[发明专利]一种结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒及其热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及铜合金领域，尤其是一种结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒及其热处理工艺。

背景技术

高性能结晶器是连铸工艺需要的一种重要部分，其要求是导热性好、再结晶温度高、强度高、耐磨性好、寿命长。近年来，结晶器用铜合金材料更新换代的速度越来越快，由原来的普通紫铜（T2）、磷脱氧铜（TP2）、银铜（Tag0.1）逐步过渡到铬锆铜合金。紫铜和CuAg合金的传导性较好，但力学性能较差，不适合长期连续工作的结晶器，且CuAg合金的耐磨性较差。铬锆铜合金的传导性和各种性能指标均较好，但目前生产高质量的铬锆铜合金还有相当大的难度。而在上述四种合金中，磷脱氧铜和紫铜价格便宜，其他两种合金价格较贵。

在兼顾使用性能和经济效益的同时，要寻找新的合金应用于结晶器中，想通过添加元素来提高纯铜的高温强度和软化温度，势必导致导电性、导热性的下降，从而使结晶器温度上升，这不仅抵消了提高强度和提高软化温度的效果，而且还降低了结晶器内钢水的散热，减缓了结晶器内铸锭带凝壳的成长。因此，在选择结晶器材料时，必须把握结晶器材料所需要的导热率，并综合考虑材料的屈服强度和软化温度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒及其热处理工艺，解决现在制备结晶器所用铜合金的强度、再结晶温度、高温性能等综合指标达不到使用要求以及铬锆铜合金板生产难度大、产品质量无法保证的问题。

本发明的技术方案是：

一种结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒，按质量百分比计，该合金的化学成分如下：

Mg0.5%～1.5%；P0.015%～0.02%；Te0.08%～0.2%；富铈稀土0.04%～0.08%；Cu余量。

所述的结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒，按质量百分比计，该合金优选的化学成分如下：

Mg0.9%～1.1%；P0.016%～0.018%；Te0.13%～0.15%；富铈稀土0.05%～0.06%；Cu余量。

所述的结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒，按质量百分比计，该合金优佳的化学成分如下：

Mg0.93%；P0.017；Te0.14%；富铈稀土0.05%；余量为Cu。

所述的结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒，按质量百分比计，该合金优佳的化学成分如下：

Mg1.0%；P0.017%；Te0.15%；富铈稀土0.06%；余量为Cu。

所述的结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒，按质量百分比计，该合金优佳的化学成分如下：

Mg1.0%；P0.018%；Te0.13%；富铈稀土0.05%；余量为Cu。

所述的结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒，按质量百分比计，该合金优佳的化学成分如下：

Mg1.1%；P0.016%；Te0.15%；富铈稀土0.06%；余量为Cu。

所述的结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒，该合金的相关技术参数是：其抗拉强度Ra：460MPa-500MPa，电导率≧78%IACS，热导系数390-430（W/℃·m），再结晶温度≧450℃。

所述的结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒，富铈稀土的成分含量为：Ce65-75%；La10-20%；Nd10-20%；Pr5-10%。

所述的结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒的热处理工艺，包括如下步骤：

（1）第一次热处理在850℃～900℃下保温1～2小时进行固溶处理，水淬，使添加的合金元素固溶到铜母相中，以减少金属间化合物的产生；

（2）第二次热处理在700℃～800℃下保温6～8小时均匀化退火处理，达到组织均匀化的目的；

（3）第三次热处理在350℃～430℃下保温3～5小时退火处理，去除残余应力。

所述的结晶器专用的Cu-Mg-Te-P合金棒的热处理工艺，第一次热处理中采用保护气氛，保护气氛为氮气或真空；第二次热处理中采用保护气氛，保护气氛为氮气或真空；第三次热处理中采用还原气氛，还原气氛为水蒸气、氢气或煤气。

本发明Cu-Mg-Te-P合金棒的设计思想是：

Mg虽与P反应但大部分固溶于Cu在中，虽较低的损害导电性，但不仅可改善合金的高温性能，使合金再结晶温度大幅提高，还可以在冶炼过程中起到除气除氧作用，提高铸锭的质量。本发明中，合适的Mg含量为0.5%～1.5%。