。
[0014] 进一步地，步骤1)中的各组分的质量百分数为:侣：6 %，铁：2.5 %，儘:0.6 %，儀： 10.8%，锋:0.8%，铜:余量，步骤2)中的铜或姉的质量百分数为:0.09%，步骤3)中的碳化 铁颗粒的质量百分数为:9.5%。
[001引进一步地，步骤1)中的各组分的质量百分数为:侣：6.5 %，铁:3 %，儘:0.9 %，儀： 11.2%，锋:1.2%，铜:余量，步骤2)中的铜或姉的质量百分数为:0.1%，步骤3)中的碳化铁 颗粒的质量百分数为:10%。
[0016] 进一步地，步骤1)中的各组分的质量百分数为:侣：6.8%，铁:3.5%，儘：1.1%， 儀：11.8 %，锋：1.8 %，铜:余量，步骤2)中的铜或姉的质量百分数为:0.18 %，步骤3)中的 碳化铁颗粒的质量百分数为:10.5%。
[0017] 本发明还提供了一种应用于核电和风电的铸造材料，所述材料采用前述的方法来 制备。
[0018] 本发明的有益效果为:本发明提供的核电、风电耐磨件用材料，在传统青铜材料中 加入碳化铁陶瓷颗粒，用W提高铸造合金材料的硬度;并适当的添加相应的稀±元素铜或 姉，用于进一步细化、改善合金内部材料的径粒组织结构，从而使材料在不需要进一步锻打 或者热处理的前提下，即可实现合金材料的强度和硬度，进一步满足核电、风电耐磨件用材 料的要求。同时也避免了原有合金材料因锻打而产生的开裂情况，进一步减少了材料在铸 造过程中产生的气孔率，从而节约了生产成本，提高了生产效率。
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
[0020] 实施例1
[0021] -种应用于核电和风电的铸造材料的制备方法，它包括W下步骤：
[0022] 1 )、按照配比将侣:6%、铁:2.5%、儘:0.6%、儀：10.8%、锋:0.8%、铜:余量的质 量百分比，配置原料，并置于工频电炉内，加热至1150度完全烙化后并保溫；
[0023] 2)、将稀±元素铜或姉:0.09%，W质量百分比计，添加到正在保溫的合金溶液当 中，开启振动装置与揽拌装置，振动装置振动频率为：15次/秒，揽拌装置揽拌速率为：150 转/分钟，揽拌时间为:10~15分钟；
[0024] 3)、将粒径小于50微米的碳化铁:9.5 %，W质量百分比计，添加到合金溶液当中， 同时进行再次揽拌，揽拌速率为350转/分钟，揽拌时间10~15分钟；
[0025] 4)、将揽拌完成的合金溶液转移至铸造保溫炉当中，第=次进行揽拌，揽拌时间为 5~10分钟，速率为450转/分钟；
[0026] 5)、将揽拌完成的合金溶液静止3~5分钟，并取样检测，W确保成份在设定范围之 内；成份合格后，采用导流管直接将烙体引入结晶器，结晶器内涂抹润滑油，炉膛内覆盖3~ 5厘米厚度的炭黑W减少氧化和生渣的机会；
[0027] 6 )、用水平铸造法铸造，合金锭外径为200毫米，铸造速度为3米/小时，选择结晶器 高度为200毫米，冷却水压力为0.巧即自斯卡，引锭溫度控制为1100~1150度；
[00%] 7)、水平铸造过程中，石墨套底部外圆与结晶器壁之间的距离约为10~15毫米，此 敞露金属液面在保持一定静压力下的情况下进入结晶器，铸锭表面成微波浪状，但比较圆 滑，铸锭长度为2000毫米/支；
[0029] 8)、将长材合金锭银切为500毫米/支的长度，上光锭机去除表面氧化皮及各类夹 杂物，外径控制为195毫米，公差为+/-0.5毫米，包装入库。
[0030] 实施例2
[0031] 实施例2与实施例1仅仅在原料配比方面是不同的，其他方面是相同的。因此，W下 将仅就不同之处进行说明。
[0032] 步骤1)中的各成分的百分比为：侣：6.5%、铁：3%、儘：0.9%、儀：11.2%、锋： 1.2%、铜:余量。
[0033] 步骤2)中的稀±元素铜或姉的质量百分比为:0.1%。
[0034] 步骤3)中的碳化铁的质量百分比为:10%。
[0035] 根据本实施例2,能够起到与实施例1基本相同的效果。
[0036] 实施例3
[0037] 实施例3与实施例1和2仅仅在原料配比方面是不同的，其他方面是相同的。因此， W下将仅就不同之处进行说明。
[003引步骤1)中的各成分的百分比为：侣：6.8%、铁：3.5%、儘：1.1%、儀：11.8%、锋： 1.8%、铜:余量。
[0039] 步骤2)中的稀±元素铜或姉的质量百分比为:0.18%。
[0040] 步骤3)中的碳化铁的质量百分比为:10.5%。
[0041] 根据本实施例3,能够起到与实施例1和2基本相同的效果。
[0042] 材料实验数据性能对比表：
[0043]
[0044] 从上表可知，通过本发明所铸造的材料，提高了材料的硬度，降低了材料的气孔 率。
[0045] W上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能 因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变形和改进，运些都属于本发明的保护范 围。因此，本发明专利的保护范围应W所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种应用于核电和风电的铸造材料的制备方法，其特征在于:它包含如下步骤： 1 )、按质量百分比计，将铝：5~7%，铁：2~4%，锰:0~1.2%，镍：10~12%，锌:0.5~ 2%，铜:余量置于工频电炉内，加热至1150度完全熔化后并保温； 2) 、按质量百分比计，将稀土元素镧或铈:0.05~0.2%，添加到正在保温的合金溶液当 中，开启振动装置与搅拌装置，振动装置振动频率为：15次/秒，搅拌装置搅拌速率为：150 转/分钟，搅拌时间为:10~15分钟； 3) 、按照质量百分比计，将粒径小于50微米的碳化钛颗粒:9~11%，添加到合金溶液当 中，同时进行再次搅拌，搅拌速率为350转/分钟，搅拌时间10~15分钟； 4) 、将搅拌完成的合金溶液转移至铸造保温炉当中，第三次进行搅拌，搅拌时间为5~ 10分钟，速率为450转/分钟； 5) 、将搅拌完成的合金溶液静止3~5分钟，并取样检测，已确定成份在设定范围之内； 成份合格后，采用导流管直接将熔体引入结晶器，结晶器内涂抹润滑油，炉膛内覆盖3~5厘 米厚度的炭黑以减少氧化和生渣的机会； 6 )、用水平铸造法铸造，合金锭外径为200毫米，铸造速度为3米/小时，选择结晶器高度 为200毫米，冷却水压力为0.2兆帕斯卡，引锭温度控制为1100~1150度； 7) 、水平铸造过程中，石墨套底部外圆与结晶器壁之间的距离约为10~15毫米，此敞露 金属液面在保持一定静压力下的情况下进入结晶器，铸锭表面成微波浪状，但比较圆滑，铸 锭长度为2000毫米/支； 8) 、将长材合金锭锯切为500毫米/支的长度，上光锭机去除表面氧化皮及各类夹杂物， 外径控制为195毫米，公差为+/-0.5毫米，包装入库。2. 根据权利要求1所述的应用于核电和风电的铸造材料的制备方法，其特征在于:步骤 1)中的各组分的质量百分数为:铝:6%，铁:2.5%，锰:0.6%，镍：10.8%，锌:0.8%，铜:余 量，步骤2)中的镧或铈的质量百分数为:0.09%，步骤3)中的碳化钛颗粒的质量百分数为： 9.5%〇3. 根据权利要求1所述的应用于核电和风电的铸造材料的制备方法，其特征在于:步骤 1)中的各组分的质量百分数为:铝:6.5%，铁:3%，锰:0.9%，镍：11.2%，锌：1.2%，铜:余 量，步骤2)中的镧或铈的质量百分数为:0.1 %，步骤3)中的碳化钛颗粒的质量百分数为： 10%〇4. 根据权利要求1所述的应用于核电和风电的铸造材料的制备方法，其特征在于:步骤 1)中的各组分的质量百分数为:铝:6.8%，铁:3.5%，锰：1.1%，镍：11.8%，锌：1.8%，铜： 余量，步骤2)中的镧或铈的质量百分数为:0.18%，步骤3)中的碳化钛颗粒的质量百分数 为：10.5%〇5. -种应用于核电和风电的铸造材料，其特征在于:所述材料采用权利要求1-4中任一 项所述的方法来制备。
【文档编号】C22C9/06GK106048302SQ201610647408
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月9日 公开号201610647408.7, CN 106048302 A, CN 106048302A, CN 201610647408, CN-A-106048302, CN106048302 A, CN106048302A, CN201610647408, CN201610647408.7
【发明人】孙飞, 赵勇, 陈静
【申请人】苏州天兼新材料科技有限公司