鑄造用純銅及銅合金的熔煉工藝

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1、鑄造用純銅及銅合金的熔煉工藝【摘要】詳細(xì)介紹了鑄造用純銅及青銅、黃銅等主要銅合金的熔煉工藝,提出了實際生產(chǎn)中應(yīng)注意的問題,供同行參考。鑄造用純銅及銅合金是有色金屬中重要的一類,在實際生產(chǎn)中運用較廣。常用的銅合金按照成分不同主要分為兩大類,即鑄造黃銅和鑄造青銅。無論是砂型鑄造還是熔模鑄造,熔煉都是鑄造生產(chǎn)中至關(guān)重要的一環(huán),各種銅合金的熔煉有相同之處,又有不同之處,在多年的生產(chǎn)實踐中,我們總結(jié)了純銅及銅合金主要為青銅和黃銅的熔煉工藝經(jīng)驗,供有關(guān)人員參考。一、純銅的熔煉所用的熔煉設(shè)備中頻感應(yīng)電爐、熱電偶、澆包和石墨柑

2、禍等。(1)先將柑禍預(yù)熱至暗紅色,在增禍底加一層厚度約為30-50mm的干燥木炭或覆蓋劑(60%硼砂十37%碎玻璃),再依次加人邊角余料、廢塊和棒料,最后加純銅。(2)補加的合金元素可放在爐臺上預(yù)熱,嚴(yán)禁冷料加人液態(tài)金屬中。整個熔化過程中應(yīng)經(jīng)?；顒訝t料,以防搭橋。(3)升溫使合金全部熔化合金全熔后,溫度達(dá)到1200一1220℃時,加入占合金液重量0.3%一0,4%的磷銅脫氧,磷與氧化亞銅發(fā)生下列反應(yīng)生成的P2O5氣體從合金中逸出,磷酸銅可浮于液面,扒渣去除,達(dá)到脫氧的目的。另外,在脫氧的過程中需不斷攪拌。最后扒

3、渣出爐,合金液的澆注溫度一般為1100一1200℃二、黃銅的熔煉以鋅為主要合金元素的銅基合金為黃銅,分為普通黃銅和特殊黃銅兩類。普通黃銅是銅和鋅組成的兩元合金,主要用于壓力加工。在普通黃銅的基礎(chǔ)加人其他合金元素如硅、鋁、錳、鉛、鐵和鎳等,便成為特殊黃銅。鑄造黃銅大多是特殊黃銅。1、合金的配料及金屬爐料要求對于銅合金的化學(xué)成分,由于主要成分變化范圍較大,因此在配料計算的過程中,應(yīng)根據(jù)其性能要求,選擇適當(dāng)?shù)呐淞铣煞?。合金的化學(xué)成分應(yīng)符合GB1176-1987,幾種常用的黃銅熔煉配料化學(xué)成分按表1進(jìn)行,并要求爐料應(yīng)干

4、燥、清潔,有污物銹蝕時應(yīng)進(jìn)行吹砂清理。2、爐料配比按照一般的配料慣例,新料成分占爐料的總重量應(yīng)≥30%,回爐料≤70%。但在實際生產(chǎn)中,我們考慮到銅合金的回爐料較多,在爐料的配比時回爐料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥90%時,熔化質(zhì)量依然很好,化學(xué)光譜分析證明鑄件的成分合格,但回爐料較多時需考慮合金中的雜質(zhì)是否超標(biāo)。3、熔煉前的準(zhǔn)備(1)金屬爐料的準(zhǔn)備①回爐料是同牌號的廢鑄件、澆冒及重熔鑄錠,需要具有明確的化學(xué)成分。入爐前吹砂清除表面污物,經(jīng)預(yù)熱后裝爐首批冷爐熔化可隨爐預(yù)熱。②純銅經(jīng)吹砂去除污物,在500一550℃預(yù)熱去除水分后

5、才能裝爐，首批冷爐熔化可隨爐預(yù)熱。③純金屬元素人爐前可在爐邊預(yù)熱。金屬爐料的最大塊度不應(yīng)超過坩堝直徑的1/3,長度不應(yīng)超過坩堝深度的4/5。（2）坩堝和熔煉設(shè)備及工具的準(zhǔn)備①坩堝使用前應(yīng)無裂紋和影響安全的其他損傷,新坩堝必須經(jīng)過低溫緩慢加熱處理,以防產(chǎn)生裂紋舊坩堝應(yīng)將內(nèi)表面的熔渣清理干凈②用新石墨坩堝及更換熔煉合金種類時,熔煉前坩堝應(yīng)熔化同牌號系列合金進(jìn)行洗爐。③用耐火材料及石墨做成的攪拌棒必須徹底清理掉殘余涂料和銹跡,并涂敷一層耐火材料或刷涂料后烘干待用。④錠模在使用前必須徹底清理干凈,敷涂料后預(yù)熱至100-

6、150℃待用4、覆蓋劑及熔劑的準(zhǔn)備(1）木炭應(yīng)裝人密封的烘箱內(nèi),在不低于800℃烘烤4h,待用時要防止吸潮。(2)覆蓋劑由63%硼砂+37%碎玻璃組成,也可用干燥木炭作覆蓋劑,但均要求干燥并去除其中的雜物。5、合金熔煉工藝過程（1）先將坩堝預(yù)熱至暗紅色,并在其底部加入20-40厚木炭。（2）加人純銅并在迅速升溫熔化后,按先熔點高后熔點低的順序加入中間合金（如有配入時）,最后再加回爐料,同時應(yīng)補加木炭,以保證合金液面不暴露在空氣中。（3）熔煉黃銅一般也需要進(jìn)行脫氧,待銅全部熔化后,溫度達(dá)1150-1200℃時加入

7、磷銅以占銅液重量的（以P占銅液重量的0.04-0.06計算）進(jìn)行脫氧。經(jīng)脫氧與不脫氧的實踐對比,脫氧后的鑄件表面質(zhì)量要優(yōu)于不脫氧的鑄件。(4)按各合金牌號成分要求分別補加合金元素:在1100一1120℃加人鋁銅中間合金;在1100一1150℃停電分批加人純鋅、純鋁并攪拌。熔化硅黃銅時應(yīng)先加硅,再加鋅;熔化鉛黃銅時應(yīng)先加鋅再加鉛。鋅元素的加入溫度應(yīng)控制,加鋅后若溫度降低可以中間送電,當(dāng)合金液溫度高于1200℃時,不允許加鋅。(5)出爐扒渣,調(diào)整合金液至工藝要求溫度后,迅速出爐澆注。合金液的澆注溫度是影響鑄件性能的

8、重要因素。一般銅合金液的出爐溫度見表。(6)熔煉兩種不同牌號的合金,其化學(xué)成分有影響時,中間應(yīng)進(jìn)行洗爐。例如,用熔煉過鋁青銅的坩堝和工具再來熔化錫青銅,而坩堝和工具會含有鋁元素,雖然鋁在鋁青銅里是合格的成分,但在錫青銅里卻是最有害的元素。一般的銅合金經(jīng)過脫氧后,即可獲得合格鑄件。但對于鋁青銅、鋁黃銅、硅青銅等,易氧化生成高熔點氧Al2O3、SiO2,使鑄件形成夾渣,需經(jīng)過精煉才能去除,