CN102658359A - 一种铜及铜合金铸锭的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜及铜合金铸锭的铸造方法，所述铸造方法包括：第一步：制备与待铸铜及铜合金铸锭同质、尺寸比待铸铜及铜合金铸锭小的冷却料，冷却料外径仅为待铸铜及铜合金铸锭的。第二步：在使用结晶器铸造待铸铜及铜合金铸锭的过程中，将所述冷却料加入到熔化的铜及铜合金中。本发明的铸造方法避免了制备大规格铸锭时常见的铸锭密度偏低、铸锭疏松和铸锭裂纹等缺陷，铸锭生产的成材率大大提高。由于铸造速度提高，铸造生产效率也显著提高。易于制备对冷热应力比较敏感的铜合金的大规格铸锭。<b/><b/>
Description
技术领域
本发明属于冶金铸造技术领域，尤其涉及一种超大规格或铸造成型困难的铜及铜合金铸锭的铸造方法。
背景技术
铸造是铜及铜合金加工的第一道工序，也是影响铜及铜合金加工制品质量的关键，铸锭质量的好坏直接影响最终加工制品的质量和成材率。大规格铸锭的铸造一直是困扰金属压力加工业的一个难题。大锭铸造存在的主要问题是，一是生产的成材率极低，由于大断面铸锭在冷却时的温差应力极大，铸锭极易产生冷热裂纹缺陷，导致铸锭报废。二是所生产的铸锭质量较差，成分偏析、心部疏松、含气和夹渣严重。三是仅能铸造成分单一，对应力作用不敏感的简单合金；对成分复杂和应力作用敏感的合金，大锭铸造的成型性极差，可以成功铸造的铸锭规格也受到严格的限制。目前，可以成功铸造的大规格园锭为T1、T2、T3、H96、H80直径为310-370mm铸锭，扁锭断面尺寸规格一般不超过800×280mm/mm。
发明内容
本发明就是针对现有技术存在的问题，提出一种铜及铜合金铸锭的铸造方法。
上述目的是通过下述方案实现的：
一种铜及铜合金铸锭的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法包括：
第一步：制备与待铸铜及铜合金铸锭同质、尺寸比待铸铜及铜合金铸锭小的冷却料，冷却料外径仅为待铸铜及铜合金铸锭的 
。
第二步：在铸造待铸铜及铜合金铸锭的过程中，将所述冷却料加入到熔化的铜及铜合金液中。
根据上述的铸造方法，其特征在于，所述冷却料为长条形状。
根据上述的铸造方法，其特征在于，在第二步中，使用结晶器进行铸造的过程中，采用两点至多点供流的方式，分散液穴中的供流热源。
根据上述的铸造方法，其特征在于，所述冷却料的加入点设置在铸锭心部或浇管周围。
根据上述的铸造方法，其特征在于，所述冷却料的加入速度与铸锭的铸造引出速度相当。
根据上述的铸造方法，其特征在于，所述冷却料为一次铸锭，其材质与待铸大锭材质相同。
本发明的有益效果：本发明的铸造方法可以采用普通DC铸造技术、热顶铸造技术等，在普通的立式半连续铸造机上铸造超大规格的或者难成型的铜及铜合金铸锭。避免了制备大规格铸锭时常见的铸锭密度偏低、铸锭疏松和铸锭裂纹等缺陷，铸锭生产的成材率大大提高。由于铸造速度提高，铸造生产效率也显著提高。易于制备对冷热应力比较敏感的铜合金的大规格铸锭。
附图说明
图1是本发明采用普通结晶器进行浇注的示意图；
图2是图1的俯视图。
具体实施方式
本发明的铸造方法采用两步法制备超大规格或铸造成型困难的铜及铜合金铸锭。第一步是制备与待铸大锭同质的小规格冷却料铸锭，该冷却料具有两个特点：其一是合金牌号与待铸金属相同，化学成分与待铸金属相同或者极相近；其二是易于制备，其外径仅为待铸锭大规格金属的
。第二步是进行超大规格或铸造成型困难的铜及铜合金铸锭的铸造。铸造过程采取两个措施，其一是采用两点至多点供流的方式，分散液穴中的供流热源，并将浇管周围铜液高温区和铸锭心部高温区分离，使液穴横截面区域的温度分布更趋均匀。其二是采用向液穴中的浇管周围铜液高温区和铸锭心部高温区加入与铸锭同质的冷却料的方法，利用冷却料升温、熔融吸热对液穴中的高温、难冷却区域提供一次冷却，使液穴变浅，固-液两相区更薄，从而实现铸锭凝固时排气顺畅、补缩及时，消除大规格铸锭铸造时形成的气孔、疏松、裂纹缺陷。
采用立式半连铸或连续铸造方法，在普通的立式铸造结晶器的基础上，采用分散供流和添加冷却料的方法对液穴中的难冷却区提供一次冷却，实现铸造外径为Ф300mm-Ф5000mm以上的大规格或铸造成型困难的铜及铜合金铸锭的铸造。
本实施例以普通DC（直接水冷铸造）铸造技术为基础进行说明。
第一步是制备与待铸大锭同质的小规格冷却料(长条状铸锭)，冷却料外径仅为待铸金属铸锭直径的
。
第二步是进行超大规格或铸造成型困难的铜及铜合金铸锭的铸造。
参见图1和图2，DC（直接水冷铸造）铸造结晶器的结构组成包括：结晶器铜套1、结晶器水套2、结晶器进水口3、结晶器水腔4、铸锭外层二次冷却水5、1#铜液浇管6、2#铜液浇管6a、铜液7、铸锭心部一次冷却料8、超大规格铸锭11等部分组成。当园锭规格超过Ф600mm时，向结晶器中转注铜液的浇口数量可以增加至3-4个。
结晶器水腔4中的冷却水对结晶器中的铜液进行一次冷却，并在铸锭外部形成一层凝壳。水腔4中的冷却水从结晶器水套下部的水眼或者环形水道中以一定的角度喷出，对铸锭的外层进行二次冷却。
通过采用两点至多点供流的方式，分散液穴中的供流热源，并将浇管周围铜液高温区（13、14）和铸锭心部高温区15分离，使液穴横截面区域的温度分布更趋均匀，使铸锭液穴变浅、铸锭结晶前沿9趋向扁平，固液两相区10的厚度减薄，有利于铸锭凝固时排气、补缩。
在采用分散供流的基础上，在液穴中的浇管周围铜液高温区（13、14）和铸锭心部高温区15，加入与铸锭同质的冷却料，利用冷却料进入铜液后，升温、熔融吸取铜液中的热量，实现对液穴中的高温难冷却区域的有效冷却，使液穴变浅，固-液两相区变薄，甚至形成驼峰形的结晶前沿，铸锭凝固时排气顺畅、补缩及时，基本消除了大规格铸锭铸造时形成的气孔、疏松、裂纹缺陷。能有效解决液穴中的高温、难冷却区域的冷却问题，大大减小高温难冷却区与铸锭表面的温差应力，铸锭中不会形成扩展性裂纹。大规格铸锭铸造，采用两点供流方式进行冷却料冷却时，其一次冷却料与浇管位置分配示意见图2，其各部分组成为：结晶器进水口3、1#铜液浇管6、2#铜液浇管6a、铸锭心部一次冷却料8、浇管周围一次冷却料12、1#浇管周围铜液高温区13、2#浇管周围铜液高温区14、铸锭心部高温区15。
通过合理设定冷却料加入点和冷却料加入速度，冷却料的加入速度与铸锭的铸造速度相当，可以使液穴中的高温难冷却区的冷却速度与铸锭外壁区域的冷却速度匹配，在提高铸锭质量的同时，可以大大提高铸造速度，从而提高超大规格铸锭的生产效率和成材率。
在向液穴加入冷却料前，需要对冷却料的表面进行净化处理，不允许冷却料表面带有氧化皮、杂质、污物和水分。在向铜液中加入冷却料时，需防止暴露在空气中的金属冷却料发生氧化。可以在冷却料表面涂覆一层熔点较低的覆盖剂，该覆盖剂的组成可以包括：NaCl、KCl、CaCl2、硼砂、NaF、Na3AlF6等中的几种。
Claims (6)
1.一种铜及铜合金铸锭的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法包括：
第一步：制备与待铸铜及铜合金铸锭同质、尺寸比待铸铜及铜合金铸锭小的冷却料，冷却料外径仅为待铸铜及铜合金铸锭的 
；
第二步：在使用结晶器铸造待铸铜及铜合金铸锭的过程中，将所述冷却料加入到熔化的铜及铜合金中。
2.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，所述冷却料为长条形状。
3.根据权利要求1或2所述的铸造方法，其特征在于，在第二步中，使用结晶器进行铸造的过程中，采用两点至多点供流的方式，分散液穴中的供流热源。
4.根据权利要求1或2所述的铸造方法，其特征在于，所述冷却料的加入点设置在铸锭心部和浇管周围。
5.根据权利要求4所述的铸造方法，其特征在于，所述冷却料的加入速度与铸锭的铸造引出速度相当。
6.根据权利要求1或2或5所述的铸造方法，其特征在于，所述冷却料为一次铸锭，其材质与待铸大锭材质相同。
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