CN103409651A - 真空熔炼中消除铜铬锆合金棒表面产生冷豆或气孔的方法 - Google Patents

Abstract

一种真空熔炼中消除铜铬锆合金棒表面产生冷豆或气孔的方法，将处理或是预热好的钢模及浇口杯放入台车炉内进行预热，在500kg的真空感应炉内加入电解Cu和金属Cr，在功率在600kW、频率1000Hz、真空度6.67×10^-2Pa下进行粗炼并使其完全溶化，然后再加入经铜箔包裹的海绵Zr并将炉温控制在1200～1250℃实施精炼铜铬锆合金液，经炉前快速分析后待用，之后将铜铬锆合金液通过浇口杯将其浇注到钢模内，冷却至室温时得到表面无冷豆或气孔的铜铬锆合金棒，浇注出的铜铬锆合金棒能直接用于后续热挤压或是锻造，免除了车削剥皮工序，使成铜铬锆合金棒的成材率提高到90%以上，节约了制造成本。

Description

真空熔炼中消除铜铬锆合金棒表面产生冷豆或气孔的方法

技术领域

本发明属于真空熔炼技术领域，特别是一种真空熔炼中消除铜铬锆合金棒表面产生冷豆或气孔的方法。

背景技术

铜铬锆合金是在铜基体中添加微量铬、锆元素而形成的一种合金，在大气环境下，铬和锆的氧化非常严重，烧损大，成份极不好控制，而且造渣量多，易导致铸锭表面产生冷豆或气孔现象，因此铜铬锆合金棒通常多采用真空感应熔炼获得。

非真空条件下熔铸铜铬锆合金棒时往往使用木炭、氯盐等覆盖铜铬锆合金液，以避免大气与铜铬锆合金液接触而引起氧化现象，但锆的烧损量不易控制。

目前大部分生产厂家是在真空熔炼之后直接浇注铜铬锆合金棒，凝固后的铜铬锆合金棒经脱模后根据其表面产生的冷豆或气孔情况进行适量车削剥皮，浇注出的铜铬锆合金棒因其晶粒较粗大、强度不高等原因，一般很少直接用于加工成品，将车削剥皮后的铜铬锆合金棒进行热挤压或是锻造后使其晶粒变细小，可以提高其强度和电导率并用于加工成品，因此车削剥皮后的铜铬锆合金棒仅此一道工序就使其成材率降到70%以下。

冷豆是在浇注过程中在铜铬锆合金棒表面产生的一个个小凹坑，每个小凹坑内存在球状金属物，冷豆小的尺寸一般在0.5mm左右，大的尺寸可达4.0～5.0mm。冷豆形成的原因主要是由于在浇注过程中，飞溅的铜铬锆合金液遇到较冷的钢模而快速冷却，若铜铬锆合金液的浇注速度控制不当且不能将所形成的飞溅快速熔化，在铜铬锆合金棒的表面就会产生冷豆缺陷。

气孔是在铜铬锆合金棒表面或者皮下产生的空心小孔，气孔形成的原因主要是所用耐火材料或是钢模表面存在水、气等导致。

对于真空感应熔炼中如何能消除浇注出的铜铬锆合金棒表面不产生冷豆或气孔现象的方法，至今未见相关报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种真空熔炼中消除铜铬锆合金棒表面产生冷豆或气孔的方法，通过该方法可以在铜铬锆合金液浇注过程中和浇注完毕之后所产生的铜铬锆合金棒表面无冷豆或气孔，能直接用于铜铬锆合金棒的后续热挤压或是锻造，免除了车削剥皮工序，使成铜铬锆合金棒的成材率提高到90%以上。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种真空熔炼中消除铜铬锆合金棒表面产生冷豆或气孔的方法，真空熔炼涉及到500kg真空感应炉、功率、频率，铜铬锆合金棒按重量百分比的含量配比是：Cr：1.0%，Zr：0.15%，其余为Cu与不可避免的杂质，真空熔炼后浇注铜铬锆合金棒的过程中使用到钢模、浇口杯及台车炉，真空熔炼及浇注过程中使用到常规工艺，本发明的特征如下：

先在500kg的真空感应炉内加入电解Cu和金属Cr，将真空感应炉功率控制在600kW、频率控制在1000Hz并在真空感应炉的真空度达到6.67×10^-2Pa时对电解Cu和金属Cr进行粗炼并使其完全溶化，然后再加入经铜箔包裹的海绵Zr并将真空感应炉的炉温控制在1200～1250℃实施精炼铜铬锆合金液，经炉前快速分析后待用，所述铜铬锆合金液的含量配比符合Cr：1.0%、Zr：0.15%、其余为Cu与不可避免的杂质，所述铜铬锆合金液的真空熔炼过程中需做如下准备工作：

①将内径245mm的钢模用石墨粉进行粉刷均匀，粉刷完毕后将钢模放入台车炉内进行预热，所述预热的温度控制在60～90℃，所述预热的时间不少于3小时；

②将浇口杯放入台车炉内进行预热，所述预热的温度控制在300～400℃，所述预热的时间不少于3小时；

之后将上述所述铜铬锆合金液通过②的浇口杯将其浇注到①的钢模内，浇注时注意控制所述铜铬锆合金液的浇注速度，所述浇注速度以所述铜铬锆合金液不断流、不溢出②的浇口杯为准，直至钢模内被浇注满为止；

待钢模内的铜铬锆合金棒冷却至室温时因其得到收缩使钢模和铜铬锆合金棒自动分离，将钢模吊起即可得到表面无冷豆或气孔的铜铬锆合金棒。

由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：

1、本发明的方法简单可靠，将处理或是预热好的钢模及浇口杯放入台车炉内进行预热，待500kg的真空感应炉内精炼脱氧后再实施浇注，在所述浇注速度下可以得到表面光滑、无冷豆、气孔的铜铬锆合金棒。

2、通过本发明所浇注出的铜铬锆合金棒能直接用于后续热挤压或是锻造，免除了车削剥皮工序，使成铜铬锆合金棒的成材率提高到90%以上，节约了制造成本。

具体实施方式

本发明是一种真空熔炼中消除铜铬锆合金棒表面产生冷豆或气孔的方法，通过该方法可以在铜铬锆合金液浇注过程中和浇注完毕之后所产生的铜铬锆合金棒表面无冷豆或气孔，能直接用于铜铬锆合金棒的后续热挤压或是锻造，免除了车削剥皮工序，使成铜铬锆合金棒的成材率提高到90%以上。

有关冷豆或气孔的形成原因已在背景技术中陈述，不另赘述，本发明不研究冷豆或气孔是如何形成的，只研究在真空感应熔炼中如何能消除浇注出的铜铬锆合金棒表面不产生冷豆或气孔现象。

本发明的真空熔炼涉及到500kg真空感应炉、功率、频率。

铜铬锆合金棒按重量百分比的含量配比是：Cr：1.0%，Zr：0.15%，其余为Cu与不可避免的杂质。

真空熔炼后浇注铜铬锆合金棒的过程中使用到钢模、浇口杯及台车炉，真空熔炼及浇注过程中使用到常规工艺。

本发明的方法如下：

先在500kg的真空感应炉内加入电解Cu和金属Cr，将真空感应炉功率控制在600kW、频率控制在1000Hz并在真空感应炉的真空度达到6.67×10^-2Pa时对电解Cu和金属Cr进行粗炼并使其完全溶化，然后再加入经铜箔包裹的海绵Zr并将真空感应炉的炉温控制在1200～1250℃实施精炼铜铬锆合金液，经炉前快速分析后待用，所述铜铬锆合金液的含量配比符合Cr：1.0%、Zr：0.15%、其余为Cu与不可避免的杂质，根据上述含量配比来控制电解Cu、金属Cr以及海绵Zr的加入量，这对本领域的普通技术人员是显而已知的。

所述铜铬锆合金液的真空熔炼过程中需做如下准备工作：

①将内径245mm的钢模用石墨粉进行粉刷均匀，粉刷完毕后将钢模放入台车炉内进行预热，所述预热的温度控制在60～90℃，所述预热的时间不少于3小时，比如所述预热的温度控制在80℃而其时间为4小时。

②将浇口杯放入台车炉内进行预热，所述预热的温度控制在300～400℃，所述预热的时间不少于3小时，比如所述预热的温度控制在350℃而其时间为4小时。

之后将上述所述铜铬锆合金液通过②的浇口杯将其浇注到①的钢模内，浇注时注意控制所述铜铬锆合金液的浇注速度，所述浇注速度以所述铜铬锆合金液不断流、不溢出②浇口杯为准，这需要经验和判断力以及对铜铬锆合金的流动性有充分了解才能做到，直至钢模内被浇注满为止。

待钢模内的铜铬锆合金棒冷却至室温时因其得到收缩使钢模和铜铬锆合金棒自动分离，将钢模吊起即可得到表面无冷豆或气孔的铜铬锆合金棒。

上述方法中的未尽事宜与真空熔炼及浇注过程中使用到常规工艺相同。

通过上述真空感应炉的相关参数控制及所述铜铬锆合金液的含量配比，在钢模和浇口杯的所述预热干预下，本发明所浇注出的铜铬锆合金棒由于其表面未产生冷豆或气孔现象，因此所浇注出的铜铬锆合金棒能直接用于后续热挤压或是锻造，免除了由于冷豆或气孔而产生的车削剥皮工序，使铜铬锆合金棒的成材率可以提高到90%以上，节约了制造成本，产生的积极效果是显而已知的，也是本领域技术人员所不能预见的。

公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是：本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (1)

1.一种真空熔炼中消除铜铬锆合金棒表面产生冷豆或气孔的方法，真空熔炼涉及到500kg真空感应炉、功率、频率，铜铬锆合金棒按重量百分比的含量配比是：Cr：1.0%，Zr：0.15%，其余为Cu与不可避免的杂质，真空熔炼后浇注铜铬锆合金棒的过程中使用到钢模、浇口杯及台车炉，真空熔炼及浇注过程中使用到常规工艺，其特征是：

先在500kg的真空感应炉内加入电解Cu和金属Cr，将真空感应炉功率控制在600kW、频率控制在1000Hz并在真空感应炉的真空度达到6.67×10^-2Pa时对电解Cu和金属Cr进行粗炼并使其完全溶化，然后再加入经铜箔包裹的海绵Zr并将真空感应炉的炉温控制在1200～1250℃实施精炼铜铬锆合金液，经炉前快速分析后待用，所述铜铬锆合金液的含量配比符合Cr：1.0%、Zr：0.15%、其余为Cu与不可避免的杂质，所述铜铬锆合金液的真空熔炼过程中需做如下准备工作：

①将内径245mm的钢模用石墨粉进行粉刷均匀，粉刷完毕后将钢模放入台车炉内进行预热，所述预热的温度控制在60～90℃，所述预热的时间不少于3小时；

②将浇口杯放入台车炉内进行预热，所述预热的温度控制在300～400℃，所述预热的时间不少于3小时；

之后将上述所述铜铬锆合金液通过②的浇口杯将其浇注到①的钢模内，浇注时注意控制所述铜铬锆合金液的浇注速度，所述浇注速度以所述铜铬锆合金液不断流、不溢出②的浇口杯为准，直至钢模内被浇注满为止；

待钢模内的铜铬锆合金棒冷却至室温时因其得到收缩使钢模和铜铬锆合金棒自动分离，将钢模吊起即可得到表面无冷豆或气孔的铜铬锆合金棒。