CN201385111Y

CN201385111Y - 一种用于锡青铜带坯水平连铸生产的石墨模具

Info

Publication number: CN201385111Y
Application number: CN200920020066U
Authority: CN
Inventors: 曹福强; 黎道安; 闫桂森; 王诗江
Original assignee: Shandong Tianyuan Copper Co Ltd
Current assignee: Shandong Tianyuan Copper Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2019-03-31

Abstract

本实用新型提供一种用于锡青铜带坯水平连铸生产的石墨模具，石墨模具采用边条与石墨板一体化结构，由上下两块石墨板装配而成，上石墨板呈倒U型，上表面两边对称开有缓冷腔，下表面呈对称向上的圆弧形，中部开有4～6个沉孔；下石墨板呈U型，下表面两边对称开有缓冷腔，上表面为平面，中部开有4～6个沉孔，与冷却器用沉头螺栓紧固；上下石墨板构成的模腔呈扁平状，中部带外凸的圆弧形，模腔中部圆弧处比边部高，具有结构简单，加工容易，克服现有技术的不足，减轻结瘤现象，减缓带坯边部的冷却强度，降低带坯铸造应力，减小液穴深度，保证了锡青铜带坯的铸造质量等优点。

Description

一种用于锡青铜带坯水平连铸生产的石墨模具

技术领域：

本实用新型属于一种用于锡青铜带坯水平连铸生产的石墨模具，属于有色冶金领域。

背景技术：

锡青铜QSn6.5-0.1成分为含锡6～7％，含磷0.1～0.25％，含锌≤0.3％，余量为铜，板带材具有高强、高弹、高耐蚀、高耐磨、抗磁、易钎焊、电镀、良好的冷加工性能、导电优良等性能，是弹性原器件及接插件的重要材料，在电子、电讯、仪器、仪表、汽车、家用电器、通讯和信息网络工程中用于制作各种多排插针、多点连接器、接插端子、插座、继电器、电位器、开关、弹簧接插元器件和表面要求高的日用装饰等用品，是最经济、最常用的重要弹性铜合金和功能性材料。

锡青铜板带主要用于工业领域，牌号主要是QSn6.5-0.1、QSn8-0.3，由于其较大的结晶温度范围(150～160℃)，凝固过程中合金元素扩散慢，易产生严重的枝晶偏析；较小的线收缩率和体积收缩率，枝晶补缩困难，易形成缩孔、疏松，以及严重的锡反偏析倾向、热塑性较差等特性，一般使用水平连铸方法生产带坯。

水平连铸生产中表面形成细小的等轴晶，中部形成大小不等的柱状晶，在拉停状态下，停时的一次结晶区与拉后出现新的二次结晶区，二者之间的界面易形成金属氧化物、夹杂、富锡低熔点物质的聚集区，在带坯的上表面和侧面形成鲜明的结晶线。由于冷却和散热条件不同，结晶线一般呈圆弧状，液穴深度一般为80～120mm，再经上下铣面、压延、退火、清洗、剪切等工序加工而成用户需要的规格和状态的铜带。

由于铜价高企，国内企业纷纷利用旧料生产锡青铜带坯，并不断加大旧料的用量，以降低生产成本，旧料杂质相比新料较多，石墨模边部装配缝隙存在的铜液渗透，局部杂质富集容易形成结瘤，摩擦阻力增大，使扁平状带坯底面边部出现倒角，进而甚至会产生裂口，导致铜带坯边部质量不合格，甚至导致保温炉铜液从有结瘤的石墨模边部漏出。

2008年3月12日，中国知识产权局公布了专利号为CN200710025788.1的发明专利《一种石墨模具》，该专利对铜管拉铸用的石墨模结构做了阐述和专利保护，但该专利仅用于水平连铸生产铜管，对铜带坯的生产未有涉及。

2005年8月24日，中国知识产权局公布了专利号为CN200410039156.7，名称为《用水平连铸法生产铁青铜合金带坯的工艺方法及其结晶器》的发明专利，对用水平连铸法生产铁青铜合金带坯的工艺方法及结晶器做了阐述和专利公告，但该专利仅用于生产铁青铜(C194)，对其使用的特别的结晶器结构做了说明和专利保护，但未对结晶器中使用的石墨模具做出具体阐述和专利申请，也未对锡青铜带坯的生产做出阐述。

2008年4月9日，中国知识产权局公布的申请(专利)号CN200710134832.2，名称为《一种结晶器及使用了该结晶器的水平连铸机组》的发明专利，对水平连铸机组拉铸无氧铜带坯的结晶器及机组做了阐述和专利公告，该专利仅用于表面光亮无氧铜带坯的生产，未对结晶器的石墨模具结构做出说明，也未对锡磷青铜带坯的生产做出阐述。

目前锡青铜带坯水平连铸生产使用的石墨模为4块装配式结构，由上下两块大石墨板和左右两块石墨边条组装而成，左右两块石墨边条通过石墨柱销与下石墨板相连，上石墨板平放在石墨边条上表面，通过水冷结晶器的左右定位块和上下的紧固螺栓紧固，上石墨板与石墨边条的贴合靠上冷却器背板的内六方螺栓顶紧。4块石墨构成平直的矩形模具腔，通过与保温炉相连的水冷结晶器(内装石墨模具)，连续不断地把断面呈扁平状的带坯引拉出来。

由于锡青铜熔体流动性好，石墨边条与石墨板相连处始终存在一定的间隙，加之铜价过高，为了降低成本，生产厂不断加大旧料的投入比例，从50％提高到90％左右，旧料杂质含量相对较多，加之锡青铜反偏析较为严重，加上重力的作用，由于石墨模边部和中部冷却条件不一样，边部冷却强度大，中部冷却强度小，带坯凝固顺序是从边部到中部，从外部向内部。石墨模中部的冷却强度最小，铜液在这里最后凝固，所以铸造带坯结晶线呈外凸圆弧状，液穴深度较深，由于重力作用，带坯凝固紧贴石墨下表面，表面呈下平上凹形状，中部比边部厚度小0.3～0.4mm，导致在进行带坯的表面铣削时反偏析层中部铣不完全，影响最终成品质量。

由于石墨模冷却强度不同，带坯应力增加，新的石墨模使用1～2天以后，在下石墨板和两边石墨边条的连接处，在溶体的一次和二次结晶区域，熔体容易渗入连接间隙，容易形成低熔点杂质富集，形成结瘤，摩擦阻力增大，使扁平状带坯底面边部出现倒角，进而甚至会产生裂口，导致铜带坯边部出现裂纹裂口，难以保证铜带宽度，严重的甚至会导致保温炉铜液从有裂口的石墨模边部漏出，损坏结晶器和保温炉，容易发生设备和安全事故。

本实用新型石墨模是国内普遍使用的四块组装式石墨模的结构改进，不同于上述专利的石墨模结构。

发明内容：

本实用新型的发明目的是：针对现有锡青铜带坯采用边角料比例较多的现状，克服现有水平连铸生产锡青铜带坯石墨模结构的不足，减轻带坯在石墨模边部结晶区域产生的结瘤现象，减缓带坯边部的冷却强度，降低带坯铸造应力，减小液穴深度，模具中部增加圆弧过度的中凸量，增大带坯铜液中部供应量，减小带坯中凹收缩量，使带坯表面较为平直，保证锡青铜带坯的铸造质量。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的设计方案：

一种用于锡青铜带坯水平连铸生产的石墨模具，石墨模具采用边条与石墨板一体化结构，由上下两块石墨板装配而成，上石墨板呈倒U型，上表面两边对称开有缓冷腔，下表面呈对称向上的圆弧形，中部开有4～6个沉孔；下石墨板呈U型，下表面两边对称开有缓冷腔，上表面为平面，中部开有4～6个沉孔，与冷却器用沉头螺栓紧固；上下石墨板构成的石墨模腔呈扁平状，中部带外凸的圆弧形，石墨模腔中部圆弧处比边部高。

石墨板构成的空腔要求有配合光滑度。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：结构简单，加工容易，克服现有技术的不足，减轻结瘤现象，减缓带坯边部的冷却强度，降低带坯铸造应力，减小液穴深度，保证了锡青铜带坯的铸造质量等。

附图说明：

图1为石墨模的装配图主视图。

图2为石墨板的装配图俯视图

图3为石墨板的装配图左视图

图中：1为上石墨板，2为下石墨板，3为石墨模腔，4为沉头螺栓，5为石墨塞，6为缓冷腔。

具体实施方式：

一种用于锡青铜带坯水平连铸生产的石墨模具，石墨模具采用边条与石墨板一体化结构，由上下两块石墨板装配而成，上石墨板1呈倒U型，上表面两边对称开有缓冷腔6，下表面呈对称向上的圆弧形，中部开有4～6个沉孔；下石墨板2呈U型，下表面两边对称开有缓冷腔6，上表面为平面，中部开有4～6个沉孔，与冷却器用沉头螺栓4紧固；上下石墨板构成的石墨模腔3呈扁平状，中部带外凸的圆弧形，石墨模腔3中部圆弧处比边部高。

石墨板构成的空腔要求有配合光滑度。

下面以锡青铜QSn6.5-0.1为例，结合附图对本实用新型专利的实施方式进行说明。

实施例1：生产厚度为12mm，宽度为330mm的锡青铜带坯。石墨模具采用边条与石墨板一体化结构，由上下两块石墨板装配而成，石墨模腔3边部高12.4mm，中部高12.65mm，宽度336mm。

上石墨板1呈倒U型，边部宽35mm，厚36.2mm，中部厚30mm，上表面两边对称开有深1mm，长80mm，宽80mm的缓冷腔，下表面呈对称向上的圆弧形，圆弧与边部高0.20～0.25mm，中部开有4个

的沉孔，与冷却器用沉头螺栓4紧固。

下石墨板2呈U型，边部宽35mm，厚36.2mm，中部厚30mm，下表面两边对称开有深1mm，长80mm，宽80mm的缓冷腔6，上表面为平面，中部开有4个

的沉孔，用于与冷却器用沉头螺栓4紧固。

将上下两块石墨板沉头螺栓4与冷却器紧固连接后，沉头部位用的石墨塞5塞紧，高出石墨板的部分磨去，用金相砂布磨平，与石墨板在同一平面。石墨板构成的空腔石墨板表面研磨加工，表面粗糙度Ra0.8mm，以降低带坯拉铸时的摩擦阻力。

按此结构模具生产出来的带坯，与四块式结构相比，中部与边部的高差由约0.3mm减小到约0.1mm，带坯下表面边部出现的倒角现象有拉铸1～2天出现延长到4～5天出现，石墨模寿命由4～5天延长到6～7天。

实施例2：

生产厚度为16mm，宽度为440mm的锡青铜带坯。

石墨模具采用边条与石墨板一体化结构，由上下两块石墨板装配而成，石墨模腔3边部高16.6mm，中部高16.9mm，宽度446mm。上石墨板1呈倒U型，边部宽40mm，厚38.3mm，中部厚30mm，上表面两边对称开有深1mm，长80mm，宽100mm的缓冷腔6，下表面呈对称向上的圆弧形，圆弧与边部高0.25～0.3mm，中部开有6个

的沉孔，与冷却器用沉头螺栓4紧固。

下石墨板2呈U型，边部宽40mm，厚38.3mm，中部厚30mm，下表面两边对称开有深1mm，长80mm，宽100mm的缓冷腔6，上表面为平面，中部开有6个

的沉孔，用于与冷却器用沉头螺栓4紧固。

将上下两块石墨板沉头螺栓4与冷却器紧固连接后，沉头部位用

的石墨塞5塞紧，高出石墨板的部分磨去，用金相砂布磨平，与石墨板在同一平面。

石墨板构成的空腔石墨板表面研磨加工，表面粗糙度Ra0.8mm，以降低带坯拉铸时的摩擦阻力。

按此结构模具生产出来的带坯，与四块式结构相比，中部与边部的高差由约0.4mm减小到约0.15mm，带坯下表面边部出现的倒角现象有拉铸1～2天出现延长到4～5天出现，石墨模寿命由4～5天延长到6～7天。

Claims

1、一种用于锡青铜带坯水平连铸生产的石墨模具，其特征在于：石墨模具采用边条与石墨板一体化结构，由上下两块石墨板装配而成，上石墨板呈倒U型，上表面两边对称开有缓冷腔，下表面呈对称向上的圆弧形，中部开有4～6个沉孔；下石墨板呈U型，下表面两边对称开有缓冷腔，上表面为平面，中部开有4～6个沉孔，与冷却器用沉头螺栓紧固；上下石墨板构成的石墨模腔呈扁平状，中部带外凸的圆弧形，石墨模腔中部圆弧处比边部高。

2、根据权利要求1所述的一种用于锡青铜带坯水平连铸生产的石墨模具，其特征在

石墨板构成的空腔要求有配合光滑度。