铸造用纯铜及铜合金的熔炼工艺

铸造用纯铜及铜合金的熔炼工艺
铸造用纯铜及铜合金的熔炼工艺
[文摘]详细介绍了铸造用纯铜、青铜、黄铜等主要铜合金的熔炼工艺，并提出了实际生产中应注意的问题，供同行参考。

铸造用纯铜和铜合金是重要的有色金属，在实际生产中应用广泛。

常用的铜合金根据成分不同主要分为两类，即铸造黄铜和铸造青铜。

无论是砂型铸造还是熔模铸造，熔炼都是铸造生产的关键环节。

各种铜合金的熔炼有相似之处，也有不同之处。

在多年的生产实践中，我们总结了纯铜和铜合金，主要是青铜和黄铜的冶炼工艺经验，供相关人员参考。

一、纯铜冶炼
冶炼设备用于中频感应炉、热电偶、钢包和石墨桔灾害等。

(1)将柑橘灾害预热至暗红色，在灾害底部加入一层厚度约30-50毫米的干木炭或覆盖剂(60%硼砂和137%碎玻璃),依次加入剩余的碎料、废料和棒料，最后加入纯铜
(2)中加入的合金元素可在炉台上预热，严禁向液态金属中加入冷料。

在整个熔化过程中，应频繁移动炉料以防止桥接。

(3)合金完全熔化后，当温度达到1200-1220℃时，加入占合金液重量0.3-0.4%的磷铜进行脱氧，磷与氧化亚铜发生后续反应产生的P2O5气体从合金中逸出，磷酸铜会浮在液面上，通过去渣去除，达到脱氧的目的此外，脱氧过程中需要连续搅拌。

最后，炉渣被剥离并从熔炉中排出。

合金液的浇注温度一般为1100-1200℃以锌为主要合金元素的黄铜
铜基合金的熔炼是黄铜，它分为普通黄铜和特种黄铜两种类型普通黄铜是由铜和锌组成的二元合金，主要用于压力加工。

在普通黄铜的基础上加入其他合金元素，如硅、铝、锰、铅、铁和镍，就成了特殊的黄铜。

铸造黄铜主要是特殊的黄铜。

1、合金成分和金属配料要求为铜合金化学成分，由于主要成分变化范围大，所以在配料计算过程中，应根据其性能要求，选择合适的配料合金的化学成分应符合GB1176-1987。

几种常用的黄铜熔炼配料的化学成分应符合表1，炉料应干燥干净。

应进行喷砂处理，以清除任何污垢和铁锈。

2，负担比
根据一般的配料惯例，新的配料组成应占配料总重量的30%以上，而返料负担应在70%以下。

然而，在实际生产中，我们认为铜合金有更多的回报，当回报的质量分数大于或等于回报比例的90%时，熔炼质量仍然很好。

化学光谱分析证明铸件成分合格，但当有更多的返回时，应考虑合金中的杂质是否超标。

3、熔炼前的准备(1)金属炉料的准备
(1)返回炉料是同一牌号的废铸件、铸件和重熔锭，需要有明确的化学成分在进入熔炉之前，吹砂清除表面污垢。

预热后，第一批冷炉可随炉预热熔化。

②纯铜在装料前用沙子吹去污垢，并在500-550℃预热除去水分。

第一批冷炉可以用熔炉预热熔化(3)纯金属元素可在炉前预热金属装料的最大体积不得超过坩埚直径的1/3，长度不得超过坩埚深度的4/5。

(2)坩埚和熔化设备及工具的制备
①坩埚在使用前应无裂纹和其他影响安全的损伤。

新坩埚应在低温下缓慢加热，以防止出现裂缝。

应清除旧坩埚内表面的炉渣。

②当使用新的石墨坩埚和改变熔化合金的类型时，坩埚应在熔化前用同一品牌的一系列合金进行熔化和清洗。

③由耐火材料和石墨制成的搅拌棒必须彻底清除残留的涂层和铁锈，涂上一层耐火材料或涂漆并干燥，以备后用(4)钢锭模在使用前必须彻底清洗干净，涂膜后预热到100-150℃备用。

4.覆盖剂和焊剂的制备
(1)木炭应包装在密封的烘箱中，并在不低于800℃的温度下烘烤4小时，以防备用时吸湿
(2)覆盖剂由63%硼砂+37%碎玻璃组成，干燥木炭也可用作覆盖剂，但需要干燥并除去其中的杂质。

5，合金熔炼工艺
(1)将坩埚预热至深红色，并在其底部加入20-40厚的木炭(2)加入纯铜并迅速升温熔化后，按高熔点和低熔点(如有)的顺序加入中间合金，然后再加入炉料，同时加入木炭，以保证合金液面不暴露在空气中。

熔炼黄铜
(3)一般需要脱氧。

当铜完全熔化时，当温度达到1150-1200℃时，加入占铜液重量0.04-0.06%的磷铜通过脱氧和非脱氧工艺的比较，脱氧铸件的表面质量优于非脱氧铸件。

根据各合金品牌的成分要求，分别加入
(4)合金元素:在1100-1120℃下加入人铝铜中间合金；分批加入纯锌和纯铝，在1100-1150℃下搅拌，不通电熔化硅黄铜时，应先加入硅，然后加入锌。

熔化铅黄铜时，应在添加铅之前添加锌。

锌的添加温度应加以控制。

如果加锌后温度下降，电力可以输送到中间。

当合金液温度高于1200℃时，不允许添加锌。

(5)出炉去渣，将合金液调至工艺要求的温度，然后出炉快速浇注合金液的浇注温度是影响铸件性能的一个重要因素。

普通铜合金液的出钢温度见表。

当
(6)熔化两种不同等级的合金且其化学成分受到影响时，应在中间清洗熔炉。

例如，熔化铝青铜的坩埚和工具用于熔化锡青铜，而坩埚和工具将包含铝元素。

尽管铝是铝青铜中的合格成分，但它是锡青铜中最有害的元素。

将
普通铜合金脱氧后，可获得合格的铸件。

然而，对于铝青铜、铝黄铜、硅青铜等。

易氧化生成高熔点氧Al2O3和二氧化硅，使铸件形成夹渣，需要精炼后才能去除。

常用的精炼剂有:60%氯化钠10 40%冰晶石或20%冰晶石10 20%萤石10 60%氟化钠(质量分数)三、青铜冶炼
铸造青铜按成分可分为锡青铜和无锡青铜锡青铜是以锡为主要合金元素的铜基合金，具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、强度和塑性。

无锡青铜包括铝青铜、铅青铜、硅青铜等。

，包含不同的主要元素。

例如，铝青铜是以铝为主要合金元素的铜基合金1、合金成分及金属炉料要
求
几种常用青铜合金熔炼成分按表
+
1992，收费比例
新收费成分占收费总重量的30%以上，返回收费占70%以下3.熔炼前准备
青铜熔炼前准备与黄铜熔炼前准备相同木炭应放在密封的烤箱中，在不低于800℃的温度下烘烤4小时，以防止在准备使用时吸收水分。

草木灰应磨成粉末，除去水分，彻底干燥，准备使用时应注意防潮。

要求覆盖剂干燥并清除杂物。

为合金熔炼工艺，因为铸造青铜的种类很多，下面只讨论几种典型的铜合金，其他同类铜合金也可参考。

4.熔炼工艺
(1)先将坩埚预热至深红色，底部加入20-40厚木炭(2)加入纯铜，快速升温熔化，然后加入炉料，同时加入木炭，保证合金液面不暴露在空气中
(3)返回料熔化后，加入磷铜(一般加入料重的0.5%，可加入所有用于熔化磷锡青铜的磷铜)
(4)按配料顺序加入人锌、锡和铅。

前一炉料完全熔化后，加入下一炉料，继续搅拌合金液(5)调整合金液温度至1100-1150℃
(6)出炉造渣，加入磷铜(一般为炉料重量的0.1 %)
(7)脱氧，搅拌均匀，在合金液表面撒一层草灰，调整合金液至所需
的工艺温度(一般为1130-1180 ℃),然后出炉快速浇注5.这两种合金不能用熔化过其他品牌合金的坩埚来熔化(2)将坩埚预热至深红色，并加入制备的助熔剂成分:20%冰晶石、10%氟化钙、10%氟化钠(3)同时加入预热至200℃左右的低碳钢板和返料，熔化后搅拌合金，升温至1150-1180℃
(4)用占人体合金重量0.3%的磷铜脱氧，并加入熔剂
(5)预热至200℃的纯铝和纯锰按(成分组成)分批加入。

对于加入的每一批，用搅拌棒压入混合物以实现快速熔化，并连续搅拌各组分至均匀。

最后，将合金溶液的温度调节至1120-1220℃
(6)用草灰覆盖并捣实，根据工艺要求调整合金温度(一般为1160-1200℃)，然后快速出炉浇注。

四、安全事项
安全生产是铸造行业的基本要求，纯铜和铜合金冶炼必须做到以下几点:
(1)操作人员应穿戴好防护用品，保持工作场所整洁，无积水和杂物
(2)开工前，检查所用设备是否完好。

任何不安全因素应及时消除(3)只有在仔细检查并确认炉料中没有爆炸和危险物质后，才能进行预热。

(4)熔炼铸造工具，如搅拌棒、铁勺、除渣工具等。

，未经预热不得与合金液体接触。

(5)浇注过程中剩余的合金液应倒入预热的锭模中，不得直接倒在地上或倒回炉内。

5。

熔化
应注意的几个问题(1)熔化时间的控制从加料开始到熔化结束的时
间称为熔化
熔化时间。

熔化时间的长短不仅会影响生产率，还会显著影响铸件的质量随着熔化时间的延长，合金元素的熔化损失将增加，吸气的机会将增加。

因此，熔化工作应该在最短的时间内完成。

如果允许，应尽可能提高炉料的预热温度。

操作应该紧凑，动作应该迅速。

(2)熔炼用搅拌棒铜合金中的某些元素，如铁和铅，在熔炼时以机械混合物的形式存在，有些元素由于密度不同，有密度偏析和分层的趋势。

实践证明，这些元素在冶炼和浇注过程中容易造成化学成分和力学性能不合格。

为了克服这种现象，必须使用搅拌，这是熔化和浇注中不可缺少的一个环节。

然而，在温度测量和冷却期间，通常不需要搅拌，并且石墨通常适合于搅拌材料的材料组成，因为如果使用其他搅拌材料如铁棒，在搅拌期间铁棒的熔化将影响合金的化学组成。

同时，如果炉内铁棒的预热温度较高或搅拌时间较长，铁棒上的氧化物会进入合金液中成为杂质。

如果铁棒的预热温度较低，合金将在搅拌过程中粘附在铁棒上，这可以在生产中观察到。

(3)熔炼中覆盖剂的使用对于铜合金熔炼，当用玻璃和硼砂保持覆盖层厚度达到10-15cm时，覆盖剂的用量一般为炉料重量的0.8%-1.2%；使用木炭时，用量约为炉料重量的0.5-0.7%，以保持覆盖层的厚度达到25-35厘米覆盖剂的剥离通常在浇注之前进行，这将过早地增加铜合金的氧化和吸力。

如果用木炭作为覆盖剂，挡渣效果好，覆盖剂也不会被剥离，从而在浇注过程中起到挡渣的作用，效果更加理想。