CN101670424A - 一种上引连铸生产黄铜管坯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种上引连铸生产黄铜管坯的方法，包括以下步骤：将铜原料熔化得到铜液，在铜液面覆盖一层木炭，木炭层厚度为80－120mm；(2)将锌原料加入到步骤(1)得到的铜液中得到锌铜混合液，(3)控制锌铜混合液温度920～980℃，将结晶冷却器插入锌铜混合液进行上引连铸；其中结晶冷却器插入锌铜混合液的深度为10－25mm；上引速度为50～150mm/mim；牵引频率为50－100次/mim。本发明方法的铸造温度基本稳定在920－980℃，比一般的上引铸造温度低，这有利于加大结晶速度，抑制柱状的生长，增加等轴晶的比例，同时降低了能耗，成材率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产黄铜管胚的方法，尤其是一种运用上引连铸技术生产黄铜管胚的方法。
背景技术
黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金，由于塑性好，适于制造板材、棒材、线材、管材及深冲零件，如冷凝管、散热管及机械、电器零件等。黄铜管坯的生产工艺大多采用立式半连续铸造或水平连续铸造→挤压→拉伸的工艺。立式半连铸其熔炼过程是在同一台电炉上完成的，结晶器是立式安装的，铸锭过程是间断性不连续的，在熔炼黄铜合金时，易氧化元素Zn熔炼损失大，合金成分不易控制，能耗量大，在铸锭时，铸锭表面易出现麻面、横裂和漏挂，铸锭内部易出现裂纹和疏松缺陷，铸锭质量波动性大，熔模具消耗高，熔铸成品率低，而且要求操作人员必须具备一定的技能，工作环境不尽理想。水平连铸，其熔炼和铸造过程分别在两台单体电炉上进行，结晶器水平安装，铸造过程可实现连续化生产，但铸造管坯易出现偏芯、裂纹、组织疏松、晶粒不均匀和桔皮等缺陷，熔体在转炉时金属损失大。上引连铸其熔炼和铸造过程是在一台连体炉上同时进行，该过程可以实现连续化生产，适用于纯铜金属生产，在合金铜上也有应用，但是铸造温度还是相对较高。能耗大，易氧化元素的熔炼损失较大。
申请号为：01122700.1的发明专利公开了一种铜合金上引连铸管坯的生产方法，其中铸造温度是1120-1250度，且需要用特制的熔炼炉。
如果温度过高能耗就大，易挥发的元素Zn的熔炼损失也更大。同时，温度过高还会加大管坯径向结晶的温度，使液穴深度变大，结晶的活化质点晶核会减少，促使结晶粗大，呈柱状结构，破坏冷加工性能。
发明内容
本发明提供一种温度低，表面质量高、无缺陷，成材率高的黄铜管胚的生产方法。
本发明提供的上引连铸生产黄铜管坯的方法，包括如下步骤：
(1)将铜原料熔化得到铜液，在铜液面覆盖一层木炭，木炭层厚度为80-120mm；铜原料要求使用1#阴极铜，阴极铜Cu+Ag大于99.95％，表面干净，无开花粒子，单张铜板铜豆比例＜5％的表面积，铜绿务必除净。木炭层的目的是隔离，防止氧化和产生还原气体。木炭作为铜液直接接触的覆盖剂，要求耐燃烧，灰少，含水＜1％，用前严格烘烤除水及有机挥发物，并密封干燥备用。木炭粒度为40～60mm，最好用硬炸木煅烧制成。硬炸木煅烧制成的木炭具备抗烧、灰伤极少，引制的黄铜管坯不易夹灰和含氧量＜10ppm等优点。其他如松木炭、杨木炭均不能有效覆盖铜液，不能隔绝空气对铜液的侵蚀，不能抗燃烧，灰份含量高至5％以上。
(2)将锌原料加入到步骤(1)得到的铜液中得到锌铜混合液，要求锌Zn≥99.99％，不应有熔铜缩孔，浮渣及外来杂质。锌铜的重量按照各牌号的国家标准要求进行配比。
(3)控制锌铜混合液温度920～980℃，将结晶冷却器插入锌铜混合液进行上引连铸；
其中结晶器插入锌铜混合液的深度为10-25mm；
上引速度为50～150mm/mim；
牵引频率为50-100次/mim。
步骤(2)所得到的锌铜混合液在步骤(3)开始前，先升温至1050-1100℃
结晶器要选用高纯优质石墨，加工光洁度应为0.8，石墨外套与石墨芯棒之间的锥度为1°。
结晶器装在冷却器的下端，设计、制造、装配的冷却器与石墨结晶器叠加的同心度、垂直度在高度方向应小于0.15mm/m。
冷却器的内衬管采用材质为T2紫铜，内衬管孔径根据上引管坯的外径尺寸选择，内衬管孔径与所上引管坯外径两者之间“热阻气隙”为1.5mm。冷却器中间隔管与外管之间的间距为8mm，都采用无缝铜管，中间隔管与内衬管的外径之间的间距为5mm。上引出的管坯要经过引导机构的压紧轮，依靠齿轮推动向上，压紧轮的实际半径应比管坯公差半径小1～3％，而且要保持同心，均匀紧，平滑地将管坯送至同步锯切机进行定尺锯切。
所述的木炭为颗粒状，用硬炸木煅烧制成，含水＜1％，粒度40～60mm。
优选地，木炭厚度为90-110mm。此厚度能最大限度地防止锌的挥发、氧化。
优选地，步骤(3)控制锌铜混合液温度950～980℃。由于保温炉内直接将熔化后铜液上引形成管坯，所以保温的温度切忌偏高，如果温度过高就会加大管坯径向结晶的温度，使液穴深度变大，结晶的活化质点晶核会减少，促使结晶粗大，呈柱状结构，破坏冷加工性能。保温的温度也不能过低，如果温度偏低，则所引出的管坯表面十分粗，不亮，上引过程中容易引断管坯和损坏热模具，因此上引温度控制在950-980℃为佳，这有利于加大结晶速度、抑制柱状的生长、增加等轴晶的比例。
优选地，步骤(3)结晶冷却器插入锌铜混合液的深度为15-20mm。此深度传热过程稳定又不易产生泡沫渣。
优选地，步骤(3)上引速度为80～120mm/mim。随着上引管坯尺寸的增大或者上引节距增大，上引速度需要相应降低，以保持液穴值的恒定。上引速度也决定于铜液温度、冷却强度。在生产过程中大的管坯取下限，小的管坯取上限。
优选地，步骤(3)牵引频率为60-80次/mim。配合上引速度，进行匀速上引。
本发明的铸造温度基本稳定在920-980℃，比一般的上引铸造温度低了约200℃，这有利于加大结晶速度，抑制柱状的生长，增加等轴晶的比例，同时降低了能耗，成材率高。
具体实施方式
实施例1
采用本发明方法进行上引连铸生产黄铜管，首先，将熔化炉电压从高到低控制在380V-320V，并按炉子容量称好配料Cu，进行熔化。阴极铜熔化后，液面覆盖一层木炭，木炭层厚度为80mm。
再将熔化炉电压从低到高控制在220V-320V，加锌熔化。熔化后用手工进行搅拌并升温到约1100℃，取样化验，根据化验结果按所需的牌号调整成分，升温至喷火，停止升温。此时保温炉的温度控制在980℃。
将按设计要求φ130×1210mm冷却器装在上引机摇臂的托座上，高纯石墨制的结晶器装在冷却器的下端，用铜插分别拨开保温炉铜液面上覆盖的木炭，此时通过升降机构调节，立即将预先准备好的结晶器插入铜液深度为15mm(此深度不包括木炭层的厚度)，并加以固定，装好引棒，拧压紧轮，将引棒夹紧，调整出口水压为0.4Mpa，在冷却水的作用下，在牵引为400r/mm，引速度为80mm/mim，牵引频率为70次/mim的牵引机构带动引棒不断向上拉、停的作用下，将凝固了的铜管不断地经冷却器的引出到同步锯切机上进行定尺锯切，实现上引连续生产的过程。在上引正常时，保温炉温度控制在980℃。
另一只熔铸炉按熔铸工艺形成锌铜混合液，以实现对保温的铜液的补充，从而保证上引铸造能连续进行。成材率达到91％。
实施例2
如实施例1所示的操作步骤，其中，木炭层厚度为120mm，保温炉的温度控制在920℃，结晶器插入铜液深度为10mm，引速度为50mm/mim，牵引频率为50次/mim。成材率达到95％。
实施例3
如实施例1所示的操作步骤，其中，木炭层厚度为90mm，保温炉的温度控制在950℃，结晶器插入铜液深度为25mm，引速度为100mm/mim，牵引频率为100次/mim。成材率达到93％。
实施例4
如实施例1所示的操作步骤，其中，木炭层厚度为100mm，保温炉的温度控制在960℃，结晶器插入铜液深度为20mm，引速度为150mm/mim，牵引频率为100次/mim。成材率达到93％。
实施例5
如实施例1所示的操作步骤，其中，木炭层厚度为110mm，保温炉的温度控制在970℃，结晶器插入铜液深度为18mm，引速度为120mm/mim，牵引频率为90次/mim。成材率达到92％。
实施例6
如实施例1所示的操作步骤，其中，木炭层厚度为95mm，保温炉的温度控制在930℃，结晶器插入铜液深度为22mm，引速度为70mm/mim，牵引频率为60次/mim。成材率达到94％。
实施例7
如实施例1所示的操作步骤，其中，木炭层厚度为105mm，保温炉的温度控制在940℃，结晶器插入铜液深度为13mm，引速度为90mm/mim，牵引频率为80次/mim。成材率达到93％。
Claims (8)
1、一种上引连铸生产黄铜管坯的方法，包括如下步骤：
(1)将铜原料熔化得到铜液，在铜液面覆盖一层木炭，木炭层厚度为80-120mm；
(2)将锌原料加入到步骤(1)得到的铜液中得到锌铜混合液；
(3)控制锌铜混合液温度920～980℃，将结晶器插入锌铜混合液进行上引连铸；
其中结晶器插入锌铜混合液的深度为10-25mm；
上引速度为50～150mm/mim；
牵引频率为50-100次/mim。
2、根据权利要求1所述的上引连铸生产黄铜管胚的方法，其特征在于：步骤(2)所得到的锌铜混合液在步骤(3)开始前，先升温至1050-1100℃。
3、根据权利要求1所述的上引连铸生产黄铜管胚的方法，其特征在于：所述的木炭用硬炸木煅烧制成，含水＜1％，粒度为40～60mm。
4、根据权利要求1所述的上引连铸生产黄铜管胚的方法，其特征在于：所述的木炭厚度为90-110mm。
5、根据权利要求1所述的上引连铸生产黄铜管胚的方法，其特征在于：步骤(3)中控制锌铜混合液温度为950～980℃。
6、根据权利要求1所述的上引连铸生产黄铜管胚的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的结晶器插入锌铜混合液的深度为15-20mm。
7、根据权利要求1所述的上引连铸生产黄铜管胚的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的上引速度为80～120mm/mim。
8、根据权利要求1所述的上引连铸生产黄铜管胚的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的牵引频率为60-80次/mim。
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