CN104831110B - 一种Cu‑Cr‑Ag合金结晶器铜板及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Cu‑Cr‑Ag合金结晶器铜板，含有0.1%～0.3%质量的金属铬，0.03%～0.05%质量的脱氧剂金属镁，0.08%～0.2%质量的金属银，99.56%～99.79%质量的金属铜,本发明还公开了一种Cu‑Cr‑Ag合金结晶器铜板的制备工艺，本发明具有很好的导热性能以及较高抗拉强度，同时还具有很高的软化温度，高抗热裂性能及良好的抗蠕变性能，延长了结晶器铜板的使用寿命，提高了板坯铸机的拉速，使得板坯的生产效率大大提高,是一种适合高拉速、高效率用于生产超低碳钢、硅钢、SPHC等多钢种连铸作业的新型高抗热裂结晶器铜板。
Description
技术领域
本发明属于连铸设备部件技术领域，特别涉及一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板及其制备工艺。
背景技术
随着国内钢铁企业对节能减排、转型升级、提升产品质量的提出，国内各钢铁企业纷纷提高设备生产效率，从连铸设备方面看就是提高连铸机的利用效率和提高铸机的拉速，板坯铸机的拉速由原来的0.5 ～ 1.5m/min 提高至1.2 ～ 2.8m/min，薄板连铸拉速更是提高至4.7~6m/ min;从连铸方面看就是提高连铸机的利用效率和提高铸机的拉速，从而降低生产成本，这对连铸结晶器的核心部件结晶器铜板的材质要求更加高，其核心是在高拉速下大幅提高结晶器铜板的使用寿命及高温抗蠕变性能，现有的结晶器铜板主要有Ag-Cu材料结晶器铜板和Cu-Cr-Zr结晶器铜板；Ag-Cu铜板由于再结晶温度低，强度低，随着拉速的提高，已经显现出其性能的不足，出现铜板高温蠕变、严重热裂导致寿命降低；Cu-Cr-Zr铜板其材料的强度虽高，但是导热性能差也难以满足高拉速结晶器的需要。因此在这种趋势下，尤其需要发明一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板。因此迫切需要一种导热性比Cu-Cr-Zr结晶器铜板高，强度比Ag-Cu结晶器铜板高，耐磨性能更好的结晶器铜板，用于高拉速、高效率生产超低碳钢、硅钢、SPHC等多钢种连铸作业。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，目的是提供一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板及其制备工艺，该铜板具有良好的导电导热性能，较高的强度和耐磨性，以及良好的抗热裂性能，从而能有效地解决了结晶器铜板耐磨性差，热裂严重、过钢量低的现状。
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板，含有0.1% ～ 0.3% 质量的金属铬，0.03% ～0.05% 质量的脱氧剂金属镁，0.08% ～ 0.2% 质量的金属银，99.56% ～ 99.79%质量的金属铜。
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及真空熔炼和真空浇铸的工艺参数如下：
金属铬质量百分比：0.1% ～ 0.3%，
金属银质量百分比：0.08% ～ 0.2%，
脱氧剂金属镁质量百分比：0.03% ～ 0.05%，
金属铜质量百分比：99.56% ～ 99.79%，
精炼真空度：≤30Pa，
耐火漏斗孔径：36mm，
精炼温度：1380℃，
充入氩气后真空度：－ 0.08MPa，
浇注温度：1260℃～ 1280℃ ；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其热锻工艺如下：
热锻加热时间：2.5h ～ 3h，
始锻温度：880℃～ 920℃，
锻造变形量：25mm ～ 30mm，
终锻温度：600℃～ 650℃ ；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其固熔工艺如下：
固熔温度：880℃～ 950℃，
固熔时间：1h ～ 2h,
冷却水温度：20℃～ 30℃，
从出炉到下水时间：30S ～ 60S ；
d．将固熔后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其冷轧工艺如下：
冷轧总变形量：15%～ 20%，
冷轧单次下轧量：2.5mm ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其时效处理工艺如下：
时效温度：430℃～ 520℃，
时效时间：3h ～ 5h；
f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
本发明是为了克服Cu-Cr-Zr结晶器铜板的导热性较差，Ag-Cu结晶器铜板的强度较低的缺点，提供了一种具有很好的导热性能以及较高抗拉强度的Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板，同时还具有很高的软化温度，高抗热裂性能及良好的抗蠕变性能，延长了结晶器铜板的使用寿命，提高了板坯铸机的拉速，使得板坯的生产效率大大提高。
本发明是这样实现的，首先采用了全新的配方，即在传统的金属铬、金属镁和金属铜当中加入了适量的金属银，其质量百分比为：金属铬质量百分比：0.1% ～ 0.3%，金属银质量百分比：0.06% ～ 0.15%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.03% ～ 0.05%，金属铜质量百分比：99.56% ～ 99.79%，铬是沉淀强化元素，可在单相纯铜基体沉淀、析出大量细小均匀弥散质点，其作用是提高板材温度与高温的力学性能和传导性能，强化金属组织，但是在添加量中需要严格控制含量，含量过高时会使得导电导热性能变坏，过低会使得力学性能达不到要求。镁是有限固溶元素，微量时降低铜合金的热传导性能较少，但是能提高铜合金的抗高温氧化性能以及在熔炼铜水时具有脱氧的作用，添加量需要严格控制，以免过多时使得铜合金的热传导性能降低。金属银的化学性质稳定，活跃性低，价格贵，导热、导电性能很好，不易受化学药品腐蚀，质软，富延展性，银在铜合金中可以增加其热传导性能和延伸率，降低铬和镁对铜合金性能的影响，使得铜合金的热传递性能较传统未加银的铜合金提高将近10%，提高了板坯在结晶器铜板内的热传递效率。三种金属元素的结合，保证材料具有较高的致密度以及良好的导电导热性能、明显的时效强化效果和良好的抗蠕变性能，并且具有高抗热裂的性能，保证板坯铸机的高拉速需求，降低高温对结晶器铜板强度的影响，满足板坯的生产需求，加快生产进度。
其次对生产工艺进行了改进，真空熔炼使得铜水沸腾，利于易发挥性的杂质的析出，提高了铜液的纯度，此时加入镁、银和铬，形成Cu-Cr-Ag合金液，对于成分的控制精度更高，合金元素在真空环境下熔炼不易氧化，成分均匀利于铜板的传导性与机械性能的提高。真空度控制在30Pa以下，使得真空的效果更好，对于Cu-Cr-Ag合金的性能提升更高，耐火漏斗孔径设置在36mm，也便于提高Cu-Cr-Ag合金的性能，精炼温度：1380℃，浇注温度：1260℃～ 1280℃，保证铬能与铜液充分反应。
在Cu-Cr-Ag合金浇铸成铸坯之后确定锻造变形方向对其进行热锻处理，始锻温度为880℃～ 920℃，相比于之前的工艺保证了其高温强度，热锻主要是减小Cu-Cr-Ag合金的变形抗力，改变其铸态结构，在热锻过程中经过再结晶，粗大的铸态组织变成细小晶粒的新组织，并减少铸态结构的缺陷，提高机械性能。然后将Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，固溶温度为880℃～ 950℃，固溶处理是将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理，主要是改善Cu-Cr-Ag合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备，使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工或成型，结晶器铜板在高温下工作，因此需要有较高的固溶温度以获得较大的晶粒度，可以具有较好的高温持久和蠕变性能。固溶处理之后对Cu-Cr-Ag合金铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，冷轧总变形量为15%～ 20%，进行连续冷变形引起合金冷作硬化使其强度、硬度上升，经过三个步骤之后，Cu-Cr-Ag合金的布氏硬度、抗拉强度、软化温度以及延伸率会大大提高。
将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，时效处理之后的合金母材硬度和强度会再次增加，最后利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出不同的形状，具有冷却水槽等不同的结构的各类型连铸用结晶器铜板，在高拉速连铸机上代替现有的Cu-Cr-Zr及Cu-Ag材质的结晶器铜板。
本发明通过创新添加合金类别配比，并采用真空熔炼、真空铸锭、热锻、固熔、冷作硬化、热处理等工艺提高产品材料的性能，通过先进的加工方法，从而制造出一种新型的高导热、高耐温性能的高抗热裂结晶器铜板。研发出来的高寿命结晶器铜板其强度比现有结晶器铜板的材质Cu-Ag高，耐磨性能良好，具有较高的再结晶温度，材质高温抗蠕变能力也得到增强；并具有良好的导电导热性能，其导电性能远高于其传统的结晶器铜板Cu-Cr-Zr；Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板由于其具有高导热性、高强度、高耐温等性能，从而解决高拉速连铸结晶器铜板热裂问题，提高了结晶器铜板的使用寿命，大大减少了结晶器的非正常下线频率，增加了铜板修复次数，降低生产成本，同时提高了连铸坯机的作业率和铸坯质量，保证生产稳定运行。新型Cu-Cr-Ag合金板材制作的结晶器在连铸机上使用情况是窄边板过钢寿命620000吨，宽边板过钢寿命1500000吨，板坯铸机的拉速提高到1.6 ～ 2.8m/min；在CSP连铸机上使用寿命为由原来的10万吨提高到20万吨，拉速由3.8～4.2 m/min提高至4.8～6m/min；是一种适合高拉速、高效率用于生产超低碳钢、硅钢、SPHC等多钢种连铸作业的新型高抗热裂结晶器铜板。
本发明与现有技术综合性能对比情况如下：
具体实施方式
实施例一：
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及工艺如下：
金属铬质量百分比：0.2%，金属银质量百分比：0.14%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.04%，金属铜质量百分比：99.62%，
精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1380℃，充入氩气后真空度：－ 0.08MPa，浇注温度：1260℃ ；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其工艺如下：
热锻加热时间：3h，始锻温度：910℃，锻造变形量：28mm，终锻温度：630℃ ；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其工艺如下：
固熔温度：920℃，固熔时间：1.5h,冷却水温度：25℃，从出炉到下水时间：50S ；
d．将固熔后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其工艺如下：
冷轧总变形量：18%，冷轧单次下轧量：2.5mm ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其工艺如下：
时效温度：510℃，时效时间：4.5h；
f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
实施例二：
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及工艺如下：
金属铬质量百分比：0.1%，金属银质量百分比：0.14%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.04%，金属铜质量百分比：99.72%，
精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1380℃，充入氩气后真空度：－ 0.08MPa，浇注温度：1260℃ ；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其工艺如下：
热锻加热时间：3h，始锻温度：910℃，锻造变形量：28mm，终锻温度：630℃ ；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其工艺如下：
固熔温度：920℃，固熔时间：1.5h,冷却水温度：25℃，从出炉到下水时间：50S ；
d．将固熔后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其工艺如下：
冷轧总变形量：18%，冷轧单次下轧量：2.5mm ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其工艺如下：
时效温度：510℃，时效时间：4.5h；
f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
实施例三：
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及工艺如下：
金属铬质量百分比：0.2%，金属银质量百分比：0.8%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.04%，金属铜质量百分比：99.68%，
精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1380℃，充入氩气后真空度：－ 0.08MPa，浇注温度：1260℃ ；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其工艺如下：
热锻加热时间：3h，始锻温度：910℃，锻造变形量：28mm，终锻温度：630℃ ；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其工艺如下：
固熔温度：920℃，固熔时间：1.5h,冷却水温度：25℃，从出炉到下水时间：50S ；
d．将固熔后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其工艺如下：
冷轧总变形量：18%，冷轧单次下轧量：2.5mm ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其工艺如下：
时效温度：510℃，时效时间：4.5h；
f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
实施例四：
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及工艺如下：
金属铬质量百分比：0.2%，金属银质量百分比：0.14%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.03%，金属铜质量百分比：99.63%，
精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1380℃，充入氩气后真空度：－ 0.08MPa，浇注温度：1260℃ ；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其工艺如下：
热锻加热时间：3h，始锻温度：910℃，锻造变形量：28mm，终锻温度：630℃ ；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其工艺如下：
固熔温度：920℃，固熔时间：1.5h,冷却水温度：25℃，从出炉到下水时间：50S ；
d．将固熔后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其工艺如下：
冷轧总变形量：18%，冷轧单次下轧量：2.5mm ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其工艺如下：
时效温度：510℃，时效时间：4.5h；
f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
实施例五：
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及工艺如下：
金属铬质量百分比：0.25%，金属银质量百分比：0.15%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.04%，金属铜质量百分比：99.56%，
精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1380℃，充入氩气后真空度：－ 0.08MPa，浇注温度：1260℃ ；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其工艺如下：
热锻加热时间：3h，始锻温度：910℃，锻造变形量：28mm，终锻温度：630℃ ；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其工艺如下：
固熔温度：920℃，固熔时间：1.5h,冷却水温度：25℃，从出炉到下水时间：50S ；
d．将固熔后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其工艺如下：
冷轧总变形量：18%，冷轧单次下轧量：2.5mm ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其工艺如下：
时效温度：510℃，时效时间：4.5h；
f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
实施例一至五是对Cu-Cr-Ag合金的材料配比进行改变，其制作工艺保持不变，具体数据如下：
| 具体实施例 | 布氏硬度 | 抗拉强度 | 延伸率 | 导电率 | 软化温度 | 屈服强度 |
| 实施例一 | 120HB | 370MPa | 25% | 57 | 590℃ | 300MPa |
| 实施例二 | 95HB | 310MPa | 25% | 55 | 520℃ | 240MPa |
| 实施例三 | 115HB | 330MPa | 22% | 48 | 530℃ | 290MPa |
| 实施例四 | 115HB | 320MPa | 23% | 52 | 510℃ | 285MPa |
| 实施例五 | 110HB | 335MPa | 18% | 53 | 520℃ | 285MPa |
从上表可以看出在制作工艺不变时，当金属铬质量百分比：0.2%，金属银质量百分比：0.14%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.04%，金属铜质量百分比：99.62%，其布氏硬度可达到120HB，抗拉强度370MPa，延伸率25%，导电率达到57，软化温度570℃，屈服强度为300MPa，其综合性能为最好。
实施例六
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及工艺如下：
金属铬质量百分比：0.2%，金属银质量百分比：0.14%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.04%，金属铜质量百分比：99.62%，
精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1380℃，充入氩气后真空度：－ 0.08MPa，浇注温度：1260℃ ；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其工艺如下：
热锻加热时间：3h，始锻温度：910℃，锻造变形量：28mm，终锻温度：630℃ ；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其工艺如下：
冷轧总变形量：18%，冷轧单次下轧量：2.5mm ；
d．将冷轧后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其工艺如下：
固熔温度：920℃，固熔时间：1.5h,冷却水温度：25℃，从出炉到下水时间：50S ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其工艺如下：
时效温度：510℃，时效时间：4.5h；
f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
实施例六是对固熔和冷轧采取不同的先后顺序得到的Cu-Cr-Ag合金，先进行冷轧，在进行固熔，具体数据如下：
| 实施例 | 布氏硬度 | 抗拉强度 | 延伸率 | 导电率 | 软化温度 | 屈服强度 |
| 实施例六 | 65HB | 280MPa | 18% | 53 | 520℃ | 190MPa |
由上表可以看出冷轧放在固熔前边进行，会对Cu-Cr-Ag合金的综合性能产生影响，通过与实施例一的对比可以明显看出将固熔放在冷轧前边是对技术的一项重要改进，保证了Cu-Cr-Ag合金的综合性能的全面提升。
实施例七
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及工艺如下：
金属铬质量百分比：0.2%，金属银质量百分比：0.14%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.04%，金属铜质量百分比：99.62%，
精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1380℃，充入氩气后真空度：－ 0.08MPa，浇注温度：1260℃ ；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其工艺如下：
热锻加热时间：3h，始锻温度：880℃，锻造变形量：28mm，终锻温度：630℃ ；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其工艺如下：
固熔温度：920℃，固熔时间：1.5h,冷却水温度：25℃，从出炉到下水时间：50S ；
d．将固熔后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其工艺如下：
冷轧总变形量：18%，冷轧单次下轧量：2.5mm ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其工艺如下：
时效温度：510℃，时效时间：4.5h；
f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
实施例八
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及工艺如下：
金属铬质量百分比：0.2%，金属银质量百分比：0.14%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.04%，金属铜质量百分比：99.62%，
精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1380℃，充入氩气后真空度：－ 0.08MPa，浇注温度：1260℃ ；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其工艺如下：
热锻加热时间：3h，始锻温度：910℃，锻造变形量：28mm，终锻温度：630℃ ；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其工艺如下：
固熔温度：880℃，固熔时间：1.5h,冷却水温度：25℃，从出炉到下水时间：50S ；
d．将固熔后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其工艺如下：
冷轧总变形量：18%，冷轧单次下轧量：2.5mm ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其工艺如下：
时效温度：510℃，时效时间：4.5h；
f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
实施例九
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及工艺如下：
金属铬质量百分比：0.2%，金属银质量百分比：0.14%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.04%，金属铜质量百分比：99.62%，
精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1380℃，充入氩气后真空度：－ 0.08MPa，浇注温度：1260℃ ；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其工艺如下：
热锻加热时间：3h，始锻温度：910℃，锻造变形量：28mm，终锻温度：630℃ ；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其工艺如下：
固熔温度：920℃，固熔时间：1.5h,冷却水温度：25℃，从出炉到下水时间：50S ；
d．将固熔后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其工艺如下：
冷轧总变形量：15%，冷轧单次下轧量：2.5mm ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其工艺如下：
时效温度：510℃，时效时间：4.5h；
f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
实施例十
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及工艺如下：
金属铬质量百分比：0.2%，金属银质量百分比：0.14%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.04%，金属铜质量百分比：99.62%，
精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1380℃，充入氩气后真空度：－ 0.08MPa，浇注温度：1260℃ ；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其工艺如下：
热锻加热时间：3h，始锻温度：910℃，锻造变形量：28mm，终锻温度：630℃ ；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其工艺如下：
固熔温度：920℃，固熔时间：1.5h,冷却水温度：25℃，从出炉到下水时间：50S ；
d．将固熔后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其工艺如下：
冷轧总变形量：18%，冷轧单次下轧量：2.5mm ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其工艺如下：
时效温度：430℃，时效时间：3h；
f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
实施例七到实施例十是保证Cu-Cr-Ag合金金属铬质量百分比：0.2%，金属银质量百分比：0.14%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.04%，金属铜质量百分比：99.62%不变的情况下对工艺参数进行改变，与实施例一进行比较，可以看出在工艺参数改变时对Cu-Cr-Ag合金的整体性能有所影响，会降低合金的各性能。具体如下表所示：
| 具体实施例 | 布氏硬度 | 抗拉强度 | 延伸率 | 导电率 | 软化温度 | 屈服强度 |
| 实施例七 | 110HB | 350MPa | 23% | 54 | 540℃ | 290MPa |
| 实施例八 | 110HB | 340MPa | 21% | 55 | 510℃ | 270MPa |
| 实施例九 | 100HB | 320MPa | 22% | 51 | 520℃ | 280MPa |
| 实施例十 | 95HB | 310MPa | 24% | 52 | 515℃ | 265MPa |
实施例十一：
一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，它包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及工艺如下：
金属铬质量百分比：0.2%，金属银质量百分比：0.14%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.04%，金属铜质量百分比：99.62%，
精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1350℃，充入氩气后真空度：－ 0.08MPa，浇注温度：1260℃ ；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其工艺如下：
热锻加热时间：3h，始锻温度：910℃，锻造变形量：28mm，终锻温度：630℃ ；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其工艺如下：
固熔温度：920℃，固熔时间：1.5h,冷却水温度：25℃，从出炉到下水时间：50S ；
d．将固熔后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其工艺如下：
冷轧总变形量：18%，冷轧单次下轧量：2.5mm ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其工艺如下：
时效温度：510℃，时效时间：4.5h；
f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。
实施例十一是对精炼温度进行更改，造成了布氏硬度、抗拉强度、屈服强度的下降，因此精炼温度保持在1380℃是很有必要的。具体如下表所示：
| 实施例 | 布氏硬度 | 抗拉强度 | 延伸率 | 导电率 | 软化温度 | 屈服强度 |
| 实施例十一 | 115HB | 340MPa | 25% | 55 | 540℃ | 290MPa |
通过实施例一到实施例十一的数据展示，本发明是在材料配比、工艺流程及工艺参数三者结合的情况下才使得Cu-Cr-Ag合金的总体性能参数拥有质的飞跃，达到布氏硬度120HB、抗拉强度370MPa、延伸率25%、导电率57、软化温度590℃、屈服强度300MPa，尤其是导电率和软化温度的提升最大，提升了结晶器铜板的热传导性能，与现有技术拉开较大的差距，保证板坯铸机的拉速大大提升。
本发明通过创新添加合金类别配比，并采用真空熔炼、真空铸锭、热锻、固熔、冷作硬化、热处理等工艺提高产品材料的性能，通过先进的加工方法，从而制造出一种新型的高导热、高耐温性能的高抗热列结晶器铜板。研发出来的高寿命结晶器铜板其强度比现有结晶器铜板的材质Cu-Ag高，耐磨性能良好，具有较高的再结晶温度，材质高温抗蠕变能力也得到增强；并具有良好的导电导热性能，其导电性能远高于其传统的结晶器铜板Cu-Cr-Zr；Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板由于其具有高导热性、高强度、高耐温等性能，从而解决高拉速连铸结晶器铜板热裂问题，提高了结晶器铜板的使用寿命，大大减少了结晶器的非正常下线频率，增加了铜板修复次数，降低生产成本，同时提高了连铸坯机的作业率和铸坯质量，保证生产稳定运行。新型Cu-Cr-Ag合金板材制作的结晶器在我厂使用情况是窄边板过钢寿命620000吨，宽边板过钢寿命1500000吨，板坯铸机的拉速提高到4.8～6m/min，是一种适合高拉速、高效率用于生产超低碳钢、硅钢、SPHC等多钢种连铸作业的新型高抗热裂结晶器铜板。
Claims (1)
1.一种Cu-Cr-Ag合金结晶器铜板，其特征在于：含有0.1% ～0.2% 质量的金属铬，0.03% ～0.04% 质量的脱氧剂金属镁，0.08% ～0.14% 质量的金属银，99.56% ～99.79%质量的金属铜；其制备工艺，包括如下步骤：
a. 经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Cr-Ag合金的铸坯，其合金配方及真空熔炼和真空浇铸的工艺参数如下：
金属铬质量百分比：0.1% ～0.2%，
金属银质量百分比：0.08% ～0.14%，
脱氧剂金属镁质量百分比：0.03% ～0.04%，
金属铜质量百分比：99.56% ～99.79%，
精炼真空度：≤30Pa，
耐火漏斗孔径：36mm，
精炼温度：1380℃，
充入氩气后真空度：－0.08MPa，
浇注温度：1260℃～1280℃；
b．确定锻造变形方向后将Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行热锻，其热锻工艺如下：
热锻加热时间：2.5h ～3h，
始锻温度：880℃～920℃，
锻造变形量：25mm ～30mm，
终锻温度：600℃～650℃；
c．将热锻后的Cu-Cr-Ag合金板材进行固熔处理，其固熔工艺如下：
固熔温度：880℃～950℃，
固熔时间：1h ～2h,
冷却水温度：20℃～30℃，
从出炉到下水时间：30S ～60S ；
d．将固熔后的Cu-Cr-Ag 合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Cr-Ag合金板材，其冷轧工艺如下：
冷轧总变形量：15%～20%，
冷轧单次下轧量：2.5mm ；
e．将冷轧处理后的Cu-Cr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其时效处理工艺如下：
时效温度：430℃～520℃，
时效时间：3h ～5h。
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