宣布时间：2021-09-15点击：5279
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。常用的铜合金凭据身分差别主要可以分为两大类 ，即铸造黄铜和铸造青铜。无论是砂型铸造照旧熔模铸造 ，熔炼都是铸造生产中至关重要的一环 ，种种铜合金的熔炼有相同之处 ，又有差别之处 ，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 ，供列位参考。
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的干燥木炭或笼罩剂（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。整个熔化历程中应经�Ｔ硕� ，以防搭桥。
（3）升温使合金全部熔化。合金全熔后 ，温度抵达1200-1220℃时 ，加入占合金液重量的0.3%-0.4%的磷铜脱氧 ，磷与氧化亚铜爆发下列反应：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 ，于是抵达脱氧的目的。在脱氧的历程中需要不绝搅拌。
（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 ，铜合金的化学身分中 ，由于主要身分变革规模较大 ，因此在配料盘算的历程中 ，应凭据其性能要求 ，选择适当的配料身分。合金的化学身分应切合GB1176-87 ，几种常用的黄铜熔炼配料身分按表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 凭据一般的铸造老例 ，新料身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 ，化学光谱剖析证明铸件的身分及格�；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身分。入炉前吹砂清除外貌污物 ，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 ，才华装炉（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***大块度不应凌驾坩埚直径的1/3 ，长度不应凌驾坩埚深度的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宁静的其他损伤,新坩埚必须经过低温缓慢加热处理 ，以防爆发裂纹；旧坩埚将内外貌熔渣清理洁净；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；用耐火质料及石墨做成的搅拌棒必须彻底清理剩余涂料和锈迹 ，并涂敷一层耐火质料或刷涂料后烘干待用；锭模在使用前必须彻底清理洁净 ，涂涂料后预热至100-150℃待用。
（4）笼罩剂及熔剂的准备
①木炭应装入密封的烘烤箱内 ，在不低于800℃烘烤4h ，待用时要避免吸潮。②笼罩剂由硼砂63%、碎玻璃37%组成 ，也可用干燥木炭作笼罩剂。笼罩剂均要求干燥并去除其中的杂物。
（5）合金熔炼工艺历程
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 ，以包管合金液面不袒露在空气中。
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%盘算）进行脱氧。经脱氧与不脱氧的实践比照 ，脱氧后的铸件外貌质量要优于不脱氧的质量。
④按各合金牌号身分要求划分补加合金元素：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 ，调解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熔炼两种差别牌号的合金 ，其化学身分有影响时 ，中间应进行洗炉。好比 ，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及格的身分 ，但在锡青铜里却是***有害的元素。
一般的铜合金经过脱氧后 ，就可获得及格铸件。但关于铝青铜、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 ，需经过精炼才华去除 ，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
铸造青铜按身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 ，含有的主要元素差别 ，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身分按表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。新料身分占炉料的总重量应≥30% ，回炉料≤70%。
（3）熔炼前的准备。青铜熔炼前的准备事情与黄铜熔炼的准备事情相同。木炭应装入密封的烘烤箱内 ，在不低于800℃烘烤4小时 ，待用时要避免吸潮。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。笼罩剂均要求干燥并去除其中的杂物。
（4）合金熔炼工艺历程。铸造青铜的种类较多 ，这里仅讨论几种典范的合金 ，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 ，以包管合金液面不袒露在空气中。
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（按配料身分） ，前一种炉料熔化完全后 ，再加入下一种 ，并不绝搅拌杂金液。
⑤调解合金液温度在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 ，并在合金液外貌上撒一层稻草灰 ，调解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不可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。（熔剂身分：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 ，熔化后搅拌杂金 ，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（按配料身分）分批加入 ，每加入一批 ，即用搅拌棒将其压入 ，使迅速熔融 ，并不绝搅拌使其身分均匀 ，***后调解合金液的温度在1120-1220℃之间。
⑥用稻草灰笼罩打渣,按铸件工艺卡片调解合金温度（一般为1160-1200℃）后迅速调解出炉浇注。
4．宁静事项
宁静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）操作者应衣着好防护用品 ，事情园地坚持整洁 ，不允许有积水和杂物。
（2）开炉前应检查所用设备是否完好 ，如有不宁静因素应实时排除。
（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。熔化时间的是非不但会影响生产率 ，并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 ，吸气的时机增加。因此 ，应该以***短的时间完成熔化事情。在允许的情况下 ，尽量提高炉料的预热温度 ，操作应该紧凑 ，行动要迅速。
（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淆物的形式保存的�Ａ碛行┰� ，由于密度差别 ，有爆发比重偏析分层的趋势。实践证明 ，这些元素在熔炼和浇注的历程中 ，容易引起化学身分的缺乏格 ，造成机械性能缺乏格。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。而所用的搅拌物的质料身分 ，一般宜用石墨。这是因为 ，如果使用其它的搅拌物如用铁棒 ，则在搅拌的历程中铁棒熔化 ，使合金的化学身分受到影响。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 ，这在生产中是能视察到的。
（3）熔炼时的笼罩剂的使用问题 关于熔炼铜合金来讲 ，笼罩剂的用量一般为：用玻璃和硼砂时为炉料重量的0.8%-1.2% ，因为要坚持笼罩层的厚度为10-15cm；用木炭时 ，用量约为炉料重量的0.5%-0.7% ，要坚持笼罩层厚度为25-35厘米。笼罩剂的扒除时间 ，一般在浇注前进行 ，太早进行会增加铜合金的氧化和吸气。如果是用木炭作笼罩剂 ，并且挡渣效果好时 ，也可以不扒除笼罩剂 ，让它在浇注的历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
