CN102485377B - 非晶带用铬锆铜冷却辊的制造方法 - Google Patents
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Abstract
非晶带用铬锆铜冷却辊的制造方法涉及一种铬锆铜合金材料一种新工艺，更具体地说，是涉及一种非晶带用铬锆铜冷却辊的制造方法。本发明提供一种非晶带用铬锆铜冷却辊的制造方法；该方法能够彻底解决铬锆铜铸锭的缩松、气孔、夹渣、裂纹等铸锭缺陷，解决了铸锭的质量问题。本发明的制造方法包括以下步骤：熔铸、锻造、高温固溶热处理、冷加工、时效热处理、机械加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种铬锆铜合金材料一种新工艺，更具体地说，是涉及一种非晶带用铬锆铜冷却辊的制造方法。
背景技术
目前，我国生产的磁性非晶带材料是一个节能环保的新型材料，代替传统变压器里的矽钢片，采用磁性非晶带这种材料能提高变压器的效率，减小、减轻变压器的体积和重量，因此是新型节能新材料。
生产非晶带必须使用的工具—铬锆铜冷却辊是决定非晶带质量和成品率的关键部件。铬锆铜冷却辊在非晶带的制作中的应用：即，熔化的磁性材料的钢水通过窄缝浇铸在高速旋转的铬锆铜冷却辊的外表面（铬锆铜冷却辊实际上是一个铜合金环，铜合金环两面密封住，然后通冷却水冷却冷却辊，给冷却辊降温），使其迅速冷却凝固成0.025-0.04mm薄的非晶带，因此要求铜冷却辊表面光洁度高、密度高、晶粒组织小；若辊子晶粒粗大、有微孔、夹灰等缺陷，当钢水浇铸到辊子表面会使其受热，针孔等缺陷热胀，使金属液体粘在辊子表面上，使带子出现孔洞或表面不光，使之成为废品。
另外，冷却辊在使用1-2次之后，表面高温热腐蚀，需要车削后再使用，直到冷却辊壁厚由起初开始的50-80㎜车削到20-30㎜后不再使用。故此，铬锆铜冷却辊由里到外不能有微小缩孔、针孔、夹灰、裂纹等缺陷，这是一个很难实现的技术指标，否则会影响非晶带产品的质量。
发明内容
本发明就是针对上述问题，克服现有技术存在的不足，提供一种非晶带用铬锆铜冷却辊的制造方法；该方法能够彻底解决铬锆铜铸锭的缩松、气孔、夹渣、裂纹等铸锭缺陷，解决了铸锭的质量问题。
为达到本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明的制造方法包括以下步骤：熔铸、锻造、高温固溶热处理、冷加工、时效热处理、机械加工。其中：
（一）熔铸
a、铬锆铜的化学成分参考欧洲标准：Zr=0.03-0.3%，Cr=0.4-1.2%，铜为余量（铬、锆均为易氧化、烧损的元素，故必须采用真空熔铸或气体保护熔铸）。
b、选料、配料：首先用ZKG-500真空感应炉将上述原料熔化成一个化学成分合格、且成分都在上限（即参照a中标准，而且范围应比所述标准更大为宜，这样预留好在后续的工艺步骤中损失的量）的铸锭，做为重熔的电极。
c、电渣重熔：选用MgF30%和CaF70%为重熔渣剂，使其在DZ-5T电渣炉上重熔。（利用重熔的水冷结晶器强制冷却由下到上顺序凝固的特点消除了气孔、缩松、裂纹等缺陷，利用电渣过滤的优点使夹灰不能进入熔体内，并用氩气保护使Zr、Cr不易损耗，确保铸锭质量）。
（二）锻造
车削熔铸表面的缺陷，下料后选用3吨锻锤或2000吨油压机进行热锻，制成环；在电阻炉中加热温度900-920℃之间后，锻制成环。
（三）高温固溶热处理
采用DZ-250KW电阻炉加热，进行高温固溶处理，装炉温度800℃，炉温升到960-970℃，保温50-60分钟；待料温均匀后，出炉水淬、急冷，水温控制在40℃以下。
（四）冷加工
采用3吨锻锤或2000吨油压机冷锻：冷加工率30%-40%。
（五）时效热处理
采用DZ-250kw电阻炉进行时效热处理，将环放入电阻炉中加热到450-460℃，并在该温度下保温4小时，然后随炉冷却，当料温降到200℃以下时出炉。
（六）机械加工
采用CW50或立车2300车削进行加工。
本发明的有益效果：本发明制造出的铬锆铜冷却辊规格为：直径Ф300-2200、壁厚50-80、高度150-600。
技术指标：国内企业标准，硬度（HB）≥120，导电率（IACS%）≥76%，晶粒度（MM）≤0.1；厂标准，硬度（HB）≥130，导电率（IACS%）≥80%，晶粒度（MM）≤0.07；日本行业标准，硬度（HB）≥130，导电率（IACS%）≥80%，晶粒度（MM）≤0.08。从上述表的对比中可得出结论：本发明的制造方法可以确保产品质量，提高性能指标。
具体实施方式
实施例1：Ф1625/Ф1470×360铬锆铜冷却辊。
a、选料、配料Zr=0.4%，Cr=1.2%，余量铜（上述料总重2.6吨左右），Cr以铜铬中间合金的形式加入，先将铜和铜铬中间合金加入真空感应炉中，抽真空送电熔化，熔化温度达到1300℃时，加入锆熔化后浇铸一次铸锭。
b、将一次锭做为二次重熔的电极。熔剂选用MgF30%,CaF70%二元渣剂，重量150kg，结晶器直径选用Ф520×1800，熔剂熔化后结晶器内冲氩气，先用重熔电压66V、电流6000A，开始熔化二次电极，逐渐熔完后停电，熔锭Ф500×1650。
c、检查铸锭的化学成分：Zr=0.1%，Cr=0.82%，Cu余量。
d、热锻：车削熔锭表面的缺陷、下料2吨，2000吨油压机锻造铜合金环，加热温度900℃。锻造：锻造坯料Ф1247×919×400。
e、高温固溶处理：将电阻炉升温到800℃，装入铜合金环，加热到960℃，保温60分，水冷，水温保40℃以下。
f、冷加工：冷锻：冷加工率一般在30%～35%之间，冷锻后Ф1660/Ф1430×400。
g、时效热处理：将料装入电阻炉中，炉温加热到460℃，保温4小时，随炉冷却200℃以下出炉。
h、检测性能：HB=135、导电率80%。探伤晶粒度均匀，晶粒度≤0.065 mm。
i、机加：上立车按图纸车削，检查合格，成品重量1215kg。
实例2：Ф620/Ф515×202铬锆铜冷却辊。
a、选料、配料Zr=0.45%，Cr=1%，余量铜（上述料总重1吨左右），Cr以铜铬中间合金的形式加入，先将铜和铜铬中间合金加入真空感应炉中，抽真空送电熔化，熔化温度达到1350℃时，加入锆熔化后浇铸一次铸锭。
b、将一次锭做为二次重熔的电极。熔剂选用MgF30%、CaF70%二元渣剂，重量50kg，结晶器直径选用Ф360×1800，熔剂熔化后结晶器内冲氩气，选用重熔电压66V，电流6000A，开始熔化二次电极，逐渐熔完后停电，熔锭Ф350。
c、检查铸锭的化学成分：Zr=0.11%，Cr=0.74，Cu余量。
d、热锻：车削表面的缺陷、下料300公斤，用3吨锻锤锻造铜环，加热温度920℃。锻造：锻造坯料Ф475×Ф490×230。
e、高温固溶处理：将电阻炉升温到800℃，装入铜合金环，加热到970℃，保温50分，水冷，水温保40℃以下。
f、冷加工：冷锻：冷加工率一般在35%～40%之间，冷锻后Ф650/Ф490×230。
g、时效热处理：将料装入电阻炉中，炉温加热到470℃，保温4小时，随炉冷却200℃以下出炉。
h、检测性能：HB=139、导电率=82%，探伤晶粒度均匀，晶粒度≤0.065mm。
i、机加：上车床按图纸车削，检查合格，成品重量163kg。
Claims (3)
1.非晶带用铬锆铜冷却辊的制造方法，其特征在于：
（一）熔铸
a、铬锆铜的化学成分参考欧洲标准：Zr=0.03-0.3%，Cr=0.4-1.2%，铜为余量；
b、选料、配料：首先用ZKG-500真空感应炉将含铬、锆和铜的原料熔化成一个化学成分合格、且成分都在上限的铸锭，成分都在上限是指铸锭中铬、锆参照a中标准的上限，做为重熔的电极；
c、电渣重熔：选用MgF30%和CaF70%为重熔渣剂，使其在DZ-5T电渣炉上重熔；
（二）锻造
车削熔铸表面的缺陷，下料后选用3吨锻锤或2000吨油压机进行热锻，制成环；在电阻炉中加热温度900-920℃之间后，锻制成环；
（三）高温固溶热处理
采用DZ-250KW电阻炉加热，进行高温固溶处理，装炉温度800℃，炉温升到960-970℃，保温50-60分钟；待料温均匀后，出炉水淬、急冷，水温控制在40℃以下；
（四）冷加工
采用3吨锻锤或2000吨油压机冷锻：冷加工率30%-40%；
（五）时效热处理
采用DZ-250kw电阻炉进行时效热处理，将环放入电阻炉中加热到450-460℃或470℃，并在该温度下保温4小时，然后随炉冷却，当料温降到200℃以下时出炉；
（六）机械加工
采用CW50或立车2300车削进行加工。
2.根据权利要求1所述的非晶带用铬锆铜冷却辊的制造方法，其特征在于：a、选料、配料Zr=0.4%，Cr=1.2%，余量铜，Cr以铜铬中间合金的形式加入，先将铜和铜铬中间合金加入真空感应炉中，抽真空送电熔化，熔化温度达到1300℃时，加入锆熔化后浇铸一次铸锭；
b、将一次锭做为二次重熔的电极，熔剂选用MgF30%、CaF70%二元渣剂，重量150kg，结晶器直径选用Ф520×1800，熔剂熔化后结晶器内冲氩气，先用重熔电压66V、电流6000A，开始熔化二次电极，逐渐熔完后停电，熔锭Ф500×1650；
c、检查铸锭的化学成分：Zr=0.1%，Cr=0.82%，Cu余量；
d、热锻：车削熔锭表面的缺陷、下料2吨，2000吨油压机锻造铜合金环，加热温度900℃，锻造：锻造坯料Ф1247×919×400；
e、高温固溶处理：将电阻炉升温到800℃，装入铜合金环，加热到960℃，保温60分，水冷，水温保40℃以下；
f、冷加工：冷锻：冷加工率一般在30%～35%之间，冷锻后Ф1660/Ф1430×400；
g、时效热处理：将料装入电阻炉中，炉温加热到460℃，保温4小时，随炉冷却200℃以下出炉；
h、检测性能：HB=135、导电率80%，探伤晶粒度均匀，晶粒度≤0.065 mm；
i、机加：上立车按图纸车削，检查合格，成品重量1215kg、Ф1625/Ф1470×360的铬锆铜冷却辊。
3.根据权利要求1所述的非晶带用铬锆铜冷却辊的制造方法，其特征在于：a、选料、配料Zr=0.45%，Cr=1%，余量铜，Cr以铜铬中间合金的形式加入，先将铜和铜铬中间合金加入真空感应炉中，抽真空送电熔化，熔化温度达到1350℃时，加入锆熔化后浇铸一次铸锭；
b、将一次锭做为二次重熔的电极；熔剂选用MgF30%、CaF70%二元渣剂，重量50kg，结晶器直径选用Ф360×1800，熔剂熔化后结晶器内冲氩气，选用重熔电压66V，电流6000A，开始熔化二次电极，逐渐熔完后停电，熔锭Ф350；
c、检查铸锭的化学成分：Zr=0.11%，Cr=0.74%，Cu余量；
d、热锻：车削表面的缺陷、下料300kg，用3吨锻锤锻造铜环，加热温度920℃；锻造：锻造坯料Ф475×Ф490×230；
e、高温固溶处理：将电阻炉升温到800℃，装入铜合金环，加热到970℃，保温50分，水冷，水温保40℃以下；
f、冷加工：冷锻：冷加工率一般在35%～40%之间，冷锻后Ф650/Ф490×230；
g、时效热处理：将料装入电阻炉中，炉温加热到470℃，保温4小时，随炉冷却200℃以下出炉；
h、检测性能：HB=139、导电率=82%，探伤晶粒度均匀，晶粒度≤0.065mm；
i、机加：上车床按图纸车削，检查合格，成品重量163kg、Ф620/Ф515×202的铬锆铜冷却辊。
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