CN111390132A - 一种b30合金铸锭防氧化浇铸方法 - Google Patents

一种b30合金铸锭防氧化浇铸方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种B30合金铸锭防氧化浇铸方法，包括以下步骤：1）在结晶器（2）和引锭台（1）之间的缝隙内填充保温材料；2）烫炉头：将炉台倾斜使铜液浸没炉头融化塞棒(4)、底碗(5)、浇管(6)上的残留金属；3）点火：打开燃气阀，使燃气通过燃气管道（13）到达炉盘（7），从分火器喷嘴（8）流出，并用点火器点燃；4）做底：将炉台倾斜，旋开塞棒（4），使部分铜液流入结晶器（2），冷却凝固后先形成底座；5）浇铸：铜液在结晶器（2）中冷却凝固成铜合金铸锭，引锭台（1）下降，铜合金铸锭被拉出结晶器（2），得到B30合金铸锭。本发明操作简便，通用性强，防止B30合金挤压锭浇铸过程中被氧化，改善作业环境。

Description

一种B30合金铸锭防氧化浇铸方法
技术领域
本发明涉及一种有色金属加工技术领域，尤其是一种B30合金铸锭防氧化浇铸方法。
背景技术
目前B30合金锭半连续生产过程中，通常采用中频感应炉进行熔炼，然后通过石墨浇管将合金引流到结晶器中，在冷却水作用下进行凝固形成铸锭，高达1350℃合金熔液在引流到结晶器的过程中，在结晶器的凝固液穴表面会直接和大气接触。在高温下，合金熔液的表面很容易与空气中的氧生成Cu2O，在后续的合金熔液凝固过程中，Cu2O会以低熔点的共晶体分布在晶界处，使铜合金产生热脆性。尤其在熔炼过程中除氢不充分时，晶界处的Cu2O会与铜液中氢反应产生氢脆，严重影响铜合金性能。因此浇铸过程中必须严格控制铜液和氧直接接触。
在B30合金浇铸过程中，为防止B30合金熔液的氧化，传统的做法是在结晶器合金熔液的液上表面覆盖一层炭黑，并且在浇铸过程中通过人工方式不断的向结晶器中添加炭黑，进而阻断空气和合金熔液液面的直接接触，但是这种方法需要作业人员不断的添加炭黑，并且炭黑因颗粒细小，在浇铸过程中不仅飞散到周围环境中产生污染，而且对工人健康造成一定的伤害。同时，炭黑因具有较大的比表面积，具有较大的表面能，飞散在工作环境中存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是在于克服、补充现有技术中存在的不足，提供一种B30合金铸锭防氧化浇铸方法，可改善B30合金铸锭的浇铸作业环境，提高B30合金铸锭质量，减少安全事故的发生。本发明采用的技术方案是：
一种B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其中：包括以下步骤:
1）结晶器准备：在结晶器和引锭台之间的缝隙内填充保温材料；
2）烫炉头：将炉台倾斜使铜液浸没炉头，控制炉头的温度为1200～1350℃，融化塞棒、底碗、浇管上的残留金属，确保铸锭浇铸过程中塞棒的正常旋转，塞棒和底碗配合完好；
3）点火：打开燃气阀，使燃气通过燃气管道到达炉盘，从分火器喷嘴流出，并用点火器点燃；
4）做底：将炉台倾斜，旋开塞棒，使部分铜液流入结晶器，冷却凝固后先形成底座；
5）浇铸：剩余的铜液在结晶器中经过冷却水冷却凝固成铜合金铸锭，同时引锭台下降，铜合金铸锭在重力作用下被拉出结晶器，得到B30合金铸锭。
优选的是，所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其中：所述步骤1）所用结晶器为石墨结晶器，高度为200～250mm，内径为182～184mm；在结晶器和引锭台之间用石棉绳按照同方向逐层塞满缝隙。
优选的是，所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其中：所述2）中塞棒、底碗、浇管的材质均为石墨；所述步骤2）重复2次，第一次烫炉头时间为10～20min，第二次烫炉头时间5～10min。
优选的是，所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其中：所述步骤3）中炉盘为高温合金材质加工而成的中空双层套筒结构，内径 320～340mm，外径350～370mm，长度250～300mm。
优选的是，所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其中：所述步骤（3）中电子脉冲点火器为上进风型，炉盘上方相邻分火器喷嘴间隔5～10mm，成环形分布。
优选的是，所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其中：所述步骤3）中点火装置炉盘靠近结晶器位置设有耐高温玻璃视窗。
优选的是，所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其中：所述步骤3）耐高温玻璃视窗位置的两侧分别安装测温探头和氧浓度检测仪；所述测温探头和氧浓度检测仪将数据集中反馈到PLC，通过控制天然气电子阀自动调整燃气流量。
优选的是，所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其中：所述步骤3）中炉盘通过快装结构连接在结晶器模座上，并通过耐高温材料进行密封；所述炉盘底部连接天然气管道，接口位置外层通循环水冷却；天燃气压力为2000～3000Pa。
优选的是，所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其中：所述步骤4）中底座长度为50～150mm，冷却凝固时压力为0.03～0.06MPa，凝固时间为15～30s。
优选的是，所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其中：所述步骤5）中的冷却介质为冷却水，所述冷却水压力为0.03～0.1MPa；引锭台由变频电机控制；铜合金铸锭下降速度≤750mm/min。
所述B30合金铸锭防氧化浇铸设备包括炉台、点火装置和结晶器，所述炉台设置于点火装置上方，炉台包括炉头；设置于炉台内的塞棒、底碗、浇管；点火装置包括设置于点火装置顶部的炉盘，炉盘上表面设置多个分火器喷嘴，相邻分火器喷嘴间隔5～10mm，成环形分布，组成分火器；点火装置炉盘靠近结晶器位置的设置有耐高温玻璃视窗；耐高温玻璃视窗位置的两侧分别安装测温探头和氧浓度检测仪，炉盘通过快装结构链接在结晶器模座上，并通过耐高温材料进行密封；炉盘底部连接燃气管道，燃气管道与炉盘的接口位置外层通循环水冷却；燃气管道上设置天然电子阀；结晶器模座内设置结晶器，结晶器模座下方设置引锭台。
本发明的优点：
（1）本发明操作简便，通用性强，可实现自动化操作，可解决传统B30合金挤压锭浇铸过程中被氧化的问题，同时减少工人劳动强度、改善作业环境以及减少安全事故的发生。
（2）本发明的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，通过点火装置中天然气的燃烧，消耗炉盘周边的氧气，以实现铜液流入结晶器的过程中，减少铜液在铸锭过程中熔融金属液体的吸氧；炉盘内的天然气燃烧过程，还能有效保护铸锭过程中熔池金属液和铸造工具的温度，可以对炉头、底碗及浇管进行加热，补偿铜液流入结晶器过程中的热量损失；通过天然气的燃烧阻止结晶器的凝固液穴表面直接和大气接触，防止在高温下合金熔液的表面与空气中的氧生成Cu2O，从而防止铜合金产生热脆性，提高铜合金综合性能。
附图说明
图1为本发明的B30合金铸锭防氧化浇铸设备结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，B30合金铸锭防氧化浇铸设备包括炉台、点火装置和结晶器，所述炉台设置于点火装置上方，炉台包括炉头3；设置于炉台内的塞棒4、底碗5、浇管6；点火装置包括设置于点火装置顶部的炉盘7，炉盘7上表面设置多个分火器喷嘴8，相邻分火器喷嘴8间隔5-10mm，成环形分布，组成分火器；点火装置炉盘7靠近结晶器2位置的设置有耐高温玻璃视窗9；耐高温玻璃9视窗位置的两侧分别安装测温探头10和氧浓度检测仪11，炉盘7通过快装结构链接在结晶器模座12上，并通过耐高温材料进行密封；炉盘7底部连接天然气管道13，天然气管道13与炉盘7的接口位置外层通循环水冷却；天然气管道13上设置天然电子阀14；结晶器模座12内设置结晶器2，结晶器模座12下方设置引锭台1。
实施例2：
一种B30合金铸锭防氧化浇铸方法，包括以下步骤:
1）结晶器准备：将引锭台（1）上升到结晶器2腔体内，并和结晶器2底部有20～40mm的重叠，并用石棉绳按照同方向逐层塞满结晶器2和引锭台1之间的缝隙；结晶器2为石墨结晶器，高度为200～250mm，内径为182～184mm；
2）烫炉头：将炉台倾斜使铜液浸没炉头，控制炉头的温度为1200～1350℃，融化塞棒4、底碗5、浇管6上的残留金属，确保铸锭浇铸过程中塞棒4的正常旋转，塞棒4和底碗5配合完好，可正常调节铜液流量；塞棒4、底碗5、浇管6均为石墨材质；烫炉头分为两次进行，第一次烫炉头时间为10～20min，第二次烫炉头时间5～10min。
3）点火：打开天然气中央控制燃气阀，使天然气通过燃气管道13到达炉盘7，从分火器喷嘴8流出，并经过电子脉冲点火器点燃；点火装置炉盘7主体由高温合金材质加工而成的中空双层套筒结构，内径 320～340mm，外径 350～370mm，长度250～300mm；点火装置为上进风型，炉盘7上方相邻分火器喷嘴8间隔5～10mm，成环形分布，组成分火器；点火装置炉盘7靠近结晶器2位置开一长100～150mm、宽50～70mm的窗口，并用10～15mm厚的耐高温视窗玻璃9通过耐高温材料密封连接；耐高温玻璃9视窗位置的两侧分别安装测温探头10和氧浓度检测仪11，并将数据集中反馈到PLC，通过控制天然气电子阀14自动调整燃气流量；炉盘7通过快装结构链接在结晶器模座12上，并通过耐高温材料进行密封，底部连接天然气管道13，接口位置外层通循环水冷却，燃气压力2000-3000Pa；
天然气燃烧的同时，消耗炉盘周边的氧气，以实现铜液流入结晶器（2）的过程中，减少铜液在浇铸过程中熔融金属液体的吸氧；同时，炉盘内的天然气燃烧过程，还能有效保护浇铸过程中熔池金属液和铸造工具的温度，可以对炉头（3）、底碗（5）及浇管（6）进行加热，补偿铜液流入结晶器（2）过程中的热量损失；
4）做底：将炉台倾斜，旋开塞棒（4），使一定量的铜液流入结晶器（2），冷却凝固后形成底座，确保后续B30合金正常浇铸，以及浇铸时B30合金铸锭顺利脱模、拉出；做底长度为50～150mm，冷却水压力0.03～0.06MPa，凝固时间15～30s；
5）浇铸：铜液在结晶器（2）中经过冷却水冷却凝固成铜合金铸锭，同时引锭台（1）下降，铜合金铸锭在重力作用下被拉出结晶器（2），得到B30合金铸锭，并可确保连续浇铸；冷却水压力0.03-0.1MPa，引锭台（1）由变频电机控制，铜合金铸锭下降速度≤750mm/min。
本发明的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，通过设置点火装置，克服了传统做法中结晶器合金熔液的液上表面覆盖一定厚度的炭黑，从而使得在浇铸过程中炭黑不仅飞散到周围环境中产生污染，而且对工人健康造成一定的伤害的缺点，本发明的浇注方法改善工人工作环境、减少劳动强度的同时，减少安全事故的发生，并且通过点火装置中天然气燃烧的同时，消耗炉盘周边的氧气，以实现铜液流入结晶器2的过程中，减少铜液在浇铸过程中熔融金属液体的吸氧；同时，炉盘内的天然气燃烧过程，还能有效保护浇铸过程中熔池金属液和铸造工具的温度，可以对炉头3、底碗5及浇管6进行加热，补偿铜液流入结晶器2过程中的热量损失；通过天然气的燃烧阻止结晶器的凝固液穴表面直接和大气接触，防止在高温下合金熔液的表面与空气中的氧生成Cu2O，从而防止铜合金产生热脆性，提高铜合金综合性能；合金熔液的表面很容易与空气中的氧生成Cu2O，在后续的合金熔液凝固过程中，Cu2O会以低熔点的共晶体分布在晶界处，使铜合金产生热脆性，而通过本方法制备的B30合金铸锭在晶界处无Cu2O产生，具有良好的综合性能。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其特征在于：包括以下步骤:
1）结晶器准备：在结晶器（2）和引锭台（1）之间的缝隙内填充保温材料；
2）烫炉头：将炉台倾斜使铜液浸没炉头，控制炉头的温度为1200～1350℃，融化塞棒(4)、底碗(5)、浇管(6)上的残留金属，确保铸锭浇铸过程中塞棒(4)的正常旋转，塞棒(4)和底碗(5)配合完好；
3）点火：打开燃气阀，使燃气通过燃气管道（13）到达炉盘（7），从分火器喷嘴（8）流出，并用点火器点燃；
4）做底：将炉台倾斜，旋开塞棒（4），使部分铜液流入结晶器（2），冷却凝固后先形成底座；
5）浇铸：剩余的铜液在结晶器（2）中经过冷却水冷却凝固成铜合金铸锭，同时引锭台（1）下降，铜合金铸锭在重力作用下被拉出结晶器（2），得到B30合金铸锭。
2.如权利要求1所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其特征在于：所述步骤1）所用结晶器（2）为石墨结晶器，高度为200～250mm，内径为182～184mm；在结晶器（2）和引锭台（1）之间的用石棉绳按照同方向逐层塞满缝隙。
3.如权利要求1所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其特征在于：所述2）中塞棒（4）、底碗（5）、浇管（6）的材质均为石墨；所述步骤2）重复2次，第一次烫炉头时间为10～20min，第二次烫炉头时间5～10min。
4.如权利要求1所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其特征在于：所述步骤3）中炉盘（7）为高温合金材质加工而成的中空双层套筒结构，内径 320～340mm，外径350～370mm，长度250～300mm。
5.根据权利要求1所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其特征在于：所述步骤（3）中电子脉冲点火器为上进风型，炉盘（7）上方相邻分火器喷嘴（8）间隔5～10mm，成环形分布。
6.根据权利要求1所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其特征在于：所述步骤3）中点火装置炉盘（7）靠近结晶器（2）位置设有耐高温玻璃视窗（9）。
7.根据权利要求6所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其特征在于：所述步骤3）耐高温玻璃视窗（9）位置的两侧分别安装测温探头（10）和氧浓度检测仪（11）；所述测温探头（10）和氧浓度检测仪（11）将数据集中反馈到PLC，通过控制天然气电子阀（14）自动调整燃气流量。
8.根据权利要求1所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其特征在于：所述步骤3）中炉盘（7）通过快装结构连接在结晶器模座（12）上，并通过耐高温材料进行密封；所述炉盘（7）底部连接天然气管道（13），接口位置外层通循环水冷却；天燃气压力为2000～3000Pa。
9.根据权利要求1所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其特征在于：所述步骤4）中底座长度为50～150mm，冷却凝固时压力为0.03～0.06MPa，凝固时间为15～30s。
10.根据权利要求1所述的B30合金铸锭防氧化浇铸方法，其特征在于：所述步骤5）中的冷却介质为冷却水，所述冷却水压力为0.03～0.1MPa；引锭台（1）由变频电机控制；铜合金铸锭下降速度≤750mm/min。
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