一種銅合金的低金屬損耗熔煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體涉及一種銅合金的低金屬損耗熔煉方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在銅合金熔煉過程中，熔鑄成本主要來自金屬的損失。傳統(tǒng)的銅合金熔煉普遍采用在常壓條件下，以銅熔點(diǎn)為基礎(chǔ)的熔煉溫度制度，這種熔煉制度存在的主要問題是:在熔煉含鋅的黃銅、含鉛的黃銅、含鉛的青銅、含鎘的青銅、含錫的青銅以及存在易燒損元素鋁、鎂、鈹、硅、錳、鋯、鉻等銅合金時(shí)，存在強(qiáng)烈的金屬氧化和揮發(fā)損失。盡管采取一些工藝措施，受合金熔煉特性的限制，往往收效甚微。如黃銅熔煉采用低溫加鋅、噴火熔煉、高溫扒渣工藝。鋅的熔點(diǎn)僅為419.5°C，銅的熔點(diǎn)為1083.5°C，兩鐘金屬的熔點(diǎn)相差664°C。所謂低溫加鋅工藝，操作溫度一般在1150°C左右，加鋅過程中必然存在鋅的劇烈氧化和揮發(fā)損失。所謂噴火熔煉工藝，實(shí)質(zhì)是利用銅鋅合金中金屬鋅沸點(diǎn)低的特點(diǎn)，升高溫度使金屬鋅沸騰、蒸發(fā)、燃燒，存在金屬鋅的強(qiáng)烈氧化損失。在高溫扒渣過程中，高溫的合金銅液表面無保護(hù)，同樣存在強(qiáng)烈的金屬氧化、揮發(fā)損失?，F(xiàn)代銅合金熔煉工藝，使大量的金屬鋅、鎘、鉛、錫、鋁、鎂、鈹、鋯、硅、錳等低熔點(diǎn)、易氧化的合金元素?fù)]發(fā)、氧化、造渣，造成金屬損耗高。
[0003]ZL201210076603.0提出了一種降低鋅損失的黃銅合金的熔煉方法，但其僅就高鋅黃銅和復(fù)雜黃銅提出的一種免噴火精煉方法，對(duì)如何降低中鋅黃銅、低鋅黃銅、鎘青銅、鉛黃銅、含鉛青銅、錫青銅以及存在易燒損元素的鋁、鎂、鈹、硅、錳、鋯、鉻等銅合金的金屬損耗，沒有提出任何措施和方法。同時(shí)，銅合金鑄錠質(zhì)量對(duì)后續(xù)生產(chǎn)過程至關(guān)重要，有必要對(duì)影響鑄錠質(zhì)量的氧化夾渣和氣體夾雜的形成機(jī)理和脫除方法進(jìn)行深入研宄，并有針對(duì)性地開發(fā)高效的脫氣、除渣方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種銅合金的低金屬損耗熔煉方法，該方法適用于所有含有低熔點(diǎn)、易燒損合金組元的銅合金熔煉方法，既能提高熔煉過程中合金組元實(shí)收率，又能有效脫氣、除渣，提高精煉效果。
[0005]上述目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的:
一種銅合金的低金屬損耗熔煉方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
(1)根據(jù)目標(biāo)合金所含組元，向熔爐中加入除易熔、易氧化的金屬原料外的原料，待原料熔化后，向熔爐中通入氮?dú)饣蚩諝?，將熔爐壓力升高到l-50atm，再向熔爐中加入易熔、易氧化的金屬原料；
(2)向熔體中通入加熱到150°C— 400°C的氮?dú)馀c氧氣的混合氣體，其中氧氣的體積百分比小于15% ；
(3)向熔體中通入高純氮?dú)獠⒓尤脒€原組分，或通入高純氮?dú)馀c一氧化碳混合氣體，或通入一氧化碳與二氧化碳混合氣體，并緩慢降低熔爐壓力，使熔爐內(nèi)物料不發(fā)生噴火和燃燒現(xiàn)象； (4)以高純氮?dú)狻鍤饣蚨趸紴檩d氣，向熔體中加入精煉劑；
(5)通過旋轉(zhuǎn)噴頭將高純氮?dú)饣驓鍤馔ㄈ肴垠w中；
(6)向熔爐中加入還原劑和造渣劑的混合物，充分?jǐn)嚢枞垠w表面；
(7)扒凈爐渣后，在金屬液表面加覆蓋劑。
[0006]根據(jù)上述的熔煉方法，其特征在于，步驟(I)中，當(dāng)使用純銅作為原料時(shí):向熔爐中加入純銅，升溫至較銅熔點(diǎn)高0°C — 200°C ;當(dāng)純銅熔化后，向熔爐中加入難熔合金組元；向熔爐中通入氮?dú)饣蚩諝猓瑢⑷蹱t壓力升高到l_50atm，再向金屬液中加入易熔易氧化合金組元。
[0007]根據(jù)上述的熔煉方法，其特征在于，步驟(I)中，當(dāng)使用主要含易熔易氧化金屬組分的銅合金舊料作為熔煉原料，且銅合金舊料中銅含量低于目標(biāo)合金中銅含量時(shí):向熔爐中加入純銅，升溫至較銅熔點(diǎn)高0°C — 200°C ;當(dāng)純銅熔化后，向熔爐中加入難熔合金組元；向恪爐中通入氮?dú)饣蚩諝?，將恪爐壓力升高到l_50atm，再向金屬液中加入銅合金舊料，或向金屬液中加入銅合金舊料和易熔易氧化合金組元。
[0008]根據(jù)上述的熔煉方法，其特征在于，步驟(I)中，當(dāng)使用主要含易熔易氧化金屬組分的銅合金舊料作為熔煉原料，且銅合金舊料中銅含量高于目標(biāo)合金中銅含量時(shí):升溫至較銅熔點(diǎn)高0°C—200°C；向熔爐中加入難熔合金組元；向熔爐中通入氮?dú)饣蚩諝?，將熔爐壓力升高到l_50atm，再向金屬液中加入銅合金舊料，或向金屬液中加入銅合金舊料和易熔易氧化合金組元。
[0009]根據(jù)上述的熔煉方法，其特征在于，步驟(I)中，當(dāng)使用主要含難熔金屬組分的銅合金舊料作為熔煉原料，且銅合金舊料中銅含量高于目標(biāo)合金中銅含量時(shí):向熔爐中加入銅合金舊料，升溫至較銅熔點(diǎn)高0°C—200°C;向熔爐中加入難熔合金組元；向熔爐中通入氮?dú)饣蚩諝?，將熔爐壓力升高到l_50atm，再向金屬液中加入易熔易氧化合金組元。
[0010]根據(jù)上述的熔煉方法，其特征在于，步驟(I)中，當(dāng)使用主要含難熔金屬組分的銅合金舊料作為熔煉原料，且銅合金舊料中銅含量低于目標(biāo)合金中銅含量時(shí):向熔爐中加入純銅和銅合金舊料，升溫至較銅熔點(diǎn)高0°C—200°C ；向熔爐中加入難熔合金組元；向熔爐中通入氮?dú)饣蚩諝?，將熔爐壓力升高到l_50atm，再向金屬液中加入易熔易氧化合金組元。
[0011]根據(jù)上述的熔煉方法，其特征在于，步驟(4)中使用的精煉劑的組分包括冰晶石、氟化鋁、氟化鈉、碳酸鈉、碳酸鈣。
[0012]根據(jù)上述的熔煉方法，其特征在于，步驟(6)中使用的還原劑的組分包括碳粉、碳化鈣、硼化鎂、硼渣，步驟(6)中使用的造渣劑的組分包括Si02、碳酸鈣、碳酸鈉、氯化鈉、氯化鉀、氧化鋁。
[0013]根據(jù)上述的熔煉方法，其特征在于，步驟(7)中使用的覆蓋劑的組分包括硼砂、玻璃、憐粉。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
使用本發(fā)明的銅合金的低金屬損耗熔煉方法，可以強(qiáng)化銅合金的熔煉過程，縮短熔煉周期，提高生產(chǎn)效率；可以降低合金氧化損失，降低合金揮發(fā)損失，消除噴火燃燒損失；可以高效脫除合金中的雜質(zhì)元素和氣體夾雜，提高金屬實(shí)收率；通過造低粘度的、粉狀、干性渣，顯著降低爐渣扒渣金屬損失。取消木炭覆蓋，減少木炭消耗20-25kg/t銅。采用該技術(shù)可以減少環(huán)境污染，改善勞動(dòng)環(huán)境，取消環(huán)保設(shè)備投資和場(chǎng)地占用，降低固定資產(chǎn)投資和收塵設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明根據(jù)銅合金熔煉過程中，金屬氧化損失、金屬揮發(fā)損失、噴火燃燒損失、金屬造渣損失等損失環(huán)節(jié)，提出了一種低損耗的銅合金熔煉方法。同時(shí)，在熔煉過程中，能有效脫除合金中的雜質(zhì)元素和氣體夾雜。
[0016]該熔煉方法包括以下步驟:
將熔煉爐爐體置放在一個(gè)爐壓可調(diào)的密閉空間內(nèi)(爐壓調(diào)節(jié)范圍為0-50atm);或者在普通熔煉爐的口部加裝密封爐罩，在金屬熔池上部形成爐壓可調(diào)的空間。
[0017](I)根據(jù)目標(biāo)合金所含組元，向熔爐中加入除易熔、易氧化的金屬原料外的原料，待原料熔化后，向熔爐中通入氮?dú)饣蚩諝猓瑢⑷蹱t壓力升高到l_50atm，再向熔爐中加入低熔點(diǎn)、易氧化的金屬原料；
其中，“易熔、易氧化的金屬原料”是指熔點(diǎn)比銅低或易氧化的純金屬原料(如Zn、Mn、Zr、Sn等金屬)，以及主要含易熔易氧化金屬組分的銅合金舊料。這些純金屬和合金在高溫下易氧化、易揮發(fā)?！俺兹?、易氧化的金屬原料外的原料”是指熔點(diǎn)大于等于銅且不容易氧化的純金屬原料(如Cu、Fe、Ni等金屬)，以及主要含難熔金屬組分的銅合金舊料。本發(fā)明采用高溫熔化純銅、高熔點(diǎn)金屬原料及主要含難熔金屬組分的銅合金舊料具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):一是可以縮短原料熔化期，提高原料熔化效率。二是利用合金的高溫吸氧傾向，為后續(xù)的氧化除氣工藝創(chuàng)造條件。當(dāng)除易熔、易氧化的金屬原料外的原料完全熔化后，向熔爐中通入氮?dú)饣蚩諝猓瑢⑷蹱t壓力升高到l_50atm，再根據(jù)目標(biāo)合金所含組元，向金屬液中加入熔點(diǎn)比銅低或易氧化的純金屬原料，以及主要含易熔易氧化金屬組分的銅合金舊料，進(jìn)行主要含易熔易氧化