凯发国际娱乐官网入口 鑄造用純銅及銅合金的熔煉工藝

【摘要】詳細介紹了鑄造用純銅及青銅、黃銅等主要銅合金的熔煉工藝, 提出了實際生產中應注意的問題, 供同行參考。 青島拋丸機 生產廠家青島淳九根據鑄造企業的需要，整理了這篇論文，在拋丸機拋丸清理過程中，可以有所裨益。

   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, 熔煉都是鑄造生產中至關重要的一環,各種銅合金的熔煉有相同之處, 又有不同之處, 在多年的生產實踐中, 我們總結了純銅及銅合金主要為青銅和黃銅的熔煉工藝經驗, 供有關人員參考。
 一、純銅的熔煉

所用的熔煉設備中頻感應電爐、熱電偶、澆包和石墨柑禍等。
 (1)先將柑禍預熱至暗紅色, 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, 較后加純銅。
(2)補加的合金元素可放在爐臺上預熱, 嚴禁冷料加人液態金屬中。整個熔化過程中應經常活動爐料, 以防搭橋。
(3)升溫使合金全部熔化合金全熔后, 溫度達到1200—1220℃時, 加入占合金液重量0.3%—0,4%的磷銅脫氧, 磷與氧化亞銅發生下列反應生成的P2O5氣體從合金中逸出, 磷酸銅可浮于液面, 扒渣去除, 達到脫氧的目的。另外, 在脫氧的過程中需不斷攪拌。較后扒渣出爐, 合金液的澆注溫度一般為1100—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, 應根據其性能要求, 選擇適當的配料成分。合金的化學成分應符合GB1176-1987, 幾種常用的黃銅熔煉配料化學成分按表1進行,并要求爐料應干燥、清潔, 有污物銹蝕時應進行吹砂清理。

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≥30%, 回爐料≤70%。但在實際生產中,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量分數≥90%時, 熔化質量依然很好, 化學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是否超標。
3、熔煉前的準備
 (1)金屬爐料的準備
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成分。入爐前吹砂清除表面污物, 經預熱后裝爐一批冷爐熔化可隨爐預熱。
②純銅經吹砂去除污物, 在500—550℃預熱去除水分后才能裝爐，一批冷爐熔化可隨爐預熱。③純金屬元素人爐前可在爐邊預熱。金屬爐料的較大塊度不應超過坩堝直徑的1/3, 長度不應超過坩堝深度的4/5。
（2）坩堝和熔煉設備及工具的準備
①坩堝使用前應無裂紋和影響安全的其他損傷, 新坩堝必須經過低溫緩慢加熱處理, 以防產生裂紋舊坩堝應將內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,熔煉前坩堝應熔化同牌號系列合金進行洗爐。
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, 敷涂料后預熱至100-150℃待用
 4、覆蓋劑及熔劑的準備

(1）木炭應裝人密封的烘箱內, 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）, 較后再加回爐料, 同時應補加木炭, 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行脫氧, 待銅全部熔化后,溫度達1150-1200℃時加入磷銅以占銅液重量的（以P占銅液重量的0.04-0.06計算）進行脫氧。經脫氧與不脫氧的實踐對比, 脫氧后的鑄件表面質量要優于不脫氧的鑄件。
  (4)按各合金牌號成分要求分別補加合金元素:在1100—1120℃加人鋁銅中間合金;在1100—1150℃停電分批加人純鋅、純鋁并攪拌。熔化硅黃銅時應先加硅,再加鋅;熔化鉛黃銅時應先加鋅再加鉛。鋅元素的加入溫度應控制, 加鋅后若溫度降低可以中間送電, 當合金液溫度高于1200℃時, 不允許加鋅。
  (5)出爐扒渣, 調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, 其化學成分有影響時, 中間應進行洗爐。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, 但在錫青銅里卻是較有害的元素。
一般的銅合金經過脫氧后, 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, 需經過精煉才能去除, 常用精煉劑有：60%氯化鈉十40%冰晶石或20%冰晶石十20%氟石十60%氟化鈉（質量分數）。

 三、青銅的熔煉

鑄造青銅按成分可分為錫青銅和不含錫青銅。錫青銅是以錫為主要合金元素的銅基合金, 具有良好的耐磨性、耐蝕性, 較好的強度和塑性。不含錫青銅有鋁青銅、鉛青銅和硅青銅等, 含有的主要元素不同, 如鋁青銅是以鋁為主要合金元素的銅基合金。
 1、合金的配料及金屬爐料要求
幾種常用青銅合金熔煉配料成分按表進行。
  2、爐料配比
新料成分占爐料的總重量≥30%, 回爐料≤70%。
 3、熔煉前的準備
   青銅熔煉前的準備工作與黃銅熔煉的準備工作相同。木炭應裝入密封的烘箱內, 在不低于800℃烘烤4h, 待用時要防止吸潮。稻草灰應研碎成粉末狀, 除去水分, 徹底烘干, 待用時也要注意防潮。覆蓋劑均要求干燥并去除其中的雜物。

對于合金熔煉工藝過程, 因鑄造青銅的種類較多,下面僅討論幾種典型的銅合金, 同類其他銅合金可以參考使用。
 4、ZCuSn10Pb1和ZCuPb10Sn10的熔煉工藝過程

(1)先將坩堝預熱至暗紅色, 并在其底部加入20-40厚木炭。 (2)加人純銅, 迅速升溫熔化后再加人回爐料, 同時補加木炭, 以保證合金液面不暴露在空氣中。
(3)回爐料熔化后, 加人磷銅（一般加占爐料重0.5%, 熔化磷錫青銅時使用的磷銅可全部加入）。
(4)依次加人鋅、錫、鉛（按配料成分）, 前一種爐料完全熔化后, 再加入下一種, 并不斷攪拌合金液。 (5)調整合金液溫度在1100—1150℃。
(6)出爐打渣, 再加磷銅（一般加爐料重的0.1%）
(7)進行脫氧, 均勻攪拌, 并在合金液表面上撒一層稻草灰, 調整合金液至工藝要求溫度(一般為1130-1180℃) 后, 迅速出爐澆注。
 5、ZCuAl10Fe3和ZCuAl10FeMn2的熔煉工藝過程
 （1）不能用熔化過其他牌號合金的坩堝熔化這兩種合金。
（2）把坩堝預熱至暗紅色, 加人配制好的熔劑熔劑成分：20%冰晶石十20%氟化鈣十60%氟化鈉。
（3）將預熱至200℃左右的低碳薄鋼片和回爐料同時加入, 熔化后攪拌合金, 升溫至1150-1180℃。
（4）加人合金重量0.3%的磷銅脫氧, 并補加熔劑。
（5）將預熱至200℃的純鋁和純錳按(配料成分)分批加人, 每加入一批, 即用攪拌棒將其壓入, 達到迅速熔融, 并不斷攪拌使成分均勻, 較后調整合金液的溫度在1120—1220℃。
（6）用稻草灰覆蓋打渣, 按工藝要求調整合金溫度（ 一般為1160-1200℃）后迅速出爐澆注。

 四、安全事項

安全生產是鑄造行業的基本要求, 純銅及銅合金的熔煉都必須做到以下幾點：
（1）操作者應穿戴好防護用品, 工作場地保持整潔, 不允許有積水和雜物。
（2）開爐前應檢查所用設備是否完好, 如有不安全因素應及時排除。 （3）應仔細檢查并確認爐料中無易爆及危險物后,方能進行預熱。
（4）熔煉澆注工具, 如攪拌棒、鐵勺、除渣工具等, 未經預熱不得與合金液接觸。
（5）澆注時剩余的合金液要倒人經過預熱的錠模中, 不允許直接澆在地面上或倒回爐中。

五、熔煉中應注愈的幾個問題

（1）熔煉時間的控制從加料開始至熔化結束合金出爐所用時間叫熔化時間, 熔化時間的長短不僅會影響生產率, 而且會明顯地影響澆注的鑄件質量。因為熔化時間延長, 會使合金元素的熔煉損耗增加, 吸氣的機會增加, 因此, 應以較短的時間完成熔化工作, 在允許的情況下, 盡量提高爐料的預熱溫度, 操作應緊湊,動作要迅速。
（2）熔煉用攪拌棒銅合金中的某些元素, 如鐵、鉛等在熔化時是以機械混合物的形式存在的, 還有些元素, 由于密度不同, 有產生密度偏析分層的趨勢。實踐證明, 這些元素在熔煉和澆注的過程中, 容易引起化學成分及力學性能不合格。要克服這種現象, 必須借助攪拌的作用, 這是熔化澆注不可或缺的環節。但在測溫及降溫期間, 一般不需攪拌, 而所用攪拌物的材料成分,一般宜用石墨, 這是因為, 如果使用其他的攪拌物如鐵棒, 則在攪拌的過程中鐵棒熔化, 會使合金的化學成分受到影響。同時, 如果鐵棒在爐內預熱的溫度較高或攪拌的時間較長, 鐵棒上的氧化物會進人合金液中成為雜質如果鐵棒預熱的溫度較低, 合金在攪拌時要粘附在鐵棒上, 這在生產中是能觀察到的。
（3）熔煉時覆蓋劑的使用對于銅合金熔煉來講,覆蓋劑的用量一般為用玻璃和硼砂時為爐料重量的0.8%-1.2%, 以保持覆蓋層的厚度達到10-15cm;用木炭時, 用量約為爐料重量的0.5-0.7%, 以保持覆蓋層厚度達25-35cm。覆蓋劑的扒除一般在澆注前進行, 太早會增加銅合金的氧化和吸氣。如果是用木炭作覆蓋劑, 并且擋渣效果好時, 也可以不扒除覆蓋劑, 使其在澆注的過程中起到擋渣作用, 效果更為理想。