发布时间：2021-09-15点击：7161
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常� ；； ；；疃� ，，，，，，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�。 。。。。
（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┰� ，，，，，，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
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