Typisk smältprocess av ren koppar och kopparlegeringar för gjutning, inklusive ren koppar, mässing, brons
Inledning: Ren koppar och kopparlegeringar för gjutning är en viktig kategori av icke-järnmetaller och används ofta i den faktiska produktionen. Vanligt använda kopparlegeringar kan huvudsakligen delas in i två kategorier efter deras olika sammansättning, nämligen gjuten mässing och gjuten brons. Oavsett om det är sandgjutning eller investeringsgjutning är smältning en avgörande del av gjutproduktionen. Smältning av olika kopparlegeringar har likheter och skillnader. I många år av produktion praxis har vi sammanfattat den rena smältprocessen erfarenhet av koppar och kopparlegeringar (främst brons och mässing) är för din referens.
Smältutrustning som används: medelfrekvent induktionsugn, termoelement, skänk, grafitdegel, etc.
1. Smältning av ren koppar
(1) Förvärm först degeln till mörkröd och lägg till ett lager torrt kol eller täckmedel (borax 63% + krossat glas 37%) med en tjocklek på cirka 30-50cm på degelns botten. Tillsätt sedan överblivet material, avfallsblock och stänger i följd och till sist tillsätt elektrolytisk koppar.
(2) De extra legeringselementen kan placeras på kaminen för förvärmning. Det är strängt förbjudet att lägga till kalla material i den flytande metallen. Laddningen bör flyttas ofta under hela smältningsprocessen för att förhindra överbryggning.
(3) Höj temperaturen för att smälta legeringen helt. Efter att legeringen är helt smält och temperaturen når 1200-1220 grad tillsätts 0.3 %-0,4 % av legeringsvätskans vikt till fosforkoppar för deoxidation. Följande reaktioner inträffar mellan fosfor och kopparoxid: 5Cu2O+2P=P2O5+10Cu och Cu2O+P2O5= 2CuPO3, den genererade fosforpentoxidgasen kommer ut från legeringen, kopparfosfatet kan flyta på vätskeytan, och slaggen avlägsnas, varigenom syftet med deoxidation uppnås. Kontinuerlig omrörning krävs under deoxidationsprocessen.
(4) Slutligen avlägsnas slaggen från ugnen och hälltemperaturen för legeringsvätskan är i allmänhet 1100-1200 grad.
2. Smältning av mässing
Den kopparbaserade legeringen med zink som huvudlegeringselement är mässing, som delas in i två kategorier: vanlig mässing och specialmässing. Vanlig mässing är en binär legering som består av koppar och zink, huvudsakligen för tryckbearbetning. Specialmässing tillverkas genom att tillsätta andra legeringselement (som kisel, aluminium, mangan, bly, järn, nickel etc.) till vanlig mässing. Gjuten mässing är för det mesta specialmässing.
(1) Legeringsingredienser och metallladdningskrav. I den kemiska sammansättningen av kopparlegeringar, på grund av det stora variationsintervallet för huvudkomponenterna, bör lämpliga ingredienser väljas utifrån deras prestandakrav i ingrediensberäkningsprocessen. Den kemiska sammansättningen av legeringen bör överensstämma med GB1176-87. Ingredienserna i flera vanliga ingredienser för smältning av mässing är listade i tabell 1.
Det krävs att ugnsmaterialet ska vara torrt och rent, och eventuell smuts och rost ska rengöras genom sandblåsning.
(2) Laddningsförhållande Enligt allmän gjutpraxis bör sammansättningen av nya material utgöra mer än eller lika med 30 % av den totala vikten av satsen, och det återvunna materialet bör vara mindre än eller lika med 70 %. Men i själva produktionen anser vi att kopparlegeringar har mycket återvunnet material. När massandelen återvunnet material är större än eller lika med 90 % i andelen ugnsmaterial är smältkvaliteten fortfarande mycket god. Kemisk spektrumanalys visar att gjutgodsets sammansättning är kvalificerad. När det finns mycket återvunnet material är det nödvändigt att överväga om föroreningarna i legeringen överstiger standarden.
(3) Beredning före smältning ① Beredning av metallladdning: Den återvunna laddningen är gjutgods, gjutningsrör och omsmälta göt av samma märke, som måste ha en tydlig kemisk sammansättning. Innan man går in i ugnen används sandblåsning för att avlägsna ytsmuts, och ugnen laddas efter förvärmning (den första satsen av kall ugnssmälta kan förvärmas med ugnen); elektrolytisk koppar sandblåses för att avlägsna smuts, och efter förvärmning vid 500-550 grader för att avlägsna fukt, (den första satsen av kall ugnssmälta kan förvärmas med ugnen; rena metallelement kan förvärmas i ugnen innan de går in i ugnen Ugnens maximala storlek bör inte överstiga 1/3 av degelns diameter, och längden bör inte överstiga 4/5 av degelns djup ② Förberedelse av degeln och smältutrustning. Degeln bör vara fri från sprickor och andra skador som påverkar säkerheten före användning. Den nya degeln måste värmas långsamt vid låg temperatur för att förhindra sprickor typen av smältlegering, degeln ska smältas med samma serie av legeringar före smältning och tvättas omrörningsstaven gjord av eldfast material och grafit måste rengöras noggrant från rester av färg och rost, och beläggas med Applicera ett lager eldfast material; eller måla, torka sedan och ställ åt sidan för användning; götformen måste rengöras noggrant före användning och förvärmas till 100-150 grad efter applicering av färg för användning.
(4) Beredning av täckmedel och flussmedel ①Träkol bör placeras i en förseglad bakugn och gräddas vid minst 800 grader i 4 timmar. Den ska förhindras från att absorbera fukt när den är klar för användning. ②Täckmedlet består av 63 % borax och 37 % krossat glas. Torrt kol kan också användas som täckmedel. Täckmedel kräver torkning och borttagning av skräp.
(5) Legeringssmältningsprocess
① Förvärm degeln till mörkröd först och tillsätt 20-40cm tjockt kol i botten.
②Tillsätt elektrolytisk koppar, värm snabbt upp och smält, tillsätt sedan mellanlegeringen i ordningen först med den högsta smältpunkten och sedan med den lägsta smältpunkten (om någon tillsätts), och tillsätt slutligen tillbaka till ugnsladdningen och tillsätt träkol samtidigt för att säkerställa att legeringsvätskenivån inte utsätts för i luften.
③ Smältning av mässing kräver i allmänhet också deoxidation. Efter att all koppar har smält tillsätts fosforkoppar (beräknat som P står för 0.04 %-0,06 % av vikten av den smälta kopparn) när temperaturen når 1150-1200 grad för deoxidation. Efter praktisk jämförelse mellan deoxidation och icke-deoxidation är ytkvaliteten på deoxiderade gjutgods bättre än den utan deoxidation.
④Lägg till legeringselement enligt sammansättningskraven för varje legeringskvalitet: tillsätt aluminium-koppar-masterlegering vid 1100-1120 grad, tillsätt ren zink och ren aluminium i omgångar vid 1100-1150 grader under ett strömavbrott och rör om. Vid smältning av kiselmässing bör kisel tillsättas först och sedan zink; vid smältning av blymässing bör zink tillsättas först och sedan bly. Tillsatstemperaturen för zinkelementet bör kontrolleras. Om temperaturen sjunker efter tillsats av zink kan ström skickas mellanliggande. När temperaturen på legeringsvätskan är högre än 1200 grader är det inte tillåtet att tillsätta zink.
⑤ Ta bort slaggen från ugnen, justera legeringsvätskan till den temperatur som krävs av gjutprocesskortet och töm den sedan snabbt ur ugnen för gjutning. Hälltemperaturen hos legeringen är en av de faktorer som påverkar gjutgodset. Den allmänna ugnstemperaturen är ZCuZn38: 1100-1130 grad; ZCuZn40Pb2: 1080-1100 grad ; ZCuZn31Al2: 1120-1140 grad ; ZCuZn16Si4: 1100-1140 grad .
⑥ När två olika sorters legeringar smälts och deras kemiska sammansättning påverkas, bör ugnen tvättas emellan. Använd till exempel degeln och verktyg som har använts för att smälta aluminiumbrons för att smälta tennbrons, och degeln och verktygen måste innehålla aluminium. Även om aluminium är en kvalificerad komponent i aluminiumbrons, är det det mest skadliga elementet i tennbrons. .
Kvalificerade gjutgods kan erhållas efter att allmänna kopparlegeringar har deoxiderats. Emellertid oxideras aluminiumbrons, aluminiummässing, kiselbrons, etc. lätt för att bilda oxider med hög smältpunkt Al2O3 och SiO2, vilket gör att gjutgods bildar slagginneslutningar, som måste avlägsnas genom raffinering. Vanligt använda raffineringsmedel inkluderar: natriumklorid med ett massförhållande på 60 % +40 % kryolit eller 20 % kryolit +20 % fluorit +60 % natriumfluorid, etc.
3. smältning av brons
Gjuten brons kan delas in i tennbrons och tennfri brons enligt dess sammansättning. Tennbrons är en kopparbaserad legering med tenn som huvudlegeringselement. Den har bra slitstyrka, korrosionsbeständighet, god hållfasthet och plasticitet. Tennfri brons inkluderar aluminiumbrons, blybrons, kiselbrons etc. som innehåller olika huvudelement. Till exempel är aluminiumbrons en kopparbaserad legering med aluminium som huvudlegeringselement.
(1) Legeringsingredienser och metallladdningskrav. Ingredienserna för smältning av flera vanliga bronslegeringar listas i tabell 2.
Krav: Det är tillåtet att lägga till {{0}}.7%~0.9%Ni och 0.3%~0.4%Mn i ZCuAl10Fe3-legeringen för att förbättra de mekaniska egenskaperna av legeringen.
(2) Ugnsladdningsförhållande: Andelen nya material av den totala vikten av ugnsladdningen bör vara större än eller lika med 30 %, och de återvunna materialen bör vara mindre än eller lika med 70 %.
(3) Beredning före smältning Beredningen före smältning av brons är densamma som för mässingssmältning. Kol ska sättas in i en sluten bakugn och gräddas i minst 800 grader i 4 timmar. Den ska förhindras från att absorbera fukt när den är klar för användning. Halmaska ska malas till pulver, avlägsna fukt och torka ordentligt. Var uppmärksam på fukttäthet före användning. Täckmedel kräver torkning och borttagning av skräp.
(4) Legeringssmältningsprocess Det finns många typer av gjuten brons. Endast ett fåtal typiska legeringar diskuteras här. Andra kopparlegeringar av samma typ kan användas som referens.
Smältning av ZCuSn10Pb1 och ZCuPb10Sn10: ① Förvärm degeln till mörkröd först och tillsätt 20 cm-40cm tjockt kol i botten. ②Tillsätt elektrolytisk koppar, värm snabbt upp och smält den, tillsätt sedan återvunnet material och tillsätt kol samtidigt för att säkerställa att legeringsvätskenivån inte exponeras för luften. ③När den återförda laddningen har smält, tillsätt fosforkoppar (i allmänhet 0,5 % av laddningens vikt, och all fosforkoppar som används vid smältning av fosfortennbrons kan tillsättas). ④Tillsätt zink, tenn och bly i följd (enligt ingredienser). När den föregående laddningen är helt smält, tillsätt nästa och rör om legeringsvätskan kontinuerligt. ⑤Justera temperaturen på legeringsvätskan till mellan 1100-1150 grader. ⑥ Bryt ut slagg ur ugnen, tillsätt fosforkoppar (vanligtvis 0,1 % av laddningsvikten), deoxidera, rör om jämnt och strö ett lager halmaska på ytan av legeringsvätskan, justera legeringsvätskan till den temperatur som krävs av gjutningsprocesskort (vanligtvis 1130 -1180 grad), häll sedan snabbt ut ur ugnen.
Smältning av ZCuAl10Fe3 och ZCuAl10Fe3Mn2: ① Använd inte deglar som har smält andra legeringar för att smälta dessa två legeringar. ② Förvärm degeln till mörkröd och tillsätt det förberedda flussmedlet. (Fluxsammansättning: kryolit 20 % (viktprocent), natriumfluorid 60 %, kalciumfluorid 20 %). ③ Tillsätt tunna stålplåtar med låg kolhalt som är förvärmda till cirka 200 grader och återvunnet material samtidigt, rör om legeringen efter smältning och höj temperaturen till 1150-1180 grader . ④ Tillsätt 0,3 % av legeringens vikt av fosforkoppar för deoxidation och tillsätt flussmedel. ⑤ Tillsätt rent aluminium och rent mangan (enligt ingredienser) förvärmt till 200 grader i omgångar. Efter att varje sats har lagts till, tryck in den med en omrörningsstav för att smälta den snabbt och rör om kontinuerligt för att göra ingredienserna enhetliga. ** Justera slutligen temperaturen på legeringsvätskan till mellan 1120-1220 grader . ⑥Täck slaggen med halmaska, justera legeringstemperaturen enligt gjutprocesskortet (vanligtvis 1160-1200 grader) och justera sedan snabbt gjutprocessen.
4． Säkerhetsåtgärder
Säkerhetsproduktion är ett grundläggande krav inom gjuteriindustrin. Smältning av ren koppar och kopparlegeringar måste:
(1) Operatörer bör bära skyddsutrustning, hålla arbetsplatsen ren och inte tillåta ansamling av vatten eller skräp.
(2) Innan du startar ugnen, kontrollera om den använda utrustningen är i gott skick. Om det finns några osäkra faktorer bör de elimineras i tid.
(3) Förvärmning kan endast utföras efter noggrann inspektion och bekräftelse på att det inte finns några explosiva eller farliga ämnen i laddningen.
(4) Smält- och gjutverktyg, såsom omrörarstavar, järnskedar, slaggborttagningsverktyg etc., får inte komma i kontakt med legeringsvätskan utan förvärmning.
(5) Den återstående legeringsvätskan under gjutning måste hällas i den förvärmda götformen och får inte hällas direkt på marken eller hällas tillbaka i ugnen.
5. Flera frågor som bör uppmärksammas vid smältning
(1) Smälttiden bör kontrolleras. Tiden från början av smältningen till slutet av smältningen (legeringen kommer ut ur ugnen) kallas smälttid. Längden på smälttiden kommer inte bara att påverka produktiviteten, utan också avsevärt påverka kvaliteten på de gjutna delarna. Eftersom smälttiden ökar ökar legeringens förbränningshastighet och chansen för gasabsorption ökar. Därför bör smältarbetet slutföras på kortast möjliga tid. Om möjligt bör laddningens förvärmningstemperatur höjas så mycket som möjligt och driften ska vara kompakt och snabb.
(2) Omrörarstaven som används för smältning bör vara en kolstav. Vissa grundämnen i kopparlegeringar, såsom järn och bly, finns i form av mekaniska blandningar när de smälts. Det finns också några element som tenderar att producera specifik viktsegregation och stratifiering på grund av olika densiteter. Praxis har visat att dessa element lätt kan orsaka okvalificerad kemisk sammansättning och okvalificerade mekaniska egenskaper under smält- och gjutningsprocessen. För att övervinna detta fenomen måste vi använda omrörning, vilket är en oumbärlig del av smältning och hällning. Emellertid krävs i allmänhet inte omrörning under temperaturmätning och kylning. Materialsammansättningen för den använda omröraren är i allmänhet grafit. Detta beror på att om andra omrörningsmaterial som en järnstav används, kommer järnstaven att smälta under omrörningsprocessen, vilket påverkar den kemiska sammansättningen av legeringen. Samtidigt, om järnstaven förvärms vid en högre temperatur i ugnen eller omrörningstiden är längre, kommer oxiderna på järnstaven att komma in i legeringsvätskan och bli föroreningar; om järnstaven förvärms till en lägre temperatur kommer legeringen att omröras under omrörning. För att fästa vid järnstången kan detta observeras i produktionen.
(3) Problem med användningen av täckmedel under smältning. För smältning av kopparlegeringar är mängden täckmedel i allmänhet: 0,8 %-1,2 % av laddningens vikt vid användning av glas och borax, eftersom tjockleken på täckskiktet måste vara bibehålls vid 10- 15cm; vid användning av träkol är doseringen cirka 0,5 %-0,7 % av laddningens vikt, och tjockleken på täckskiktet bör hållas på 25-35cm. Avlägsningstiden för täckmedlet utförs i allmänhet före hällning. Om det görs för tidigt kommer det att öka oxidationen och luftabsorptionen av kopparlegeringen. Om träkol används som täckmedel och den slaggblockerande effekten är god, är det inte nödvändigt att ta bort täckmedlet, så att det också kan spela en slaggblockerande roll under gjutningsprocessen, och effekten är mer idealisk.
