CN103509968B - 一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭的制作工艺 - Google Patents
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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.电炉熔化,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
技术领域
本发明涉及一种金属材料制作工艺,具体涉及一种重力铸造专用低铅环保黄铜合金锭的制作工艺。
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的制作工艺。
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,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.电炉熔化:
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,至紫铜完全熔化;
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,至废料完全熔化;
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;至完全熔化;
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,至完全熔化;
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CaliforniaAssemblyBill1953(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,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.电炉熔化:
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,至紫铜完全熔化;
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,至废料完全熔化;
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;至完全熔化;
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,至完全熔化;
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 (1)
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%;其制作工艺,包括以下步骤:
a.配投料:
配主料:采用180k W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.电炉熔化:
加紫铜:每炉按25%-35%投料,工频炉电压380V,分批加入紫铜,每次不超过300kg,至紫铜完全熔化;
加黄铜废料:每炉按45%-55%投料,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,至废料完全熔化;
加锌:因铜废料中含有一定的锌、铝、铋,故每炉投料以配料单实际需求为准,锌投料15%-25%,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;至完全熔化;
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,至完全熔化;
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;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;
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