[发明专利]应用于行星轧机轧制铜及铜合金的高温合金芯棒及其制备方法

说明书

本发明涉及一种应用于行星轧机轧制铜及铜合金的高温合金芯棒及其制备方法，属于金属加工技术领域。其包括Cr 11.50%‑14.00%、Mo 3.80%‑5.2%、Al 5.50%‑6.50%、Ti 0.50%‑1.00%、Nb+Ta 1.80‑2.80%、B 0.005‑0.020%、C 0.08%‑0.20%、Zr 0.050%‑0.20%、Si≤0.50%、Mn≤0.50%、P≤0.015%、S≤0.015%、Fe≤2.50%、其余为Ni。本发明制备过程为真空感应熔炼制备母合金铸锭，真空感应重熔，通过熔模铸造制备出高温合金芯棒毛坯，将毛坯进行热等静压处理及随后热处理，然后将其进行打磨精加工，最后将芯棒进行表面渗铝处理以增加表面硬度及高温下的耐腐蚀性能。本发明制备所得高温合金芯棒具有较高的综合力学性能、疲劳寿命高、高温强度高，明显提高模具的使用寿命，且制备工艺简单，流程短。

技术领域

本发明涉及一种应用于行星轧机轧制铜及铜合金的高温合金芯棒及其制备方法，属于金属加工技术领域。

背景技术

三辊行星轧机轧制空心铜及铜合金锭技术是高效制备铜及铜合金管材的技术方法。相比于热挤压法制备统计铜合金管材技术，行星轧机轧制空心铜锭技术具有以下优点：（1）成材率高；（2）生产效率明显提高；（3）生产成本低，节能效果明显；（4）能够制备短管，长管及小、大盘重的铜及铜合金管。

然而在实际生产过程中，行星轧机轧制紫铜管工艺已经成熟，芯棒采用H13材料及国产Y4材料均能满足使用要求。而当轧制铜合金时，则对芯棒的要求较高，较为成熟的是用于黄铜管的轧制，但是配套的芯棒使用寿命依然较低，而对于白铜管等其它铜合金管材的轧制芯棒则要求更高。H13及Y4等材质的芯棒在使用过程中由于轧制过程产生大量的热，温度急剧上升，造成芯棒外表面易粘铜，特别的在轧制铜合金时，由于轧制温度高，粘铜极为严重，每轧一只就需要对芯棒外表面进行修磨，严重影响了生产效率。且粘铜部位正是轧制受力点处，该受力点处损伤较为严重，造成严重损伤的原因主要有：（1）铜合金轧制过程中温升较快，且铜合金硬度及强度较高；（2）芯棒材质高温下的硬度低；（3）高温下的疲劳性能差；（4）芯棒散热效率低。芯棒的使用性能直接影响到轧制管材内表面质量、轧制效率以及轧制成本。

如何提高行星轧机芯棒使用寿命及使用性能成为提高生产效率、成材率及产品质量的关键。H13模具钢由室温到600℃左右的温度范围内，其屈服强度、抗拉强度、弹性模量随温度的增加接近线性的缓慢降低，而高于600℃左右时，其强度和韧性快速下降，失去承载能力。如何找出一种更适合制备铜及铜合金的行星轧机芯棒成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是在于克服上述不足之处，提供一种应用于行星轧机轧制铜及铜合金锭的高温合金芯棒及其制备方法，其采用一种高温下力学性能稳定、优异，具有高的疲劳寿命，轧制过程中传热效率更高的行星轧机芯棒。

本发明的技术方案，应用于行星轧机轧制铜及铜合金的高温合金芯棒，按质量百分比计算：包括Cr 11.50%-14.00%、Mo 3.80%-5.2%、Al 5.50%-6.50%、Ti 0.50%-1.00%、Nb+Ta 1.80-2.80%、Si≤0.50%、Mn≤0.50%、P≤0.015%、S≤0.015%、Fe≤2.50%、其余为Ni。

按质量百分比计控制其中微量元素如下： B 0.005-0.020%、C 0.08%-0.20%、Zr0.050%-0.20%。

应用于行星轧机轧制铜及铜合金的高温合金芯棒，包括定径带、导向锥、外螺纹，冷却孔和内螺纹；所述定径带前端设有导向锥，末端设有外螺纹；所述定径带内部设有冷却孔，沿冷却孔上设有内螺纹。

所述外螺纹为圆形螺纹，所述圆形螺纹的直径小于定径带的直径。

所述定径带中心位置2-4cm长度壁厚不加工内螺纹。