銅合金熔煉工藝有哪些呢?銅合金熔煉工藝有什么特點呢?銅合金熔煉工藝的作用?我們還是先來介紹下什么是“銅合金熔煉工藝”吧。所謂的銅合金熔煉工藝是指:將銅合金材料及其它輔助材料投入加熱爐溶化并調質,爐料在高溫(1300~1600K)爐內物料發生一定的物理、化學變化,產出粗金屬或金屬富集物和爐渣的火法冶金過程。知道了銅合金熔煉工藝的定義。我們在來了解下什么是銅合金吧。銅合金就是在純銅的基礎上加入一種或幾種元素而構成的合金。銅合金一般包括了黃銅、青銅和白銅。紫銅是一種純銅,不屬于銅合金。銅合金熔煉工藝的知識點有很多,我們慢慢為大家介紹。
銅合金:H85黃銅帶
銅合金為什么要熔煉呢?我們來說下銅合金熔煉工藝的作用:
1、熔化金屬。將固體原料通過高溫加熱變為熔隔液體,以便鑄造時有足夠的流動性而充盈模腔。
2、提純金屬。銅加工材的原料基本有三類:陰極銅(電解銅)、本廠廢舊料和經挑選的廠外雜銅。它們不可避免地帶有各種雜志(非期望物質),通過采取化學反應或物理吸附、沉降等精煉措施去除雜質,提高金屬的純度。
3、配置合金。按照合金成分配比,根據各合金組元的高溫特性采用不同的加入方法(與母體金屬原料同時裝爐、一起熔化;母體金屬先裝爐熔化再將合金組元加入熔體;合金組元以中間合金形式加入母體金屬熔體),在高溫下熔化、精煉,獲得成分合格的合金熔體。
銅合金熔煉工藝的要點:
序號 | 工序名稱 | 操作要求 |
1 | 準備 | 爐料應清潔、無水無油,裝爐前預熱 大概配比:銅800斤 鋅20斤 |
2 | 裝料 | 先熔化數量最多的成分 掌握合金熔點的變化規律,避免合金高溫熔化及中途凝固 先加難氧化易還原的成分,后加易熔化、易氧化、易揮發的成分 |
3 | 熔化 | 銅合金熔化溫度在800±50攝氏度之間 |
4 | 脫氧 | 常用脫氧方法:磷銅、鎂銅。脫氧產物應徹底清除,否則將增加合金液中雜質含量 |
銅合金熔煉工藝的原則:
1、所有金屬爐料表面應清理干凈,進行預熱,熔劑焙燒或預熔,徹底去除水分。更換合金牌號時,特別要注意的是,鋁青銅、鋁黃銅、硅黃銅用過的址A爐襯不可熔煉錫青銅、鉛青銅、鎳青銅。
2、銅合金液易氧化、吸氣,應遵循“快速熔煉、及時澆注”的原則,不使銅液在爐內停留時間過長。
3、控制爐氛為中性,對錫青銅、鉛青銅可在弱氧化性爐氛中熔煉。
4、加料次序甚為重要,應服從“快速熔化、防止氧化、吸氣”的原則,具體次序根據爐料組成、熔煉設備特性等靈活運用。
5、熔煉溫度與銅液質量密切相關,應嚴格控制,符合工藝要求。
6、及時、準確地進行爐前質量檢驗。
銅合金熔煉工藝之安全措施:
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等后,方能進行預熱:
4、熔煉澆注工具,如攪拌棒、鐵勺、除渣工具等不得與合金液接觸;
5、澆注時剩余的合金液要倒入經過預熱的錠模中接澆在地面上或倒回爐中。
銅合金熔煉工藝之注意事項:
1、不得在銅液表面取樣進行性能試驗銅合金易氧化吸氣,其液面的渣、氣含量明顯高于下層銅液;而且,有些合金如鋁青銅、鉛青銅容易偏析造成銅液上部密度小的鋁含量多,而下部含鉛量多。故在銅液表面取樣做的性能試驗不準確。正確取樣應在充分攪拌銅液后,用取樣勺從柑渦底部向上舀取金屬液。
2、熔煉的時間應控制從加料開始熔化至熔化結束恰金出P)所用時間叫熔化時間。熔化時間的長短不僅會影響生產率,而且會很明顯地影響澆注出的鑄件質量。熔化時間增長,會使合金的元素燒損率增加,吸氣的機會增加,因此,應該以最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,操作應該緊湊,動作要迅速。
3、熔煉用的攪拌棒應是碳棒銅合金中的某些元素,如Fe.Pb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,有產生比重偏析分層的趨勢。實踐證明,這些元素在熔煉和澆注的過程中,容易引起化學成分的不合格,造成機械性能不合格。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。但在測溫及降溫的期間,一般不需要攪拌。而所用的攪拌物的材料成分,一般宜用石墨。這是因為,如果使用其他的攪拌物如用鐵棒,則在攪拌的過程中鐵棒熔化,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比較高或是攪拌的時間較長,鐵棒上的氧化物要進入合金液中成為雜質;如果鐵棒預熱的溫度較低,合金在攪拌時要私附在鐵棒上,這在生產中是能觀察到的。
4、熔煉時覆蓋劑的使用問題對于熔煉銅合金來講,覆蓋劑的用量一般為:用銅覆蓋劑和硼砂時為爐料重量的0.8%-1.2%,因為要保持覆蓋層的厚度為10-15mm,用量為爐料重量的0.5%-.0.7%,要保持覆蓋層厚度為25-35mm覆蓋劑的扒除,一般在澆注前進行,太早進行會增加銅合金的氧化和吸氣,并且擋渣效果好時,也可以不扒除覆蓋劑,讓它在澆注的過程中也起到擋渣作用,效果更為理想。
銅合金熔煉工藝:銅合金的熔煉按使用爐料的種類,可分為一次熔煉法和二次熔煉法。兩者相比,各有其優缺點,一次熔煉法能提高熔煉效率,節約工時和能耗,但合金熔煉時間長,需要更高的過熱度,增加了合金的氧化和吸氣量,工藝控制難度大。熔煉過程中的加料程序,一般是先加數量最多和熔點高的爐料,熔化后再分別加入熔點較低或具有較高揮發性的爐料,或者依據合金化的原則,先加占爐料主要部分的低熔點爐料,再加高熔點的爐料,通過合金化的途徑來降低溫度和加快熔化速度,熔化時能產生很大熱效應的金屬以口AD,不宜作最后一批爐料加入,以防金屬熔體過分過熱。
銅合金熔煉工藝之前期準備:因銅合金的熔點比鋁合金高,其熔煉溫度為1150-120000,如用鐵柑涓熔煉銅合金液,不僅柑禍的使用壽命低,而且還因鐵柑渦受到銅合金液的腐蝕,使鐵原子熔入銅合金液中,從而引起銅合金中含Fe量超標,導致性能下降,故一般采用石墨柑涓來熔煉銅合金。
1、如果采用反射爐熔煉,則開爐前必須清除爐內和出銅口殘留的金屬和爐渣,爐膛損壞的部分用磷酸鹽泥漿修補,陰干30h左右后再烘烤至550℃左右;檢查燃油嘴有無障礙,燃燒通道有無阻塞;出銅槽覆砂,并在出爐前用木炭烘干;還要準備足夠有容量的銅液槽。
2、如果采用柑蝸爐熔煉,新柑渦應進行預熱處理伽熱至600℃以均,舊址渦應徹底清除殘留的金屬熔渣,使用前也應預熱至暗紅色;不同種類的合金最好采用專用柑禍,但在一定范圍可以互相直接調用。。。
3、如果采用感應電爐熔煉,應根據熔煉合金的種類,選用酸性、堿性或中性爐襯,,仔細檢查回轉機構、冷卻水套和電氣控制是否正常;舊爐襯應清除殘留的金屬和熔渣,并對損壞的部分進行修補。
4、根據投料量,準備相應容量的澆包和填補冒口的澆包,新澆包使用前應經24h緩慢烘烤至650℃左右,使用前還應檢查吊包架、吊軸等是否完好;舊澆包要清除殘留的金屬和熔渣,,損壞的部分用粒度為3-4mm的焦炭粉末和耐火泥的混合料修補,陰干并烘烤后才能使用。
5、熔化用的工具,如鋼釬、樣勺、渣勺等應備齊,清理干凈,并放在爐旁預熱。無氧銅、硅黃銅和錫青銅用的攪棒應以石墨制造,鐘罩和渣勺也應掛涂料。清理并預熱彎角試樣和含氣試樣鐵模,以及力學性能試樣用的砂型。
銅合金熔煉工藝使用的溶劑:按其使用目的不同,可分為覆蓋劑、精煉劑、脫氧劑及晶粒細化劑等。覆蓋劑的主要作用是使合金液與爐氣隔絕,防止合金元素氧化、蒸發、熔液吸氣和散熱過多等。銅合金在熔煉過程中不可避免會產生一些酸性或中性氧化物,如A1203佛青銅、鋁黃鐘、Cr203雌青鐘,這些氧化物用脫氧的方法難以還原,而較為有效的方法是在銅合金液中加入堿性熔劑,使熔劑與合金內的氧化物在高溫反應后生成低熔點復合鹽,再擴散上浮至液面,凝集成渣后扒除。
1、覆蓋劑
?、巽~精煉覆蓋劑(DFCT-3)是熔煉銅合金應用最普遍的覆蓋劑,主要作用是防氧化、脫氧和保溫,但由于木炭是疏松多孔的物質,表面活性大,能強烈吸附水汽。因此,我們強烈推薦用此產品。
木炭在銅液表面燃燒,生成還原性的氣體Co,形成保護氣膜,阻止銅液進一步被氧化,還能擴散脫氧,起到輔助脫氧的作用。木炭燃燒發熱又是良好的保溫劑。對于熔池表面積大,澆注時間長的反射爐,澆注過程中應覆蓋木炭,防止銅液被氧化和溫度下降。只有含鎳的銅合金不能用木炭作覆蓋劑,用(DFCT-3)銅精煉覆蓋劑,因為這樣不容易在鑄件中形成氣孔和夾渣。
當焦炭、重油等燃燒不完全,爐氣呈還原性時,也不能用木炭覆蓋,否則爐氣中的氫將通過活性的木炭溶入銅合金液中。木炭輕,容易揮發,所以用DFCT-3作銅覆蓋劑,代替木炭作覆蓋劑,效果良好。價格便宜,澆注時覆蓋在銅液表面,也有保溫、保護作用,故中小型企業中使用較多。
實踐證明,熔煉C14500銅合金時,采用DFCT-3銅熔劑作覆蓋劑效果很好。
銅合金精煉清渣劑(DFCT)
1、精煉熔劑:銅合金金屬液中常見的不溶性氧化夾雜物有A1203'SiO2SnO:等,它們的熔點高,呈彌散狀分布在銅液中。SiO2'SnO:呈酸性,A1203呈中性,可用氟鹽熔劑清除這些雜質,與這些夾雜形成低熔點的復合鹽,且密度比銅液小,能聚集上浮進入熔渣而被清除。
?、偾宄鼳1203可用(dfct-4)鋁青銅清渣劑,生成的鋁化合物的熔點低,成為熔渣被清除,對鋁青銅具有良好的精煉作用。
?、谇宄齋nO:可用(dfct-4-1)錫青銅清渣劑,反應錫化合物及其復鹽的熔點比銅液低,密度比銅液小,容易上浮至液面層,進入熔渣被清除。
?、矍宄齋iO:可用)dfct-4-2)硅黃銅清渣劑,生成硅化合物成為熔渣而被清除。
3、脫氧劑:銅和銅合金在氧化氣氛中熔煉時,或者為了除氮而添加氧化性熔劑時,會使銅合金液中的氧濃度顯著提高,并以CuO:形式溶入銅液中。能引起“氛脆,和顯著降低合金的力學性能,因此,必須對銅液進行脫氧處理。
從理論上講,在Cu之前的金屬元素都可以作為銅的脫氧劑,但考慮到脫氧產物的性質和元素自身的特點,實際上能作為銅脫氧劑使用的元素是有限的(鎂、鋯、磷、稀土)。
銅合金:鈹銅帶
銅合金熔煉工藝中的除氣辦法:氣體從金屬中脫除的途徑有三種
1、氣體原子擴散至金屬表面,然后脫離吸附狀態而逸出;
2、以氣泡形式從金屬熔體中排除;
3、與加入金屬中的元素形成化合物,以非金屬夾雜物形式排除。這些化合物中除極少數較易分解外,大多數不會再金屬錠中產生氣孔。