一種Cu-Cr-Ag合金結(jié)晶器銅板及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于連鑄設(shè)備部件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種Cu-Cr-Ag合金結(jié)晶器銅板及 其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)對(duì)節(jié)能減排、轉(zhuǎn)型升級(jí)、提升產(chǎn)品質(zhì)量的提出，國(guó)內(nèi)各鋼鐵企業(yè) 紛紛提高設(shè)備生產(chǎn)效率，從連鑄設(shè)備方面看就是提高連鑄機(jī)的利用效率和提高鑄機(jī)的拉 速，板還鑄機(jī)的拉速由原來的0. 5~1.5m/min提高至1.2~2. 8m/min，薄板連鑄拉速 更是提尚至4. 7~6m/min;從連鑄方面看就是提尚連鑄機(jī)的利用效率和提尚鑄機(jī)的拉速， 從而降低生產(chǎn)成本，這對(duì)連鑄結(jié)晶器的核心部件結(jié)晶器銅板的材質(zhì)要求更加高，其核心是 在高拉速下大幅提高結(jié)晶器銅板的使用壽命及高溫抗蠕變性能，現(xiàn)有的結(jié)晶器銅板主要有 Ag-Cu材料結(jié)晶器銅板和Cu-Cr-Zr結(jié)晶器銅板；Ag-Cu銅板由于再結(jié)晶溫度低，強(qiáng)度低， 隨著拉速的提高，已經(jīng)顯現(xiàn)出其性能的不足，出現(xiàn)銅板高溫蠕變、嚴(yán)重?zé)崃褜?dǎo)致壽命降低； Cu-Cr-Zr銅板其材料的強(qiáng)度雖高，但是導(dǎo)熱性能差也難以滿足高拉速結(jié)晶器的需要。因此 在這種趨勢(shì)下，尤其需要發(fā)明一種Cu-Cr-Ag合金結(jié)晶器銅板。因此迫切需要一種導(dǎo)熱性比 Cu-Cr-Zr結(jié)晶器銅板高，強(qiáng)度比Ag-Cu結(jié)晶器銅板高，耐磨性能更好的結(jié)晶器銅板，用于高 拉速、高效率生產(chǎn)超低碳鋼、硅鋼、SPHC等多鋼種連鑄作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，目的是提供一種Cu-Cr-Ag合金結(jié)晶器銅板及 其制備工藝，該銅板具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，較高的強(qiáng)度和耐磨性，以及良好的抗熱裂性 能，從而能有效地解決了結(jié)晶器銅板耐磨性差，熱裂嚴(yán)重、過鋼量低的現(xiàn)狀。
[0004] 一種Cu-Cr-Ag合金結(jié)晶器銅板，含有0? 1%~0.3%質(zhì)量的金屬鉻，0.03%~ 0.05%質(zhì)量的脫氧劑金屬鎂，0.08%~0.2%質(zhì)量的金屬銀，99. 56%~99. 79%質(zhì)量的金 屬銅。
[0005] -種Cu-Cr-Ag合金結(jié)晶器銅板的制備工藝，它包括如下步驟： a.經(jīng)過真空熔煉和真空澆鑄得到Cu-Cr-Ag合金的鑄坯，其合金配方及真空熔煉和真 空澆鑄的工藝參數(shù)如下： 金屬鉻質(zhì)量百分比：〇. 1%~〇. 3%， 金屬銀質(zhì)量百分比：〇. 08%~0. 2%， 脫氧劑金屬鎂質(zhì)量百分比：〇. 03%~0.05%， 金屬銅質(zhì)量百分比：99. 56%~99. 79%， 精煉真空度：< 30Pa， 耐火漏斗孔徑：36mm， 精煉溫度：1380°C， 充入氬氣后真空度：一 〇. 〇8MPa， 澆注溫度：1260°C~1280°C; b. 確定鍛造變形方向后將Cu-Cr-Ag合金的鑄坯進(jìn)行熱鍛，其熱鍛工藝如下： 熱鍛加熱時(shí)間：2. 5h~3h， 始鍛溫度：880°C~920°C， 鍛造變形量：25mm~30mm， 終鍛溫度：600°C~650°C; c. 將熱鍛后的Cu-Cr-Ag合金板材進(jìn)行固熔處理，其固熔工藝如下： 固熔溫度：880°C~950°C， 固恪時(shí)間：lh~2h, 冷卻水溫度：20°C~30°C， 從出爐到下水時(shí)間：30S~60S; d. 將固恪后的Cu-Cr-Ag合金的鑄還進(jìn)行冷乳得到Cu-Cr-Ag合金板材，其冷乳工藝如 下： 冷軋總變形量：15%~20%， 冷乳單次下乳量：2. 5mm; e. 將冷軋?zhí)幚砗蟮腃u-Cr-Ag合金板材進(jìn)行時(shí)效處理得到合格的高拉速連鑄機(jī)結(jié)晶器 銅板母材，其時(shí)效處理工藝如下： 時(shí)效溫度：430°C~520°C， 時(shí)效時(shí)間：3h~5h; f. 利用數(shù)控加工中心，結(jié)合連鑄工藝，將制備出的高拉速連鑄機(jī)結(jié)晶器銅板母材進(jìn)行 機(jī)械加工，加工出各類型連鑄用結(jié)晶器銅板。
[0006] 本發(fā)明是為了克服Cu-Cr-Zr結(jié)晶器銅板的導(dǎo)熱性較差，Ag-Cu結(jié)晶器銅板的強(qiáng)度 較低的缺點(diǎn)，提供了一種具有很好的導(dǎo)熱性能以及較高抗拉強(qiáng)度的Cu-Cr-Ag合金結(jié)晶器 銅板，同時(shí)還具有很高的軟化溫度，高抗熱裂性能及良好的抗蠕變性能，延長(zhǎng)了結(jié)晶器銅板 的使用壽命，提高了板坯鑄機(jī)的拉速，使得板坯的生產(chǎn)效率大大提高。
[0007] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，首先采用了全新的配方，即在傳統(tǒng)的金屬鉻、金屬鎂和金屬 銅當(dāng)中加入了適量的金屬銀，其質(zhì)量百分比為：金屬鉻質(zhì)量百分比：〇. 1%~〇. 3%，金屬銀 質(zhì)量百分比：〇. 06%~0.15%，脫氧劑金屬鎂質(zhì)量百分比：0. 03%~0.05%，金屬銅質(zhì)量百 分比：99. 56%~99. 79%，絡(luò)是沉淀強(qiáng)化元素，可在單相純銅基體沉淀、析出大量細(xì)小均勾 彌散質(zhì)點(diǎn)，其作用是提高板材溫度與高溫的力學(xué)性能和傳導(dǎo)性能，強(qiáng)化金屬組織，但是在添 加量中需要嚴(yán)格控制含量，含量過高時(shí)會(huì)使得導(dǎo)電導(dǎo)熱性能變壞，過低會(huì)使得力學(xué)性能達(dá) 不到要求。鎂是有限固溶元素，微量時(shí)降低銅合金的熱傳導(dǎo)性能較少，但是能提高銅合金的 抗高溫氧化性能以及在熔煉銅水時(shí)具有脫氧的作用，添加量需要嚴(yán)格控制，以免過多時(shí)使 得銅合金的熱傳導(dǎo)性能降低。金屬銀的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，活躍性低，價(jià)格貴，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能很 好，不易受化學(xué)藥品腐蝕，質(zhì)軟，富延展性，銀在銅合金中可以增加其熱傳導(dǎo)性能和延伸率， 降低鉻和鎂對(duì)銅合金性能的影響，使得銅合金的熱傳遞性能較傳統(tǒng)未加銀的銅合金提高將 近10%，提高了板坯在結(jié)晶器銅板內(nèi)的熱傳遞效率。三種金屬元素的結(jié)合，保證材料具有較 高的致密度以及良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、明顯的時(shí)效強(qiáng)化效果和良好的抗蠕變性能，并且具 有高抗熱裂的性能，保證板坯鑄機(jī)的高拉速需求，降低高溫對(duì)結(jié)晶器銅板強(qiáng)度的影響，滿足 板坯的生產(chǎn)需求，加快生產(chǎn)進(jìn)度。
[0008] 其次對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改進(jìn)，真空熔煉使得銅水沸騰，利于易發(fā)揮性的雜質(zhì)的析 出，提高了銅液的純度，此時(shí)加入鎂、銀和鉻，形成Cu-Cr-Ag合金液，對(duì)于成分的控制精度 更高，合金元素在真空環(huán)境下熔煉不易氧化，成分均勻利于銅板的傳導(dǎo)性與機(jī)械性能的提 高。真空度控制在30Pa以下，使得真空的效果更好，對(duì)于Cu-Cr-Ag合金的性能提升更高，耐 火漏斗孔徑設(shè)置在36mm，也便于提高Cu-Cr-Ag合金的性能，精煉溫度：1380°C，澆注溫度： 12