CN101285125A - 一种镍铝青铜合金用电渣重熔渣系 - Google Patents

Abstract

本发明属于铜合金加工领域。提出的一种镍铝青铜合金用电渣重熔渣系的重量百分比为：CaF₂48－75％、MgF₂15－30％、Na₃AlF₆10－30％。本发明镍铝青铜合金用电渣重熔渣系具有以下特点：1)采用含氟渣系，具有较好的防氧化保护性，减少易烧损元素的损失，降低铸锭吸入气体的量。2)采用的原料均为常用渣系材料，成本低。3)具有很好的针对性和适应性，很适合含铝量高的铜合金电渣重熔。

Description

一种镍铝青铜合金用电渣重熔渣系

技术领域

本发明属于铜合金加工领域，主要提出一种镍铝青铜合金用电渣重熔渣系。

背景技术

近年来，为制备出性能优良，适合锻造加工的高品质铜合金，电渣重熔工艺逐渐得到重视。如某单位的B10和B30合金采用半连续铸造制备，在锻造中锻件频繁出现边部和中心开裂等现象，成品率较低，造成原材料的浪费。采用合理电渣重熔的工艺后，铸锭质量得到明显提高，合金在锻造中的开裂现象明显减少，提高了材料利用率和生产效率(冯岩，张永强，舒兴楼，等.铸锭BFe30-1-1锻造性能的研究.材料开发与应用，2004(19)2：23～26)。电渣重熔工艺包括精炼和凝固两个过程，它决定了电渣熔铸件的冶金质量和机械性能远远高于一般的砂型铸件。由此可见，合理的电渣重熔工艺制度可以大大改善合金铸锭的质量。

电渣重熔工艺中，渣系的选择直接影响铸锭的质量。这是因为电渣重熔过程中渣系作为熔铸热源的同时，还起到控制熔铸金属的化学成分、净化金属、绝缘隔热等作用(李正邦.电渣溶铸.北京：国防工业出版社.1981.40～41)。电渣重熔采用的渣系要求其化学活性与所熔铸合金的特性相适应。因此，不同的合金选用的渣系往往也不相同。

近年来，国内外针对各种材料开发的渣系很多，但大多数是针对钢开发的，针对铜合金电渣重熔的渣系开发很少。因此，开发出适合应用的电渣重熔渣系对促进铜合金的电渣重熔发展意义重大。

在国内，某特殊钢厂在铜合金的电渣重熔方面合作开展了一系列的渣系研究工作，并形成了专利200310110129，于2005年2月公布。该专利采用的渣系为：(1)二元渣CaF₂70-80％、Na₃AlF₆20-30％，(2)二元渣CaF₂70-85％、MgF₂15-30％，(3)二元渣CaF₂70-80％、NaF20-30％，(4)三元渣CaF₂60-80％、MgF₂15-30％、CaO2-10％，(5)稀土三元渣CaF₂46-54％、Al₂O₃16-24％、CeO26-34％，(6)五元渣CaF₂58-62％、CaO8-12％、Al₂O₃8-12％、SiO₂8-12％、MgO8-12％。利用这些渣系制备出的铜合金具有良好的热加工性能。该专利成果的渣系主要是针对铜镍合金电渣重熔。当铜合金为含铝量高的铝青铜时，渣系中含氧渣系，特别是含CaO的渣系会因透气性能好而造成易烧损元素的氧化，同时在所熔铸的铸锭生成气孔。简单的二元渣系在熔炼铝青铜合金时铸锭也存在不同程度的缺陷。

在国外，普通白铜和铁白铜的电渣重熔也有报道，相关资料(钟卫佳，马可定，吴维治。铜加工技术使用手册.北京：冶金工业出版社.2007.325)介绍，有单位采用BaF₂、CaF₂各50％(质量百分比)的渣系，生产BFe30-1-1所采用的渣系是BaF₂∶CaF₂∶MgF₂＝70∶15∶15(质量百分比)的渣系熔炼时效果较好。BaF₂的蒸汽压大，熔点与MgF₂相近，但其价格昂贵，在水中溶解度大，易水解且有毒性，因此近年来在电渣炉很少使用；总的来说，铜合金的电渣重熔在国内仍处于起步阶段。

镍铝青铜是20世纪初发展起来的铜合金，由于它具有优良的耐腐蚀性能和可以同钢相媲美的强度和韧性而得到了广泛的应用。镍铝青铜在铸造中有如下特点(徐健，邢建东，李镜银.镍铝青铜的熔铸工艺特点.材料开发与应用，2004(19)2：3639)：一是凝固倾向，镍铝青铜的液相线和固相线间隔很小，结晶温度很窄，约30℃。二是氧化倾向，由于镍铝青铜的铝含量高，在熔炼和浇注中很容易形成氧化铝夹杂物，影响铸件质量。三是吸气倾向，镍铝青铜的蒸汽压低，比黄铜更容易吸气，且合金液中所含气体主要是氢气，对铸件的质量影响很大。

镍铝青铜合金的以上特点造成合金铸造质量不高，进而影响合金的变形加工成材率。铸锭的变形加工报废率极高，严重影响了该合金的应用。而镍铝青铜合金的电渣重熔渣系未见相关报道。

发明内容

针对含铝铜合金铸造质量差而影响锻造，采用电渣重熔缺少相应渣系配比的难题，本发明的目的在于设计开发出电渣重熔过程中与镍铝青铜适应性强的渣系配比，从而提高合金铸件的品质，保证材料的可加工性，大幅度提高材料的成材率，实现该合金的后续变形加工。

本发明主要针对含铝铜合金的电渣重熔工艺。该类合金因铝元素在熔炼过程中易生成氧化渣而影响铸锭质量，为解决镍铝青铜合金的电渣重熔渣系问题，本发明选用渣系常用的三种氟化物，以在熔炼过程中起到精炼作用，从而提高铸锭质量，CaF₂为常用渣系，但其熔点较高，故常与MgF₂配合使用以降低熔点。Na₃AlF₆是含铝铜合金熔炼中常用的覆盖剂、精炼剂，具有黏度低、流动性好的特点，因此可以降低渣系黏度，很好覆盖表面，从而保护熔液。

通过系列研究试验，设计开发出了适合镍铝青铜合金用电渣重熔渣系；本发明所提出的镍铝青铜合金用电渣重熔渣系其重量百分比为：CaF₂48-75％、MgF₂15-30％、Na₃AlF₆10-30％。配比中CaF₂为渣系主元，MgF₂热稳定性差，与CaF₂配合使用，一般配比不超过30％。在熔炼过程中主要起到覆盖熔液表面，降低渣系黏度的作用。

该渣系针对镍铝青铜合金的具有良好的保护和精炼效果，铸锭中气孔和夹渣等缺陷的出现率极低。

相对于国内外相关专利，该发明渣系具有以下特点：

1)采用含氟渣系，具有较好的防氧化保护性，减少易烧损元素的损失，降低铸锭吸入气体的量。

2)采用的原料均为常用渣系材料，成本低。

3)具有很好的针对性和适应性，很适合含铝量高的铜合金电渣重熔。

具体实施方式

本发明的实施例如下：

实施例1：

采用镍铝青铜合金110×2000mm电极棒，选用本发明的渣系配方为CaF₂∶MgF₂∶Na₃AlF₆=55∶15∶30(质量百分比)。采用单立柱单横臂电渣炉，制备160/170mm的铸锭。首先将渣系原料充分烘干，然后石墨电极棒化渣，采用的电工制度为45～50V、3500～4000A进行熔炼，渣量4～5Kg。制备的铸锭表面光洁。拔皮后进行X射线探伤，铸锭内部没有夹杂、缩孔等铸造缺陷。经化学成分分析，铸锭中的Al、Mn易烧损元素相对电极棒仅损失0.02％左右。加热锻造，成材率在96％以上。

实施例2：

采用镍铝青铜合金150×1500mm电极棒，选用本发明的渣系配方：CaF₂∶MgF₂∶Na₃AlF₆＝75∶15∶10(质量百分比)。采用单立柱单横臂电渣炉，制备

200/210mm的铸锭。首先将渣系原料充分烘干，然后石墨电极棒化渣，采用的电工制度为45～50V、4900～5100A进行熔炼，渣量5～7Kg。制备的铸锭表面光洁。拔皮后进行X射线探伤，铸锭内部没有夹杂、缩孔等铸造缺陷。经化学成分分析，铸锭中的Al、Mn易烧损元素相对电极棒仅损失0.03％左右。加热锻造，成材率在98％以上。

实施例3：

采用镍铝青铜合金

150×1500mm电极棒，选用本发明的渣系配方：CaF₂∶MgF₂∶Na₃AlF₆＝48∶30∶22(质量百分比)。采用单立柱单横臂电渣炉，制备

200/210mm的铸锭。首先将渣系原料充分烘干，然后石墨电极棒化渣，采用的电工制度为45～50V、4900～5100A进行熔炼，渣量5～7Kg。制备的铸锭表面光洁。拔皮后进行X射线探伤，铸锭内部没有夹杂、缩孔等铸造缺陷。经化学成分分析，铸锭中的Al、Mn易烧损元素相对电极棒仅损失0.03％左右。加热锻造，成材率在98％以上。

Claims (1)

1、一种镍铝青铜合金用电渣重熔渣系，其特征是：所述镍铝青铜合金用电渣重熔渣系的重量百分比为：CaF₂48-75％、MgF₂15-30％、Na₃AlF₆10-30％。