CN102517466A

CN102517466A - 一种优质砷黄铜棒的制备方法

Info

Publication number: CN102517466A
Application number: CN2011104564067A
Authority: CN
Inventors: 蔡吉林; 窦宜宏; 曾华文
Original assignee: Joyou Building Materials Group Co Ltd
Current assignee: Joyou Building Materials Group Co Ltd
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明公开一种优质砷黄铜棒的制备方法依次通过以下步骤实现：1)砷黄铜原料投入工频熔铜炉中，升温至完全熔化得到铜液；2)将工频熔铜炉调低压180V，加入占砷黄铜原料0.2～0.3wt％的铅使之熔化，加入占砷黄铜原料3～5wt％的锌锭使之熔化；3)Cu-As中间合金压入工频熔铜炉底，搅拌均匀；4)将占砷黄铜原料0.1～0.2wt％的铜精炼清渣剂压入铜液中，连续搅拌精炼12min～15min；5)精炼并打渣起灰；6)精炼并调整成分；7)将工频熔铜炉内的铜水放入保温炉内，控制保温炉的温度在1000℃～1050℃范围；8)将保温炉内的所述铜水引铸成铜棒；Cu-As中间合金中Cu-As重量比为70∶30。本发明一种优质砷黄铜棒的制备方法，可制备出耐腐蚀、防脱锌并具有优良铸造性能的优质砷黄铜棒。

Description

一种优质砷黄铜棒的制备方法

技术领域

本发明涉及一种水暖卫浴零部件及器材用的铜合金，具体是优质砷黄铜棒的制备方法。

背景技术

黄铜棒具有优良的冷热加工性能、极好的切削性能和自润滑等特点，适用于各种自动车床、数控车床等机加工，以及各种热冲、复杂成型，有表面要求的加工产品及环保要求的其他零部件。但普通的黄铜棒易因腐蚀而导致失效，且溶出的铅和锌，直接危害到人体的健康。

自2006年，欧盟、澳洲、日本已明确规定2006年以后，进入这些国家的卫浴铜制品必须采用耐腐蚀、抗脱锌铜材，并以法律形式加以约束。目前，世界上能真正生产该类铜材的只有日本、韩国、瑞典等少数几个国家。同时世界范围内的80％的卫浴洁具生产基地在中国，目前该类铜材国内需求大部分依赖进口。本公司成立技术攻关小组，致力于耐腐蚀黄铜的研究，已成功研发一种适合各种机加工和热冲、复杂成型的优质耐腐蚀铜棒的制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种优质砷黄铜棒的制备方法，通过本发明方法可制备出耐腐蚀、防脱锌并具有优良铸造性能的优质砷黄铜棒。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种优质砷黄铜棒的制备方法依次通过以下步骤实现：1)、将砷黄铜原料投入工频熔铜炉中，升温至完全熔化得到铜液；2)、将所述工频熔铜炉调低压180V，补入占砷黄铜原料0.2～0.3wt％的铅使之熔化，再补入占砷黄铜原料3～5wt％的锌锭使之熔化；3)、将Cu-As中间合金压入所述工频熔铜炉底，搅拌均匀；4)、将占砷黄铜原料0.1～0.2wt％的铜精炼清渣剂压入所述铜液中，连续搅拌精炼12min～15min；5)、精炼并打渣起灰；6)、精炼并调整成分；7)、将所述工频熔铜炉内的所述铜水放入保温炉内，控制该保温炉的温度在1000℃～1050℃的范围内；8)、将所述保温炉内的所述铜水引铸成铜棒；其中，所述Cu-As中间合金中Cu-As的重量比为70∶30，所述铜精炼清渣剂采用：硅砂54wt％、苏打40wt％和冰晶石6wt％合成。

在进行所述精炼打渣起灰步骤5之前，先使所述工频熔铜炉停电静置5min～10min。

在所述精炼调整成分步骤6中，在所述铜液中补入相应原料调整所述铜水的成分，所述工频熔铜炉开工业电压高压380V，搅拌至原料完全熔化，升温至喷火，温度达1030℃～1080℃，保持3min～5min。

在所述精炼调整成分步骤6之后，使所述工频熔铜炉停电静置5min～7min。

采用上述技术方案后，本发明一种优质砷黄铜棒的制备方法具有以下有益效果：在铜水中加入铜精炼清渣剂精炼之前，先在铜水中加入Cu-As中间合金，As与Zn能形成化合物，使Zn不易挥发，达到防止脱锌的效果；通过本发明的制备方法，引铸成的优质砷黄铜棒的化学成分的质量百分比为：61.8％～63.0％Cu、1.0％～2.0％Pb和0.08％～0.15％As，铁杂质含量小于0.2wt％，余量为Zn和不可避免的杂质；利用本发明制备的优质砷黄铜棒所铸造的产品，其抗拉强度为400MPa～450MPa，延伸率为15％～25％，硬度为120～140HV；由于Cu-As中间合金中Cu-As的重量比为70∶30，使引铸的铜棒具有优良的抗失锌、耐腐蚀能力，同时具有较好的铸造性能、切削性能和抛磨性能。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

本发明的一种优质砷黄铜棒的制备方法，可制备出耐腐蚀、防脱锌并具有优良铸造性能的优质砷黄铜棒。

本发明一种优质砷黄铜棒的制备方法，依次通过以下步骤实现：

A、将砷黄铜回炉料、废铜、铜糠等砷黄铜原料投入工频熔铜炉中，开工业电压高压380V，升温至完全熔化得到铜液；

B、将工频熔铜炉调低压180V，加入占砷黄铜原料0.2～0.3wt％的铅；为了防止铅的氧化，将铅立即压入铜液内部进行搅拌，使之熔化；再加入占砷黄铜原料3～5wt％的锌锭，连续搅拌到上述各种原料完全熔化；由于铅不固溶于Cu-Zn合金，存在于固溶体晶界处，有相当强的润滑与减磨作用，使生产出来的砷黄铜棒有较好的切削性能；锌是黄铜合金的主要成份，能够使铜的颜色由紫色转变成黄色，还能够降低生产成本和增加切削性能；

C、加入30％的Cu-As中间合金，将其压入工频熔铜炉底，搅拌均匀，Cu-As中间合金中Cu-As的重量比为70∶30，As与Zn能形成化合物，使Zn不易挥发，达到防止脱锌的效果，另外As还能提高耐碱性、耐腐蚀能力等；

D、加入占砷黄铜原料0.1～0.2wt％的铜精炼清渣剂，将此铜精炼清渣剂压入铜液，连续搅拌精炼12min～15min；铜精炼清渣剂采用：硅砂54wt％、苏打40wt％和冰晶石6wt％合成；铜精炼清渣剂的作用主要是除去铜液中的酸性、碱性、中性氧化物，覆盖铜液，防止铜液吸气；

E、精炼完毕后，停电静置5min～10min，同时打渣起灰，这样有助于使铜水中含有的灰渣、杂质等充分上浮至铜水表面；把成团的灰渣打散然后用捞灰瓢将灰渣捞起，并多抖动捞灰瓢，以便灰渣里的铜水彻底与灰渣分离落回工频熔铜炉内，减少灰渣中的铜的含量，铜灰中的铜含量应控制在10％以下，然后取样测试成分；

F、根据成分测试结果，按照加工要求在铜液中补入相应原料，工频熔铜炉开工业电压高压380V，搅拌至原料完全熔化，升温至喷火，温度达1030℃～1080℃，保持3min～5min；然后停电静置3min～5min，进行复检，取样测试成分；

G、精炼并调整好成分后，停电5-7min左右，这样有助于使铜水中含有的灰渣、杂质等充分上浮至铜水表面，提高精炼的效果、提高铜水的各种力学性能；静置完毕后，开始向保温炉内放铜水，使铜水的流量从小到大，控制其实现平稳的流量，不允许放水时急冲或时大时小造成铜水带入更多的气体和杂质，放完铜水后及时清理流槽内的固铜和氧化物；

H、控制保温炉的温度在1000℃～1050℃的范围；如果温度过高会增加锌的烧损，温度过低增加引铸棒表面的砂眼、皮下气孔和横向裂纹的几率，并影响铜棒内部抛光，甚至引棒不出来；

I、装石墨模具引冷却水前，先将准备好的压轮、引锭槽、引棒头等安装好并开始装模试水，具体操作步骤如后所述；换模时动作快速，以减少石墨模具的底座出铜水口部位氧化过度；装模时保持所引铜棒的直度，引铸时调节好引速、水压和炉温；在引出二支棒以内检查棒、管的尺寸，公差是否符合要求，检查铜棒表面是否有裂纹、气孔、夹杂、砂眼等质量问题；

J、控制好引铸速度，如果砷黄铜棒引铸速度快时，铜棒表面比较软，拉光时表面很差；引铸速度慢时，铜棒表面比较硬，拉光时表面较好；一般情况下为普通黄铜棒引速的一半，速度的快慢以铜棒出模口为暗红色为宜；

K、控制保温炉的温度在960℃～1000℃左右；根据铜水温度的高低来调整保温档，一般引铸小棒、六角棒、异形材、空心棒时，保温炉内铜水的温度比引铸实心铜棒低些；保温炉捞渣时，应将其覆盖在铜水上面的氧化物打碎压入铜水中熔化。

其中步骤I中，在上述保温炉的出料口处安装有冷却水套，该冷却水套内设有紫铜套，在该紫铜套内且紧贴该紫铜套的内壁面设有石墨模具；在该冷却水套的内壁面和该紫铜套的外壁面之间形成一个水腔，且在该冷却水套上开有连通该水腔的进水口和出水口。

引铸时，保温炉内的铜水从其出料口流出并通过该石墨模具被将引铸成铜棒，冷却水通过该进水口和该出水口在该冷却水套内的水腔内循环冷却铜水使之完成引铸。

上述石墨模具的外壁面与上述紫铜套内壁面的接触面达到70％，能实现较佳的冷却效果。上述紫铜套的外壁面与冷却水接触会产生一层水垢影响冷却效果，因此，冷却水套用20～30天后拆下紫铜套去除其表面的水垢，以保证冷却效果。

引铸时，上述冷却水套的水压均为1.5～2.0公斤，水温约48±5℃。

上述砷黄铜原料中的铁杂质含量小于0.2wt％。

通过本发明的制备方法，铸成的优质砷黄铜棒的化学成分的质量百分比为：61.8％～63.0％Cu、1.0％～2.0％Pb和0.08％～0.15％As，余量为Zn和不可避免的杂质。利用本发明制备的优质砷黄铜棒所铸造的产品，其抗拉强度为400MPa～450MPa，延伸率为15％～25％，硬度为120～140HV；由于Cu-As中间合金中Cu-As的重量比为70∶30，使引铸的铜棒具有优良的抗失锌、耐腐蚀能力，同时具有较好的铸造性能、切削性能和抛磨性能。

下面对通过上述A-K步骤铸成的优质砷黄铜棒的化学成分的质量百分比和力学性能的进一步说明，以表明本发明制备方法的突出效果。

例如，所制备的优质砷黄铜棒的化学成分的质量百分比为：61.71％Cu、1.98％Pb和0.136％As，余量为Zn和不可避免的杂质。优质砷黄铜棒的力学性能：抗拉强度为428Mpa、延伸率为25％、硬度为134HV。

所制备的优质砷黄铜棒的化学成分的质量百分比为：62.20％Cu、1.65％Pb和0.15％As，余量为Zn和不可避免的杂质。优质砷黄铜棒的力学性能：抗拉强度为435MPa、延伸率为20％、硬度为126HV。

上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims

1.一种优质砷黄铜棒的制备方法依次通过以下步骤实现：

1)、将砷黄铜的原料投入工频熔铜炉中，升温至完全熔化得到铜液；

2)、将所述工频熔铜炉调低压180V，补入占砷黄铜原料0.2～0.3wt％的铅使之熔化，再补入占砷黄铜原料3～5wt％的锌锭使之熔化；

3)、将Cu-As中间合金压入所述工频熔铜炉底，搅拌均匀；

4)、将占砷黄铜原料0.1～0.2wt％的铜精炼清渣剂压入所述铜液中，连续搅拌精炼12min～15min；

5)、精炼并打渣起灰；

6)、精炼并调整成分；

7)、将所述工频熔铜炉内的所述铜水放入保温炉内，控制该保温炉的温度在1000℃～1050℃的范围内；

8)、将所述保温炉内的所述铜水引铸成铜棒；

其特征在于，所述Cu-As中间合金中Cu-As的重量比为70∶30，所述铜精炼清渣剂采用：硅砂54wt％、苏打40wt％和冰晶石6wt％合成。

2.如权利要求1所述的一种优质砷黄铜棒的制备方法，其特征在于：在进行所述精炼打渣起灰步骤5之前，先使所述工频熔铜炉停电静置5min～10min。

3.如权利要求1或2所述的一种优质砷黄铜棒的制备方法，其特征在于：在所述精炼调整成分步骤6中，在所述铜液中补入相应原料调整所述铜水的成分，所述工频熔铜炉开工业电压高压380V，搅拌至原料完全熔化，升温至喷火，温度达1030℃～1080℃，保持3min～5min。

4.如权利要求3所述的一种优质砷黄铜棒的制备方法，其特征在于：在所述精炼调整成分步骤6之后，使所述工频熔铜炉停电静置5min～7min。