CN108300891A - 一种多路连续铜及铜合金板材铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路连续铜及铜合金板材铸造方法，包括以下重量份的原料：纯铜、高纯锑、磷、高纯砷、高纯硅粉、氧化铝和铜抗氧化剂,其生产流程为备料：按一定的配方比例称取铜合金的各种原料，备用；熔料：将纯铜、高纯锑、磷、高纯砷、高纯硅粉、氧化铝和铜抗氧化剂依次加入到高温熔炉中，加热至1500～1600℃，使其全部熔化，搅拌均匀后形成铜合金熔体；铜合金板材成型；热轧；铣面；精轧；铣面成型；本发明在铜中加入了高纯锑、磷、高纯砷、高纯硅粉、氧化铝和铜抗氧化剂，有效提升了铜的抗氧化性，耐磨性，硬度，耐腐蚀性和耐热性，同时也有效简化了铜合金钢板的成型工艺，提升了企业的生产效率，也提升了产品的质量。

Description

一种多路连续铜及铜合金板材铸造方法

技术领域

本发明涉及铜合金技术领域，具体为一种多路连续铜及铜合金板材铸造方法。

背景技术

在金属材料领域中，耐蚀铜合金作为低成本耐蚀材料一直受到普遍重视，而其中应用最广泛的当属耐蚀黄铜。一方面，其金黄的色泽使得其成为流通领域和装饰领域中最有前景的仿金材料，其产品涉及到流通货币和纪念币、精美饰品饰物、豪华建筑的室内外装潢、工艺美术制品、旅游纪念品等；另一方面，其良好的耐蚀性能和抗生物污染性能使其在海洋、船舶和热电等领域发挥着重要的作用，其产品包括凝器管、蒸汽管、耐腐蚀导管、高压网、船舶零件、海水养殖网箱及其他在腐蚀介质中工作的零件等。现有的铜合金抗氧化性，耐磨性，硬度，耐腐蚀性和耐热性差，加工工艺复杂。

所以，如何设计一种多路连续铜及铜合金板材铸造方法，成为我们当前要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多路连续铜及铜合金板材铸造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多路连续铜及铜合金板材，包括以下重量份的原料：纯铜70-85份、高纯锑1-3份、磷0.1-0.3份、高纯砷0.2-0.4份、高纯硅粉0.5-0.7份、氧化铝5-8份和铜抗氧化剂2-3份。

根据上述技术方案，所述高纯锑的制备方法为首先将锑原料破碎为第一尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第一质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第一温度保温第一时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；接着将除砷后的锑破碎为第二尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第二质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第二温度保温第二时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；最后将除砷后的锑破碎为第三尺寸的锑块，然后将锑块和除铅剂按第三质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第三温度保温第三时间，随后停炉降温取出物料，铅以固态渣形式留在炉中，即可得到高纯锑。

根据上述技术方案，所述高纯砷的制备方法为首先将砷原料装入升华炉中，在规定真空度、升华温度下使砷原料中的砷升华，升华后的砷蒸汽在规定冷凝温度下冷凝，以获得提纯砷；接着将提纯砷装入氯化炉中，通入氯气并升温，以使提纯砷与氯气反应，生成三氯化砷；再接着将三氯化砷通入脱氯塔中，升温将三氯化砷蒸出，蒸出三氯化砷经过脱氯塔保温段之后而获得除杂三氯化砷；之后将除杂三氯化砷通入精馏釜中，升温使得除杂三氯化砷蒸发，蒸发的三氯化砷经过精馏釜保温段之后而获得提纯三氯化砷；接着将提纯三氯化砷通入还原炉中，通入氢气，加热升温，以使三氯化砷与氢气进行反应，获得还原砷；最后将还原砷通入另一升华炉中，在给定真空度、升华温度下使得还原砷升华，以获得还原砷蒸汽，之后还原砷蒸汽在给定冷凝温度下冷凝，以获得高纯砷。

根据上述技术方案，所述铜抗氧化剂，包括以下重量份的原料：羟基乙叉二膦酸50-100份、乙醇50-100份、过氧化氢80-150份、缓蚀剂20-40份、异硫氰酸酯10-20份、烷基硫酸盐8-15份、钼酸钠10-20份、三聚磷酸钠8-12份和余量为水，将称取的组分放入反应器，加水至1L，然后在常温下搅拌10-20分钟即得铜抗氧化剂。

根据上述技术方案，所述氧化铝的制备方法为首先用碳酸钠溶液浸取活化粉煤灰中的Al₂O₃，得NaAlO₂溶液；接着将NaAlO₂溶液浓缩，得到高浓度NaAlO₂溶液，向高浓度NaAlO₂溶液中通入空气与CO₂的混合气体或CO₂气体，至pH为9～11，得沉淀，再将沉淀过滤、洗涤、干燥，即得氢氧化铝；最后将氢氧化铝于800～1500℃煅烧，得氧化铝。

根据上述技术方案，所述高纯硅粉的制备方法为首先将不同含量的过共晶铝硅合金原料磨成100目的细粉，并研磨均匀，然后压块，并以氩气为保护气氛，在温度为670～2500℃下进行加热至熔化，反应时间为2～200分钟；接着将预处理后的物料以凝固速率为1～10000μm/s进行向上或向下的定向凝固处理，并同时在物料外部施加磁感应强度为1～100T的磁场，析出初晶硅和共晶铝硅合金；之后将所得的物料沿初晶硅和共晶铝硅合金的界面处进行切割分离，分别得到初晶硅和共晶铝硅合金；最后将所得的初晶硅进行酸洗处理，再经研磨、干燥，即得到高纯硅粉末。

一种多路连续铜及铜合金板材的铸造方法，包括如下步骤：

1)备料：按一定的配方比例称取铜合金的各种原料，备用；

2)熔料：将纯铜、高纯锑、磷、高纯砷、高纯硅粉、氧化铝和铜抗氧化剂依次加入到高温熔炉中，加热至1500～1600℃，使其全部熔化，搅拌均匀后形成铜合金熔体；

3)铜合金板材成型：铜合金熔体在半连续铸造机组上半连铸成板坯，铸造时熔体温度保持在1100～1150℃，铸造速度5.0～5.9m/h，冷却水压力0.02～0.04MP，形成板材初坯；

4)热轧：将板材初坯行热轧变形，热轧道次轧下量60～70％，总变形量90～95％，开轧温度740～790℃，终轧温度580～640℃，形成粗处理铜合金板材；

5)铣面：将粗处理铜合金板材的两边进行锭进行双面铣面去除表面缺陷，得到二次粗处理铜合金板材；

6)精轧：将二次粗处理铜合金板材在经过20～50％变形量的冷轧，得到三次粗处理铜合金板材；

7)铣面成型：将得到的三次粗处理铜合金板材的两边进行锭进行双面铣面去除表面缺陷，得到铜合金板材。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在铜中加入了高纯锑、磷、高纯砷、高纯硅粉、氧化铝和铜抗氧化剂，有效提升了铜的抗氧化性，耐磨性，硬度，耐腐蚀性和耐热性，同时也有效简化了铜合金钢板的成型工艺，提升了企业的生产效率，也提升了产品的质量。

附图说明

图1是本发明的铜合金板材的成型流程图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：请参阅图1，本发明提供一种多路连续铜及铜合金板材，包括以下重量份的原料：纯铜70份、高纯锑1份、磷0.1份、高纯砷0.2份、高纯硅粉0.5份、氧化铝5份和铜抗氧化剂2份。

根据上述技术方案，高纯锑的制备方法为首先将锑原料破碎为第一尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第一质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第一温度保温第一时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；接着将除砷后的锑破碎为第二尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第二质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第二温度保温第二时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；最后将除砷后的锑破碎为第三尺寸的锑块，然后将锑块和除铅剂按第三质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第三温度保温第三时间，随后停炉降温取出物料，铅以固态渣形式留在炉中，即可得到高纯锑。

根据上述技术方案，高纯砷的制备方法为首先将砷原料装入升华炉中，在规定真空度、升华温度下使砷原料中的砷升华，升华后的砷蒸汽在规定冷凝温度下冷凝，以获得提纯砷；接着将提纯砷装入氯化炉中，通入氯气并升温，以使提纯砷与氯气反应，生成三氯化砷；再接着将三氯化砷通入脱氯塔中，升温将三氯化砷蒸出，蒸出三氯化砷经过脱氯塔保温段之后而获得除杂三氯化砷；之后将除杂三氯化砷通入精馏釜中，升温使得除杂三氯化砷蒸发，蒸发的三氯化砷经过精馏釜保温段之后而获得提纯三氯化砷；接着将提纯三氯化砷通入还原炉中，通入氢气，加热升温，以使三氯化砷与氢气进行反应，获得还原砷；最后将还原砷通入另一升华炉中，在给定真空度、升华温度下使得还原砷升华，以获得还原砷蒸汽，之后还原砷蒸汽在给定冷凝温度下冷凝，以获得高纯砷。

根据上述技术方案，铜抗氧化剂，包括以下重量份的原料：羟基乙叉二膦酸50份、乙醇50份、过氧化氢80份、缓蚀剂20份、异硫氰酸酯10份、烷基硫酸盐8份、钼酸钠10份、三聚磷酸钠8份和余量为水，将称取的组分放入反应器，加水至1L，然后在常温下搅拌10-20分钟即得铜抗氧化剂。

根据上述技术方案，氧化铝的制备方法为首先用碳酸钠溶液浸取活化粉煤灰中的Al₂O₃，得NaAlO₂溶液；接着将NaAlO₂溶液浓缩，得到高浓度NaAlO₂溶液，向高浓度NaAlO₂溶液中通入空气与CO₂的混合气体或CO₂气体，至pH为9～11，得沉淀，再将沉淀过滤、洗涤、干燥，即得氢氧化铝；最后将氢氧化铝于800～1500℃煅烧，得氧化铝。

根据上述技术方案，高纯硅粉的制备方法为首先将不同含量的过共晶铝硅合金原料磨成100目的细粉，并研磨均匀，然后压块，并以氩气为保护气氛，在温度为670～2500℃下进行加热至熔化，反应时间为2～200分钟；接着将预处理后的物料以凝固速率为1～10000μm/s进行向上或向下的定向凝固处理，并同时在物料外部施加磁感应强度为1～100T的磁场，析出初晶硅和共晶铝硅合金；之后将所得的物料沿初晶硅和共晶铝硅合金的界面处进行切割分离，分别得到初晶硅和共晶铝硅合金；最后将所得的初晶硅进行酸洗处理，再经研磨、干燥，即得到高纯硅粉末。

一种多路连续铜及铜合金板材的铸造方法，包括如下步骤：

1)备料：按一定的配方比例称取铜合金的各种原料，备用；

2)熔料：将纯铜、高纯锑、磷、高纯砷、高纯硅粉、氧化铝和铜抗氧化剂依次加入到高温熔炉中，加热至1500～1600℃，使其全部熔化，搅拌均匀后形成铜合金熔体；

3)铜合金板材成型：铜合金熔体在半连续铸造机组上半连铸成板坯，铸造时熔体温度保持在1100～1150℃，铸造速度5.0～5.9m/h，冷却水压力0.02～0.04MP，形成板材初坯；

4)热轧：将板材初坯行热轧变形，热轧道次轧下量60～70％，总变形量90～95％，开轧温度740～790℃，终轧温度580～640℃，形成粗处理铜合金板材；

5)铣面：将粗处理铜合金板材的两边进行锭进行双面铣面去除表面缺陷，得到二次粗处理铜合金板材；

6)精轧：将二次粗处理铜合金板材在经过20～50％变形量的冷轧，得到三次粗处理铜合金板材；

7)铣面成型：将得到的三次粗处理铜合金板材的两边进行锭进行双面铣面去除表面缺陷，得到铜合金板材。

实施例2：请参阅图1，本发明提供一种多路连续铜及铜合金板材，包括以下重量份的原料：纯铜85份、高纯锑3份、磷0.3份、高纯砷0.4份、高纯硅粉0.7份、氧化铝8份和铜抗氧化剂3份。

根据上述技术方案，高纯锑的制备方法为首先将锑原料破碎为第一尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第一质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第一温度保温第一时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；接着将除砷后的锑破碎为第二尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第二质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第二温度保温第二时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；最后将除砷后的锑破碎为第三尺寸的锑块，然后将锑块和除铅剂按第三质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第三温度保温第三时间，随后停炉降温取出物料，铅以固态渣形式留在炉中，即可得到高纯锑。

根据上述技术方案，高纯砷的制备方法为首先将砷原料装入升华炉中，在规定真空度、升华温度下使砷原料中的砷升华，升华后的砷蒸汽在规定冷凝温度下冷凝，以获得提纯砷；接着将提纯砷装入氯化炉中，通入氯气并升温，以使提纯砷与氯气反应，生成三氯化砷；再接着将三氯化砷通入脱氯塔中，升温将三氯化砷蒸出，蒸出三氯化砷经过脱氯塔保温段之后而获得除杂三氯化砷；之后将除杂三氯化砷通入精馏釜中，升温使得除杂三氯化砷蒸发，蒸发的三氯化砷经过精馏釜保温段之后而获得提纯三氯化砷；接着将提纯三氯化砷通入还原炉中，通入氢气，加热升温，以使三氯化砷与氢气进行反应，获得还原砷；最后将还原砷通入另一升华炉中，在给定真空度、升华温度下使得还原砷升华，以获得还原砷蒸汽，之后还原砷蒸汽在给定冷凝温度下冷凝，以获得高纯砷。

根据上述技术方案，铜抗氧化剂，包括以下重量份的原料：羟基乙叉二膦酸100份、乙醇100份、过氧化氢150份、缓蚀剂40份、异硫氰酸酯20份、烷基硫酸盐15份、钼酸钠20份、三聚磷酸钠12份和余量为水，将称取的组分放入反应器，加水至1L，然后在常温下搅拌10-20分钟即得铜抗氧化剂。

根据上述技术方案，氧化铝的制备方法为首先用碳酸钠溶液浸取活化粉煤灰中的Al₂O₃，得NaAlO₂溶液；接着将NaAlO₂溶液浓缩，得到高浓度NaAlO₂溶液，向高浓度NaAlO₂溶液中通入空气与CO₂的混合气体或CO₂气体，至pH为9～11，得沉淀，再将沉淀过滤、洗涤、干燥，即得氢氧化铝；最后将氢氧化铝于800～1500℃煅烧，得氧化铝。

根据上述技术方案，高纯硅粉的制备方法为首先将不同含量的过共晶铝硅合金原料磨成100目的细粉，并研磨均匀，然后压块，并以氩气为保护气氛，在温度为670～2500℃下进行加热至熔化，反应时间为2～200分钟；接着将预处理后的物料以凝固速率为1～10000μm/s进行向上或向下的定向凝固处理，并同时在物料外部施加磁感应强度为1～100T的磁场，析出初晶硅和共晶铝硅合金；之后将所得的物料沿初晶硅和共晶铝硅合金的界面处进行切割分离，分别得到初晶硅和共晶铝硅合金；最后将所得的初晶硅进行酸洗处理，再经研磨、干燥，即得到高纯硅粉末。

一种多路连续铜及铜合金板材的铸造方法，包括如下步骤：

1)备料：按一定的配方比例称取铜合金的各种原料，备用；

2)熔料：将纯铜、高纯锑、磷、高纯砷、高纯硅粉、氧化铝和铜抗氧化剂依次加入到高温熔炉中，加热至1500～1600℃，使其全部熔化，搅拌均匀后形成铜合金熔体；

3)铜合金板材成型：铜合金熔体在半连续铸造机组上半连铸成板坯，铸造时熔体温度保持在1100～1150℃，铸造速度5.0～5.9m/h，冷却水压力0.02～0.04MP，形成板材初坯；

4)热轧：将板材初坯行热轧变形，热轧道次轧下量60～70％，总变形量90～95％，开轧温度740～790℃，终轧温度580～640℃，形成粗处理铜合金板材；

5)铣面：将粗处理铜合金板材的两边进行锭进行双面铣面去除表面缺陷，得到二次粗处理铜合金板材；

6)精轧：将二次粗处理铜合金板材在经过20～50％变形量的冷轧，得到三次粗处理铜合金板材；

7)铣面成型：将得到的三次粗处理铜合金板材的两边进行锭进行双面铣面去除表面缺陷，得到铜合金板材。

基于上述，本发明的优点在于，本发明在铜中加入了高纯锑、磷、高纯砷、高纯硅粉、氧化铝和铜抗氧化剂，有效提升了铜的抗氧化性，耐磨性，硬度，耐腐蚀性和耐热性，同时也有效简化了铜合金钢板的成型工艺，提升了企业的生产效率，也提升了产品的质量。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种多路连续铜及铜合金板材，其特征在于：包括以下重量份的原料：纯铜70-85份、高纯锑1-3份、磷0.1-0.3份、高纯砷0.2-0.4份、高纯硅粉0.5-0.7份、氧化铝5-8份和铜抗氧化剂2-3份。

2.根据权利要求1的一种多路连续铜及铜合金板材，其特征在于：所述高纯锑的制备方法为首先将锑原料破碎为第一尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第一质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第一温度保温第一时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；接着将除砷后的锑破碎为第二尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第二质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第二温度保温第二时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；最后将除砷后的锑破碎为第三尺寸的锑块，然后将锑块和除铅剂按第三质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第三温度保温第三时间，随后停炉降温取出物料，铅以固态渣形式留在炉中，即可得到高纯锑。

3.根据权利要求1的一种多路连续铜及铜合金板材，其特征在于：所述高纯砷的制备方法为首先将砷原料装入升华炉中，在规定真空度、升华温度下使砷原料中的砷升华，升华后的砷蒸汽在规定冷凝温度下冷凝，以获得提纯砷；接着将提纯砷装入氯化炉中，通入氯气并升温，以使提纯砷与氯气反应，生成三氯化砷；再接着将三氯化砷通入脱氯塔中，升温将三氯化砷蒸出，蒸出三氯化砷经过脱氯塔保温段之后而获得除杂三氯化砷；之后将除杂三氯化砷通入精馏釜中，升温使得除杂三氯化砷蒸发，蒸发的三氯化砷经过精馏釜保温段之后而获得提纯三氯化砷；接着将提纯三氯化砷通入还原炉中，通入氢气，加热升温，以使三氯化砷与氢气进行反应，获得还原砷；最后将还原砷通入另一升华炉中，在给定真空度、升华温度下使得还原砷升华，以获得还原砷蒸汽，之后还原砷蒸汽在给定冷凝温度下冷凝，以获得高纯砷。

4.根据权利要求1的一种多路连续铜及铜合金板材，其特征在于：所述铜抗氧化剂，包括以下重量份的原料：羟基乙叉二膦酸50-100份、乙醇50-100份、过氧化氢80-150份、缓蚀剂20-40份、异硫氰酸酯10-20份、烷基硫酸盐8-15份、钼酸钠10-20份、三聚磷酸钠8-12份和余量为水，将称取的组分放入反应器，加水至1L，然后在常温下搅拌10-20分钟即得铜抗氧化剂。

5.根据权利要求1的一种多路连续铜及铜合金板材，其特征在于：所述氧化铝的制备方法为首先用碳酸钠溶液浸取活化粉煤灰中的Al₂O₃，得NaAlO₂溶液；接着将NaAlO₂溶液浓缩，得到高浓度NaAlO₂溶液，向高浓度NaAlO₂溶液中通入空气与CO₂的混合气体或CO₂气体，至pH为9～11，得沉淀，再将沉淀过滤、洗涤、干燥，即得氢氧化铝；最后将氢氧化铝于800～1500℃煅烧，得氧化铝。

6.根据权利要求1的一种多路连续铜及铜合金板材，其特征在于：所述高纯硅粉的制备方法为首先将不同含量的过共晶铝硅合金原料磨成100目的细粉，并研磨均匀，然后压块，并以氩气为保护气氛，在温度为670～2500℃下进行加热至熔化，反应时间为2～200分钟；接着将预处理后的物料以凝固速率为1～10000μm/s进行向上或向下的定向凝固处理，并同时在物料外部施加磁感应强度为1～100T的磁场，析出初晶硅和共晶铝硅合金；之后将所得的物料沿初晶硅和共晶铝硅合金的界面处进行切割分离，分别得到初晶硅和共晶铝硅合金；最后将所得的初晶硅进行酸洗处理，再经研磨、干燥，即得到高纯硅粉末。

7.一种多路连续铜及铜合金板材的铸造方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)备料：按一定的配方比例称取铜合金的各种原料，备用；

2)熔料：将纯铜、高纯锑、磷、高纯砷、高纯硅粉、氧化铝和铜抗氧化剂依次加入到高温熔炉中，加热至1500～1600℃，使其全部熔化，搅拌均匀后形成铜合金熔体；

3)铜合金板材成型：铜合金熔体在半连续铸造机组上半连铸成板坯，铸造时熔体温度保持在1100～1150℃，铸造速度5.0～5.9m/h，冷却水压力0.02～0.04MP，形成板材初坯；

4)热轧：将板材初坯行热轧变形，热轧道次轧下量60～70％，总变形量90～95％，开轧温度740～790℃，终轧温度580～640℃，形成粗处理铜合金板材；

5)铣面：将粗处理铜合金板材的两边进行锭进行双面铣面去除表面缺陷，得到二次粗处理铜合金板材；

6)精轧：将二次粗处理铜合金板材在经过20～50％变形量的冷轧，得到三次粗处理铜合金板材；

7)铣面成型：将得到的三次粗处理铜合金板材的两边进行锭进行双面铣面去除表面缺陷，得到铜合金板材。