[发明专利]铜铬锆合金的非真空熔炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜合金材料的熔炼方法，特别是涉及一种Cu-Cr-Zr合金在大气条件下，用感应电炉熔炼和半连续浇铸的方式进行生产的方法，属于有色金属合金熔炼技术领域。

背景技术

CuCrZr合金属于沉淀型硬化铜合金，具有高强度、高导电率、高软化温度等优异的综合性能，主要用于制作自动电焊机的电极、集成电路框架材料、电气化铁路机车滑线、大型铸钢结晶器材等，其市场潜力非常大，而熔铸这种合金材料则是生产这种合金材料(线材、棒材、板材等)的第一道工序。

在CuCrZr合金生产中，由于合金化元素Cr、Zr的化学活性较高，目前国内一般采用真空熔铸工艺生产。但是，这种工艺方法存在一些缺点，不仅工艺过程复杂，而且生产效率低、投资成本昂贵。另外，采用真空熔铸工艺生产，真空炉的最大容量只有0.5吨的产能，按这种工艺方式生产，根本无法满足电气化铁路机车滑线以及大型铸钢结晶材料单件重量大于1吨的要求，而若要进口大容量的真空熔炼设备，价格又比较昂贵。因此，目前在美国、日本等发达国家已经开始采用非真空熔炼技术生产该种材料，不过都需要专门的熔炼设备，成本投资较大。严重限制了铜铬锆合金材料的大批量生产以及推广和应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有生产工艺技术中存在的不足，提供一种CuCrZr合金的非真空熔炼方法，即在大气的环境条件下，采用感应电炉进行熔炼，并采用半连续浇铸的方式生产CuCrZr合金，用来替代目前国内外普遍采用的真空熔铸生产工艺，解决了生产成本过高，生产效率低、产品规格受真空炉容量限制的现状，扩大了该合金材料的应用领域及范围。

本发明给出的技术解决方案是：这种CuCrZr合金的非真空熔炼工艺方法，其特点是有以下步骤：

1)将Cr、Zr制成中间合金CuCr与中间合金CuZr，作为中间合金加入材料备用；

2)制备CuCrZr合金：将电解铜、抗氧化剂、中间合金CuCr按重量份数比为97.44∶1∶2.22分批次先后加入到感应炉中，通电熔化1Hr后升温至1400℃，使其完全熔化。然后再按重量份数比例0.34加入中间合金CuZr，再升温至1400℃，待全部熔化后进行浇注，浇注时用炭黑覆盖结晶器，浇注完毕即可以获得CuCrZr合金；

上述步骤2)中，抗氧化剂为脱水硼砂和玻璃，脱水硼砂与玻璃的重量份数比为2∶1；

上述步骤2)中，Cr的重量配比为1.0％，Zr的重量配比为：0.20％；

为更好的实现本发明的目的，当浇注直径为φ100-200铸锭时，浇注速度为1.0mm/s。

本发明提供的这种能在大气条件下生产CuCrZr合金的非真空熔铸方法从根本上解决了合金中的主加元素Cr和Zr在空气中极易氧化，难以加入到Cu的熔体中的技术难题，尤其是在大气条件下，如不采取有效的工艺措施，熔铸这两种合金是相当困难的，所以，本发明的工艺技术，针对Cr和Zr在大气条件下极易氧化、难以合金化的特点，通过制造CuCr以及CuZr中间合金，以及加入熔体覆盖剂脱水硼砂和玻璃的方法，实现了使用中频感应电炉熔炼的技术工艺，并实施以半连续的浇注方式生产合金的最终效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够很好地解决CuCrZr合金目前普遍采用的真空熔铸方法的生产成本高、生产效率低的问题，而且该非真空熔铸设备的投入成本仅仅是真空炉熔铸设备的1/10左右，而其生产效率则是相同容量真空炉的3倍以上。实施本发明不仅能大幅度地提高生产效率、降低成本、而且能很好地满足电气化铁路机车滑线、铸钢结晶器等产品单件重量大于1吨的要求，解决了困扰国内同行业的有关重大技术难题。

附图说明

附图是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的具体技术方案做进一步说明：

实施例1：

本发明的CuCrZr合金的非真空熔炼工艺技术，按下述步骤进行：

1)先将Cr、Zr这些容易氧化的元素制成CuCr/CuZr中间合金，并作为后续加入的原料备用，