一种CuCrZr合金结晶轮及其制备方法与流程

allin2025-06-30  17


本发明涉及合金结晶轮制备领域,尤其涉及一种cucrzr合金结晶轮及其制备方法。


背景技术:

1、结晶轮是连铸连轧机中的一个重要组件。结晶轮是一种带槽形的轮子,其在外壁设置有水冷装置,用以冷却槽内溶液。它可以直接将液态的铜水或铝水连续铸造成棒型铸锭,实现铜和铝材料的高效铸造,因此,对于其性能诸如硬度、刚性、导热性能和抗热疲劳要求极为严格。

2、现有技术中有通过铸造、锻造、热处理、机加工方法制备结晶轮,有通过铸造、模孔锻造、热处理、机加工方法制备结晶轮,也有通过铸造、开孔、环形轧制、热处理、机加工方法制备结晶轮,其中,后两种方法实现了结晶轮制备的近净成形加工,节约了原材料,但是现有技术中涉及的制备方法缺少对结晶轮制备过程中各环节的必要检测,导致制备过程中产生的缺陷不能及时被发现并纠正,从而传递到后续的生产环节中,影响最终产品的质量和使用性能。


技术实现思路

1、为此,本发明提供一种cucrzr合金结晶轮及其制备方法,用以克服现有技术中因缺少对结晶轮制备过程中各环节的必要检测,导致其中存在的缺陷传递到后续的生产环节中,从而影响最终产品的质量和使用性能的问题。

2、为实现上述目的,一方面,本发明提供一种cucrzr合金结晶轮的制备方法,包括:

3、将cu、cr、zr材料按照预设配比进行熔化,添加结晶剂后迅速注入离心机中进行离心铸造,获取环形铸坯;

4、获取所述环形铸坯外环面至内环面预设距离点位的晶粒尺寸,并根据获得的晶粒尺寸判定环形铸坯的制备是否符合预设标准;

5、基于所述晶粒尺寸判定所述环形铸坯的制备符合预设标准时,对环形铸坯的内环面进行扩孔粗加工;

6、对完成扩孔粗加工的所述环形铸坯进行加热后按照预设截面变形量将所述环形铸坯环轧至对应尺寸以获取结晶轮轧坯;

7、计算轧制评价值并根据所述轧制评价值判定所述结晶轮轧坯的制备是否符合预设标准;

8、基于所述轧制评价值判定所述结晶轮轧坯的制备符合预设标准时,对符合预设标准的结晶轮轧坯依次进行固溶处理和时效处理;

9、检测时效处理后的结晶轮轧坯的硬度符合预设标准时,将所述结晶轮轧坯精加工至结晶轮设计尺寸;

10、对精加工后的所述结晶轮轧坯的内环面进行喷丸处理以完成cucrzr合金结晶轮的制备。

11、进一步地,根据获得的所述晶粒尺寸判定所述环形铸坯的制备不符合预设标准的过程包括:

12、将所述晶粒尺寸分别与第一预设尺寸阈值和第二预设尺寸阈值进行比对,其中,第一预设尺寸阈值小于第二预设尺寸阈值;

13、在所述晶粒尺寸大于所述第一预设尺寸阈值的条件下判定所述环形铸坯的制备不符合预设标准;

14、以及,在所述晶粒尺寸大于等于所述第一预设尺寸阈值且小于所述第二预设尺寸阈值的条件下根据成分偏析特征值判定环形铸坯的制备不符合预设标准的原因;

15、在所述晶粒尺寸大于等于所述第二预设尺寸阈值的条件下根据晶粒尺寸与第二设尺寸阈值之间的差值降低cucrzr合金的浇注温度。

16、进一步地,针对所述cucrzr合金的浇注温度的降低设置有若干温度调节方式,其中,

17、若所述晶粒尺寸差值小于第一预设尺寸差值,则使用第一温度调节系数将所述cucrzr合金的浇注温度降低至对应值;

18、若所述晶粒尺寸差值大于等于所述第一预设尺寸差值且小于第二预设尺寸差值,则使用第二温度调节系数将所述cucrzr合金的浇注温度降低至对应值;

19、若所述晶粒尺寸差值大于等于所述第二预设尺寸差值,则使用第三温度调节系数将所述cucrzr合金的浇注温度降低至对应值;

20、所述晶粒尺寸差值为所述晶粒尺寸与所述第二预设尺寸阈值之间的差值。

21、进一步地,根据成分偏析值判定所述环形铸坯的制备不符合预设标准的原因,其中,

22、若所述成分偏析值小于预设成分偏析特征值,则判定所述环形铸坯的制备不符合预设标准的原因为所述离心机的转速不达标,并根据预设成分偏析特征值与所述成分偏析值之间的差值增加离心机的铸造转速;

23、若所述成分偏析值大于等于所述预设成分偏析特征值,则判定所述环形铸坯的制备不符合预设标准的原因为所述离心机的铸造模具的初始铸造温度高,并根据所述成分偏析值与所述成分偏析特征值的差值降低所述离心机的铸造模具的初始铸造温度;

24、所述成分偏析值为所述环形铸坯的外环面与内环面成分浓度的差值的绝对值。

25、进一步地,所述轧制评价值根据结晶轮轧坯的晶粒取向特征系数和裂纹特征系数共同确定,其中,晶粒取向特征系数为所述结晶轮轧坯的晶粒的最大直径与最小直径的比值,以及,所述裂纹特征系数为所述结晶轮轧坯的裂纹的平均长度。

26、进一步地,基于所述轧制评价值判定所述结晶轮轧坯的制备不符合预设标准时,根据所述轧制评价值与第一预设评价阈值之间的差值降低所述结晶轮轧坯的截面变形量,或,根据所述轧制评价值与第二预设评价阈值之间的差值提高轧制的初始温度。

27、进一步地,针对所述结晶轮轧坯的截面变形量的降低设置有若干变形量调节方式,其中,

28、若轧制评价差值小于第一预设评价差值,则使用第一变形调节系数降低所述结晶轮轧坯的截面变形量;

29、若轧制评价差值大于等于所述第一预设评价差值且小于第二预设评价差值,则使用第二变形调节系数降低所述结晶轮轧坯的截面变形量;

30、若轧制评价差值大于等于所述第二预设评价差值,则使用第三变形调节系数降低所述结晶轮轧坯的截面变形量;

31、所述轧制评价差值为所述轧制评价值与第一预设评价阈值之间的差值。

32、进一步地,在第一预设条件下设置有针对所述结晶轮轧坯的截面变形量的若干修正方式,其中,

33、若修正差值小于第一预设修正差值,则使用第一预设修正系数将所述结晶轮轧坯的截面变形量增加至对应值;

34、若所述修正差值大于等于所述第一预设修正差值且小于第二预设修正差值,则使用第二预设修正系数将所述结晶轮轧坯的截面变形量增加至对应值;

35、若所述修正差值大于等于所述第二预设修正差值,则使用第三预设修正系数将所述结晶轮轧坯的截面变形量增加至对应值;

36、所述修正差值为调节后轧制的结晶轮轧坯的平均晶粒尺寸与预设平均晶粒尺寸之间的差值;

37、所述第一预设条件为所述结晶轮轧坯的截面变形量完成降低调节且调节后轧制的结晶轮轧坯的平均晶粒尺寸大于预设平均晶粒尺寸。

38、进一步地,所述固溶处理的加热温度为900-950℃,以及,所述时效处理的加热温度为390-430℃。

39、另一方面,本发明还提供一种cucrzr合金结晶轮,所述cucrzr合金结晶轮的半径与cucrzr合金结晶轮的截面宽度的比值大于12,以及,cucrzr合金结晶轮的截面宽度与cucrzr合金结晶轮的截面高度的比值为1.1-1.3。

40、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:本发明根据获得的晶粒尺寸判定环形铸坯的制备是否符合预设标准,根据轧制评价值判定所述结晶轮轧坯的制备是否符合预设标准,严格把关每一步工艺的产品质量,确保了最终产品的性能稳定和高品质。

41、进一步地,本发明根据晶粒尺寸差值调整cucrzr合金的浇注温度,通过严格控制晶粒尺寸,确保每一批次的环形铸坯都达到或超过预设的质量标准,从而提高产品的整体质量和一致性。

42、进一步地,本发明根据成分偏析值判定所述环形铸坯的制备不符合预设标准的原因, 通过动态调节离心机的铸造转速和离心机的铸造模具的初始铸造温度,实现了制备工艺的高度灵活优化策略,确保了产品质量的稳定性。

43、进一步地,本发明引入晶粒取向特征系数和裂纹特征系数共同确定轧制评价值,实现了对结晶轮轧坯质量的全方位、多层次评估,从而更加准确地反映结晶轮轧坯的实际质量状况。

44、进一步地,本发明对符合预设标准的结晶轮轧坯依次进行固溶处理和时效处理;若不符合预设标准,则相应降低所述结晶轮轧坯的截面变形量,或,相应提高轧制的初始温度,实现了制备工艺的灵活优化,提高了产品的成品率。

45、进一步地,本发明基于结晶轮轧坯的截面变形量的降低调节方式设置有相应的修正调节方式,以确保结晶轮轧坯在轧制过程中能够保持理想的形态与尺寸精度。


技术特征:

1.一种cucrzr合金结晶轮的制备方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的cucrzr合金结晶轮的制备方法,其特征在于,根据获得的所述晶粒尺寸判定所述环形铸坯的制备不符合预设标准的过程包括:

3.根据权利要求2所述的cucrzr合金结晶轮的制备方法,其特征在于,针对所述cucrzr合金的浇注温度的降低设置有若干温度调节方式,其中,

4.根据权利要求3所述的cucrzr合金结晶轮的制备方法,其特征在于,根据成分偏析值判定所述环形铸坯的制备不符合预设标准的原因,其中,

5.根据权利要求4所述的cucrzr合金结晶轮的制备方法,其特征在于,所述轧制评价值根据结晶轮轧坯的晶粒取向特征系数和裂纹特征系数共同确定,其中,晶粒取向特征系数为所述结晶轮轧坯的晶粒的最大直径与最小直径的比值,以及,所述裂纹特征系数为所述结晶轮轧坯的裂纹的平均长度。

6.根据权利要求5所述的cucrzr合金结晶轮的制备方法,其特征在于,基于所述轧制评价值判定所述结晶轮轧坯的制备不符合预设标准时,根据所述轧制评价值与第一预设评价阈值之间的差值降低所述结晶轮轧坯的截面变形量,或,根据所述轧制评价值与第二预设评价阈值之间的差值提高轧制的初始温度。

7.根据权利要求6所述的cucrzr合金结晶轮的制备方法,其特征在于,针对所述结晶轮轧坯的截面变形量的降低设置有若干变形量调节方式,其中,

8.根据权利要求7所述的cucrzr合金结晶轮的制备方法,其特征在于,在第一预设条件下设置有针对所述结晶轮轧坯的截面变形量的若干修正方式,其中,

9.根据权利要求8所述的cucrzr合金结晶轮的制备方法,其特征在于,所述固溶处理的加热温度为900-950℃,以及,所述时效处理的加热温度为390-430℃。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的cucrzr合金结晶轮的制备方法制备的cucrzr合金结晶轮,其特征在于,所述cucrzr合金结晶轮的半径与cucrzr合金结晶轮的截面宽度的比值大于12,以及,cucrzr合金结晶轮的截面宽度与cucrzr合金结晶轮的截面高度的比值为1.1-1.3。


技术总结
本发明涉及合金结晶轮制备领域,尤其涉及一种CuCrZr合金结晶轮及其制备方法,包括:将Cu、Cr、Zr材料按照预设配比进行熔化通过离心铸造获取环形铸坯;根据获得的晶粒尺寸判定环形铸坯的制备是否符合预设标准;对环形铸坯的内环面进行扩孔粗加工;将环形铸坯环轧至对应尺寸以获取结晶轮轧坯;根据轧制评价值判定结晶轮轧坯的制备是否符合预设标准;对符合预设标准的结晶轮轧坯依次进行固溶处理和时效处理;检测时效处理后的结晶轮轧坯的硬度符合预设标准时,将结晶轮轧坯精加工至结晶轮设计尺寸;对精加工后的结晶轮轧坯的内环面进行喷丸处理,本发明通过环轧实现结晶轮的近净成型基础上还提高了合金结晶轮的生产效率和质量。

技术研发人员:李敏,于文夫,张仁峰,张新宇,徐新达
受保护的技术使用者:星泓智造装备有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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