铸造铜及铜合金的熔炼.doc

铸造铜及铜合金的熔炼第一章炉料和配料第一节金属熔炼损耗定义：金属熔炼损耗指熔炼过程中，金属的挥发、氧化烧损、与炉衬作用的消耗等全部损耗的总和。一、挥发在熔炼过程中，金属的挥发是难以避免的，特别是一些易挥发元素有时会因挥发损失过大致使控制成分发生困难；故在熔炼工艺上应视情况采取相应措施。挥发损失主要取决于金属的蒸汽压；此外，与其浓度和氧化膜性质、熔炼温度和时间、炉气性质和压力、熔炼设备和炉膛面积等因素有关。金属的蒸汽压随温度的升高而增加。金属的蒸汽压愈大或沸点愈低，挥发损失愈大。提高金属的熔炼温度，其蒸汽压和挥发损失也相应增加。在实际生产中，一般熔炼温度越高、时间越长、易挥发的元素含量越多、炉膛内气压越低、熔池面积越大、覆盖条件越差、挥发损失就越大。铝、铍等在熔池表面形成保护性氧化膜，能显著减少合金中易挥发成分的损失。熔炼设备对金属挥发影响较大，一般感应电炉的挥发损失较少，而反射炉的损耗较大。常见元素的蒸汽压从大到小排序：Hg>As>Cd>Zn>Mg>Ba>Ca>Sb>Bi>Pb>Al>Ag>Sn>Cu>Si>Au汞砷镉锌镁钡钙锑铋铅铝银锡铜硅金二、氧化烧损熔融金属中合金元素的氧化烧损，与合金元素对氧的亲和力及含量有关，凡与氧的亲和力比基体金属大、表面活性强的元素，必然易于烧损；如铜合金中的铝、锆、钛、硅、锰、铬、锌、磷、铅等，均比铜更易氧化烧损。所以，从各种合金元素对氧的亲和力及氧化膜的性质，便可估计出合金元素氧化烧损的趋势。三、其他金属损耗1、熔融金属或金属氧化物与炉衬材料之间的化学作用，造成金属损耗。2、金属在熔炼时，熔融金属因静压力作用可能渗入炉衬缝隙，而导致高温区局部熔化，使渣量及渣中金属损耗增加，这种情况在新炉开始生产和炉子快损坏时较易出现。此外，机械混入渣中的金属，以及扒渣、飞溅等也造成金属损失。四、降低熔炼损耗的方法：1、选用熔池面积小的炉子熔炼。如采用工频炉代替反射炉。2、制定合理的操作规程。易氧化、挥发的合金元素应制成中间合金在最后加入，或在熔剂覆盖下熔化。装料时要做到炉料合理分布，尽量采用高温快速熔化，缩短熔炼时间。熔炼黄铜时采用低温加锌。3、碎屑散料应制成捆或团使用。4、正确控制炉温。在保证熔融金属的流动性及其它工艺要求的条件下，选择适当的熔炼温度。5、炉气一般以控制微氧化性气氛较好；6、选用覆盖剂可防止金属氧化和减少挥发损失。含有铝、铍等元素的合金，由于能在熔融金属表面形成致密的氧化膜，一般不再加覆盖剂；但操作中应注意勿使氧化膜遭到破坏；7、正确选择覆盖剂或熔剂，使具有足够的流动性和覆盖能力，同时采取高温扒渣、捞渣等措施，降低渣中金属损耗。8、利用脱氧剂使基体金属的氧化物还原。（*）9、采用真空熔炼或保护性气体熔炼。第二节杂质的控制一、杂质的来源在熔炼过程中，大多数杂质是金属从炉衬、炉气、熔剂、炉渣、操作工具等方面吸收的。如炉衬材料选用不当时，在熔炼温度下，金属就会与炉衬相互作用，不仅降低炉衬寿命，而且会使某些杂质进行金属。如在酸性炉衬的工频炉中熔炼铝青铜时，会使合金增硅。燃料不纯时也会增加杂质，如用含硫高的煤气或重油作燃料时，在加热和熔炼铜、镍的过程中，会因下列反应而增硫：Cu+S=Cu2SNi+S=Ni3S当铜和铜合金用米糠作覆盖剂，镍和镍合金用稻草灰作覆盖剂时，都会使金属增磷。从炉衬、炉气、覆盖剂或熔剂中吸收的杂质，虽然每次熔炼所吸收的量很小，但由于部分炉料经反复使用，杂质含量也有可能逐步积累增多，甚至造成报废。许多杂质在熔炼中的烧损比合金的组成元素少，反复回炉熔炼会使杂质相对含量增加。因此，生产中新金属与旧料的使用量一般保持一定比例，使杂质不超过一定含量。此外，变料时洗炉不彻底，炉料管理不善，原料的混料等都会使金属中杂质增多。二、控制杂质的途径1、加强炉料管理，杜绝混料2、在可能条件下，新金属和旧料搭配使用，旧料的使用量不超过炉料的50％；3、变料时，必须按金属的杂质要求，准确计算洗炉次数；4、选用化学稳定性高的耐火材料。如镍合金用镁砂炉衬，铝青铜用中性炉衬等；5、与熔融金属接触的工具，尽可能采用不易带入杂质的材料，或用涂层保护。第三节炉料炉料包括：新金属、厂内旧料、外来废料、二次重熔料、中间合金等。1、新金属：电解铜、电解镍、电解锌、电解锡2、厂内旧料：包括熔铸车间的残料、洗炉料和废品，铸锭加工的锯屑和切削屑，加工车间返回的残屑、残料及边角料等。（废梗、刨花、铜渣）3、外来废料：如紫铜、白铜角料、火烧铜4、二次重熔料：铜块装料顺序及原则：1、炉料入炉前应检验化学成分及杂质含量；2、炉料应该清洁干燥、无尘土、油污、腐蚀物3、为装炉方便，锭块要堆垛整齐，边角料要打包制团，散料应装入料斗等，以减少装炉时间。原则：1）炉料中总质量最多的金属应最先入炉，即基体金属首先入炉。如熔炼铜合金时，先熔铜。2）易