CN103509968A - 一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭，其特征在于：包含铜Cu60.0-61.5wt％、铅Pb0.20wt％、铝Al0.6-0.7wt％、锡Sn0.05-0.15wt％、铁Fe0.05-0.15wt％、镍Ni0.05-0.15wt％、硼B8-12PPM、铋Bi0.5-0.7wt％、锌Zn余量和不可避免的杂质0.2wt％。其制作工艺依次为：a.配投料，b.电炉融化，c.除气除渣，d.化验，e.补料，f.精炼，g.检验，h.静置，i.浇铸，j.检验入仓。本发明与现有技术相比的优点是：按上述配方及制作工艺生产的低铅黄铜锭，适合于水暖卫浴重力铸造，用铋代替铅，具有优良的铸造、机械加工、抛光、电镀性能；配料及制作工艺合理、成本低，易加工清洁环保。

Description

一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭及其制作工艺

技术领域

本发明涉及一种金属，具体涉及一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭及其制作工艺。

背景技术

水暖五金黄铜铸件生产工序：黄铜锭→铸造→机械加工→抛光→电镀；目前，水暖五金行业铸造件使用的原材料(黄铜锭)没有固定的成分(牌号)规定，各铸造厂家根据自己的经验要求配方，而水暖厂家的技术能力参差不齐，对原材料(黄铜锭)配方没有一个通用可行的方案，直接影响黄铜铸件加工及使用性能。

发明内容

本发明是为了解决上述不足，提供了一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭及其制作工艺。

本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭，其特征在于：包含铜Cu60.0-61.5wt％、铅Pb0.20wt％、铝Al0.6-0.7wt％、锡Sn0.05-0.15wt％、铁Fe0.05-0.15wt％、镍Ni0.05-0.15wt％、硼B8-12PPM、铋Bi0.5-0.7wt％、锌Zn余量和不可避免的杂质0.2wt％。

所述黄铜锭维氏硬度90-110HV；抛光检验为每块铜锭断面杂质不多于2点(每点直径小于0.2mm)；

所述黄铜锭微观金相：用金相显微镜观察，放大200倍，平均晶粒直径小于50μm；显微组织中α相含量大于50％，晶粒大小均匀、呈颗粒状分布，无严重的树枝状结晶，显微组织无夹渣，无团状聚集，无晶界偏聚；

所述黄铜锭浇杯实验：光滑组织致密，流动性好；

所述黄铜锭收缩杯实验：收缩深度小于35mm，内壁光滑。

一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭的制作工艺，包括以下步骤：

a.配投料：

配主料：采用180KW工频电炉熔铜；按每炉熔铜1800kg配料，紫铜、锌、铝总重控制在50％，具体为：紫铜29％-32％、锌18％-21％、铝0.4％-0.5％，剩余的50％为回收的低铅黄铜废料，按标准成份废料与新料搭配使用；因熔炼中低熔点金属(锌)烧损会导致铜含量增高，故初次配料时铜Cu控制在60.3％-60.5％；其它如铝Al为0.5％-0.7％、锡Sn为0.05％-0.15％、铁Fe为0.05％-0.15％、镍Ni为0.05％-0.15％、铋Bi为0.5％-0.7％分别为按中值配料；因铜废料中含硼B，故在配料时硼不做控制，在后续熔炼时加入硼砂，控制在中值10ppm；在其它成份确定后，锌Zn为余量，不可高于39％；

配辅料：0.4kg镁锭Mg，3kg硼砂，4kg除气除渣剂，1kg工业盐NaCl，10kg石头(主成分是碳酸钙、石英及粘土)；

b.电炉融化：

加紫铜：每炉按25％-35％投料，最佳取30％，工频炉电压380V，分批加入紫铜，每次不超过300kg，至紫铜完全融化；

加黄铜废料：每炉按45％-55％投料，最佳取50％，工频炉电压380V，分批加入黄铜废料，每批料下炉后及时搅拌以加速熔化，减少损耗；每次加入熔炉的废料重量不能超过150KG，至废料完全融化；

加锌：因铜废料中含量一定的锌、铝、铋，故每炉投料以配料单实际需求为准，锌投料15％-25％，最佳取20％，工频炉电压150V，分2批加入，每次加入所配锌锭重量的一半，防止锌挥发损耗；至完全融化；

c.除气除渣：工频炉电压380V，加入2kg硼砂、4kg除气除渣剂，压入铜水内部连续充分搅拌约10分钟；连续高电压380V，使熔炉内铜水翻滚，喷火造渣2-3分钟(温度1100-1200℃)；低压180V，静置2-3分钟，让铜水内炉灰、杂质上浮，并除去铜水表面的炉灰炉渣；将铅、铝压入铜水内部，至完全融化；

d.化验：工频炉电压180V，彻底搅拌2-3分钟，取炉中部位置铜水样，送到实验室用光谱仪化验铜水的化学成份；

e.补料：根据成份化验单，对于成份不符合标准要求的，补入所需的铝、锌、铋，加入镁锭(镁有除氧作用，并使铜锭表面呈金黄色)；如硼B成份没在8-12ppm范围内，则在后续精炼时加入硼砂(最佳值10ppm)；补入原料后，升温工频炉电压380V，搅拌至加入的原料至完全熔化，打灰渣；

f.精炼：工频炉电压380V，加入1kg硼砂、1kg工业盐(NaCl)、10kg石头，压入铜水内精炼约5-8分钟，保持高压380V至铜水翻滚、喷火；喷火后停电静置2-3分钟；

g.检验：工频炉电压210V，取样做浇杯实验、收缩杯实验、化验成份、断面抛光检验；若成份不合格，补入相应材料，其他项不合格则需再次精炼；

h.静置：所有项检验合格后，停电静置8-10分钟；把铜水表面灰渣打捞出来；

i.浇铸：工频炉电压150V，模具必须清理干净无水分，浇铸后需除去铜水表面浮渣；每炉留200-300mm深度的铜水，便于留住密度大于铜水下沉的杂质，以及为后续熔炼留足够的底水；

j.检验入仓：将最后一条铜锭锯切抛光；合格的进仓。

本发明与现有技术相比的优点是：按上述配方及制作工艺生产的低铅黄铜锭，适合于水暖卫浴重力铸造，用铋代替铅，具有优良的铸造、机械加工、抛光、电镀性能；配料及制作工艺合理、成本低，易加工清洁环保；且符合美国法令California AssemblyBill 1953(即AB1953)规定含铅小于0.25％的要求，可以用此铜锭做原材料可生产销往美国、加拿大及有低铅要求的国家或地区的水暖卫浴相关产品。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详述：

一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭，其特征在于：包含铜Cu60.0-61.5wt％、铅Pb0.20wt％、铝Al0.6-0.7wt％、锡Sn0.05-0.15wt％、铁Fe0.05-0.15wt％、镍Ni0.05-0.15wt％、硼B8-12PPM、铋Bi0.5-0.7wt％、锌Zn余量和不可避免的杂质0.2wt％。

如图1所示，一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭的制作工艺，包括以下步骤：

a.配投料：

配主料：采用180KW工频电炉熔铜；按每炉熔铜1800kg配料，紫铜、锌、铝总重控制在50％，具体为：紫铜29％-32％(最优为30％)、锌18％-21％(最优为20％)、铝为0.4％-0.5％(最优为0.5％)，剩余的50％为回收的低铅黄铜废料，按标准成份废料与新料搭配使用；因熔炼中低熔点金属(锌)烧损会导致铜含量增高，故初次配料时铜Cu控制在60.3％-60.5％；其它如铝Al为0.5％-0.7％(最优为0.65％)、锡Sn为0.05％-0.15％(最优为0.10％)、铁Fe为0.05％-0.15％(最优为0.10％)、镍Ni为0.05％-0.15％(最优为0.10％)、铋Bi为0.5％-0.7％(最优为0.6％)分别为按中值配料(具体含量跟据原料中各元素的含量而定，保证符合标准范围，可多或可少)；因铜废料中含硼B，故在配料时硼不做控制，在后续熔炼时加入硼砂，控制在中值10ppm；在其它成份确定后，锌Zn为余量，不可高于39％；

配辅料：0.4kg镁锭Mg，3kg硼砂，4kg除气除渣剂，1kg工业盐NaCl，10kg石头(主成分是碳酸钙、石英及粘土)；

b.电炉融化：

加紫铜：每炉按25％-35％投料，最佳取30％，工频炉电压380V，分批加入紫铜，每次不超过300kg，至紫铜完全融化；

加黄铜废料：每炉按45％-55％投料，最佳取50％，工频炉电压380V，分批加入黄铜废料，每批料下炉后及时搅拌以加速熔化，减少损耗；每次加入熔炉的废料重量不能超过150KG，至废料完全融化；

加锌：因铜废料中含量一定的锌、铝、铋，故每炉投料以配料单实际需求为准，锌投料15％-25％，最佳取20％，工频炉电压150V，分2批加入，每次加入所配锌锭重量的一半，防止锌挥发损耗；至完全融化；

c.除气除渣：工频炉电压380V，加入2kg硼砂、4kg除气除渣剂，压入铜水内部连续充分搅拌约10分钟；连续高电压380V，使熔炉内铜水翻滚，喷火造渣2-3分钟(温度1100-1200℃)；低压180V，静置2-3分钟，让铜水内炉灰、杂质上浮，并除去铜水表面的炉灰炉渣；将铅、铝压入铜水内部，至完全融化；

d.化验：工频炉电压180V，彻底搅拌2-3分钟，取炉中部位置铜水样，送到实验室用光谱仪化验铜水的化学成份；

e.补料：根据成份化验单，对于成份不符合标准要求的，补入所需的铝、锌、铋，加入镁锭(镁有除氧作用，并使铜锭表面呈金黄色)；如硼B成份没在8-12ppm范围内，则在后续精炼时加入硼砂(最佳值10ppm)；补入原料后，升温工频炉电压380V，搅拌至加入的原料至完全熔化，打灰渣；

f.精炼：工频炉电压380V，加入1kg硼砂、1kg工业盐(NaCl)、10kg石头，压入铜水内精炼约5-8分钟，保持高压380V至铜水翻滚、喷火；喷火后停电静置2-3分钟；

g.检验：工频炉电压210V，取样做浇杯实验、收缩杯实验、化验成份、断面抛光检验；若成份不合格，补入相应材料，其他项不合格则需再次精炼；

h.静置：所有项检验合格后，停电静置8-10分钟；把铜水表面灰渣打捞出来；

i.浇铸：工频炉电压150V，模具必须清理干净无水分，浇铸后需除去铜水表面浮渣；每炉留200-300mm深度的铜水，便于留住密度大于铜水下沉的杂质，以及为后续熔炼留足够的底水；

j.检验入仓：将最后一条铜锭锯切抛光；合格的进仓。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭，其特征在于：包含铜Cu60.0-61.5wt％、铅Pb0.20wt％、铝Al0.6-0.7wt％、锡Sn0.05-0.15wt％、铁Fe0.05-0.15wt％、镍Ni0.05-0.15wt％、硼B8-12PPM、铋Bi0.5-0.7wt％、锌Zn余量和不可避免的杂质0.2wt％。

2.根据权利要求1所述的一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：

a.配投料：

配主料：采用180KW工频电炉熔铜；按每炉熔铜1800kg配料，紫铜、锌、铝总重控制在50％，具体为：紫铜29％-32％、锌18％-21％、铝0.4％-0.5％，剩余的50％为回收的低铅黄铜废料，按标准成份废料与新料搭配使用；因熔炼中低熔点金属锌烧损会导致铜含量增高，故初次配料时铜Cu控制在60.3％-60.5％；其它如铝Al为0.5％-0.7％、锡Sn为0.05％-0.15％、铁Fe为0.05％-0.15％、镍Ni为0.05％-0.15％、铋Bi为0.5％-0.7％分别为按中值配料；因铜废料中含硼B，故在配料时硼不做控制，在后续熔炼时加入硼砂，控制在中值10ppm；在其它成份确定后，锌Zn为余量，不可高于39％；

配辅料：0.4kg镁锭Mg，3kg硼砂，4kg除气除渣剂，1kg工业盐NaCl，10kg石头；

b.电炉融化：

加紫铜：每炉按25％-35％投料，最佳取30％，工频炉电压380V，分批加入紫铜，每次不超过300kg，至紫铜完全融化；

加黄铜废料：每炉按45％-55％投料，最佳取50％，工频炉电压380V，分批加入黄铜废料，每批料下炉后及时搅拌以加速熔化，减少损耗；每次加入熔炉的废料重量不能超过150KG，至废料完全融化；

加锌：因铜废料中含量一定的锌、铝、铋，故每炉投料以配料单实际需求为准，锌投料15％-25％，最佳取20％，工频炉电压150V，分2批加入，每次加入所配锌锭重量的一半，防止锌挥发损耗；至完全融化；

c.除气除渣：工频炉电压380V，加入2kg硼砂、4kg除气除渣剂，压入铜水内部连续充分搅拌约10分钟；连续高电压380V，使熔炉内铜水翻滚，喷火造渣2-3分钟，温度1100-1200℃；低压180V，静置2-3分钟，让铜水内炉灰、杂质上浮，并除去铜水表面的炉灰炉渣；将铅、铝压入铜水内部，至完全融化；

d.化验：工频炉电压180V，彻底搅拌2-3分钟，取炉中部位置铜水样，送到实验室用光谱仪化验铜水的化学成份；

e.补料：根据成份化验单，对于成份不符合标准要求的，补入所需的铝、锌、铋，加入镁锭；如硼B成份没在8-12ppm范围内，则在后续精炼时加入硼砂，最佳值10ppm；补入原料后，升温工频炉电压380V，搅拌至加入的原料至完全熔化，打灰渣；

f.精炼：工频炉电压380V，加入1kg硼砂、1kg工业盐NaCl、10kg石头，压入铜水内精炼约5-8分钟，保持高压380V至铜水翻滚、喷火；喷火后停电静置2-3分钟；

g.检验：工频炉电压210V，取样做浇杯实验、收缩杯实验、化验成份、断面抛光检验；若成份不合格，补入相应材料，其他项不合格则需再次精炼；

h.静置：所有项检验合格后，停电静置8-10分钟；把铜水表面灰渣打捞出来；

i.浇铸：工频炉电压150V，模具必须清理干净无水分，浇铸后需除去铜水表面浮渣；每炉留200-300mm深度的铜水，便于留住密度大于铜水下沉的杂质，以及为后续熔炼留足够的底水；

j.检验入仓：将最后一条铜锭锯切抛光；合格的进仓。