一种高强高导铜合金的水平连铸方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111496200A(43)申请公布日2020.08.07(21)申请号202010334809.3(22)申请日2020.04.24(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人王宏涛方攸同刘嘉斌方晓阳(74)专利代理机构浙江杭州金通专利事务所有限公司33100代理人徐关寿(51)Int.Cl.B22D11/045(2006.01)B22D11/115(2006.01)B22D11/12(2006.01)B22D11/124(2006.01)B22D11/22(2006.01)权利要求书1页说明书24页附图12页(54)发明名称一种高强高导铜合金的水平连铸方法和应用(57)摘要本发明公开了一种铜合金的水平连铸方法和应用，该方法是将保温炉中的铜合金熔体在保温炉侧下方进行水平连铸：在保温炉侧下方安装至少一个多路水冷结晶器，所述多路水冷结晶器在沿初坯引出方向依次设置3组独立的冷却单元，第1组冷却单元最靠近保温炉；使每组冷却单元的进水口的温度低于20℃，并控制3组冷却单元的温度梯度；在所述多路水冷结晶器第1组和第2组冷却单元的水冷套外壁设置电磁感应线圈实现电磁搅拌；在所述多路水冷结晶器出口设置水幕喷淋冷却装置对初坯进行冷却，从而得到合金元素均处于过饱和固溶态的铸态初坯。本发明不仅能节省传统高强高导铜合金制备工艺里耗能最大的高温固溶环节，而且能有效细化晶粒，保障合金高强度。CN111496200ACN111496200A权利要求书1/1页1.一种铜合金的水平连铸方法，是将保温炉中的铜合金熔体在保温炉侧下方进行水平连铸，其特征在于：在保温炉侧下方安装至少一个多路水冷结晶器，所述多路水冷结晶器在沿初坯引出方向依次设置3组独立的冷却单元，实现多路进水和多路出水，并采用逆冷却方式，第1组冷却单元最靠近保温炉；使每组冷却单元的进水口的温度低于20℃，并通过如下方式控制3组冷却单元的温度梯度：第3组冷却单元的水流量V3与初坯截面积S需满足0.5L/(min·mm2)<V3/S<2L/(min·mm2)，第2组冷却单元的水流量V2和第1组冷却单元的水流量V1按照V1:V2:V3＝1.5:1.2:1的原则确定；在所述多路水冷结晶器第1组和第2组冷却单元的水冷套外壁设置电磁感应线圈实现电磁搅拌，电磁搅拌方式为旋转搅拌，电流频率设置为2～500Hz；控制初坯截面积S为2000～50mm2，其引出速度ν与初坯截面积需满足0.5mm·min≤S/ν≤20mm·min；在所述多路水冷结晶器出口向外1000mm范围内设置水幕喷淋冷却装置对初坯进行冷却，喷淋装置采用雾化喷嘴，喷嘴间隔为10～20mm，根据坯料尺寸设置数量，使喷嘴与坯料表面间距10～50mm，水压0.5～0.8MPa，从而得到合金元素均处于过饱和固溶态的铸态初坯。2.如权利要求1所述的铜合金的水平连铸方法，其特征在于：一套水平连铸系统搭配2～4个多路水冷结晶器，实现2～4条初坯的连续引出，此时多路水冷结晶器的排布方式为一字排开，间隔200～400mm，每套多路水冷结晶器均配置独立的水冷和电磁装置。3.如权利要求1所述的铜合金的水平连铸方法，其特征在于所述铜合金的水平连铸方法按照如下步骤实施：(1)配料熔化：根据铜合金成分进行配料，投入熔化炉充分熔化，进行氧含量与合金元素含量抽样检测分析，根据分析结果补料并充分脱氧后，通过熔化炉内部导槽将熔体导入保温炉；(2)水平连铸：在保温炉侧下方进行水平连铸，将至少一个多路水冷结晶器安装在保温炉侧下方，结晶器在沿初坯引出方向依次设置3组独立的冷却单元，实现多路进水和多路出水，并采用逆冷却方式，也即冷端进水，热端出水，第1组冷却单元最靠近保温炉；每组冷却单元的进水口的温度低于20℃，三组冷却单元的温度梯度通过如下方式控制：第3组冷却单元的水流量V3与初坯截面积S按照0.5L/(min·mm2)<V3/S<2L/(min·mm2)的原则确定，第2组冷却单元的水流量V2和第1组冷却单元的水流量V1按照V1:V2:V3＝1.5:1.2:1的原则确定，以实现三组冷却单元不同强度的冷却能力配合形成合理的温度梯度；在结晶器第1组和第2组冷却单元的水冷套外壁设置电磁感应线圈实现电磁搅拌，电磁搅拌方式为旋转搅拌，电流频率设置为2～500Hz；初坯的截面积S为2000～50mm2，其引出速度ν与初坯截面积按照0.5mm·min≤S/ν≤20mm·min的原则确定；在结晶器出口向外1000mm范围内设置水幕喷淋冷却装置对初坯进行冷却，喷淋装置采用雾化喷嘴而非常规小孔喷淋；喷嘴间隔为10～20mm，根据坯料尺寸设置喷嘴数量，喷嘴与坯料表面间距10～50mm，水压0.5～0