[发明专利]铜合金板带电磁辅助铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜合金板带电磁辅助铸造方法，属于有色金属制备加工技术领域。

背景技术

作为一种短流程制备技术，板带水平连铸技术从20世纪70年代出现至今，得到快速发展和广泛的应用，目前在铜及铜合金制备加工领域得到推广。

磷青铜板带具有广阔的市场，随着锡含量增加，磷青铜的机械性能显著提高，但是偏析程度增加，加工难度随之增加。因此高锡含量的磷青铜板带产量极低。

采用电磁辅助铸造工艺，通过优化电磁辅助铸造工艺，可以改善铸坯的铸造组织，抑制偏析，细化晶粒，改善坯料加工性能，提高成材率和产品质量。

近年来，通过施加磁场改善铸造合金微观组织的方法受到重视。

专利号为02149110.0的中国专利公开了一种用于铜及铜合金水平电磁连续铸造的方法和装置，采用了在水平连续铸造结晶器的外侧、于固定在结晶器上的冷水套上，施加中、高频电流的压力磁场和工、低电流的旋转磁场；水冷套的圆周沿轴向为磁性与非磁性相间排列结构，以冷却水控制铸造管坯的铸造速度。专利申请号为02119403.3的中国专利申请公开了一种铜管坯水平电磁连铸结晶器，由结晶器内层、外层、搅拌电磁感应线圈、激振电磁感应线圈、约束电磁感应线圈、上述电磁线圈外侧的磁轭和结晶器壁外层上的缝隙所构成；上述线圈或并列放置，或重叠放置，或只放置其中一种或两种线圈。分别采用在管坯结晶器外侧施加旋转磁场或组合磁场。

专利申请号为02221779.7的中国专利申请公开了一种水平连铸电磁搅拌结晶装置，施加旋转磁场，改善铸坯的微观组织。

专利申请号为2005 10047193.7的中国专利申请公开了一种铜合金板带的水平电磁连续铸造方法和装置，通过施加行波磁场，产生强制搅拌。

但是现有电磁辅助连铸工艺尚待进一步优化。

发明内容

本发明的目的是克服现有水平连铸技术在制备易偏析铜合金板带生产过程存在的偏析与反偏析现象以及铸坯微观组织粗大和不均匀现象，提供一种科学的电磁辅助铸造方法，实现锡磷青铜等易偏析铜合金板坯的高效制备。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

铜合金板带电磁辅助铸造方法，在保温炉侧面安装电磁辅助铸造装置，所述电磁辅助铸造装置包括线性磁场发生器、石墨结晶器和结晶器填料框架，所述线性磁场发生器设置在石墨结晶器上方，并位于石墨结晶器与结晶器填料框架之间，特点是：所述线性磁场发生器通入频率可调的交流电，驱动线性磁场发生器产生频率可调的感应磁场，感应磁场的频率在10～35赫兹，感应磁场垂直于拉坯方向，感应磁场方向为双向往复，磁场的换向周期为7～15秒；所述感应磁场作用于石墨结晶器内熔体结晶前沿，熔体在感应磁场作用下凝固。

进一步地，上述铜合金板带电磁辅助铸造方法所述线性磁场发生器通入电流强度为1～100安培频率可调的交流电。

更进一步地，上述的铜合金板带电磁辅助铸造方法所述线性磁场发生器通入电流强度为20～50安培频率可调的交流电。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

①降低工作频率，有利于增加磁场穿透能力和纵向磁场分布均匀，取低频的上限端(10～35赫兹)，可以更有效地抑制元素反偏，从而降低板带轧制过程的开裂缺陷率，提高了合金的成材率，设备运行能耗降低，合金板带铸造组织显著改善；

②感生磁场方向为双向往复式，磁场的换向周期为7～15秒，磁场方向垂直于拉坯方向，并周期性改变方向，往复式的电磁场对于结晶前沿的熔体进行对称、均匀的强制搅拌，增加游离晶核数量并使之均匀分布，使熔体中合金元素分布更均匀，抑制偏析和反偏析，起到了均匀成分、细化组织的作用；

③采用本发明工艺方法制备的板坯，其组织均匀性与致密性大大提高，板坯塑性加工性能提高5～10％，均匀化退火时间缩短50％，显著降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明工艺设备的结构示意图；

图2：实施例1～3Sn元素偏析情况对比示意图；

图3a：未施加磁场板坯水平面铸造组织宏观形貌图；

图3b：实施例4施加磁场板坯水平面铸造组织宏观形貌图；

图3c：实施例5施加磁场板坯水平面铸造组织宏观形貌图；

图3d：实施例6施加磁场板坯水平面铸造组织宏观形貌图；

图4a：传统工艺的板坯截面宏观形貌图；

图4b：实施例7板坯截面宏观形貌图；

图4c：实施例8板坯截面宏观形貌图；