CN103509963A - 一种铜及铜合金熔铸时气孔控制的方法 - Google Patents

Abstract

一种铜及铜合金熔铸时气孔控制的方法，为了解决传统的铜合金冶炼时氢气很难排除及真空炉和预凝固法在生产中均存在限制并不能根除气孔的问题，本发明提供一种铜及铜合金熔铸时气孔控制的方法，利用提高氢的溶解度法解决上述问题，其解决问题的技术方案是：采用配料→熔炼→覆盖→转炉→提高氢溶解度→脱氧→铸造→铸锭锯切气孔检查的工艺流程，其中在提高氢溶解度环节采用脱氧的方式及添加元素的方法以提高氢的溶解度，控制气孔形成。采用本方法不但实施简单，而且可以较好的解决铜及铜合金铸锭的气孔问题，减少铸锭因气孔问题的报废量，提高产品的成品率，对钢铁的熔炼也有很好的指导意义。

Description

一种铜及铜合金熔铸时气孔控制的方法

技术领域

本发明涉及有色金属熔炼铸造生产领域，尤其是一种铜及铜合金熔铸时气孔控制的方法。

背景技术

铸造是一个非常古老的领域，最早可追溯到5000年前的青铜器生产。铸锭（件）的气孔作为铸件的主要缺陷，也一直困扰着铸造行业。关于该问题的解决也是困难重重。传统的解决办法是除气，将溶解在合金中的氢气除去，使其含量低于其溶解度，避免氢的析出以解决气孔问题，这种方法在铝合金上应用较多，主要是通入惰性气体，利用气泡的上浮，氢气在气泡内外的压力差的作用下，氢气被促使进入气泡内并上浮将氢气除去。但该方法在钢铁上，在铜合金上应用却困难重重，因为钢铁和铜合金的熔炼温度都比较高，能够作为通入惰性气体所用通气管子的材质问题很难解决，很少有能耐这麽高温度的材料。所以铜合金和钢铁合金铸件（锭）中存在的气孔问题一直比较突出，无法得到根本解决。还有一种方法是真空除气法，效果也很好，但真空炉都比较小，而且生产成本非常高，应用范围很小，对大铸件（锭）没有指导意义。再有就是预凝固法，该方法是通过合金液的反复熔化和凝固，每次凝固都析出一些气体，最终解决气孔问题，该方法效率极低，而且成本很高，也很难实现。

发明内容

为了解决传统的铜合金冶炼时氢气很难排除及真空炉和预凝固法在生产中均存在限制并不能根除气孔的问题，本发明提供一种铜及铜合金熔铸时气孔控制的方法，利用提高氢的溶解度法解决上述问题。

 所述的一种铜及铜合金冶炼时气孔控制的方法，其解决问题的技术方案是：采用配料→熔炼→覆盖→转炉→提高氢溶解度→脱氧→铸造→铸锭锯切气孔检查的工艺流程，其中在提高氢溶解度环节采用脱氧的方式及添加元素的方法以提高氢的溶解度，控制气孔形成。

所述的一种铜及铜合金熔铸时气孔控制的方法，其特征是：添加元素方法中所述的元素可以为镁、磷及镍或其合金。

本发明的有益效果是：不但实施简单，而且可以较好的解决铜及铜合金铸锭的气孔问题，减少铸锭因气孔问题的报废量，提高产品的成品率，对钢铁的熔炼也有很好的指导意义。

具体实施方式

 具体实施例1：纯铜T2、韧铜C1100气孔控制工艺流程控制：采取除氧以提高氢的溶解度的方法。

 纯铜T2铸锭因气孔报废率在10％左右，厚度在260mm以上的T2大铸锭气孔报废率达到60％以上，而韧铜C1100原料比较混杂，吸气厉害，因气孔报废率达到30％以上。这些合金都是由于氧高导致氢在合金中的溶解度急剧降低而引起气孔而报废的，适用于用脱氧提高氢的溶解度的方法。

   首先使用全旧料生产T2及韧铜C1100，待完全熔化后对熔体进行充分覆盖，以防止熔体和空气接触导致进氧；熔炼出炉温度达到1180～1200℃，转入保温炉进行保温，保温中加入大量的木炭进行覆盖脱氧和隔绝空气，木炭的作用一是保温、二是扩散脱氧，在其燃烧过程中产生CO与Cu₂O反应生成CO₂和Cu，从而达到降低氧含量的目的，然后加入Cu-P进行进一步脱氧，磷也有提高氢的溶解度的作用，通过充分脱氧，使合金的氧含量低于50ppm（百万分之五十）；然后进行溶剂保护或气体保护铸造以避免熔体再接触空气进氧；铸造完的铸锭进行锯切断面检查，观察是否有气孔。

采用除氧提高氢溶解度措施后，跟踪T2和韧铜C1100铸锭100块以上，发现有10％左右的铸锭存在底部气孔需要进行改切，通过改切后，气孔基本切除，可以判断为铸造时所用工具潮湿所致，与本方法无关。没有发现整块铸锭报废的，所以采取除氧以提高氢的溶解度的方法的效果是很明显的。

 具体实施例2：采取添加元素提高氢的溶解度法解决QSi3.5-3-1.5的气孔问题。

 合金杂质要求：Sn≤0.25％；Pb≤0.03％；Sb≤0.002％；P≤0.03％；Ni≤0.02％；As≤0.002％，杂质总和≤1.1％。

 由于合金中含硅3.5％，硅对氢的溶解度影响很大，显著降低氢在铜中的溶解度，因此该合金的气孔报废量很大，采取提高氢的溶解度法之前，生产该合金7炉，全部气孔报废。

硅是良好的脱氧剂，高硅青铜的氧含量很低，据检测，低于20ppm。因此通过脱氧以提高氢的溶解度的方法在该合金上实施，没有意义，所以针对该合金就要考虑采取加入能提高氢的溶解度的元素的方法。

 生产QSi3.5-3-1.5铸锭规格为直径φ245规格圆锭。首先按重量配料，采用50％紫铜旧料和50％阴极铜或全旧料生产，所有原料必须烘烤干燥后方能入炉，待熔化结束后，加煅烧木炭覆盖，以避免熔体暴露吸氢；然后将成分调整合格，出炉前，加入0.07～0.2％的镁，由于镁能大大提高氢在铜中的溶解度，随着镁含量的增加，氢在铜中的溶解度也大幅度提高，而且镁含量在该合金中不作要求。具体实施时，镁的加入量受原料结构、天气状况等的影响，若全用旧料时，适当减少镁的加入量，若天气潮湿时，适当增加镁的加入量。再一个就是根据铸锭锯切情况，如果本炉生产的铸锭，横向锯切后仍有气孔，则下一炉生产时，增大镁的加入量。

共实施10炉，3炉因气孔问题导致铸锭报废，2炉因铸锭底部有气孔，使铸锭成60％，其余5炉熔铸后的铸锭无气孔，全部切成成品铸锭，较采用该方法前效果明显。

Claims (2)

1. 一种铜及铜合金熔铸时气孔控制的方法，其特征是：采用配料→熔炼→覆盖→转炉→提高氢溶解度→脱氧→铸造→铸锭锯切气孔检查的工艺流程，其中在提高氢溶解度环节采用脱氧的方式及添加元素的方法以提高氢的溶解度，控制气孔形成。

2.根据权利要求1所述的一种铜及铜合金熔铸时气孔控制的方法，其特征是：添加元素方法中所述的元素可以为镁、磷及镍或其合金。