CN1580300A - 铜合金电渣重熔工艺 - Google Patents

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Abstract

铜合金电渣重熔工艺，属于铜合金生产技术领域。电渣重熔时选用渣系熔点比铜合金低100一200℃，渣料在重熔前充分干燥；电渣重熔可在干燥氮气保护下进行。电渣重熔过程中连续或者间断加入金属铝、金属RE、锆铁、碳粉、电石或者铜镁合金作为脱氧剂，加量为0.3－1.5Kg/吨重熔金属。电渣重熔过程中抽锭生产电渣锭时，对抽出部分利用吹风、喷水雾或者喷水方式进行二次冷却。不采取二次冷却时，电渣重熔熔化率(Kg/小时)＝(1.0－1.5)×结晶器直径(mm)。采取二次冷却时，电渣重熔熔化率(Kg/小时)＝(1.5－3.0)×结晶器直径(mm)。抽锭结晶器的设计高度为结晶器直径的1.2－2倍，锥度为0.2－2％。利用本发明工艺生产的铜合金热加工性能好。

Description

铜合金电渣重熔工艺
技术领域
本发明属于铜合金生产技术领域，特别涉及一种铜合金电渣重熔工艺。
背景技术
铜合金因具有良好的导电、导热、耐腐蚀等工艺性能而被广泛应用于机械、造船等领域。普通铜合金铸锭或者铜合金连铸坯中的杂质和粗大的铸态组织常导致铜合金在热加工过程中开裂，使得铜合金热加工出材率降低。为提高铜合金热加工出材率，提高铜合金纯净度、改善其铸态组织、提高其高温塑性便成了当务之急。
发明内容
本发明目的在于提供一种铜合金电渣重熔工艺，利用该工艺加工成的铜合金热加工性能好。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：铜合金电渣重熔工艺，电渣重熔时选用如下重量百分浓度渣系之一：(1)二元渣CaF2 70-80％、Na3AlF620-30％，(2)二元渣CaF2 70-85％、MgF2 15-30％，(3)二元渣CaF270-80％、NaF 20-30％，(4)三元渣CaF2 60-80％、MgF2 15-30％、CaO 2-10％，(5)稀土三元渣CaF2 46-54％、Al2O3 16-24％、CeO 26-34％，(6)五元渣CaF2 58-62％、CaO 8-12％、Al2O3 8-12％、SiO2 8-12％、MgO 8-12％，渣料在重熔前充分干燥。
电渣重熔可在干燥氮气保护下进行。
电渣重熔过程中连续或者间断加入金属铝、金属RE、锆铁、碳粉、电石或者铜镁合金作为脱氧剂，加量为0.3-1.5Kg/吨重熔金属。
电渣重熔过程中抽锭生产电渣锭时，对抽出部分利用吹风、喷水雾或者喷水方式进行二次冷却，冷却速度5-100℃/分钟，冷至≥20℃。
电渣重熔熔化率(Kg/小时)＝(1.0-1.5)×结晶器直径(mm)。
电渣重熔熔化率(Kg/小时)＝(1.5-3.0)×结晶器直径(mm)。
抽锭结晶器的设计高度为结晶器直径的1.2-2倍，锥度为0.2-2％。
电渣重熔要求渣系熔点比合金熔点低100-200℃，铜合金熔点较低，多在1000-1300℃之间，电渣铜合金时应采用熔点在900-1200℃之间的渣系。选取本发明提供的渣系(见表1)，可实现对铜合金母材中的不同杂质进行有选择性的可控精炼。渣料在重熔前充分干燥(一般采用烘烤干燥)，可降低渣中水分，以控制铜合金中氢含量。在电渣重熔过程中可采用干燥氮气保护重熔，大大降低炉气中的含湿量，使产品中含氢、氧量降至最低。由于干燥氮气是制氧站副产品，利用干燥氮气保护重熔只需增加一台压缩机即可，电渣重熔成本得以降低。
电渣重熔过程中，控制熔化率(Kg/小时)＝(1.0-1.5)×结晶器直径(mm)，可保证铜合金电渣锭表面光滑，避免铜合金电渣锭表面形成众多麻坑，出现铜渣不分现象。电渣锭是在一层渣皮的包裹中凝固成型的，渣皮具有良好的绝热作用，降低了电渣锭的冷却强度。若抽锭重熔铜合金，并对抽出部分吹风、喷水雾或者喷水冷却，可进一步提高铜合金电渣锭的致密度、细化晶粒，此种情况下控制熔化率(Kg/小时)＝(1.5-3.0)×结晶器直径(mm)，以确保电渣锭表面光洁。抽锭结晶器设计高度为结晶器直径的1.2-2倍，锥度(结晶器下口半径和上口半径之差对结晶器高度的比值)控制在0.2-2％之间。锥度过小，电渣锭表面易出现翻皮，锻造前需打磨处理，增加后期工作量；锥度过大，抽锭时易漏渣，导致重熔过程不能正常进行。抽锭可采取连续抽锭或者断续抽锭，断续抽锭所得电渣锭表面较好。
在电渣重熔过程中，大气中的氧会从大气中通过渣池转移至金属熔池中，加上铜合金自耗电极本身的氧含量以及电渣重熔时铜合金自耗电极受热氧化，氧化物会转移进渣中，这些因素都会增加电渣锭中氧含量。为减少电渣重熔过程中增氧，可在重熔过程中加入脱氧剂。选择脱氧剂的要求是应考虑到金属对这种元素要求的严格性，脱氧剂选用金属铝、金属RE、锆铁、碳粉、电石或者铜镁合金，加量为0.3-1.5Kg/吨重熔金属，在重熔过程中采用机械连续加入或者人工每5-15分钟一次，间断加入，也可以将脱氧金属加工成Φ5-20mm线材，挂在结晶器壁上随电极坯一同熔化脱氧。若自耗电极脱氧良好，重熔过程中可不加脱氧剂，在电渣重熔过程中可沾渣观察渣色，若渣色不白，可在重熔时持续加入脱氧剂脱氧；若渣色为白色，重熔过程中可不加脱氧剂。
具体实施方式
实施例、电渣重熔B30铜合金(含铜68％、镍30％)。该合金熔点约为1250℃，电渣重熔选用渣系为二元渣：CaF2∶MgF2＝80∶20(重量比)，渣系熔点1150℃。MgF2中含有约10％结晶水，电渣重熔前在400℃温度下烘烤4小时除去水分。自耗电极为Φ145mm的连铸坯，生产Φ260mm电渣锭，平均熔化率控制在200-220kg/小时之间，提模后发现电渣锭表面不光滑，有较多麻坑，
将熔化率提高至250kg/小时，电渣锭表面好转，特别是电渣锭中上部表面很光滑。控制不同熔化率时电渣锭表面质量见表2。重熔补缩前，电渣锭炼至900mm高时，用Φ8mm无锈钢筋测金属熔池，结果见表2。可见，B30铜合金比重为8900kg/m3，比钢重13％，导热系数为0.089cal/cm·s·℃，比合金钢大30％、比高速钢大一倍，因此电渣重熔时熔化率应比重熔钢的熔化率大。电渣重熔B30时，在结晶器壁上挂铝条脱氧，加铝量为1kg/吨重熔金属，电渣重熔前后铜合金中氧含量变化见表3。在用铝脱氧的情况下，脱硫率在50％左右。铜合金电渣重熔后组织变化情况见表4。
                                    表1铜合金电渣重熔渣系
CaF2  MgF2  CaO  NaF  Na3AlF6  Al2O3  SiO2  MgO  CeO
二元渣 70-80  20-30
二元渣 70-85  15-30
二元渣 70-80  20-30
三元渣 60-80  15-30  2-10
稀土三元渣 46-54  16-24  26-34
五元渣 58-62  8-12  8-12  8-12  8-12
                         表2控制不同熔化率时电渣锭表面质量
炉号 自耗电极直径(mm) 结晶器直径(mm) 测熔池时电渣定熔炼高度(mm) 瞬时熔化率(kg/小时) 熔池深度(mm) 表面质量
1  145  260  900  220  80 有麻坑
2  145  260  900  270  100 光滑
3  145  260  900  310  100 光滑
                    表3电渣重熔前后氧含量变化
连铸坯[O] 重熔时不脱氧所得电渣锭[O] 重熔时用铝脱氧所得电渣锭[O]
60-70ppm  140ppm  70-80ppm
                    表4采用连铸坯电渣重熔前后组织变化情况
产品 结晶组织 氧含量 硫含量 夹杂物 锻造性能
连铸坯 表层为柱状晶，中心有1/2为等轴晶 低 高 夹杂物有集中现象 差，易开裂
电渣锭 全部为柱状晶 稍高 低 夹杂物细小分散 好，易锻造

Claims (7)

1、铜合金电渣重熔工艺，其特征在于，电渣重熔时选用如下重量百分浓度渣系之一：(1)二元渣CaF2 70-80％、Na3AlF6 20-30％，(2)二元渣CaF270-85％、MgF2 15-30％，(3)二元渣CaF2 70-80％、NaF 20-30％，(4)三元渣CaF2 60-80％、MgF2 15-30％、CaO 2-10％，(5)稀土三元渣CaF246-54％、Al2O3 16-24％、CeO 26-34％，(6)五元渣CaF2 58-62％、CaO 8-12％、Al2O3 8-12％、SiO2 8-12％、MgO 8-12％，渣料在重熔前充分干燥。
2、如权利要求1所述的铜合金电渣重熔工艺，其特征在于，电渣重熔可在干燥氮气保护下进行。
3、如权利要求1或2所述的铜合金电渣重熔工艺，其特征在于，电渣重熔过程中连续或者间断加入金属铝、金属RE、锆铁、碳粉、电石或者铜镁合金作为脱氧剂，加量为0.3-1.5Kg/吨重熔金属。
4、如权利要求3所述的铜合金电渣重熔工艺，其特征在于，电渣重熔过程中抽锭生产电渣锭时，对抽出部分利用吹风、喷水雾或者喷水方式进行二次冷却，冷却速度5-100℃/分钟，冷至≥20℃。
5、如权利要求3所述的铜合金电渣重熔工艺，其特征在于，电渣重熔熔化率(Kg/小时)＝(1.0-1.5)×结晶器直径(mm)。
6、如权利要求4所述的铜合金电渣重熔工艺，其特征在于，电渣重熔熔化率(Kg/小时)＝(1.5-3.0)×结晶器直径(mm)。
7、如权利要求6所述的铜合金电渣重熔工艺，其特征在于，抽锭结晶器的设计高度为结晶器直径的1.2-2倍，锥度为0.2-2％。
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