[发明专利]一种Cu-Ni-Si-Mg合金板带铸轧方法及铸轧设备

说明书

本发明公开了一种Cu‑Ni‑Si‑Mg合金板带铸轧方法及铸轧设备，属于有色金属加工领域；按照质量比Cu：Ni：Si：Mg=94‑97：2‑5：0.5‑0.8：0.07‑0.14，准备原料，真空下熔炼在低温条件下，快速冷却轧制；设备的轧辊设置有封闭循环水路，轧辊连接有辊缝间距控制液压装置，轧辊下设置红外测温仪，并设置有多组高压气体喷嘴、高压离心式风机和水冷热交换器；本发明可有效防止氧化造成的铸轧开裂，以及铸轧过程中Cu‑Ni‑Si‑Mg合金的氧化；有效抑制平衡凝固过程中Ni₂Si析出相析出，显著提高Cu‑Ni‑Si‑Mg合金板带的质量和性能。

技术领域

本发明属于有色金属薄带材的成型加工领域，尤其涉及一种高性能铜合金板带铸轧加工方法及其铸轧设备。

背景技术

铜合金是电子、电力等行业工程应用的主要金属结构材料，在国防军事、电子通信技术等重要领域发挥了巨大的作用，并且随着电子、电力等行业的迅猛发展，行业需求大量的高强高导铜合金板带产品。Cu-Ni-Si系合金是一种较为典型的时效强化型合金，兼具高强度和高导电的特性，已逐渐成为高强度高电导率铜合金研究的焦点。

目前Cu-Ni-Si系合金板带毛坯的传统生产方法如下：配料及熔炼→半连续铸造“扁锭”→锯切成段→加热→热轧→固溶处理等工序。显然这种技术方法工序复杂，制备需要多次加热，对材料烧损比较大，能源消耗也比较大，生产效率比较低。

此外，这种传统工艺在生产异性截面的铜合金板带材时，还需要在原有的工艺基础上，添加模锻或者挤压等成型工艺，使得加工流程变得更加繁琐，不仅生产效率低，而且容易造成变形组织不均匀和变形微裂纹等缺陷。

因此，为了满足行业对高强度和高导电Cu-Ni-Si系铜合金的需求，亟需设计开发高效短流程的Cu-Ni-Si系合金成形新技术。

双辊连续铸轧是短流程金净成型的一种技术，该技术将连铸与轧制联系在一起，能够将材料从液体直接铸成厚为1-10mm厚的薄带，简化生产流程，提高生产效率。

目前该技术在铝合金加工中已经有广泛的应用。但是由于现有的双辊连续铸轧技术往往是直接在大气条件进行，如果直接将该技术用于Cu-Ni-Si系合金板带材将会出现如下问题：首先在大气环境下，Cu-Ni-Si系合金熔炼和铸轧过程容易发生氧化，轧制过程中氧化物夹杂将作为裂纹源导致轧制过程中开裂；其次，大气条件下获得的Cu-Ni-Si系铸轧板坯容易出现多种氧化物夹杂，将显著降低Cu-Ni-Si系铜合金的导电性和强度等综合性能指标。此外，Cu-Ni-Si系合金在平衡凝固过程条件下将有Ni₂Si析出相，如果铸轧和后续冷却过程冷速缓慢，将会有的粗大的Ni₂Si析出，对Cu-Ni-Si合金铸轧板坯的性能指标产生不利影响。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种Cu-Ni-Si-Mg铜合金板带铸轧设备及铸轧方法，该方法在真空条件下完成铜合金的铸轧以及快冷，这样既能通过铸轧工艺从而实现了高性能铜合金的短流程制造，提高了生产效率。同时，由于在真空下完成铜合金的铸轧，避免了铸轧过程氧化导致的铸轧开裂和铜合金性能减低的问题。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

一种Cu-Ni-Si-Mg合金板带铸轧方法，包括以下步骤。

1）按照质量比Cu：Ni：Si：Mg=94-97：2-5：0.5-0.8：0.07-0.14，称取阴极纯铜、工业纯镍、工业纯硅、工业纯镁。

2）将阴极纯铜和工业纯镍放入熔炼坩埚，设备内真空度＜0.1Pa，加热至1250-1280℃，进行熔炼，熔炼完成后，将工业纯硅、工业纯镁加入到熔体内部，充分熔炼搅拌，获得Cu-Ni-Si-Mg合金熔体。