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Número de publicaciónCN103643079 B
Tipo de publicaciónConcesión
Número de solicitudCN 201310619578
Fecha de publicación11 May 2016
Fecha de presentación29 Nov 2013
Fecha de prioridad29 Nov 2013
También publicado comoCN103643079A, CN105803253A, CN105803253B, CN105925838A
Número de publicación201310619578.0, CN 103643079 B, CN 103643079B, CN 201310619578, CN-B-103643079, CN103643079 B, CN103643079B, CN201310619578, CN201310619578.0
Inventores李国升
Solicitante国网河南省电力公司平顶山供电公司
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Enlaces externos:  SIPO, Espacenet
一种大功率发电机转子槽楔用合金及其生产工艺
CN 103643079 B
Resumen
本发明公开了一种大功率发电机转子槽楔用合金及其生产工艺,所述合金的成分及其含量(Wt%)包括:Ni?2.2~2.6、Cr?0.32~0.40、Si?0.55~0.65、P?0.02~0.03、Cu余量;所述工艺包括熔炼、浇铸、固溶处理、时效强化;本工艺通过控制成分配比、工艺优化和进行多相强化,所得合金材料,导电率62~65%IACS;500℃下,抗拉强度689~692MPa,屈服强度644~647MPa,导电率高,耐高温性能好,寿命长,能满足大功率发电机转子槽楔用合金的使用要求,同时工艺简单,生产成本低,对环境污染小,具有较好的市场前景和经济效益。
Reclamaciones(1)
1.一种生产大功率发电机转子槽楔用合金的生产工艺,所述合金的成分及其含量 (Wt%)包括:Ni 2.2~2.6、Cr 0.32~0.40、Si 0.55~0·65、Ρ 0.02~0.03、Cu:余量;其特 征在于,包括以下步骤: ① 熔炼:先将电解铜预热至250~280°C,再装入低频感应炉中,开始熔化时加入覆盖 剂,使覆盖厚度达1.2~1.4mm,全部熔化后加入占铜质量0.5~0.7%的磷铜作为脱氧剂,进 行扒渣,补充覆盖剂后,综合考虑各元素的理化性质,将Si、P、Ni、Cr按常规工艺依此加入铜 熔体中,保温15min出炉; ② 浇铸:采用常规连续铸造工艺,水压机上锻压成坯; ③ 固溶处理:在940~960°C下热处理1.5h再进行水淬处理,冷乳使合金产生60%冷变 形; ④ 时效强化:再将铸坯加热至460~480°C保温2.5h后,机械加工成所需形状;所述覆盖 剂的成分及其含量(Wt%)为:50%木炭、30%碎玻璃、10%NaCl、10%CaF 2。
Descripción
一种大功率发电机转子槽楔用合金及其生产工艺

技术领域

[0001]本发明属于发电机转子槽楔材料生产技术领域,具体涉及一种大功率发电机转子 槽楔用合金及其生产工艺。

背景技术

[0002] 发电机转子槽楔要承受转子运转时槽内铜线、绝缘件及自身巨大的离心力,电流 流经槽楔会产生较高的温升,生产转子槽楔时需要使用导电率高、耐高温性能优良的合金 材料。

[0003] 申请号为200510123011的专利《大容量汽轮发电机转子铜合金槽楔及其制备方 法》中,合金成分为:Ni:1.35~2.05%,Si:0.40~0.80%,Cr:0.05~0.25%,Be: 0.15 ~0.40%,Cu:余量;生产工艺主要采用920~980°C固溶处理,35~50%7令变形,450~500°C 保温4~5h时效处理,空冷。该技术方案中,Be价格高,且影响合金的高温稳定性,使合金不 宜长时间承受高温工作,同时添加 Be的合金产生的粉尘会有毒;合金中Ni、Si的质量配比在 2.5~3.5左右,Si含量相对偏高,只有一部分Si形成Ni 2Si析出相,剩余的Si以固溶态存在, 严重影响合金的导电率;所得合金导电率仅为49%IACS,寿命短,且耐高温性能未知。申请号 为200510038051.4的专利《汽轮发电机转子槽楔用钛青铜及其加工工艺》中,钛青铜采用无 钴无锆设计,其成分为:Be: 0.1~0.3%,Ni : 1.5~2.5%、Ti : 0.4~0.6%、Cu:余量,所得合金 导电率仅为47%IACS,高温(427°C)屈服强度480~550MPa,抗拉强度540~630MPa,工作寿命 短,无法满足大功率发电机长时间运转的需求。

发明内容

[0004] 本发明是为了弥补上述不足,并对成分配比和生产工艺进行改进,提供一种大功 率发电机转子槽楔用合金及其生产工艺,该合金导电率高,耐高温性能好,寿命长,能满足 大功率发电机转子槽楔用合金的使用要求,同时工艺简单,生产成本低,对环境污染小,具 有较好的市场前景和经济效益。

[0005] -种大功率发电机转子槽楔用合金,所述合金的成分及其含量(Wt%)包括:Ni 2.2 ~2.6、Cr 0.32~0.40、Si 0.55~0·65、Ρ 0.02~0.03、Cu:余量;

[0006] 所述大功率发电机转子槽楔用合金的生产工艺,包括以下步骤:

[0007] ①熔炼:先将电解铜预热至250~280°C,再装入低频感应炉中,开始熔化时加入 覆盖剂,使覆盖厚度达1.2~1.4mm,全部熔化后加入占铜质量0.5~0.7%的磷铜作为脱氧 剂,进行扒渣,补充覆盖剂后,综合考虑各元素的理化性质,将311、附、&按常规工艺依此 加入铜熔体中,保温15min出炉;

[0008] ②浇铸:采用常规连续铸造工艺,水压机上锻压成坯;

[0009] ③固溶处理:在940~960°C下热处理1.5h再进行水淬处理,冷乳使合金产生60%7令 变形;

[0010]④时效强化:再将铸坯加热至460~480°C保温2.5h后,机械加工成所需形状;

[0011] 所述覆盖剂的成分及其含量(Wt%)为:50%木炭、30%碎玻璃、10% NaCl、10% CaF2。

[0012] 本技术方案中,在成分配比方面,Cr可以提高合金的电导性,形成Cr3Si相影响合 金的高温稳定性,并能一定程度上抑制固溶处理期间合金的晶粒长大;因为铜基中Be与 Ni2Si具有类似的机械性能,因此,可适当提高Ni2Si的含量,获得更好的热稳定性和高温强 度,配比Ni和Si的质量百分含量分别在2.2~2.6%、0.55~0.65%,避免合金中含有固溶态 Si,从而提高了合金的强度和导电率,既确保合金的性能,降低了生产成本,又减少了污染; 而加入Cr后,Cr将比Ni、Si先溶于Cu中,使基体处于饱和状态,在一定程度上提高了Ni 2Si相 的析出量,基体中Ni、Si含量减少,减少了基体中晶格畸变的程度,提高了合金的导电率;使 合金含有质量百分含量为〇. 02~0.03%的P,是为了在不会使合金产生明显晶格畸变的基础 上,产生Ni3P沉淀强化相,进一步提高合金的显微硬度和抗拉强度,并一定程度上抑制析出 相的长大,使合金基体得到纯化,导电率提高。

[0013] 合金熔炼时,选用低频感应炉降低铜合金的熔炼消耗,电解铜加入炉中前先预热, 将Si、P、Ni、Cr按顺序熔化,合理的装炉和熔化顺序有效地缩短熔化时间,覆盖剂质量配比 选用50%木炭、30%碎玻璃、10% NaCl、10% CaF2,该覆盖剂铺展性好,合金熔炼时能全面覆盖 液态金属液面,与熔渣的亲和力强,具有极好的净化液态金属、细化合金的能力,使熔体得 到适当保护并获得较佳的熔炼气氛;加入〇. 5~0.7%的磷铜作为脱氧剂,能够有效去除熔体 里的氧粒子,有效提尚合金的质量和成品率。

[0014] 对铸坯采用高温固熔淬火处理、中温时效处理析出沉淀硬化合金的方法,该方法 生产工艺简单,便于合金便于进行大规模生产。固溶处理时的处理温度以合金不产生晶粒 粗大为前提,尽量提高温度,保温一定时间后快冷,保证析出相的溶质元素在基体中达到最 大的固溶度。当在940~960°C下热处理1.5h再进行水淬处理,大量过剩相溶解,得到过饱和 固溶体,冷乳使合金产生较大的冷变形,合金基体发生再结晶,使基体内部产生大量位错, 合金的亚结构得到细化,但这种形变强化对铜合金的强度贡献有限,需要时效处理进一步 强化,经460~480°C保温2.5h的时效处理,合金元素呈弥散分布的沉淀相相,且沉淀得到硬 化,使合金取得最佳的性能。

[0015] 本技术方案是在常规工艺的基础上,通过优化多元合金组成、添加微量元素、控制 成分配比以提高合金的强度,并且尽可能地避免或减少对合金导电率的不良影响,进行多 相强化,所得合金材料,室温下,抗拉强度796~798MPa,屈服强度734~737MPa,延展率17.9 ~18.2%,导电率62~65%1403;500°(3下,抗拉强度689~69210^,屈服强度644~647]\0^,导 电率高,耐高温性能好,寿命长,确保了大功率发电机的安全可靠性。能满足大功率发电机 转子槽楔用合金的使用要求,显著提高了大功率发电机的安全可靠性,同时工艺简单,生产 成本低,对环境污染小,具有较好的市场前景和经济效益。 具体实施例

[0016] 实施例一

[0017] 制备一种大功率发电机转子槽楔用合金,各组合金的成分及其含量(Wt%)包括: 2 · 2%Ni、0 · 32%Cr、0 · 55%Si、0 · 02%P、Cu:余量;

[0018] 所述大功率发电机转子槽楔用合金的生产工艺,包括以下步骤:

[0019] ①熔炼:先将电解铜预热至250°C,再装入低频感应炉中,开始熔化时加入覆盖剂, 覆盖剂质量成分包括50%木炭、30%碎玻璃、10% NaCl、10% CaF2,使覆盖厚度达1.2mm,全部 熔化后加入占铜质量0.5%的磷铜作为脱氧剂,进行扒渣,补充覆盖剂后,综合考虑各元素的 理化性质,将31、?、附士、0按常规工艺依此加入铜熔体中,保温1511^11出炉;

[0020]②浇铸:采用常规连续铸造工艺,水压机上锻压成坯;

[0021 ] ③固溶处理:在940°C下热处理1.5h再进行水淬处理,冷乳使合金产生60%冷变形;

[0022]④时效强化:再将铸坯加热至460°C保温2.5h后,机械加工成所需形状。

[0023]经检测,合金性能如下表所示:

[0024]

[0025] 实施例二

[0026] 制备一种大功率发电机转子槽楔用合金,各组合金的成分及其含量(Wt%)包括: 2 · 4%Ni、0 · 36%Cr、0 · 60%Si、0 · 03%P、Cu:余量;

[0027] 所述大功率发电机转子槽楔用合金的生产工艺,包括以下步骤:

[0028] ①熔炼:先将电解铜预热至265°C,再装入低频感应炉中,开始熔化时加入覆盖 剂,覆盖剂质量成分包括50%木炭、30%碎玻璃、10% NaCl、10% CaF2,使覆盖厚度达1.3mm,全 部熔化后加入占铜质量0.6%的磷铜作为脱氧剂,进行扒渣,补充覆盖剂后,综合考虑各元素 的理化性质,将31、?、附、8 6、0按常规工艺依此加入铜熔体中,保温151^11出炉;

[0029] ②浇铸:采用常规连续铸造工艺,水压机上锻压成坯;

[0030] ③固溶处理:在950°C下热处理1.5h再进行水淬处理,冷乳使合金产生60%冷变形; [0031]④时效强化:再将铸坯加热至470°C保温2.5h后,机械加工成所需形状。

[0032] 经检测,合金性能如下表所示:

[0033]

[0034] 实施例三

[0035] 制备一种大功率发电机转子槽楔用合金,各组合金的成分及其含量(Wt%)包括: 2 · 6%Ni、0 · 40%Cr、0 · 65%Si、0 · 03%P、Cu:余量;

[0036] 所述大功率发电机转子槽楔用合金的生产工艺,包括以下步骤:

[0037] ①熔炼:先将电解铜预热至280°C,再装入低频感应炉中,开始熔化时加入覆盖 剂,覆盖剂质量成分包括50%木炭、30%碎玻璃、10% NaCl、10% CaF2,使覆盖厚度达1.4mm,全 部熔化后加入占铜质量〇. 7%的磷铜作为脱氧剂,进行扒渣,补充覆盖剂后,综合考虑各元素 的理化性质,将31、?、附、86、0按常规工艺依此加入铜熔体中,保温151^11出炉;

[0038]②浇铸:采用常规连续铸造工艺,水压机上锻压成坯;

[0039] ③固溶处理:在960°C下热处理1.5h再进行水淬处理,冷乳使合金产生60%冷变形;

[0040]④时效强化:再将铸坯加热至480°C保温2.5h后,机械加工成所需形状。

[0041] 经检测,合金性能如下表所示:

[0042]

[0043]由上述三个实施例表明,采用本技术方案,所得合金材料,室温下,抗拉强度796~ 798MPa,屈服强度734~737MPa,延展率17.9~18.2%,导电率62~65%IACS; 500°C下,抗拉强 度689~692MPa,屈服强度644~647MPa,导电率高,耐高温性能好,寿命长,能满足大功率发 电机转子槽楔用合金的使用要求,确保了大功率发电机的安全可靠性。

Citas de patentes
Patente citada Fecha de presentación Fecha de publicación Solicitante Título
CN102108459A *23 Dic 200929 Jun 2011沈阳兴工铜业有限公司高强度镍铬硅铜合金材料及其加工工艺
CN102418003A *24 Nov 201118 Abr 2012中铝洛阳铜业有限公司一种镍铬硅青铜合金的加工工艺方法
JP4785092B2 * Título no disponible
US4191601 *12 Feb 19794 Mar 1980Ampco-Pittsburgh CorporationCopper-nickel-silicon-chromium alloy having improved electrical conductivity
Clasificaciones
Clasificación internacionalC22C1/02, C22F1/08, C22C9/06
Eventos legales
FechaCódigoEventoDescripción
16 Abr 2014C10Entry into substantive examination
11 May 2016C14Grant of patent or utility model