CN103060572A

CN103060572A - 废杂铜水平连铸生产铜棒合金材料的方法

Info

Publication number: CN103060572A
Application number: CN2013100294890A
Authority: CN
Inventors: 王红卫; 钟文华; 王锦; 义求正; 陈艳梅; 刘建生; 邓明; 蔡阳中; 黎宙红
Original assignee: WUZHOU LIJIA COPPER BAR CO Ltd
Current assignee: Guangxi Nonferrous Recycle Metals Co., Ltd.; Guilin Lijia Metal Co., Ltd.; Wuzhou Lijia Copper Bar Co., Ltd.
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2033-01-28
Also published as: CN103060572B

Abstract

一种废杂铜水平连铸生产铜棒合金材料的方法，包括如下步骤：先将丝状、粒状废杂铜、硼合金、除杂溶剂投入炉内加热熔化完全，再投入不规则状废杂铜，并用搅棒或捞渣瓢搅拌，停止后捞出铁渣，投入稀土、锌锭、钙镁粉保温精炼，精炼温度为980～1020℃，时间20～30分钟，再次捞渣。铜液检测合格后放入保温铜水静置20分钟进行水平连铸，连铸冷却水温40～45℃，水流量4～5m³/min，引拉速度3～3.2m/min。采用本发明生产铜棒，生产成本低，工艺流程短，环境效益好，黄铜棒材性能高。铜棒晶粒度为0.015—0.03mm，α与β相性晶粒比例为3:1，抛光镜面检测无肉眼可见气孔、裂纹，抗拉强度为290Mpa，延伸率大于20%。

Description

废杂铜水平连铸生产铜棒合金材料的方法

技术领域

本发明涉及水平连铸生产铜棒合金材料的工艺，特别是一种废杂铜水平连铸生产铜棒合金材料的方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，高档卫浴近几年得到飞速发展，此类产品目前对表面质量、强度、韧度等性能的要求极为苛刻，这就要求高档卫浴所用的铜棒合金材料具有良好的组织结构及力学性能。我国常用的黄铜棒材加工原材料主要是采用80%以上紫铜和锌、20%单一牌号再生黄铜为主原材料，原材料成本较高，而且再生黄铜需经过“废旧黄铜—阳极铜—阴极铜—黄铜”工艺过程，这无疑增加了生产成本，另外黄铜熔铸过程中氧化锌的使用还将破坏周围的自然环境；传统黄铜棒材生产工艺主要采用熔铸—热挤压、水平连铸或上引连铸等方法制造棒坯，之后采用冷轧或拉伸的方法，该方法生产的棒材性能虽好，但工艺流程长，造价高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废杂铜水平连铸生产铜棒合金材料的方法，它能够利用废杂铜作为黄铜棒材生产原料，生产成本低，工艺流程短，环境效益好，黄铜棒材性能高。

本发明采用以下技术方案实现上述目的：一种废杂铜水平连铸生产铜棒合金材料的方法，包括废杂铜选料、配料、投料熔炼与精炼、取样检验以及水平连铸步骤，所述废杂铜选料是按材料大小、形状分成丝状、粒状、不规则状，不规则状废杂铜过磁选机1～3次，丝状、粒状废杂铜过磁选机3～6次，将含铁量高的材料选出，避免熔炼时铁元素过高，选料完成后磁棒插入检查，每次磁棒上吸附屑<1g视为合格原料，

所述废杂铜配料按照丝状、粒状废杂铜58%～75.7%，不规则状废杂铜23%～38%，0#锌锭1.0%～3.0%，添加剂组合物0.3%～1.0%配好，所述添加剂组合物含有晶体细化剂、除杂溶剂及保温覆盖剂，晶体细化剂含有稀土及硼合金，除杂溶剂含有石墨粉、冰晶石、硼砂、NaCl、CaCO₃或MgCO₃，保温覆盖剂为钙镁粉，

所述废杂铜投料熔炼与精炼操作过程为：先将丝状、粒状废杂铜配以硼合金、除杂溶剂投入炉内加热熔化完全，再投入不规则状废杂铜加热熔化，并用搅棒或捞渣瓢搅拌炉料，搅拌停止后捞出铁渣，最后投入稀土、锌锭、钙镁粉保温精炼，精炼温度为980～1020℃，精炼时间30分钟，再次捞渣，质量为10kg/块～100kg/块的不规则状废杂铜沿炉壁边轻轻滑入或用行车吊入或待炉膛内辅垫了一层炉料后再投入，当上批炉料熔化一半时，及时添加炉料，

所述取样检验包括热流动性检测、组织形态检测、内部夹渣抛光质量检测，取黄铜液时，需先让铜水静置20分钟，

所述水平连铸是将熔炼炉内符合要求的黄铜液通过流道放流到熔炼炉下方的保温炉内，铜液在保温炉内静置20分钟后放流进行连铸操作，连铸前保证铜水温度在950～1000℃，采用石墨结晶器大流量循环水冷却，循环冷却水温40～45℃，循环冷却水流量4～5m³/min，引拉速度3～3.2m/min。石墨结晶器、保温炉铜液流槽置于保温炉底部，铜液通过重力作用实现对自身的挤压。

所述搅棒或捞渣瓢，是在除渣前用搅棒或捞渣瓢插入液下300～500mm分别从炉子前后左右搅拌5～20次，再从炉头到炉膛反复搅拌5～20次，然后再倾动炉体上、下5～6次，再重复搅拌。

捞渣时先用干木棍扒渣，再用捞渣瓢捞渣，捞渣瓢伸入铜液深小于5～6cm。

所述添加剂组合剂为晶体细化剂10%～17%、除杂溶剂22%～28%及保温覆盖剂55%～68%，晶体细化剂为稀土与硼合金的组分比为1:1，除杂溶剂为石墨粉14%～18%，冰晶石30%～36%、硼砂14%～18%、NaCl 14%～19%、CaCO₃或MgCO₃ 9%～28%，所述CaCO₃或MgCO₃两种化合物可以任意比例搭配。

本发明所述的比例除非有特殊说明外，均为重量百分比。

本发明的突出优点在于：

1、本发明用废杂铜生产黄铜棒材，节约了原材料成本，符合国家资源再生利用政策，具有很好的环保价值。使用废杂铜做原料，无需经过“废旧黄铜—阳极铜—阴极铜—黄铜”工序，缩短了工艺流程。

2、本发明采用自己研制的添加剂组合剂，摸索了一套废杂铜、添加剂组合剂投料工艺，优化黄铜棒材性能。铜棒晶粒度为0.015—0.03mm，α与β相性晶粒比例为3:1,抛光镜面检测无肉眼可见气孔、裂纹，缺陷大小小于0.008mm³，抗拉强度为290Mpa，延伸率大于20%。

3、将石墨结晶器、保温炉铜液流槽置于保温炉底部，铜液通过重力作用实现对自身的挤压，取代了传统采用先熔铸热挤压后冷轧或拉伸方法，工艺流程短，造价低，黄铜棒材性能好。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

本发明所述的废杂铜水平连铸生产铜棒合金材料的方法，包括废杂铜选料、配料、投料熔炼与精炼、取样检验、水平连铸、锯切以及检测成品，

所述废杂铜选料按材料大小、形状分成丝状、粒状、不规则状。丝状、粒状废杂铜来源于铜制品加工公司黄铜屑，不规则状废杂铜来源于废电器铜类零件。不规则状废杂铜过磁选机3次，丝状、粒状废杂铜过磁选机6次，将含铁量高的材料选出，避免熔炼时铁元素过高，选料完成后磁棒插入检查，每次磁棒上吸附屑<1g即视为合格原料，

所述废杂铜配料按照丝状、粒状废杂铜1789Kg，不规则状废杂铜645Kg，0#锌锭50Kg，铜硼合金1Kg，稀土碲1Kg，钙镁粉10Kg，石墨粉0.67Kg，冰晶石1.35Kg、硼砂0.65Kg、NaCl 0.66Kg、CaCO₃ 0.67Kg配好，总炉为2500Kg，

所述废杂铜投料熔炼与精炼操作过程为：先将丝状、粒状废杂铜配以硼合金、除杂溶剂投入炉内加热熔化完全，再投入不规则状废杂铜加热熔化，并用搅棒或捞渣瓢搅拌炉料，搅拌停止后捞出铁渣，最后投入稀土、锌锭、钙镁粉保温精炼，精炼温度为980℃，精炼时间26分钟，再次捞渣。质量为10kg/块～100kg/块的不规则状废杂铜沿炉壁边轻轻滑入或用行车吊入或待炉膛内辅垫了一层炉料后再投入，当上批炉料熔化一半时，及时添加炉料。除渣前，用搅棒或捞渣瓢插入液下300mm分别从炉子前后左右搅拌5次，再从炉头到炉膛反复搅拌5次，然后再倾动炉体上、下5次，再重复搅拌。捞渣时，先用干木棍扒渣，再用捞渣瓢捞渣，捞渣瓢伸入铜液深小于5cm。

所述取样检验是将炉内黄铜液静置20分钟，取样少量黄铜样进行热流动性和组织形态、内部夹渣抛光质量检测控制，如不符合要求再加入添加剂或废杂铜原料调整炉内黄铜液成分。

所述水平连铸是在熔炼炉黄铜液成分符合要求后，打开熔炼炉阀门，黄铜液通过流道放流到熔炼炉下方的保温炉内，石墨结晶器、保温炉铜液流槽位于保温炉底部，铜液通过重力作用实现对自身的挤压，铜液在保温炉内静至20分钟后放流进行连铸操作。

将模具装在石墨结晶器内并安装在连铸出口处，打开冷却水管阀门，保证进出水口无堵塞。连铸前保证铜水温度在950℃，循环冷却水温40℃，循环冷却水流量4m³/min，引拉速度3m/min。待黄铜棒材到达合适长度时，触动黄铜棒前端触发式开关按钮，熔炼炉前端的电锯自动运行，将黄铜棒材锯断。质检员检测棒材质量，合格后将棒材打包成品，送往下一个机加工工序。上述方法充分发挥了各种添加剂的性能，晶粒细化能力强，所得的铜棒晶粒度大小维持在0.015—0.03mm，α与β相性晶粒比例为3:1。

实施例2

将购买的废杂铜选料按材料大小、形状分成丝状、粒状、不规则状。取丝状、粒状废杂铜过磁选机5次，不规则状废杂铜过磁选机2次，选料完成后磁棒插入检查，每次磁棒上吸附屑<1g视为合格原料，

将废杂铜、锌锭与添加剂组合剂按以下配比配好料：

除杂溶剂的具体配料如下

石墨粉（Kg）	冰晶石（Kg）	硼砂（Kg）	NaCl（Kg）	CaCO₃（Kg）	MgCO₃（Kg）
						0.74	1.59	0.74	0.74	0.8	0.67

先将丝状、粒状废杂铜配以硼合金、除杂溶剂投入炉内加热熔化完全，再投入不规则状废杂铜加热熔化，并用搅棒或捞渣瓢搅拌炉料，搅拌停止后捞出铁渣，最后投入稀土、锌锭、钙镁粉保温精炼，精炼温度为1000℃，精炼时间30分钟，再次捞渣。质量为10kg/块～100kg/块的不规则状废杂铜沿炉壁边轻轻滑入或用行车吊入或待炉膛内辅垫了一层炉料后再投入，当上批炉料熔化一半时，及时添加炉料。除渣前，用搅棒或捞渣瓢插入液下500mm分别从炉子前后左右搅拌10次，再从炉头到炉膛反复搅拌15次，然后再倾动炉体上、下5次，再重复搅拌。捞渣时，先用干木棍扒渣，再用捞渣瓢捞渣，捞渣瓢伸入铜液深小于6cm。

将炉内黄铜液静置20分钟，取样少量黄铜样进行热流动性和组织形态、内部夹渣抛光质量检测控制，如不符合要求加入添加剂或废杂铜原料调整炉内黄铜液成分。当熔炼炉黄铜液成分符合要求后，打开熔炼炉阀门，黄铜液通过流道放流到熔炼炉下方的保温炉内，石墨结晶器、保温炉铜液流槽位于保温炉底部，铜液通过重力作用实现对自身的挤压，铜液在保温炉内静至20分钟后放流进行连铸操作。

将模具装在石墨结晶器内并安装在连铸出口处，打开冷却水管阀门，保证进出水口无堵塞。连铸前保证铜水温度在980℃，循环冷却水温42℃，循环冷却水流量4m³/min，引拉速度3m/min。。待黄铜棒材到达合适长度时，触动黄铜棒前端触发式开关按钮，熔炼炉前端的电锯自动运行，将黄铜棒材锯断。质检员检测棒材质量，合格后将棒材打包成品，送往下一个机加工工序。该方法充分发挥了各种添加剂的性能，除杂除气效果好，抛光镜面检测无肉眼可见气孔、裂纹，缺陷大小小于0.008mm³。

实施例3

将购买的废杂铜选料按材料大小、形状分成丝状、粒状、不规则状。取丝状、粒状废杂铜过磁选机4次，不规则状废杂铜过磁选机1次，选料完成后磁棒插入检查，每次磁棒上吸附屑<1g视为合格原料，

将废杂铜、锌锭与添加剂组合剂按以下配比配好料：

除杂溶剂的具体配料如下

石墨粉（Kg）	冰晶石（Kg）	硼砂（Kg）	NaCl（Kg）	CaCO₃（Kg）	MgCO₃（Kg）
						0.3	0.6	0.3	0.3	0.09	0.09

先将丝状、粒状废杂铜配以硼合金、除杂溶剂投入炉内加热熔化完全，再投入不规则状废杂铜加热熔化，并用搅棒或捞渣瓢搅拌炉料，搅拌停止后捞出铁渣，最后投入稀土、锌锭、钙镁粉保温精炼，精炼温度为1020℃，精炼时间20分钟，再次捞渣。质量为10kg/块～100kg/块的不规则状废杂铜沿炉壁边轻轻滑入或用行车吊入或待炉膛内辅垫了一层炉料后再投入，当上批炉料熔化一半时，及时添加炉料。除渣前，用搅棒或捞渣瓢插入液下450mm分别从炉子前后左右搅拌20次，再从炉头到炉膛反复搅拌20次，然后再倾动炉体上、下6次，再重复搅拌。捞渣时，先用干木棍扒渣，再用捞渣瓢捞渣，捞渣瓢伸入铜液深小于6cm。

将模具装在石墨结晶器内并安装在连铸出口处，打开冷却水管阀门，保证进出水口无堵塞。连铸前保证铜水温度在995℃，循环冷却水温45℃，循环冷却水流量5m³/min，引拉速度3.1m/min。待黄铜棒材到达合适长度时，触动黄铜棒前端触发式开关按钮，熔炼炉前端的电锯自动运行，将黄铜棒材锯断。质检员检测棒材质量，合格后将棒材打包成品，送往下一个机加工工序。该方法所得黄铜棒材综合性能高，抗拉强度达290Mpa，延伸率大于20%。

Claims

1.一种废杂铜水平连铸生产铜棒合金材料的方法，包括废杂铜选料、配料、投料熔炼与精炼、取样检验以及水平连铸步骤，其特征在于：

所述废杂铜选料是按材料大小、形状分成丝状、粒状、不规则状，不规则状废杂铜过磁选机1～3次，丝状、粒状废杂铜过磁选机3～6次，选料完成后磁棒插入检查，每次磁棒上吸附屑<1g视为合格原料，

所述水平连铸是将熔炼炉内符合要求的黄铜液通过流道放流到熔炼炉下方的保温炉内，铜液在保温炉内静置20分钟后放流进行连铸操作，连铸前保证铜水温度在950～1000℃，采用石墨结晶器大流量循环水冷却，循环冷却水温40～45℃，循环冷却水流量4～5m³/min，引拉速度3～3.2m/min。

2.根据权利要求1所述的废杂铜水平连铸生产铜棒合金材料的方法，其特征在于：所述搅棒或捞渣瓢，是在除渣前用搅棒或捞渣瓢插入液下300～500mm分别从炉子前后左右搅拌5～20次，再从炉头到炉膛反复搅拌5～20次，然后再倾动炉体上、下5～6次，再重复搅拌。

3.根据权利要求1所述的废杂铜水平连铸生产铜棒合金材料的方法，其特征在于：捞渣时先用干木棍扒渣，再用捞渣瓢捞渣，捞渣瓢伸入铜液深小于5～6cm。

4.根据权利要求1所述的废杂铜水平连铸生产铜棒合金材料的方法，其特征在于：所述添加剂组合剂为晶体细化剂10%～17%、除杂溶剂22%～28%及保温覆盖剂55%～68%，晶体细化剂为稀土与硼合金的组分比为1:1，除杂溶剂为石墨粉14%～18%，冰晶石30%～36%、硼砂14%～18%、NaCl 14%～19%、CaCO₃或MgCO₃ 9%～28%，所述CaCO₃或MgCO₃两种化合物可以任意比例搭配。