发布时间：2021-09-15点击：6946
导读：
铸造用纯铜及铜合金是有色金属中重要的一类， ， ，，，，在实际生产中运用较广。。。。 。。 。常用的铜合金按照成分不同主要可以分为两大类， ， ，，，，即铸造黄铜和铸造青铜。。。。 。。 。无论是砂型铸造还是熔模铸造， ， ，，，，熔炼都是铸造生产中至关重要的一环， ， ，，，，各种铜合金的熔炼有相同之处， ， ，，，，又有不同之处， ， ，，，，在多年的生产实践中， ， ，，，，我们总结了纯铜及铜合金（主要为青铜和黄铜）的熔炼工艺经验， ， ，，，，供各位参考。。。。 。。 。
所用的熔炼设备：中频感应电炉、热电偶、浇包、石墨坩埚等。。。。 。。 。
1.纯铜的熔炼
（1）先将坩埚预热至暗红色， ， ，，，，在坩埚底加一层厚度约为30-50cm的干燥木炭或覆盖剂（硼砂63%+碎玻璃37%）。。。。 。。 。再依次加入边角余料、废块和棒料， ， ，，，，***后加电解铜。。。。 。。 。
（2）补加的合金元素可放在炉台上预热， ， ，，，，严禁冷料加入液态金属中。。。。 。。 。整个熔化过程中应经�；；；； ；；；疃希� ， ，，，，以防搭桥。。。。 。。 。
（3）升温使合金全部熔化。。。。 。。 。合金全熔后， ， ，，，，温度达到1200-1220℃时， ， ，，，，加入占合金液重量的0.3%-0.4%的磷铜脱氧， ， ，，，，磷与氧化亚铜发生下列反应：5Cu2O+2P=P2O5+10Cu及Cu2O+P2O5=2CuPO3， ， ，，，，生成的五氧化二磷气体从合金中逸出， ， ，，，，磷酸铜可浮于液面， ， ，，，，扒渣去除， ， ，，，，于是达到脱氧的目的。。。。 。。 。在脱氧的过程中需要不断搅拌。。。。 。。 。
（4）***后扒渣出炉， ， ，，，，合金液的浇注温度一般为1100-1200℃。。。。 。。 。
2.黄铜的熔炼
以锌为主要合金元素的铜基合金为黄铜， ， ，，，，分为普通黄铜和特殊黄铜两类。。。。 。。 。普通黄铜是铜和锌组成的两元合金， ， ，，，，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、镍等）， ， ，，，，便成为特殊黄铜。。。。 。。 。铸造黄铜大多是特殊黄铜。。。。 。。 。
（1）合金的配料及金属炉料要求， ， ，，，，铜合金的化学成分中， ， ，，，，由于主要成分变化范围较大， ， ，，，，因此在配料计算的过程中， ， ，，，，应根据其性能要求， ， ，，，，选择适当的配料成分。。。。 。。 。合金的化学成分应符合GB1176-87， ， ，，，，几种常用的黄铜熔炼配料成分按表1进行。。。。 。。 。
要求炉料应干燥、清洁， ， ，，，，有污物锈蚀应经吹砂清理。。。。 。。 。
（2）炉料配比 按照一般的铸造惯例， ， ，，，，新料成分占炉料的总重量应≥30%， ， ，，，，回炉料≤70%。。。。 。。 。但在实际生产中， ， ，，，，我们考虑到铜合金的回炉料比较多， ， ，，，，在炉料的配比时回炉料的质量百分比≥90%时， ， ，，，，熔化质量依然很好， ， ，，，，化学光谱分析证明铸件的成分合格。。。。 。。 �；；；； ；；；芈辖隙嗍毙枰悸呛辖鹬械脑又适欠癯辍�。。。 。。 。
（3）熔炼前的准备。。。。 。。 。
①金属炉料的准备：回炉料是同牌号的废铸件、浇冒口及重熔铸锭， ， ，，，，需要具有明确的化学成分。。。。 。。 。入炉前吹砂清除表面污物， ， ，，，，经预热后装炉（首批冷炉熔化可随炉预热）；；；； ；；；电解铜经吹砂去除污物， ， ，，，，在500-550℃预热后去除水分后， ， ，，，，才能装炉（首批冷炉熔化可随炉预热；；；； ；；；纯金属元素入炉前可在炉边预热。。。。 。。 。金属炉料的***大块度不应超过坩埚直径的1/3， ， ，，，，长度不应超过坩埚深度的4/5。。。。 。。 。②坩埚和熔炼设备及工具的准备：坩埚使用前应无裂纹和影响安全的其他损伤,新坩埚必须经过低温缓慢加热处理， ， ，，，，以防产生裂纹；；；； ；；；旧坩埚将内表面熔渣清理干净；；；； ；；；用新石墨坩埚及更换熔炼合金种类时， ， ，，，，熔炼前坩埚应熔化同牌号系列合金进行洗炉；；；； ；；；用耐火材料及石墨做成的搅拌棒必须彻底清理残余涂料和锈迹， ， ，，，，并涂敷一层耐火材料或刷涂料后烘干待用；；；； ；；；锭模在使用前必须彻底清理干净， ， ，，，，涂涂料后预热至100-150℃待用。。。。 。。 。
（4）覆盖剂及熔剂的准备
①木炭应装入密封的烘烤箱内， ， ，，，，在不低于800℃烘烤4h， ， ，，，，待用时要防止吸潮。。。。 。。 。②覆盖剂由硼砂63%、碎玻璃37%组成， ， ，，，，也可用干燥木炭作覆盖剂。。。。 。。 。覆盖剂均要求干燥并去除其中的杂物。。。。 。。 。
（5）合金熔炼工艺过程
①先将坩埚预热至暗红色， ， ，，，，并在其底部加入20-40cm厚木炭。。。。 。。 。
②加入电解铜， ， ，，，，迅速升温熔化后按先熔点高后熔点低的顺序加入中间合金（如有配入时）， ， ，，，，***后加回炉料， ， ，，，，同时补加木炭， ， ，，，，以保证合金液面不暴露在空气中。。。。 。。 。
③熔炼黄铜一般也需要进行脱氧， ， ，，，，待铜全部熔化后， ， ，，，，温度达1150-1200℃时加入磷铜（以P占铜液重量的0.04%-0.06%计算）进行脱氧。。。。 。。 。经脱氧与不脱氧的实践对比， ， ，，，，脱氧后的铸件表面质量要优于不脱氧的质量。。。。 。。 。
④按各合金牌号成分要求分别补加合金元素：在1100－1120℃加入铝铜中间合金， ， ，，，，在1100℃-1150℃停电分批加入纯锌、纯铝并搅拌。。。。 。。 。熔化硅黄铜时应先加硅， ， ，，，，再加锌；；；； ；；；熔化铅黄铜时应先加锌再加铅。。。。 。。 。锌元素的加入温度应控制， ， ，，，，加锌后若温度降低可以中间送电， ， ，，，，当合金液温度高于1200℃时， ， ，，，，不允许加锌。。。。 。。 。
⑤出炉扒渣， ， ，，，，调整合金液至铸件工艺卡片要求温度后， ， ，，，，迅速出炉浇注。。。。 。。 。合金的浇注温度是影响铸件性能的因素之一。。。。 。。 。一般的出炉温度为ZCuZn38：1100-1130℃；；；； ；；；ZCuZn40Pb2：1080-1100℃；；；； ；；；ZCuZn31Al2：1120-1140℃；；；； ；；；ZCuZn16Si4：1100-1140℃。。。。 。。 。
⑥熔炼两种不同牌号的合金， ， ，，，，其化学成分有影响时， ， ，，，，中间应进行洗炉。。。。 。。 。比如， ， ，，，，用熔炼过铝青铜的坩埚和工具再来熔化锡青铜， ， ，，，，而坩埚和工具就要含有铝元素， ， ，，，，虽然铝在铝青铜里是合格的成分， ， ，，，，但在锡青铜里却是***有害的元素。。。。 。。 。
一般的铜合金经过脱氧后， ， ，，，，就可获得合格铸件。。。。 。。 。但对于铝青铜、铝黄铜、硅青铜等， ， ，，，，易氧化生成高熔点氧化物Al2O3、SiO2， ， ，，，，使铸件形成夹渣， ， ，，，，需经过精炼才能去除， ， ，，，，常用精炼剂有：质量比为60%的氯化钠+40%的冰晶石或20%冰晶石+20%萤石+60%氟化钠等。。。。 。。 。
3．青铜的熔炼
铸造青铜按成分可分为锡青铜和不含锡青铜。。。。 。。 。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、耐蚀性， ， ，，，，较好的强度和塑性。。。。 。。 。不含锡青铜有铝青铜、铅青铜、硅青铜等， ， ，，，，含有的主要元素不同， ， ，，，，如铝青铜是以铝为主要合金元素的铜基合金。。。。 。。 。
（1）合金的配料及金属炉料要求 几种常用青铜合金熔炼配料成分按表2进行。。。。 。。 。
要求：在ZCuAl10Fe3合金内允许配入0.7%～0.9%Ni,0.3%～0.4%Mn 以提高合金力学性能。。。。 。。 。
（2）炉料配比。。。。 。。 。新料成分占炉料的总重量应≥30%， ， ，，，，回炉料≤70%。。。。 。。 。
（3）熔炼前的准备。。。。 。。 。青铜熔炼前的准备工作与黄铜熔炼的准备工作相同。。。。 。。 。木炭应装入密封的烘烤箱内， ， ，，，，在不低于800℃烘烤4小时， ， ，，，，待用时要防止吸潮。。。。 。。 。稻草灰应研碎成粉末状， ， ，，，，除去水分， ， ，，，，彻底烘干， ， ，，，，待用时也要注意防潮。。。。 。。 。覆盖剂均要求干燥并去除其中的杂物。。。。 。。 。
（4）合金熔炼工艺过程。。。。 。。 。铸造青铜的种类较多， ， ，，，，这里仅讨论几种典型的合金， ， ，，，，同类其他铜合金可以参考使用。。。。 。。 。
ZCuSn10Pb1、ZCuPb10Sn10的熔炼：
①先将坩埚预热至暗红色， ， ，，，，并在其底部加入20厘米-40厘米厚木炭。。。。 。。 。
②加入电解铜， ， ，，，，迅速升温熔化后再加入回炉料， ， ，，，，同时补加木炭， ， ，，，，以保证合金液面不暴露在空气中。。。。 。。 。
③回炉料熔化后， ， ，，，，加入磷铜（一般加占炉料重0.5%， ， ，，，，熔化磷锡青铜时使用的磷铜可全部加入）。。。。 。。 。
④依次加入锌、锡、铅（按配料成分）， ， ，，，，前一种炉料熔化完全后， ， ，，，，再加入下一种， ， ，，，，并不断搅拌合金液。。。。 。。 。
⑤调整合金液温度在1100-1150℃之间。。。。 。。 。
⑥出炉打渣， ， ，，，，再加磷铜（一般加炉料重的0.1%）， ， ，，，，进行脱氧， ， ，，，，均匀搅拌， ， ，，，，并在合金液表面上撒一层稻草灰， ， ，，，，调整合金液至铸件工艺卡片要求温度（一般为1130-1180℃）后， ， ，，，，迅速出炉浇注。。。。 。。 。
ZCuAl10Fe3、ZCuAl10Fe3Mn2的熔炼：
①不能用熔化过别的牌号合金的坩埚熔化这两种合金。。。。 。。 。
②把坩埚预热至暗红色， ， ，，，，加入配制好的熔剂。。。。 。。 。（熔剂成分：冰晶石20%（质量百分比）， ， ，，，，氟化钠60%， ， ，，，，氟化钙20%）。。。。 。。 。
③将预热至200℃左右的低碳薄钢片和回炉料同时加入， ， ，，，，熔化后搅拌合金， ， ，，，，升温至1150-1180℃。。。。 。。 。
④加入合金重量0.3%的磷铜脱氧， ， ，，，，并补加熔剂。。。。 。。 。
⑤将预热至200℃的纯铝和纯锰（按配料成分）分批加入， ， ，，，，每加入一批， ， ，，，，即用搅拌棒将其压入， ， ，，，，使迅速熔融， ， ，，，，并不断搅拌使其成分均匀， ， ，，，，***后调整合金液的温度在1120-1220℃之间。。。。 。。 。
⑥用稻草灰覆盖打渣,按铸件工艺卡片调整合金温度（一般为1160-1200℃）后迅速调整出炉浇注。。。。 。。 。
4．安全事项
安全生产是铸造行业的基本要求， ， ，，，，纯铜及铜合金的熔炼都必须做到：
（1）操作者应穿戴好防护用品， ， ，，，，工作场地保持整洁， ， ，，，，不允许有积水和杂物。。。。 。。 。
（2）开炉前应检查所用设备是否完好， ， ，，，，如有不安全因素应及时排除。。。。 。。 。
（3）应仔细检查并确认炉料中无易爆及危险物等后， ， ，，，，方能进行预热。。。。 。。 。
（4）熔炼浇注工具， ， ，，，，如搅拌棒、铁勺、除渣工具等， ， ，，，，未经预热不得与合金液接触。。。。 。。 。
（5）浇注时剩余的合金液要倒入经过预热的锭模中， ， ，，，，不允许直接浇在地面上或倒回炉中。。。。 。。 。
5．熔炼中应注意的几个问题
（1）熔炼的时间应控制 从加料开始熔化至熔化结束（合金出炉）所用时间叫熔化时间。。。。 。。 。熔化时间的长短不仅会影响生产率， ， ，，，，而且会很明显的影响浇注出的铸件质量。。。。 。。 。因为熔化时间增长， ， ，，，，会使合金的元素烧损率增加， ， ，，，，吸气的机会增加。。。。 。。 。因此， ， ，，，，应该以***短的时间完成熔化工作。。。。 。。 。在允许的情况下， ， ，，，，尽量提高炉料的预热温度， ， ，，，，操作应该紧凑， ， ，，，，动作要迅速。。。。 。。 。
（2）熔炼用的搅拌棒应是碳棒 铜合金中的某些元素， ， ，，，，如铁、铅等在熔化时是以机械混合物的形式存在的。。。。 。。 �；；；； ；；；褂行┰兀� ， ，，，，由于密度不同， ， ，，，，有产生比重偏析分层的趋势。。。。 。。 。实践证明， ， ，，，，这些元素在熔炼和浇注的过程中， ， ，，，，容易引起化学成分的不合格， ， ，，，，造成机械性能不合格。。。。 。。 。要克服这种现象， ， ，，，，必须借助搅拌的作用， ， ，，，，这是熔化浇注不可或缺的环节。。。。 。。 。但在测温及降温的期间， ， ，，，，一般不需要搅拌。。。。 。。 。而所用的搅拌物的材料成分， ， ，，，，一般宜用石墨。。。。 。。 。这是因为， ， ，，，，如果使用其它的搅拌物如用铁棒， ， ，，，，则在搅拌的过程中铁棒熔化， ， ，，，，使合金的化学成分受到影响。。。。 。。 。同时， ， ，，，，如果铁棒在炉内预热的温度比较高或是搅拌的时间较长， ， ，，，，铁棒上的氧化物要进入合金液中成为杂质；；；； ；；；如果铁棒预热的温度较低， ， ，，，，合金在搅拌时要黏附在铁棒上， ， ，，，，这在生产中是能观察到的。。。。 。。 。
（3）熔炼时的覆盖剂的使用问题 对于熔炼铜合金来讲， ， ，，，，覆盖剂的用量一般为：用玻璃和硼砂时为炉料重量的0.8%-1.2%， ， ，，，，因为要保持覆盖层的厚度为10-15cm；；；； ；；；用木炭时， ， ，，，，用量约为炉料重量的0.5%-0.7%， ， ，，，，要保持覆盖层厚度为25-35厘米。。。。 。。 。覆盖剂的扒除时间， ， ，，，，一般在浇注前进行， ， ，，，，太早进行会增加铜合金的氧化和吸气。。。。 。。 。如果是用木炭作覆盖剂， ， ，，，，并且挡渣效果好时， ， ，，，，也可以不扒除覆盖剂， ， ，，，，让它在浇注的过程中也起到挡渣作用， ， ，，，，效果更为理想。。。。 。。 。
来源：中冶有色技术平台
