CN104141065A - 铜合金铸件的精密铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜合金铸件的精密铸造工艺，铸造工艺如下：步骤一，将硅溶胶型壳通过电阻炉加热至850-950℃后，放入中频真空感应熔炼炉内固定好，同时由中频真空感应熔炼炉的感应线圈对硅溶胶型壳加热保温；步骤二，将铜和铬、锆合金按比例配好，放入镁砂坩埚内，抽真空后充入保护气体，进行加热，直至金属熔化；步骤三，将步骤二得到的金属熔液浇注到位于中频真空感应熔炼炉中的硅溶胶型壳内，浇注完后关闭中频真空感应熔炼炉的加热开关，冷却后取出铸件。本发明具有制备工艺简单、质量好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及铸造领域，具体涉及一种铜合金铸件的精密铸造工艺。
背景技术
连铸过程是将钢液注入结晶器内，连续获得铸坯的过程，它是连接炼钢和轧钢的中间环节，是炼钢生产的重要组成部分。结晶器是冶炼厂连铸机的重要组成部分，而结晶器铜管又是结晶器的重要部件。由于高温钢水直接流经结晶器铜铸件，为使连铸作业过程稳定，又保障设备及操作人员安全，就要求结晶器铜铸件具有良好的耐高温、耐磨损和耐腐蚀性能。现有技术是通过在铜铸件内壁镀铬生产出具有硬铬镀层的结晶器铜铸件来提高铜铸件的耐高温、耐磨损和耐腐蚀的性能，但这样的铜铸件的硬度、耐磨性等还是有限。
目前国外出现了铬锆铜材质的铜铸件，所谓铬锆铜是指含锆0.08-0.1％，含铬0.05-0.12％的铜，由于加入了铬和锆，大大提高了铜的硬度和耐磨性，能保证铜铸件不变形，但是同样对铜铸件的制造带来了困难，因为加入了铬和锆，会使铜***变脆，在现有的技术条件下，在反挤压(俗称冲孔或者热造型，即将铜锭从中心冲孔以制管)和冷挤压(俗称冷造型，即常温下拉伸铜铸件以提高铜铸件的硬度)工艺中，会出现铜铸件开裂等问题，不仅无法保证质量，更重要的是铜铸件的制造工艺复杂，花费的人力物力和时间都很多，一旦因开裂等导致铜铸件报废，将造成人力物力和时间的极大浪费。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、质量好的铜合金铸件的精密铸造工艺。
解决上述技术问题的技术方案如下：
铜合金铸件的精密铸造工艺，所述铜合金为铬锆铜合金，按重量百分比计，该铬锆铜合金中，铬含量为：0.4～1.2％的，锆含量为：0.03～0.3％，余量为铜，铸造工艺如下：
步骤一，将硅溶胶型壳通过电阻炉加热至850-950℃后，放入中频真空感应熔炼炉内固定好，同时由中频真空感应熔炼炉的感应线圈对硅溶胶型壳加热保温；
步骤二，将铜和铬、锆合金按比例配好，放入镁砂坩埚内，抽真空后充入保护气体，进行加热，直至金属熔化；
步骤三，将步骤二得到的金属熔液浇注到位于中频真空感应熔炼炉中的硅溶胶型壳内，浇注完后关闭中频真空感应熔炼炉的加热开关，冷却后取出铸件。
优选地，所述铬锆铜合金中，铬含量为：0.9～1.2％的，锆含量为：0.15～0.3％，余量为铜。
优选地，所述铬锆铜合金中铬含量为：1.05％的，锆含量为：0.24％，余量为铜。
优选地，步骤一中，硅溶胶型壳通过电阻炉加热至900℃。
优选地，步骤二中，铜为电解铜，保护体气为氩气。
优选地，步骤三中，金属浇注过程熔液的浇注是在真空状态下进行的。
优选地，步骤三中，当冷却至铸件表面发暗时，取出铸件。
一种铜合金铸件，所述铜合金为铬锆铜合金，按重量百分比计，该铬锆铜合金中铬含量为：0.4～1.2％的，锆含量为：0.03～0.3％，余量为铜。
优选地，铬含量为：0.9～1.2％的，锆含量为：0.15～0.3％，余量为铜。
优选地，所述铬锆铜合金中铬含量为：1.05％的，锆含量为：0.24％，余量为铜。
本发明相对现有技术而言，由于采用了中频真空感应熔炼炉对金属进行熔炼，可以提高冶金纯度和铸件致密度，降低氧、氮含量，保证产品内部质量，避免铸造缺陷，力学性能明显改善，加上采用精密铸造的方式，而无需进行反挤压和冷挤压，这就避免了铜铸件开裂的问题，使铸件的质量获得了保证，更重要的是简化了铜铸件的制造工艺，降低了人力、物力和时间。
本发明还有以下特点：
1.熔炼过程中，将金属放入到镁砂坩埚中，防止锆与坩埚发生反应而产生不必要的物质(例如，锆与石墨坩埚会发生反应，因此不能采用石墨坩埚)；
2.采用梯度加热的方式有利于延长坩埚寿命；
3.当冷却至铸件表面发暗时，取出铸件，是为了减少氧化皮，使铸件达到精密尺寸。
具体实施方式
实施例1：
铜合金铸件的精密铸造工艺，所述铜合金为铬锆铜合金，按重量百分比计，该铬锆铜合金中，铬含量为：0.4％的，锆含量为：0.03％，余量为铜，铸造工艺如下：
步骤一，将硅溶胶型壳通过电阻炉加热至850℃后，放入中频真空感应熔炼炉内固定好，同时由中频真空感应熔炼炉的感应线圈对硅溶胶型壳加热保温；
步骤二，将电解铜和铬、锆合金按比例配好，放入镁砂坩埚内，抽真空后充入氩气，进行加热，直至金属熔化；
步骤三，将步骤二得到的金属熔液浇注到位于中频真空感应熔炼炉中的硅溶胶型壳内，金属浇注过程熔液的浇注是在真空状态下进行的，浇注完后关闭中频真空感应熔炼炉的加热开关，当冷却至铸件表面发暗时，破真空取出铸件。
实施例2：
铜合金铸件的精密铸造工艺，所述铜合金为铬锆铜合金，按重量百分比计，该铬锆铜合金中，铬含量为：0.9％的，锆含量为：0.15％，余量为铜，铸造工艺如下：
步骤一，将硅溶胶型壳通过电阻炉加热至900℃后，放入中频真空感应熔炼炉内固定好，同时由中频真空感应熔炼炉的感应线圈对硅溶胶型壳加热保温；
步骤二，将电解铜和铬、锆合金按比例配好，放入镁砂坩埚内，抽真空后充入氩气，进行加热，直至金属熔化；
步骤三，将步骤二得到的金属熔液浇注到位于中频真空感应熔炼炉中的硅溶胶型壳内，金属浇注过程熔液的浇注是在真空状态下进行的，浇注完后关闭中频真空感应熔炼炉的加热开关，当冷却至铸件表面发暗时，破真空取出铸件。
实施例3：
铜合金铸件的精密铸造工艺，所述铜合金为铬锆铜合金，按重量百分比计，该铬锆铜合金中，铬含量为：1.05％的，锆含量为：0.24％，余量为铜，铸造工艺如下：
步骤一，将硅溶胶型壳通过电阻炉加热至950℃后，放入中频真空感应熔炼炉内固定好，同时由中频真空感应熔炼炉的感应线圈对硅溶胶型壳加热保温；
步骤二，将电解铜和铬、锆合金按比例配好，放入镁砂坩埚内，抽真空后充入氮气，进行加热，直至金属熔化；
步骤三，将步骤二得到的金属熔液浇注到位于中频真空感应熔炼炉中的硅溶胶型壳内，金属浇注过程熔液的浇注是在真空状态下进行的，浇注完后关闭中频真空感应熔炼炉的加热开关，当冷却至铸件表面发暗时，破真空取出铸件。
实施例4：
铜合金铸件的精密铸造工艺，所述铜合金为铬锆铜合金，按重量百分比计，该铬锆铜合金中，铬含量为：1.15％的，锆含量为：0.27％，余量为铜，铸造工艺如下：
步骤一，将硅溶胶型壳通过电阻炉加热至940℃后，放入中频真空感应熔炼炉内固定好，同时由中频真空感应熔炼炉的感应线圈对硅溶胶型壳加热保温；
步骤二，将电解铜和铬、锆合金按比例配好，放入镁砂坩埚内，抽真空后充入氮气，进行加热，直至金属熔化；
步骤三，将步骤二得到的金属熔液浇注到位于中频真空感应熔炼炉中的硅溶胶型壳内，金属浇注过程熔液的浇注是在真空状态下进行的，浇注完后关闭中频真空感应熔炼炉的加热开关，当冷却至铸件表面发暗时，破真空取出铸件。
实施例5：
铜合金铸件的精密铸造工艺，所述铜合金为铬锆铜合金，按重量百分比计，该铬锆铜合金中，铬含量为：1.2％的，锆含量为：0.3％，余量为铜，铸造工艺如下：
步骤一，将硅溶胶型壳通过电阻炉加热至920℃后，放入中频真空感应熔炼炉内固定好，同时由中频真空感应熔炼炉的感应线圈对硅溶胶型壳加热保温；
步骤二，将电解铜和铬、锆合金按比例配好，放入镁砂坩埚内，抽真空后充入氮气，进行加热，直至金属熔化；
步骤三，将步骤二得到的金属熔液浇注到位于中频真空感应熔炼炉中的硅溶胶型壳内，金属浇注过程熔液的浇注是在真空状态下进行的，浇注完后关闭中频真空感应熔炼炉的加热开关，当冷却至铸件表面发暗时，破真空取出铸件。
在上述各实施例中，其中步骤二的加热过程是梯度加热，该梯度加热的具体过程是：先以10KW的功率加热3min，再以20KW的功率加热3min，最后以30KW的加率加热，直到金属熔化后，加热功率降至20KW进行浇注。
除了上述实施例外，本发明还提供了上述各实施例中所用的硅溶胶型壳的制备方法，具体工艺过程如下：
硅溶胶型壳的配方如下：
按上表的配方取硅线石、湿润剂、消泡剂，先将湿润剂及消泡剂加入涂料桶中，然后加入硅溶胶，开始搅拌，在不断搅拌中加入硅线石，待全部加入完后，继续搅拌6h～12h，稳定后测其粘度，过高加硅溶胶稀释，过小则加入于一定量的硅线石补充，直至粘度合格为止，然后加入固化剂搅拌均匀。将洗涤好的蜡模慢慢浸入涂料桶中，对蜡模进行转动以及轴向移动，让涂料充分并均匀温润蜡模上后，取出慢慢转动至无涂料堆积，滴落现象时再撒锆英砂，使锆英砂均匀附于涂料之上，采用的锆英砂的粒度为100-105目。然后，通过固相烧结使材料颗粒表面形成晶态桥连相，使整个型壳固结起来，从而引起型壳强度的增加。经过实验验证，当烧结温度达到900-1200℃时，固相烧结已经完成，型壳残留强度已不再变化。当烧结温度达到1200～1500℃时.型壳残留强度随焙烧温度随着温度升高而逐渐增加；当烧结温度达到大于1500℃时，型壳残留强度显著增加。因此，精密铸造中控制好型壳的焙烧温度，可以有效地改善硅溶胶型壳的脱壳性能。
Claims (10)
1.铜合金铸件的精密铸造工艺，其特征在于，所述铜合金为铬锆铜合金，按重量百分比计，该铬锆铜合金中，铬含量为：0.4～1.2％的，锆含量为：0.03～0.3％，余量为铜，铸造工艺如下：
步骤一，将硅溶胶型壳通过电阻炉加热至850-950℃后，放入中频真空感应熔炼炉内固定好，同时由中频真空感应熔炼炉的感应线圈对硅溶胶型壳加热保温；
步骤二，将铜和铬、锆合金按比例配好，放入镁砂坩埚内，抽真空后充入保护气体，进行加热，直至金属熔化；
步骤三，将步骤二得到的金属熔液浇注到位于中频真空感应熔炼炉中的硅溶胶型壳内，浇注完后关闭中频真空感应熔炼炉的加热开关，冷却后取出铸件。
2.根据权利要求1所述的铜合金铸件的精密铸造工艺，其特征在于，所述铬锆铜合金中，铬含量为：0.9～1.2％的，锆含量为：0.15～0.3％，余量为铜。
3.根据权利要求1或2所述的铜合金铸件的精密铸造工艺，其特征在于，所述铬锆铜合金中铬含量为：1.05％的，锆含量为：0.24％，余量为铜。
4.根据权利要求1所述的铜合金铸件的精密铸造工艺，其特征在于，步骤一中，硅溶胶型壳通过电阻炉加热至900℃。
5.根据权利要求1所述的铜合金铸件的精密铸造工艺，其特征在于，步骤二中，铜为电解铜，保护体气为氩气。
6.根据权利要求1所述的铜合金铸件的精密铸造工艺，其特征在于，步骤三中，金属浇注过程熔液的浇注是在真空状态下进行的。
7.根据权利要求1或6所述的铜合金铸件的精密铸造工艺，其特征在于，步骤三中，当冷却至铸件表面发暗时，取出铸件。
8.一种铜合金铸件，其特征在于，所述铜合金为铬锆铜合金，按重量百分比计，该铬锆铜合金中铬含量为：0.4～1.2％的，锆含量为：0.03～0.3％，余量为铜。
9.根据要求8所述的铜合金铸件，其特征在于，所述铬锆铜合金中，铬含量为：0.9～1.2％的，锆含量为：0.15～0.3％，余量为铜。
10.根据权利要求8或9所述的铜合金铸件，其特征在于，所述铬锆铜合金中铬含量为：1.05％的，锆含量为：0.24％，余量为铜。
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