CN100581682C - 一种铜合金板带的水平电磁连续铸造装置 - Google Patents

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Abstract

一种铜合金板带的水平电磁连续铸造方法和装置属于有色金属加工制备技术领域。是将纤波直线磁场发生器固定在水平连铸板带水冷铜套的前端、石墨结晶器的上、下两侧，或石墨结晶器的上或下一侧安装，磁场发生器内部水冷。在水平连铸过程中，磁场发生器通入1-1000赫兹电流，并在铸造过程中改变交流电的相位和方向，磁场发生器产生的电磁力或洛仑兹力驱动石墨结晶器内的液体金属运动，使板带边部和中心部熔体的温度均匀化，促进石墨结晶器内凝固前沿的熔体趋于同时凝固，减轻树枝晶的生成趋势，获得凝固组织均匀、细化，无裂纹、无偏析等铸造缺陷的铜合金板带。降低浇注温度，减少板带均匀化退火时间。适用于铜合金带坯铸造领域。

Description

一种铜合金板带的水平电磁连续铸造装置
技术领域
本发明属于有色金属冶金及有色金属加工制备技术领域，特别涉及铜和铜合金板带的水平连续铸造方法和装置。
背景技术
铜合金具有良好的综合机械性能，是重要的工业材料。例如，锡磷青铜具有较高的弹性、耐磨性和良好的焊接性能、抗腐蚀易切削、冲击时不产生火花和高的减摩能力等优良的机械、物理化学性能。被广泛应用于电子仪表和机械行业，制造端子连接器、波纹管和膜片、弹簧、熔断保护器、转换开关等接插件及滑动轴承、摩擦片等机械零件。
20世纪70年代以前，铜合金带坯是采用铁模或水冷型铸造，而后经过开坯、轧制等工艺生产的。这种方法生产效率低、产品质量差，现已基本被淘汰。也有一些工厂采用立式半连续铸造的方法生产大的扁形铸锭，然后进行热轧开坯。但是，偏析严重、成材率低、成本高。在20世纪70年代以后，先后有瑞士的Werli公司、德国的Technica-guss公司、奥地利的Metatherm公司、法国的Griset公司等发明和制造了水平连续铸造的方法生产厚度10-20mm、卷重2-4吨的长卷坯，然后进行均匀化退火和冷轧。这种方法成为目前国内外铜合金板坯的主要生产方式。我国从20世纪80年代开始引进国外的铜合金板带水平连铸机组。目前，我国也已经能自主设计、生产同类的生产线。
但是，目前的水平连铸机生产的铜板带存在裂纹、偏析等缺陷，严重影响了铜板的质量。例如，水平连铸生产的锡磷青铜带坯的凝固组织晶粒粗大，成份反偏析严重。上下二面的等轴晶层既薄且不均匀，在后续的卷取时，外表面受到较大的拉应力，致使带坯产生微小的细裂纹及不均匀的内应力。为了改善组织和成份均匀化，通常采用在670-690℃下保温9个小时的均匀退火处理，不但耗费大量的能源，延长产品的制造周期，还对最终产品的表面质量、性能造成不利影响。因此，在改善铜板带坯的质量，许多人在设备、工艺和材质等方面做了大量的工作。例如，专利02113214.3采用热模和磁场加热的方法改善铍青铜板带材的性能。专利02221779.8在水平连铸铜合金棒材的水冷铜套内安装了旋转电磁搅拌装置，外侧由活动盖板压紧，用来改善铜合金晶相组织。目前，还没有查阅到水平连铸铜合金板带电磁改性的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够使水平连铸铜合金板带的凝固组织均匀、细化，改善和提高水平连铸铜合金板带质量的铜合金板带的水平电磁连续铸造方法和装置。
本发明的技术解决方案是：一种铜合金板带的水平电磁连续铸造装置，由保温炉5、行波直线磁场发生器4、水冷铜套3和石墨结晶器2构成，行波直线磁场发生器4固定在水冷铜套3的前端、石墨结晶器2的外侧，石墨结晶器2安装到保温炉5侧面。
行波直线磁场发生器4由导线缠绕在铁心上制成，外部由金属壳封闭，内部通冷却水。
行波直线磁场发生器4在石墨结晶器2上下两侧同时安装。
行波直线磁场发生器4在石墨结晶器2一侧安装。
使用一种铜合金板带的水平电磁连续铸造装置进行水平电磁连续铸造的方法，保温炉5内的铜合金液达到1000-1200℃时，开动牵引机，带动铜合金板带坯1运动，行波直线磁场发生器4通入1-1000赫兹的电流，行波直线磁场发生器4产生的电磁力驱动石墨结晶器内的液体金属运动，磁感应强度为5-500高斯；使板带边部和中心部熔体的温度均匀化，促进石墨结晶器内凝固前沿的熔体趋于同时凝固，减轻树枝晶的生成趋势，可以获得凝固组织均匀、细化，无裂纹、偏析等铸造缺陷的铜合金板带坯。
行波直线磁场发生器4通入的电流是交流电。
交流电的相位和方向在铸造过程中能够变化，变化的周期范围为5-50秒。
行波直线磁场发生器4通入的电流是周期是5-50秒的脉冲电。
本发明所达到的效果和益处是，装置简单、使用方便，获得的凝固组织均匀、细化，无裂纹、偏析等铸造缺陷的铜合金板带坯，还能够降低浇注温度，减少均匀化退火的时间。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的装置结构示意图。
图中，1.铜合金板带坯，2.石墨结晶器，3.水冷铜套，4.行波直线磁场发生器，5.保温炉。
具体实施方式
实施例1
将行波直线磁场发生器4固定在水平连铸板带水冷铜套3的前端、石墨结晶器2上侧面，接线端子与50赫兹的三相交流电源相连接，然后将石墨结晶器连同冷却系统安装到保温炉5上，当保温炉内的锡磷青铜液QSn6.5-0.1达到1140-1170℃时，开动牵引机，开始连续铸造。开启电源开关，通过观察板带坯1的表面的颜色和凝固痕，调整通入磁场发生器的电流和电流的方向，直到表面颜色为灰白相间、凝固痕平直为止，保持此稳定状态，进行生产。
利用剪扳机截取板带试样，观察其凝固组织，测试其力学性能。铸态试样屈服强度降为167MPa，伸长率达到50％，均匀化退火时间由8-9小时降为5-6小时，铸造温度降低20℃。
实施例2
将两个行波直线磁场发生器4分别固定在水平连铸板带水冷铜套3的前端、石墨结晶器2上、下侧面，接线端子与30赫兹的二相交流电源相连接，然后将石墨结晶器连同冷却系统安装到保温炉上，当保温炉内的黄铜铜液H65达到1050-1080℃时，开动牵引机，开始连续铸造。开启电源开关，通过观察板带坯1的表面状况，调整通入磁场发生器的电流和电流的方向，直到表面颜色为灰白相间、凝固痕平直为止，保持此稳定状态，进行生产。
利用剪扳机截取板带试样，观察其凝固组织，测试其力学性能。铸造温度降低20℃。

Claims (4)

1.一种铜合金板带的水平电磁连续铸造装置，其特征在于，由保温炉(5)、行波直线磁场发生器(4)、水冷铜套(3)和石墨结晶器(2)构成，行波直线磁场发生器(4)固定在水冷铜套(3)的前端、石墨结晶器(2)的外侧，石墨结晶器(2)安装到保温炉(5)侧面；所述的行波直线磁场发生器(4)由导线缠绕在铁心上制成，外部由金属壳封闭，内部通冷却水，安装在石墨结晶器(2)的上侧或下侧。
2.根据权利要求1所述的一种铜合金板带的水平电磁连续铸造装置，其特征在于，所述的行波直线磁场发生器(4)通入交流电。
3.根据权利要求2所述的一种铜合金板带的水平电磁连续铸造装置，其特征在于，所述的交流电的相位和方向在铸造过程中能够变化，变化的周期范围为5-50秒。
4.根据权利要求2所述的一种铜合金板带的水平电磁连续铸造装置，其特征在于，所述的交流电是周期是5-50秒的脉冲电。
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