CN101176912A - 一种铜及铜合金连铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铜合金加工领域。针对特别是用废杂铜熔炼的现有技术制备的连铸铜件易裂的现象，本发明采用控制进入水冷铜套内衬石墨结晶器的合金熔液在靠炉内的冷却区前端面的平均温度比合金液相线熔化温度只高2～60℃、优选范围高8～40℃，等轴晶占60～100％、优选80～100％的连铸组织沿与连铸牵引相反的方向顺序凝固，连铸件没有裂纹，产品合格率达100％。当无二次水冷时，连铸速度20～1500mm/min；当在连铸件外表面小于500℃处二次水冷时，连铸速度20～2500mm/min。本发明连铸件的轴线与水平线的夹角可在－90°～+90°。该方法适合于用原料熔化或特别是用废杂铜再生的紫铜、黄铜、青铜及其它铜合金。
Description
技术领域
一种铜及铜合金连铸方法，属于铜材加工领域。
背景技术
现有铜及铜合金连铸技术，如授权专利CN1657199“用水平连铸法生产铁青铜合金带坯的工艺方法及其结晶器”(授权公告日2005年8月24日)，熔化温度1190～1210℃，再将合金液倒入保温炉，连铸温度1125～1135℃。
在现有技术中，进入水冷结晶器的铜及铜合金熔液的温度一般比液相线熔化温度高60～200℃。由于在较高的连铸温度下连铸，合金熔液受结晶器的冷却，柱状晶以垂直于结晶器内壁的方向自结晶器壁向内生长，形成发达柱状晶；柱状晶越发达，“U型”的液穴深度越深，连铸铜件或铜合金件越易形成裂纹。这是因为柱状晶晶界与连铸件的轴线基本垂直，晶界多为低熔点相；柱状晶越发达，偏析越严重，晶界的低熔点相越多，在连铸过程中越易形成与连铸件轴线垂直的裂纹；即使频繁“拉-停”，或“拉-停-反推”，或者“震动保温炉”，但由于熔液进入结晶器的温度高，在结晶器内二次结晶区内形成的柱状晶与一次结晶的柱状晶的搭接也不牢固，仍然易出现连铸裂纹。特别是用废杂铜再生的铜及铜合金，更易形成裂纹。
当铜及铜合金连铸件以发达柱状晶为主时，即使在连铸件拉出结晶器后的二次强制冷却中，也易出现裂纹。
在现有连铸技术中，特别是用废杂铜再生的铜及铜合金，在较高的温度下连铸件有时表面虽不裂，但心部有不少的微裂纹，造成后续加工产品报废。
以柱状晶为主的连铸铜及铜合金，在连铸时经常开裂，裂纹严重影响铜合金件的成品率，造成较大的能源浪费。因此，研发一种铜及铜合金连铸方法，克服现有铜及铜合金连铸技术制备的连铸件经常出现裂纹的现象，特别在用废杂铜再生铜及铜合金的生产上是非常迫切的。
发明内容
本发明的目的是克服现有铜及铜合金连铸技术的缺点，提供一种连铸方法使铜及铜合金连铸件没有裂纹，因此采用本发明方法具有大的市场应用价值。
本发明一种铜及铜合金连铸方法如下：
合金熔液从保温炉进入水冷铜套内衬石墨结晶器，控制进入结晶器内的合金熔液在靠炉内的冷却区前端面的平均温度比合金液相线熔化温度只高2～60℃，等轴晶占60～100％的连铸组织沿与连铸牵引方向相反的方向顺序凝固，连铸的铜件或连铸的铜合金件没有裂纹。
在该发明方法中，水冷铜套进水口水温1～50℃；当连铸铜件或连铸铜合金件无二次水冷，铜件或铜合金件连铸速度20～1500mm/min；当在连铸铜件或连铸铜合金件外表面小于500℃处二次水冷时，铜件或铜合金件连铸速度20～2500mm/min。
在上述发明方法中，从保温炉进入水冷铜套内衬石墨结晶器的合金熔液在靠炉内的冷却区前端面的平均温度比合金液相线熔化温度高的温度范围优选为8～40℃。
在上述发明方法中，连铸铜或铜合金结晶组织中等轴晶体积百分数优选范围为80～100％。
在本发明铜及铜合金连铸方法中，连铸铜或铜合金件的轴线与水平线的夹角在-90°～+90°；该夹角优选范围为-90°～+30°。当连铸件轴线与水平线夹角为-90°时，采用本发明垂直向下连铸；当连铸件轴线与水平线夹角为0°时，采用本发明水平连铸；当连铸件轴线与水平线夹角为+90°时，采用本发明上引连铸。连铸件的轴线与水平线夹角在-90°～+90°内还可取其它值。
在本发明铜及铜合金连铸方法中，适合用原料熔化或用废杂铜再生的紫铜、黄铜、青铜及其它铜合金；优选适合于用废杂铜再生的紫铜、黄铜、青铜及其它铜合金。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.由于进入结晶器的铜熔液或铜合金熔液的平均温度低，在连铸过程中，主要以等轴晶沿与连铸牵引相反的方向顺序凝固推进，结晶区内液固组织的液穴深度浅，易于补缩，不易产生裂纹；铜及铜合金连铸成品率达到100％。
2.本发明由于进入结晶器的铜熔液或铜合金熔液的温度低，节能。
具体实施方式
实施例1
采用废杂铜熔炼黄铜HPb59-1，进入结晶器的合金熔液在靠炉内的冷却区前端面的平均温度比液相线温度高25℃；连铸棒直径150mm，在连铸件小于500℃处二次水冷，连铸速度350mm/min。对连铸棒表面检验无裂纹，经探伤检查内部也无裂纹；金相观察全为等轴晶。
实施例2
采用废杂铜熔炼锡磷青铜，进入结晶器的合金熔液在靠炉内的冷却区前端面的平均温度控制在比其液相线熔化温度高40℃。连铸件为220mmX23mm的板坯，无二次水冷，连铸速度为120mm/min。对连铸板坯检验表面无裂纹，经探伤检查内部也无裂纹；金相观察组织的95％体积为等轴晶，剩余为柱状晶。
实例3
采用废杂铜熔炼黄铜HPb61-3，控制进入结晶器的合金熔液在靠炉内的冷却区前端面的平均温度比液相线熔化温度高20℃；黄铜管件外直径为40mm，内直径为35mm，无二次水冷，连铸速度600mm/min。对连铸管表面及内部检查及探伤均没发现裂纹。连铸管金相检查，100％为等轴晶。
Claims (9)
1.一种铜及铜合金连铸方法，其特征是：合金熔液从保温炉进入水冷铜套内衬石墨结晶器，控制进入结晶器内的合金熔液在靠炉内的冷却区前端面的平均温度比合金液相线熔化温度只高2～60℃，等轴晶占60～100％的连铸组织沿与连铸牵引方向相反的方向顺序凝固，连铸的铜件或连铸的铜合金件没有裂纹。
2.如权利要求1所述的铜及铜合金连铸方法，其特征是：
a.水冷铜套进水口水温1～50℃；
b.连铸铜件或连铸铜合金件无二次水冷；
c.铜件或铜合金件连铸速度20～1500mm/min。
3.如权利要求1所述的铜及铜合金连铸方法，其特征是：
a.水冷铜套进水口水温1～50℃；
b.在连铸铜件或连铸铜合金件外表面小于500℃处二次水冷；
c.铜件或铜合金件连铸速度20～2500mm/min。
4.如权利要求1所述的铜及铜合金连铸方法，其特征是控制从保温炉进入水冷铜套内衬石墨结晶器的合金熔液在靠炉内的冷却区前端面的平均温度比合金液相线熔化温度高的温度范围优选为8～40℃。
5.如权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的铜及铜合金连铸方法，其特征是连铸铜或铜合金结晶组织中等轴晶体积百分数优选范围为80～100％。
6.如权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的铜及铜合金连铸方法，其特征是连铸铜或铜合金件的轴线与水平线的夹角在-90°～+90°。
7.如权利要求6所述的铜及铜合金连铸方法，其特征是连铸铜或铜合金件的轴线与水平线的夹角优选范围为-90°～+30°。
8.如权利要求1所述的铜及铜合金连铸方法，其特征是该连铸方法适合用原料熔化或用废杂铜再生的紫铜、黄铜、青铜及其它铜合金。
9.如权利要求8所述的铜及铜合金连铸方法，其特征是该连铸方法优选适合于用废杂铜再生的紫铜、黄铜、青铜及其它铜合金。
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