CN103484704A - 一种适用于合金元素易氧化的铜合金熔炼用的覆盖剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于铜合金加工技术领域，涉及一种适用于合金元素易氧化的铜合金熔炼用的覆盖剂及其应用；所述覆盖剂的组成及质量百分比为：硼砂50～80%碎玻璃20～50%；所述覆盖剂中的硼砂、碎玻璃为分别添加；所述覆盖剂的添加顺序为先添加碎玻璃，后添加硼砂，间隔不少于10分钟。本发明的覆盖剂可使普通熔炼替代真空熔炼，使含有易氧化元素的铜合金可以采用普通感应电炉设备进行熔炼生产，容易制备大规格铸锭及实现连续铸造，且熔炼的铜合金的合金质量更好。本发明涉及的覆盖剂具有成本低廉、环保节能的特点。

Description

一种适用于合金元素易氧化的铜合金熔炼用的覆盖剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种适用于合金元素易氧化的铜合金熔炼用的覆盖剂及其应用，属于铜合金加工技术领域。

背景技术

一般在铜及铜合金的熔炼加工过程中，特别是在熔炼CuCr等合金元素易氧化的合金时，需要使用覆盖剂。目前常用的覆盖剂，主要就是煅烧的木炭、鳞片石墨、碳黑等。这些覆盖剂虽然被工业化普遍使用，但是对于易氧化的合金元素的保护效果并不理想，合金元素氧化烧损严重，收得率很低，覆盖剂使用时的厚度一般达到10 – 20cm，不经济。特别是在非真空环境里，现有的覆盖剂难以达到技术质量要求，在大气环境下，含有易氧化合金元素的铜合金的熔炼生产无法保证产品质量。

因此，在铜合金的熔炼技术中，特别对于含有易氧化铬合金元素的铜合金，需要采用真空条件下熔炼。如果发明高效的覆盖剂，使得易氧化合金元素的铜合金可以实现非真空下的熔炼，将具有重大的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于合金元素易氧化的铜合金熔炼用的覆盖剂及其应用，使得易氧化类铜合金可以实现在大气环境条件下熔炼和铸造，解决含有易氧化合金元素的铜合金（如CuCr合金）只能在真空条件下熔炼的生产难题。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种适用于合金元素易氧化的铜合金熔炼用的覆盖剂，所述覆盖剂的组成及质量百分比为：  

硼砂      50～80%

碎玻璃    20～50%

所述覆盖剂的优选配比为：

硼砂      60～70%

碎玻璃    30～40%

所述覆盖剂中的硼砂、碎玻璃为分别添加；所述覆盖剂的添加顺序为先添加碎玻璃，后添加硼砂，间隔不少于10分钟。

所述覆盖剂熔融后，覆盖层厚度为1 - 2mm。

玻璃600℃软化，温度越高流动性越好。1200℃的熔炼环境下，加入碎玻璃后，迅速在熔体表面形成了薄薄的一层液态玻璃覆盖层，隔绝熔体和空气。硼砂含有结晶水，温度达到320 ℃时失却全部结晶水。后加入的硼砂由于高温迅速变成了用于覆盖的脱水硼砂。由于有玻璃的隔绝，挥发的结晶水不会污染熔体。玻璃的比重是2.2 g/cm³，硼砂含有结晶水时的比重是1.73g/cm³，小于玻璃的比重，漂浮在玻璃上面。当硼砂在高温下挥发失却全部结晶水后，其比重变为2.367g/cm³，大于玻璃的比重，沉到玻璃的下面。且由于硼砂的熔点是741℃，在1200℃的熔炼环境下，迅速熔化并形成液态覆盖层，成为用于覆盖的脱水硼砂。

本发明采用的碎玻璃是回购废旧的普通无色玻璃，对块状或粒度没有要求。普通玻璃化学主要成份是二氧化硅，添加某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃，不能使用，否则会增加熔体的杂质成分。

本发明的覆盖剂只需按上述质量百分比配重，不需要对原料进行粉碎或搅拌、过筛，混合均匀，也不需要将覆盖剂提前烘烤干燥。

本发明所述的覆盖剂，优先适用于铬青铜，也适用于合金元素易氧化的其它铜合金材料的熔炼过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明的覆盖剂可使普通熔炼替代真空熔炼。现有的熔炼技术中，含有易氧化元素的铜合金均采用真空感应电炉设备进行熔炼，真空熔炼使铜合金熔体隔绝空气，在熔炼过程中产生的氧化夹杂少，氧化渣少，铸锭缺陷少。但真空感应电炉设备也存在价格昂贵，生产条件要求苛刻，生产容量较小等缺点。

本发明的覆盖剂由于覆盖保护效果好，适用于在大气环境下采用普通感应电炉熔炼含有易氧化合金元素的铜合金。由于可以在大气环境下熔炼，使含有易氧化元素的铜合金可以采用普通感应电炉设备进行熔炼生产，容易制备大规格铸锭及实现连续铸造，且熔炼的铜合金的合金质量更好。

2、本发明的覆盖剂使熔炼的铜合金的合金质量更好。硼砂变成熔融状态均匀覆盖在铜合金液面上，减少合金元素的挥发和氧化，避免熔体由于氧化造成的夹杂及表面的氧化。由于硼砂具有较低的表面张力，熔融的硼砂可轻松地进入铸锭凝壳与结晶器内壁的缝隙中，在铸锭和结晶器内壁形成润滑液膜，减少了引锭阻力，也没有氧化物附着在结晶器壁上，避免了铸锭凝壳的拉裂现象，减少了表面夹杂、冷隔等缺陷。熔融的硼砂减缓了结晶器上部的冷却强度，使冷却主要集中在结晶器的下部和二次冷却区，导致纵向结晶效果显著，液穴比较浅，可提高铸造速度，改善铸锭表面的作用。另外，单质硼还是一种良好的变质剂，合金中含硼0.005 - 0.015%即可起到晶粒细化作用。

3、本发明的覆盖剂能去除熔炼的铜合金熔体中的熔渣。在冶金工业中，硼砂是良好的熔剂，具有净化熔体的作用，可以溶解熔体上方的氧化渣，扩大使用旧料的比例。硼砂在熔融状态下分解成偏硼酸钠和硼酐。加入硼砂后生成偏硼酸盐或熔渣，较重的金属由于氧化膜的消失而下沉到金属中，使熔渣迅速消失。硼砂之所以能够吸附熔渣及非金属夹杂物，是由于硼砂中含有大量活性金属离子钠，使硼砂液态的表面张力远远小于氧化膜的表面张力，也小于液体的浮力，所以夹杂物可顺利上浮到硼砂液体层中，与硼酐反应生成低熔熔盐，达到去除熔体熔渣的作用。采用硼砂覆盖时，熔融的硼砂导热性比气体大而比金属小，覆盖在液面上具有保温作用，有利于熔渣上浮。

4、本发明采用“超薄覆盖”技术。覆盖剂熔融后，覆盖层厚度仅为1 - 2mm，而其他覆盖剂由于流动性差，烧损厉害，稳定性差，导致其覆盖厚度很难达到如此薄的水平。覆盖剂的用量可根据感应电炉内熔体的表面积计算。由于本发明制成的覆盖剂无挥发性、稳定性好，在铜合金熔炼过程中损失很少，连续熔炼生产作业，只需补充少量覆盖剂即可。

玻璃可调节覆盖剂的粘稠度，起到一定程度的稀释硼砂的作用。玻璃是一种透明的无规则结构的非晶态固体物质，在熔融时形成连续网络结构。玻璃不是纯晶体，没有固定熔点，600度软化，温度越高流动性越好。由于软化后的玻璃流动性极好，本发明的覆盖剂能在熔炼过程中形成很薄的一层覆盖层，该覆盖层比较严密，没有漏洞，能在熔体与空气之间起到很好的隔绝作用。

5、本发明使用的覆盖剂成本低廉、环保节能。本发明使用的覆盖剂挥发不易，在铜合金熔炼条件下，不产生挥发烟气，并降低熔炼合金表面的热量损失，无污染、节能耗。由于玻璃的成分主要是二氧化硅，而二氧化硅是很难自然分解的，保持使用的稳定性。

硼砂是本发明中覆盖剂的主要成分。硼砂可提高熔体的流动性，降低铸造温度，节约能耗，延长感应电炉的寿命，保护熔沟不堵塞。另外，本发明覆盖剂还能在流入结晶器内壁后起润滑作用，提高铸造效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例l

生产第一炉3吨合金元素易氧化的铬青铜合金时，取8kg碎玻璃放入感应电炉，抛洒在铜合金熔体上面，10分钟后，取17kg硼砂放入感应电炉，抛洒在铜合金熔体和玻璃覆盖层上面。

实施例2

生产第二炉并连续生产后续的3吨合金元素易氧化的铬青铜合金时，取2kg碎玻璃放入感应电炉，抛洒在铜合金熔体上面，10分钟后，取3.5kg硼砂放入感应电炉，抛洒在铜合金熔体和玻璃覆盖层上面。

使用方法及效果：

熔炼铜合金的设备采用大容量工频有芯感应电炉，可以在大气环境下熔炼合金元素易氧化的铜铬等合金。原材料为电解铜板、金属铬或铜铬中间合金等。采用本发明的铜合金熔炼用的覆盖剂进行底层覆盖。一般情况下，采用本发明的覆盖剂熔炼铬青铜等合金，易氧化的铬等元素的收得率达到90%以上。说明本发明的覆盖剂覆盖效果很好，可以保护铜合金中铬等极易氧化的元素，在大气环境下熔炼时极少氧化、收得率很高，降低熔炼成本。

本发明熔融的覆盖剂不仅使空气与铜液分开，防止铜液氧化，该覆盖剂还很少粘黏炉壁，且能防止感应电炉熔沟出现堵塞、缩小、蚀大的现象。本发明的覆盖剂无公害，安全环保，使用操作方便，价格低廉。

本发明覆盖剂的覆盖层厚度仅为1 - 2mm，可方便观察熔炼熔体状况。覆盖剂用量省，补充量少。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于合金元素易氧化的铜合金熔炼用的覆盖剂，其特征在于：所述覆盖剂的组成及质量百分比为：

硼砂      50～80%

碎玻璃    20～50%。

2.根据权利要求1所述的一种，其特征在于：所述覆盖剂的质量百分比为：

硼砂      60～70%

碎玻璃    30～40% 。

3.权利要求1所述的一种适用于合金元素易氧化的铜合金熔炼用的覆盖剂的应用，其特征在于：所述覆盖剂中的硼砂、碎玻璃为分别添加；所述覆盖剂的添加顺序为先添加碎玻璃，后添加硼砂，间隔不少于10分钟。

4.根据权利要求3所述的一种适用于合金元素易氧化的铜合金熔炼用的覆盖剂的应用，其特征在于：所述覆盖剂熔融后，覆盖层厚度为1 - 2mm。

5.根据权利要求3所述的一种适用于合金元素易氧化的铜合金熔炼用的覆盖剂的应用，其特征在于：所述的覆盖剂优先适用于铬青铜，也适用于合金元素易氧化的其它铜合金材料的熔炼过程。