本发明专利技术公开了一种Cu-Zr-Ag合金结晶器铜板，含有0.05%～0.25%质量的金属锆，0.03%～ 0.05%质量的脱氧剂金属镁，0.06%～0.15%质量的金属银，99.65%～99.77%质量的金属铜，本发明专利技术还公开了一种Cu-Zr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，本发明专利技术具有很好的导热性能以及较高抗拉强度，同时还具有很高的软化温度，延长了结晶器铜板的使用寿命，提高了板坯铸机的拉速，使得板坯的生产效率大大提高，是一种适合高拉速、高效率、高节凑、高产出连铸作业的新型高寿命结晶器铜板。
【技术实现步骤摘要】
一种Cu-Zr-Ag合金结晶器铜板及其制备工艺
本专利技术属于连铸设备部件
，特别涉及一种Cu-Zr-Ag合金结晶器铜板及其制备工艺。
技术介绍
随着国内钢铁企业对节能减排及淘汰落后产能的提出，国内各钢铁企业纷纷提高设备生产效率，从连铸设备方面看就是提高连铸机的利用效率和提高铸机的拉速，板坯铸机的拉速由原来的0.5～1.5m/min提高至1.2～2.8m/min，从连铸方面看就是提高连铸机的利用效率和提高铸机的拉速，从而降低生产成本，这对连铸结晶器的核心部件结晶器铜板的材质要求更加高，其核心是在高拉速下大幅提高结晶器铜板的使用寿命，现有的结晶器铜板主要有Ag-Cu材料结晶器铜板和Cu-Cr-Zr结晶器铜板；Ag-Cu铜板由于再结晶温度低，强度低，随着拉速的提高，已经显现出其性能的不足，出现铜板高温蠕变导致寿命降低；Cu-Cr-Zr铜板其材料的强度虽高，但是导热性能差也难以满足高拉速结晶器的需要，因此迫切需要一种导热性比Cu-Cr-Zr结晶器铜板高，强度及再结晶温度比Ag-Cu结晶器铜板高，耐磨性能更好的结晶器铜板应用到高拉速条件的连铸机中。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种导热性好、耐磨性好、强度高、使用寿命长的Cu-Zr-Ag合金结晶器铜板及其制备工艺。一种Cu-Zr-Ag合金结晶器铜板，含有0.05%～0.25%质量的金属锆，0.03%～0.05%质量的脱氧剂金属镁，0.06%～0.15%质量的金属银，99.65%～99.77%质量的金属铜。一种Cu-Zr-Ag合金结晶器铜板的制备工艺，包括如下步骤：a.经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Zr-Ag合金的铸坯，其合金配方及真空熔炼和真空浇铸的工艺参数如下：金属锆质量百分比：0.05%～0.25%，金属银质量百分比：0.06%～0.15%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.03%～0.05%，金属铜质量百分比：99.65%～99.77%，精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1350℃，充入氩气后真空度：－0.08MPa，浇注温度：1270℃～1280℃；b．确定锻造变形方向后将Cu-Zr-Ag合金的铸坯进行热锻，其热锻工艺如下：热锻加热时间：2.5h～3h，始锻温度：800℃～860℃，锻造变形量：25mm～30mm，终锻温度：600℃～650℃；c．将热锻后的Cu-Zr-Ag合金板材进行固熔处理，其固熔工艺如下：固熔温度：850℃～950℃，固熔时间：1h～2h,冷却水温度：20℃～30℃，从出炉到下水时间：30S～60S；d．将固熔后的Cu-Zr-Ag合金的铸坯进行冷轧得到Cu-Zr-Ag合金板材，其冷轧工艺如下：冷轧总变形量：15%～20%，冷轧单次下轧量：2.5mm；e．将冷轧处理后的Cu-Zr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，其时效处理工艺如下：时效温度：360℃～500℃，时效时间：3h～6h；f．利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出各类型连铸用结晶器铜板。本专利技术是为了克服Cu-Cr-Zr结晶器铜板的导热性较差，Ag-Cu结晶器铜板的强度较低的缺点，提供了一种具有很好的导热性能以及较高抗拉强度的Cu-Zr-Ag合金结晶器铜板，同时还具有很高的软化温度，延长了结晶器铜板的使用寿命，提高了板坯铸机的拉速，使得板坯的生产效率大大提高。本专利技术是这样实现的，首先采用了全新的配方，即在传统的金属银、金属镁和金属铜当中加入了适量的金属锆，其质量百分比为：金属锆质量百分比：0.05%～0.25%，金属银质量百分比：0.06%～0.15%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.03%～0.05%，金属铜质量百分比：99.65%～99.77%，锆在铜合金中固溶度小，而降低传统性能少，可在单相纯铜基体沉淀、析出大量细小均匀弥散质点，以达到强化性能好、抗拉强度高、高温生产稳定性能好，但是锆在合金中添加量需要严格控制，添加较少对于铜合金的性能提升不明显，添加过多会导致铜合金的温度传递效果降低。延伸率降低，影响铜合金的整体性能。镁是有限固溶元素，微量时降低铜合金的热传导性能较少，但是能提高铜合金的抗高温氧化性能以及在熔炼铜水时具有脱氧的作用，添加量需要严格控制，以免过多时使得铜合金的热传导性能降低。金属银的化学性质稳定，活跃性低，价格贵，导热、导电性能很好，不易受化学药品腐蚀，质软，富延展性，银在铜合金中可以增加其热传导性能和延伸率，降低锆和镁对铜合金性能的影响，使得铜合金的热传递性能较传统未加银的铜合金提高将近10%，提高了板坯在结晶器铜板内的热传递效率。三种金属元素的结合，保证材料具有较高的致密度以及良好的导电导热性能、明显的时效强化效果和良好的抗蠕变性能，满足板坯的生产需求，加快生产进度。其次对生产工艺进行了改进，真空熔炼使得铜水沸腾，利于易发挥性的杂质的析出，提高了铜液的纯度，此时加入镁、银和锆，形成Cu-Zr-Ag合金液，对于成分的控制精度更高，合金元素在真空环境下熔炼不易氧化，成分均匀利于铜板的传导性与机械性能的提高。真空度控制在30Pa以下，使得真空的效果更好，对于Cu-Zr-Ag合金的性能提升更高，耐火漏斗孔径设置在36mm，也便于提高Cu-Zr-Ag合金的性能。在Cu-Zr-Ag合金浇铸成铸坯之后确定锻造变形方向对其进行热锻处理，始锻温度为800℃～860℃，相比于之前的工艺节省了能源的消耗，热锻主要是减小Cu-Zr-Ag合金的变形抗力，改变其铸态结构，在热锻过程中经过再结晶，粗大的铸态组织变成细小晶粒的新组织，并减少铸态结构的缺陷，提高机械性能。然后将Cu-Zr-Ag合金板材进行固熔处理，固溶温度为850℃～950℃，固溶处理是将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理，主要是改善Cu-Zr-Ag合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备，使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工或成型，结晶器铜板在高温下工作，因此需要有较高的固溶温度以获得较大的晶粒度，可以具有较好的高温持久和蠕变性能。固溶处理之后对Cu-Zr-Ag合金铸坯进行冷轧得到Cu-Zr-Ag合金板材，冷轧总变形量为15%～20%，进行连续冷变形引起合金冷作硬化使其强度、硬度上升，经过三个步骤之后，Cu-Zr-Ag合金的布氏硬度、抗拉强度、软化温度以及延伸率会大大提高。将冷轧处理后的Cu-Zr-Ag合金板材进行时效处理得到合格的高拉速连铸机结晶器铜板母材，时效处理之后的合金母材硬度和强度会再次增加，最后利用数控加工中心，结合连铸工艺，将制备出的高拉速连铸机结晶器铜板母材进行机械加工，加工出不同的形状，具有冷却水槽等不同的结构的各类型连铸用结晶器铜板，在高拉速连铸机上代替现有的Cu-Cr-Zr及Cu-Ag材质的结晶器铜板。本专利技术通过创新添加合金类别配比，并采用真空熔炼、真空铸锭、热锻、固熔、冷作硬化、热处理等工艺提高产品材料的性能，通过先进的加工方法，从而制造出一种新型的高导热、高耐温性能的高寿命结晶器铜板。研发出来的高寿命结晶器铜板其强度比现有结晶器铜板的材质Cu-Ag高，耐磨性能良本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Cu‑Zr‑Ag合金结晶器铜板，其特征在于：含有0.05% ～ 0.25% 质量的金属锆，0.03% ～ 0.05% 质量的脱氧剂金属镁，0.06% ～ 0.15% 质量的金属银，99.65% ～ 99.77%质量的金属铜。
【技术特征摘要】
1.一种Cu-Zr-Ag合金结晶器铜板，其特征在于：含有0.13%～0.25%质量的金属锆，0.03%～0.05%质量的脱氧剂金属镁，0.06%～0.15%质量的金属银，99.65%～99.77%质量的金属铜；其制备工艺包括如下步骤：a.经过真空熔炼和真空浇铸得到Cu-Zr-Ag合金的铸坯，其合金配方及真空熔炼和真空浇铸的工艺参数如下：金属锆质量百分比：0.13%～0.25%，金属银质量百分比：0.06%～0.15%，脱氧剂金属镁质量百分比：0.03%～0.05%，金属铜质量百分比：99.65%～99.77%，精炼真空度：≤30Pa，耐火漏斗孔径：36mm，精炼温度：1350℃，充入氩气后真空度：－0.08MPa，浇注温度：1270℃～1280℃；b．确定锻造变形方向...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱书成，赵家亮，黄国团，马超，王硕，
申请(专利权)人：西峡龙成特种材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。