專(zhuān)利名稱(chēng)：一種白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備及其工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供一種白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄 設(shè)備及其工藝
背景技術(shù)：
白銅合金具有較高的強(qiáng)度和優(yōu)異的耐蝕性能，是火電、船舶、海水淡化等領(lǐng)域良好 的熱交換材料和結(jié)構(gòu)材料，其管材制品作為冷凝管、熱交換器管等廣泛應(yīng)用于對(duì)耐蝕要求 程度高的場(chǎng)合。其中，BFelO-I-I和BFe30-l-l (分別簡(jiǎn)稱(chēng)BlO和B30)是兩種代表性的白 銅合金，其管材的市場(chǎng)需求較大。目前，國(guó)內(nèi)外白銅合金管材的生產(chǎn)主要采用“半連鑄實(shí)心鑄錠一熱擠壓管坯一半 成品拉伸(或冷軋)一成品拉伸”的制管工藝(簡(jiǎn)稱(chēng)擠軋法)，由于拉伸/冷軋道次多，加上 酸洗、中間退火等工藝，其總加工工序多達(dá)二十多個(gè)道次[見(jiàn)郭莉，李耀群，冷凝管生產(chǎn)技 術(shù)，P. 30 32，冶金工業(yè)出版社，2007]。該工藝存在的主要問(wèn)題是(1)工藝流程長(zhǎng)，工序繁 雜，能耗高，成材率低，成本高；(2)由于白銅合金高溫屈服強(qiáng)度高，需在高溫下擠壓管坯， 存在金屬氧化較嚴(yán)重、管坯偏心報(bào)廢等問(wèn)題，影響金屬收得率和成品率；(3)由于合金鎳含 量較高，高溫粘度較大，因此擠壓模、穿孔針、擠壓筒等容易損壞粘銅而使管坯表面產(chǎn)生較 嚴(yán)重重皮、夾層和深劃溝等缺陷，降低了擠壓管坯成品率；(4)鑄坯表面質(zhì)量較差，需要扒 皮處理，加上擠壓時(shí)的頭尾幾何損耗較大，降低了管材的幾何收得率；(5)因?yàn)椴捎脭D壓法 生產(chǎn)管坯，管坯長(zhǎng)度受到限制，所以不適合生產(chǎn)大卷重、長(zhǎng)尺寸白銅管材。這些問(wèn)題導(dǎo)致了 白銅管材的成材率低(國(guó)內(nèi)約為45 % 50 %，國(guó)外也只有60 % 65 % )，生產(chǎn)成本高，嚴(yán)重 制約了其更大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。為了節(jié)能降耗、提高成材率和降低成本，采用先進(jìn)的短流程工藝生產(chǎn)白銅合金 管材成為近年來(lái)研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)和方向。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)的主要生產(chǎn)方法有(1) “水平 連鑄空心管坯一軋制一盤(pán)拉或直拉”[見(jiàn)李宏磊，婁花芬，馬可定，銅加工生產(chǎn)技術(shù)問(wèn) 答，P. 289 290，冶金工業(yè)出版社，2008] ； (2) “連續(xù)定向凝固制備小直徑薄壁管坯一盤(pán) 拉”[見(jiàn)謝建新，婁花芬，王自東等，銅及銅合金精密管材短流程制備工藝，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利， ZL200710065281. 9，2009-06-10]。上述第一種方法是采用水冷結(jié)晶器(水冷鑄型，鑄型材質(zhì)為石墨)進(jìn)行水平連鑄， 直接成形厚壁白銅管坯，取代傳統(tǒng)的“半連鑄實(shí)心鑄錠一熱擠壓管坯”工藝，因而工藝
流程顯著縮短、成材率明顯提高，但也存在如下主要問(wèn)題 (1)連鑄管坯表面質(zhì)量較差
普通水冷結(jié)晶器連鑄時(shí)，管坯的凝固界面位于結(jié)晶器內(nèi)部，管坯凝殼與鑄型接觸長(zhǎng)度 大，接觸表面摩擦大，連鑄管坯易產(chǎn)生內(nèi)外表面桔皮、偏析瘤、微裂紋、褶皺等缺陷。雖然采 用銑面加工，可消除外表面的鑄造缺陷，但管坯內(nèi)表面缺陷(如內(nèi)表面褶皺)無(wú)法進(jìn)行機(jī)加 工消除，被帶入后續(xù)加工，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和成材率。(2)連鑄管坯發(fā)達(dá)的壁厚方向柱狀晶組織由于普通水平連鑄只能成形壁厚較大的管坯，凝固時(shí)徑向散熱顯著，所得管坯組織為 發(fā)達(dá)的徑向柱狀晶組織[見(jiàn)李新濤，李廷舉，張興國(guó)等，水平連鑄BFelO-I-I白銅管組織與 性能，中國(guó)鑄造活動(dòng)周論文集，2004，151-155]，這種徑向生長(zhǎng)的柱狀晶不利于軋制、拉拔時(shí) 的軸向延伸變形，導(dǎo)致加工性能下降，加工道次增多。第二種方法，連續(xù)定向凝固制備白銅管材，與普通水平連鑄時(shí)的情形不同，采用加 熱鑄型，鑄型溫度控制在合金凝固點(diǎn)以上，通過(guò)在鑄型出口處噴水冷卻，形成具有較高溫度 梯度的軸向熱流散熱，獲得結(jié)晶沿與拉坯相反方向進(jìn)行的定向凝固組織[見(jiàn)余業(yè)球，趙 鋒，黎沃光，熱型連鑄BFe30-l-l白銅管的組織與性能，熱加工工藝，20 05，11 :8_11]。該方 法的優(yōu)點(diǎn)是凝固固液界面位于結(jié)晶器(熱型)的出口附近，由于凝固管材與鑄型表面之間 的摩擦力很小，可實(shí)現(xiàn)薄壁管的連鑄成形，且成形管坯表面質(zhì)量高，可達(dá)到鏡面狀態(tài)；管坯 組織致密，鑄造缺陷少；與普通水平連鑄發(fā)達(dá)的徑向柱狀晶組織不同，其組織為沿軸向取向 的連續(xù)柱狀晶，該組織對(duì)后續(xù)的延伸加工(軋制、拉拔加工)特別有利[見(jiàn)張鴻，連續(xù)纖維 晶組織純銅線(xiàn)材制備的基礎(chǔ)研究，北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文，2003]。但連續(xù)定向凝固方 法存在的主要問(wèn)題是
(1)只能實(shí)現(xiàn)小直徑(Φ30 50mm以下)、薄壁(3 5mm以下)管材的連鑄成形，且拉 鑄速度較慢，生產(chǎn)效率較低，在大規(guī)模生產(chǎn)等方面缺乏競(jìng)爭(zhēng)力；
(2)由于固液界面在鑄型出口附近，工藝控制難度較大，容易出現(xiàn)拉漏事故。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供了一種采用熱冷組合鑄型進(jìn)行水平連 鑄，所制備的白銅管材表面質(zhì)量好，不需扒皮處理可直接用于冷加工，且管材具有沿軸向取 向柱狀晶組織、利于后續(xù)加工成形，可大大縮短流程、提高生產(chǎn)效率和成材率的白銅管材熱 冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備與工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備，該設(shè)備包括用 于熔化金屬的熔煉系統(tǒng)，存儲(chǔ)金屬液的保溫系統(tǒng)，鑄造成型水平連鑄系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)構(gòu)成； 其中，所述水平連鑄系統(tǒng)包括模座、噴水二次冷卻裝置、水平牽引機(jī)構(gòu)、加熱裝置、鑄型、芯 棒和水冷銅套組成；其中，所述鑄型一端與所述模座固接，所述芯棒裝配在所述鑄型內(nèi)，所 述鑄型裝配在所述鑄型加熱裝置和所述水冷銅套內(nèi)，所述噴水二次冷卻裝置和所述水平牽 引機(jī)構(gòu)依次設(shè)置在所述鑄型另一端沿連鑄方向分布在同一軸線(xiàn)上；
所述鑄型和所述鑄型加熱裝置構(gòu)成加熱段，用以保證鑄型溫度達(dá)到白銅合金熔點(diǎn)以 上；所述鑄型和所述水冷銅套和循環(huán)冷卻水構(gòu)成冷卻段，實(shí)現(xiàn)管坯的凝固成形；由加熱段 和卻冷段組成的熱冷組合鑄型可在冷熱段交界處獲得足夠大的溫度梯度，從而保證管坯凝 固界面前沿有足夠大的軸向溫度梯度，獲得沿軸向取向的組織。本發(fā)明的另一目的是提供一種運(yùn)用上述白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備的 工藝，具體包括以下步驟
步驟1 將質(zhì)量百分比為9. 0 32. 0%的電解鎳、質(zhì)量百分比為0. 5 1. 5 %的純鐵、 質(zhì)量百分比為Mn 0. 5 1. 2%和余量電解銅加入熔化爐中，加熱至1200 1350°C，熔化的 金屬液通過(guò)流槽轉(zhuǎn)入保溫爐中，在保溫爐溫度為1200 1300°C，靜置0. 5 lh，同時(shí)，保溫 爐內(nèi)通惰性氣體保護(hù)；步驟2 將由鑄型加熱裝置、水冷銅套、鑄型、芯棒組成的連鑄裝置組裝后，經(jīng)固定于保 溫爐上的模座與保溫爐連接；
步驟3 裝配好引錠桿，接通水冷銅套的冷卻水，提起塞棒，金屬液通過(guò)模座進(jìn)入連鑄 裝置，啟動(dòng)鑄型加熱裝置加熱，啟動(dòng)牽引機(jī)構(gòu)以拉鑄速度為50 500mm/min開(kāi)始制備白銅 管材；
步驟4 通過(guò)鑄型出口處的噴水二次冷卻裝置將管材冷卻至室溫，管材在牽引機(jī)構(gòu)的 作用下，不斷移出鑄型，通過(guò)鋸切裝置定尺切斷。
其中，所述鑄型加熱裝置的溫度為1200 1250°C ；所述水冷銅套的冷卻水流量為 400 1200L/h ；噴水二次冷卻裝置流量為300 800L/h ；所述白銅管材的管直徑Φ30 150mm，壁厚 3 20mm。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、通過(guò)加熱裝置14使鑄型的加熱段保持在合金熔點(diǎn)以上(熱型)，鑄型的冷卻段采用水 冷銅套17進(jìn)行強(qiáng)制冷卻(冷型)，在管坯凝固界面前沿形成大的溫度梯度，建立起強(qiáng)烈的軸 向熱傳導(dǎo)，不僅有利于析出的氣體及夾雜物排入液相，提高管坯組織致密度，而且可控制凝 固組織的生長(zhǎng)方向，消除普通水平連鑄的徑向柱狀晶組織，獲得沿軸向取向的結(jié)晶組織。研 究結(jié)果表明，軸向取向組織的管坯十分有利于后續(xù)的軸向延伸加工(如軋制、拉拔)的延伸 變形。2、本發(fā)明所述的連鑄系統(tǒng)中，一方面，通過(guò)在冷型段前端設(shè)置熱型段，可以有效控 制管坯的固液界面，使其位于冷熱段交界處附近，并且通過(guò)采用長(zhǎng)度較短的水冷銅套17，可 有效減小凝殼長(zhǎng)度和凝殼與鑄型之間的摩擦力，改善管材的表面質(zhì)量。另一方面，在設(shè)計(jì)加 熱裝置14時(shí)，可采用電磁感應(yīng)加熱方式，通過(guò)合理的線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)、加熱電源的功率與頻率設(shè) 計(jì)，實(shí)現(xiàn)“電磁軟接觸”約束成形，即通過(guò)電磁約束力來(lái)平衡金屬熔體的靜水壓力，減小初生 凝殼與鑄型間的摩擦，進(jìn)一步提高管坯的表面質(zhì)量，同時(shí)延長(zhǎng)鑄型的使用壽命。因此，本發(fā) 明所制備的管坯內(nèi)外表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，無(wú)桔皮、褶皺、裂紋等缺陷，不需進(jìn)行銑面可直接進(jìn)行 后續(xù)冷加工成形，實(shí)現(xiàn)凈形連鑄，提高了生產(chǎn)效率和金屬收得率，顯著降低生產(chǎn)成本。3、白銅合金導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較低，采用常規(guī)熱型連鑄(連續(xù)定向凝固)，只能生產(chǎn)直 徑較小(Φ30 50mm以下)、薄厚很薄(3 5mm以下)的管材，且連鑄速度慢，連鑄過(guò)程易出 現(xiàn)拉漏事故。本發(fā)明的連鑄工藝中，管坯的固液界面被控制在鑄型加熱段和冷卻段界面附 近的區(qū)域，當(dāng)拉鑄速度等工藝參數(shù)波動(dòng)時(shí)，管坯固液界面位置可在冷卻段內(nèi)較大范圍內(nèi)變 化而不會(huì)出現(xiàn)拉漏事故。這一特點(diǎn)，既有利于采用較大的拉鑄速度進(jìn)行連鑄，也有利于提高 軸向溫度梯度，實(shí)現(xiàn)較大直徑(如直徑Φ50πιπι以上)和壁厚較大(如5mm以上)管材的連鑄。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的設(shè)備作進(jìn)一步的說(shuō)明 圖1為本發(fā)明一種白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的連鑄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中
61.熔化爐11.管材2.傾轉(zhuǎn)裝置12.鋸切裝置3.流槽13.滑動(dòng)導(dǎo)軌4.保溫爐14.鑄型加熱裝置5.保護(hù)氣體進(jìn)氣導(dǎo)管15.鑄型6.塞棒16. 芯棒7.模座17.水冷銅套8.水平連鑄系統(tǒng)I .加熱段9.噴水二次冷卻裝置II.冷卻段10.水平牽引機(jī)構(gòu)
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明。圖1、2所示為本發(fā)明一種白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如 圖1所示本發(fā)明一種白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備，該設(shè)備有熔煉系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、 連鑄系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)構(gòu)成；
其中，熔化系統(tǒng)由熔化爐1、傾轉(zhuǎn)裝置2和滑動(dòng)導(dǎo)軌13組成，連鑄系統(tǒng)由鑄型加熱裝置、 水冷銅套、噴水二次冷卻裝置、模座、鑄型、芯棒和牽引機(jī)構(gòu)組成，輔助系統(tǒng)由保護(hù)氣體裝置 和鋸切裝置組成；
其中，熔化爐1通過(guò)傾轉(zhuǎn)裝置2安裝在滑動(dòng)導(dǎo)軌13上，滑動(dòng)導(dǎo)軌安裝在基座上，基座高 度可根據(jù)設(shè)備的高度調(diào)整；熔化爐1的出液口與流槽3配合，流槽3與保溫爐4連通，保溫 爐4置于地基上，5安置在保溫爐4的爐蓋上，導(dǎo)管一端插入保溫爐4內(nèi)部金屬液液面以上 位置，導(dǎo)管另一端通過(guò)氣體導(dǎo)管與保護(hù)氣體容器連接，通過(guò)保護(hù)氣體進(jìn)氣導(dǎo)管向保溫爐中 的金屬液提供保護(hù)氣體，模座7通過(guò)壓緊法蘭固定在保溫爐4上，連鑄系統(tǒng)8通過(guò)鑄型15的 一端與固定在保溫爐4上的模座7對(duì)接后再通過(guò)法蘭與保溫爐4連接在一起；模座7的一 端的入口處設(shè)有塞棒6，塞棒可通過(guò)塞棒操作機(jī)構(gòu)升降，塞棒操作機(jī)構(gòu)安裝在保溫爐4上； 芯棒16裝配在鑄型15內(nèi)，鑄型15的一段(熱型段)裝配在鑄型加熱裝置14內(nèi)部，鑄型 15的另一段(冷型段)裝配在水冷銅套17內(nèi)，鑄型15、噴水二次冷卻裝置9，水平牽引機(jī)構(gòu) 10和鋸切裝置12依次設(shè)置在同一軸線(xiàn)上。實(shí)施例1 直徑Φ50mm，壁厚5mm的BFelO-I-I白銅管材連鑄成形
配比為Ni 9.0%, Fe 1.0%，Mn 0. 5%的電解鎳、純鐵、電解錳，余量電解銅按順序疊放 在熔化爐中，加熱熔化，熔化溫度1200°C，保溫爐溫度1200°C，
熱型(鑄型加熱)采用高頻感應(yīng)加熱方式，加熱頻率50kHz，功率20kW，熱型加熱溫度 12000C，冷型冷卻水(水冷銅套)流量400L/h，牽引速度200mm/min。所成形白銅管材規(guī)格為 Φ50 X 5mm的BFelO-I-I，管材內(nèi)表面和外表面均光滑，組織為沿管材軸向取向的柱狀晶組 織，管材力學(xué)性能=46. 3%,= 243MPa。實(shí)施例2 直徑Φ 150mm,壁厚20mm的BFelO-1-l白銅管材連鑄成形
配比為Ni 11.0%, Fe 1.5%，Mn 1. 0%的電解鎳、純鐵、電解錳，余量電解銅按順序疊 放在熔化爐中，加熱熔化，熔化溫度1250°C，保溫爐溫度1250°C，熱型(鑄型加熱)采用高頻 感應(yīng)加熱方式，加熱頻率50kHz，功率20kW，熱型加熱溫度120(TC，冷型冷卻水流量(水冷銅 套)1200L/h，牽引速度50mm/min，所成形管材內(nèi)外表面、組織和力學(xué)性能與實(shí)施例1相似。實(shí)施例3 直徑Φ30mm，壁厚3mm的BFe30-l_l白銅管材連鑄成形配比為Ni 32.0%, Fe 0. 5%, Mn 1. 2%的電解鎳、純鐵、電解錳，余量電解銅按順序疊 放在熔化爐中，加熱熔化，熔化溫度1350°C，保溫爐溫度1300°C，熱型(鑄型加熱)采用高頻 感應(yīng)加熱方式，加熱頻率50kHz，功率25kW，熱型加熱溫度1250°C，冷型冷卻水流量(水冷銅 套)1000L/h，牽引速度500mm/min，所成形管材力學(xué)性能=45. 4%, = 348MPa,內(nèi)外表面和 組織與實(shí)施例1相似。實(shí)施例4 直徑Φ20mm，壁厚3mm的BFel9白銅管材連鑄成形
配比為Ni 18.0%, Fe 0.5%，Mn 0. 5%的電解鎳、純鐵、電解錳，余量電解銅按順序疊 放在熔化爐中，加熱熔化，熔化溫度1250°C，保溫爐溫度1280°C，熱型(鑄型加熱)采用高頻 感應(yīng)加熱方式，加熱頻率50kHz，功率25kW，熱型加熱溫度1230°C，冷型冷卻水流量(水冷銅 套)600L/h，牽引速度300mm/min，所成形管材力學(xué)性能=45. 4%,= 348MPa,內(nèi)外表面和組 織與實(shí)施例1相似。實(shí)施例5 直徑Φ30mm，壁厚4mm的BFel9白銅管材連鑄成形
配比為Ni 20.0%, Fe 0.5%，Mn 0. 5%的電解鎳、純鐵、電解錳，余量電解銅按順序疊 放在熔化爐中，加熱熔化，熔化溫度1230°C，保溫爐溫度1260°C，熱型(鑄型加熱)采用高頻 感應(yīng)加熱方式，加熱頻率50kHz，功率25kW，熱型加熱溫度1220°C，冷型冷卻水流量(水冷銅 套)800L/h，牽引速度lOOmm/min，所成形管材力學(xué)性能=45. 4%,= 348MPa,內(nèi)外表面和組 織與實(shí)施例1相似。
8
權(quán)利要求
一種白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備，該設(shè)備包括金屬熔煉系統(tǒng)，金屬液保溫系統(tǒng)，水平連鑄系統(tǒng)(8)和輔助系統(tǒng)構(gòu)成；其特征在于，所述水平連鑄系統(tǒng)(8)包括模座(7)、噴水二次冷卻裝置(9)、水平牽引機(jī)構(gòu)(10)、鑄型加熱裝置(14)、鑄型(15)、芯棒(16)和水冷銅套(17)組成，所述鑄型(15)一端與所述模座(7)固接，所述芯棒(16)裝配在所述鑄型(15)內(nèi)，所述鑄型(15)裝配在所述鑄型加熱裝置(14)和所述水冷銅套(17)內(nèi)；所述噴水二次冷卻裝置(9)和所述牽引機(jī)構(gòu)(10)依次設(shè)置在所述鑄型(15)的另一端沿連鑄方向分布在同一軸線(xiàn)上；所述鑄型(15)和所述鑄型加熱裝置(14)構(gòu)成加熱段，用以保證鑄型溫度達(dá)到白銅合金熔點(diǎn)以上；所述鑄型(15)和所述水冷銅套(17)和循環(huán)冷卻水構(gòu)成冷卻段，實(shí)現(xiàn)管坯的凝固成形；由加熱段和卻冷段組成的熱冷組合鑄型可在冷熱段交界處獲得足夠大的溫度梯度，從而保證管坯凝固界面前沿有足夠大的軸向溫度梯度，獲得沿軸向取向的組織。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備的工藝，其特征在于，其 具體步驟如下步驟1 將質(zhì)量百分比為9.0 32.0%的電解鎳、質(zhì)量百分比為0.5 1.5 %的純鐵、質(zhì) 量百分比為Mn 0. 5 1. 2%和余量電解銅按順序疊放在熔化爐中，加熱至1200 1350°C， 熔化的金屬液通過(guò)流槽轉(zhuǎn)入保溫爐中，在爐溫度為1200 1300°C下，靜置0. 5 lh，同時(shí)， 保溫爐內(nèi)通惰性氣體保護(hù)；步驟2 將鑄型加熱裝置、水冷銅套、鑄型、芯棒的連鑄裝置組裝后，經(jīng)固定于保溫爐上 的模座與保溫爐連接；步驟3 裝配好引錠桿，接通水冷銅套的冷卻水，提起塞棒，金屬液通過(guò)模座進(jìn)入連鑄 裝置，啟動(dòng)鑄型加熱裝置，啟動(dòng)牽引機(jī)構(gòu)以拉鑄速度為50 500mm/min開(kāi)始制備白銅管 材；步驟4:通過(guò)鑄型出口處的噴水二次冷卻裝置將管材冷卻至室溫，管材在牽引機(jī)構(gòu)的 作用下，不斷移出鑄型，通過(guò)鋸切裝置定尺切斷；其中，所述鑄型加熱裝置的溫度為1200 1250°C ；所述水冷銅套的冷卻水流量為 400 1200L/h ；噴水二次冷卻裝置流量為300 800L/h ；所述白銅管材的管直徑Φ30 150mm，壁厚 3 20mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備的工藝，其特征在于，其 具體步驟如下配比為Ni 9.0%, Fe 1.0%，Mn 0. 5%的電解鎳、純鐵、電解錳，余量電解銅按順序疊放 在熔化爐中，加熱熔化，熔化溫度1200°C，保溫爐溫度1200°C，采用高頻感應(yīng)加熱方式，力口 熱頻率50kHz，功率20kW，熱型加熱溫度1200°C，水冷銅套的冷型冷卻水流量400L/h，水平 牽引機(jī)構(gòu)的牽引速度為200mm/min，所成形白銅管材規(guī)格為Φ50 X 5mm的BFelO-I-I，管材 內(nèi)表面和外表面均光滑，組織為沿管材軸向取向的柱狀晶組織，管材力學(xué)性能=46. 3%,= 243MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備的工藝，其特征在于，其 具體步驟如下配比為Ni 11.0%, Fe 1.5%，Mn 1. 0%的電解鎳、純鐵、電解錳，余量電解銅按順序疊 放在熔化爐中，加熱熔化，熔化溫度1250°C，保溫爐溫度1250°C，采用高頻感應(yīng)加熱方式，加熱頻率50kHz，功率20kW，熱型加熱溫度1200°C，水冷銅套的冷型冷卻水流量1200L/h， 水平牽引機(jī)構(gòu)的牽引速度為50mm/min，所成形管材的規(guī)格為直徑Φ 150mm，壁厚20mm的 BFelO-I-I白銅管材。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備的工藝，其特征在于，其 具體步驟如下配比為Ni 32.0%, Fe 0. 5%, Mn 1. 2%的電解鎳、純鐵、電解錳，余量電解銅按順序疊 放在熔化爐中，加熱熔化，熔化溫度1350°C，保溫爐溫度1300°C，采用高頻感應(yīng)加熱方式， 加熱頻率50kHz，功率25kW，熱型加熱溫度1250°C，水冷銅套的冷型冷卻水流量1000L/h， 水平牽引機(jī)構(gòu)的牽引速度為500mm/min，所成形管材的規(guī)格為直徑Φ 30mm，壁厚3mm的 BFe30-l-l白銅管材，所成形管材力學(xué)性能=45. 4%,= 348MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備的工藝，其特征在于，其 具體步驟如下配比為Ni 18.0%,Fe 0. 5%,Mn 0. 5%的電解鎳、純鐵、電解錳，余量電解銅按順序疊放 在熔化爐中，加熱熔化，熔化溫度1250°C，保溫爐溫度1280°C，采用高頻感應(yīng)加熱方式，力口 熱頻率50kHz，功率25kW，熱型加熱溫度1230°C，水冷銅套的冷型冷卻水流量600L/h，牽引 速度300mm/min，所成形管材力學(xué)性能=45. 4%,= 348MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備的工藝，其特征在于，其具體步驟如下配比為Ni 20.0%,Fe 0. 5%,Mn 0. 5%的電解鎳、純鐵、電解錳，余量電解銅按順序疊放 在熔化爐中，加熱熔化，熔化溫度1230°C，保溫爐溫度1260°C采用高頻感應(yīng)加熱方式，加熱 頻率50kHz，功率25kW，熱型加熱溫度1220°C，水冷銅套的冷型冷卻水流量800L/h，牽引速 度100mm/min，所成形管材力學(xué)性能=45. 4%,= 348MPa。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種白銅管材熱冷組合鑄型水平連鑄設(shè)備及其工藝，該設(shè)備包括用于熔化金屬的熔煉系統(tǒng)，存儲(chǔ)金屬液的保溫系統(tǒng)，鑄造成型水平連鑄系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)構(gòu)成，所述的連鑄系統(tǒng)中，通過(guò)在冷型段前端設(shè)置熱型段，可以有效控制管坯的固液界面，使其位于冷熱段交界處附近，并且通過(guò)采用長(zhǎng)度較短的水冷銅套和電磁感應(yīng)加熱，合理設(shè)計(jì)線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)、加熱電源的功率與頻率，減小電磁約束力來(lái)平衡金屬熔體的靜水壓力，減小初生凝殼與鑄型間的摩擦，提高管坯的表面質(zhì)量，同時(shí)延長(zhǎng)鑄型的使用壽命。因此，本發(fā)明所制備的管坯內(nèi)外表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，無(wú)桔皮、褶皺、裂紋等缺陷，實(shí)現(xiàn)凈形連鑄，提高了生產(chǎn)效率和金屬收得率，顯著降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B22D11/045GK101966564SQ20101050140
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者劉新華, 劉雪峰, 梅俊, 謝建新 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)