CN102206766A - 一种铜镁合金铸造中镁含量的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜镁合金铸造中镁含量的控制方法，其包括以下步骤：将石墨坩埚式加热炉加热到1200℃-1300℃后，称取一定重量的纯铜加入熔化成铜液体；在铜液体表面覆盖高纯石墨还原材料；将铜液体温度控制在1200℃±10℃；称取加入的镁材料，该镁材料的重量占纯铜和镁材料总重量的0.4％-0.7％；在加入工具内装进需要加入的镁材料，插入到铜液体液面以下300-500mm处，搅拌约1-2分钟后，取出加入工具，用高纯石墨还原性材料覆盖好铜镁合金液面；镁材料添加完毕后，在上引铸造设备上生产铜镁合金杆。本发明方法克服了镁元素低熔点、易挥发、易氧化的缺点，降低合金材料氧含量、降低氧化损失，使镁含量均匀，烧损明显下降。
Description
技术领域
本发明涉及铜镁合金铸造领域，尤其涉及一种铜镁合金铸造中镁含量的控制方法。
背景技术
电气化铁道用铜镁合金接触线、绞线产品是高速电气化铁道牵引系统的重要组成部分，铜镁合金接触线是一种传输电的裸线线缆，通过受电弓将电流传输给用电设备，而铜镁合金绞线主要是用于悬挂电气化铁道接触线，其作用是传输电流并承受很大的张力。在铜镁合金产品的开发研制过程中，为保证产品稳定的电气性能、机械物理性能，所用线坯的镁元素含量均匀性是关键。但镁元素有低熔点、易挥发、易氧化等特点，在熔炼铸造过程中镁元素含量很难稳定控制，损耗也较大。所以，控制镁元素含量直接影响到镁合金产品的机械、电气性能的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够减少镁元素损耗的铜镁合金铸造中镁含量的控制方法。
为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案来实现的：一种铜镁合金铸造中镁含量的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将石墨坩埚式加热炉加热到1200℃-1300℃后，称取一定重量的纯铜加入至石墨坩埚式加热炉内熔化成铜液体；
步骤2：在铜液体表面覆盖高纯石墨还原材料，该高纯石墨还原材料的厚度保持在100mm-150mm；
步骤3：采用铂铑热电偶采集铜液体实时温度数据，将铜液体温度控制在1200℃±10℃；
步骤4：称取加入的镁材料，该镁材料的重量占纯铜和镁材料总重量的0.4％-0.7％；
步骤5：在加入工具内装进需要加入的镁材料，插入到铜液体液面以下300-500mm处，搅拌约1-2分钟后，取出加入工具，用高纯石墨还原性材料覆盖好铜镁合金液面；根据需要可加入数次，完全加入所需镁材料后，此操作完毕；
步骤6：镁材料添加完毕后，在上引铸造设备上生产铜镁合金杆。
优选的，所述步骤6制得铜镁合金杆的出炉后，合金液面下降，则按照以下步骤循环进行：
1)称取一定重量的纯铜材料，再称取加入的镁材料，其中镁材料的重量占铜镁总重量的0.4％-0.7％；
2)按照前述步骤4将称取的镁材料加入至合金液体内；
3)加入镁材料2-5分钟后，将称取的纯铜材料加入至石墨坩埚式加热炉内；
4)在上引铸造设备上生产铜镁合金杆。
优选的，每隔一小时取铜镁合金液体样本测试镁元素的含量。
本发明具有以下有益效果：本发明采用高纯阴极铜和镁材料经过加热熔化，通过控制还原性气氛、合金溶液温度、合金溶液保护、镁元素的入炉时间、比例、工具、入炉方法等，通过上引铸造法生产出镁含量稳定均匀的铸态铜镁合金杆。镁元素控制范围要求0.4-0.7％，其波动范围可控制在±0.02％。
其中所述控制还原性气氛体现为选择还原性强的石墨坩埚式加热炉冶炼铜镁合金，使合金溶液处在还原气氛中，最大限度地降低氧含量，从而减少镁氧化损耗。
所述控制合金溶液温度体现在铸造过程中合金溶液温度控制在1200℃±10℃。采用铂铑热电偶采集实时温度数据，并根据温度实时有效的进行动力调节，达到温度稳定，波动范围小的特点。
所述合金溶液保护通过高纯石墨材料覆盖铜液表面，保证一定厚度，根据铜镁合金成分要求在一定时间内进行更换。
采用高纯石墨材料制作的加入工具包装镁材料，插入合金溶液内一定深度，搅拌约1-2分钟后，取出加入工具，覆盖好液面，完成操作过程。
本发明所述的铜镁合金铸造中镁含量的控制方法克服了镁元素低熔点、易挥发、易氧化的缺点，通过控制还原性气氛降低合金材料氧含量、降低氧化损失；采用改进工艺参数和工艺装备的方法，使镁的烧损明显下降(约20％)，并保证含量稳定均匀。所述的铜镁合金中Mg含量波动控制在±0.02％。本发明所述的铜镁合金铸造中镁含量的控制方法能够大批量生产含量稳定均匀的铜镁合金铸杆，并且能够满足电气化铁道用接触网的产品要求。
附图说明
图1是符合本发明的一种铜镁合金铸造中镁含量的控制方法的流程框图；
图2是图1所示的铜镁合金铸造中镁含量的控制方法的加入镁材料的操作示意图；
图3是图2所示的加入工具的结构示意图。
具体实施方式
请参照图1至图3，本发明所述的一种铜镁合金铸造中镁含量的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：将石墨坩埚式加热炉4加热到1200℃-1300℃后，称取一定重量的纯铜加入至石墨坩埚式加热炉4内熔化成铜液体5。在本实施例中，称取的纯铜重量为2吨-2.5吨。称取的纯铜重量是根据石墨坩埚式加热炉的规格来确定，所以在使用其他规格的石墨坩埚式加热炉时称取的纯铜重量会有所不同。
步骤2：在铜液体5表面覆盖高纯石墨还原材料6，该高纯石墨还原材料6的厚度保持在100mm-150mm。
步骤3：采用铂铑热电偶7采集铜液体5实时温度数据，将铜液体5温度控制在1200℃±10℃。
步骤4：称取加入的镁材料3，该镁材料的重量占纯铜和镁材料总重量的0.4％-0.7％。
步骤5：在加入工具100内装进需要加入的镁材料3，插入到铜液体5液面以下300-500mm处，搅拌约1-2分钟后，取出加入工具100，用高纯石墨还原性材料6覆盖好铜镁合金液面；根据需要可加入数次，完全加入所需镁材料后，此操作完毕。具体操作示意图可参照图2。
步骤6：镁材料添加完毕后，在上引铸造设备中生产铜镁合金杆。
所述步骤6制得铜镁合金杆的出炉后，合金液面下降，则按照以下步骤循环进行：
1)称取一定重量的纯铜材料，再称取加入的镁材料，其中镁材料的重量占铜镁总重量的0.4％-0.7％；
2)按照前述步骤4将称取的镁材料加入至合金液体内；
3)加入镁材料2-5分钟后，将称取的纯铜材料加入至石墨坩埚式加热炉内；
4)在上引铸造设备上生产铜镁合金杆。
另外，每隔一小时取铜镁合金液体样本测试镁元素的含量。
在本实施例中所采用的加入工具100由高纯石墨材料制成，其具有还原性强、加入合金溶液时不易被氧化及装置自身不影响合金溶液成分等优点。所述加入工具100包括收容合金材料3的装料部1、及与装料部1连接的长杆2。所述装料部1的上部连接长杆2，其下部设有装料口10。所述装料部1的侧壁还设有供合金材料弥散的若干溢出孔11。所述装料部1还设有铜箔封口12，装料部1装满合金材料3后，通过铜箔封口12堵住装料口10。
所述长杆2设置在所述装料部1的上端。所述长杆2包括与装料部1连接的第一部分21、及与第一部分21连接、供使用者操作的第二部分22。其中第一部分21为高纯石墨材质，插入到溶液中能够将合金材料根据冶炼工艺要求加入到坩埚炉4内一定的深度，使炉内上下成分分布均匀。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (3)
1.一种铜镁合金铸造中镁含量的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将石墨坩埚式加热炉加热到1200℃-1300℃后，称取一定重量的纯铜加入至石墨坩埚式加热炉内熔化成铜液体；
步骤2：在铜液体表面覆盖高纯石墨还原材料，该高纯石墨还原材料的厚度保持在100mm-150mm；
步骤3：采用铂铑热电偶采集铜液体实时温度数据，将铜液体温度控制在1200℃±10℃；
步骤4：称取加入的镁材料，该镁材料的重量占纯铜和镁材料总重量的0.4％-0.7％；
步骤5：在加入工具内装进需要加入的镁材料，插入到铜液体液面以下300-500mm处，搅拌约1-2分钟后，取出加入工具，用高纯石墨还原性材料覆盖好铜镁合金液面；根据需要可加入数次，完全加入所需镁材料后，此操作完毕；
步骤6：镁材料添加完毕后，在上引铸造设备上生产铜镁合金杆。
2.如权利要求1所述的铜镁合金铸造中镁含量的控制方法，其特征在于：所述步骤6制得铜镁合金杆的出炉后，合金液面下降，则按照以下步骤循环进行：
1)称取一定重量的纯铜材料，再称取加入的镁材料，其中镁材料的重量占铜镁总重量的0.4％-0.7％；
2)按照前述步骤4将称取的镁材料加入至合金液体内；
3)加入镁材料2-5分钟后，将称取的纯铜材料加入至石墨坩埚式加热炉内；
4)在上引铸造设备上生产铜镁合金杆。
3.如权利要求1或2所述的一种铜镁合金铸造中镁含量的控制方法，其特征在于：每隔一小时取铜镁合金液体样本测试镁元素的含量。
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Application publication date: 20111005 Assignee: Xi'an Xidian Optical Cable Co., Ltd. Assignor: Xian Electric Manufacturing Corp. Contract record no.: 2014610000108 Denomination of invention: Method for controlling magnesium content in copper-magnesium alloy casting process Granted publication date: 20121121 License type: Exclusive License Record date: 20140723 |
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