CN104878237A - 一种黄铜屑熔炼剂及其用于黄铜屑熔炼的方法 - Google Patents
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Abstract
黄铜屑熔炼剂，由下述成分的重量百分比组成：助熔剂60~70，产气剂30~35，防潮剂0~5；助熔剂由35~55%氯化钠、30~45%氯化钾、冰晶石15~20%混合组成；产气剂由50~66%氟硅酸钠、17~33%氟硼酸钾、16~17%白云石混合组成；防潮剂为C16至C26的固态脂肪羧酸。熔炼剂与黄铜屑掺混投料熔炼，熔炼剂中的氟硅酸钠、氟硼酸钾经加热后分解产生气体促使油污、水汽等物质挥发并与黄铜屑分离，同时避免熔体氧化，减少熔体夹杂，熔炼剂中的碳酸钙、白云石在高温下分解产生气体上浮并再次带出熔体内残留的气体，与现有技术相比，黄铜屑熔炼渣量减幅达50%以上，金属回收率达95%以上。
Description
技术领域
本发明涉及有色合金熔炼领域，具体涉及针对黄铜屑熔炼用的熔炼剂及其使用方法。
技术背景
易切削黄铜因其具有极好的切削、钻孔性能，适用于自动车床、数控车床加工产品，如五金件、电气接插件、仪器仪表件等。在生产加工过程中有大量的黄铜屑产生。作为二次铜资源，黄铜屑的回收利用符合我国可持续发展战略。
车床加工产生的黄铜屑，表面含有大量的油质、水分以及其他杂质。一方面，造成黄铜再生熔炼过程中炉渣量大，金属损失严重，回收率低下；另一方面，促使熔体吸气、产生夹杂，影响熔体质量，最终导致铸件性能不良。
中国专利CN 101956076 A公开的“一种黄铜屑再生处理技术”，通过对黄铜屑进行预处理、脱氧、高温处理和细化处理等步骤，得到黄铜锭。该法采用滚筒烘干炉对黄铜屑进行烘干预处理，去除了黄铜屑表面的水分和大部分油污，避免了熔体大量吸气。但烘干过程为高温下进行，易在黄铜屑表面形成致密的氧化膜，一方面加大黄铜屑熔化难度，使产生的炉渣量大，夹带黄铜颗粒多，加剧金属损耗；另一方面，加大熔体中的氧化夹杂量，需要增加脱氧等后续熔体净化作业，劳动程度及成本加大。因此，急需一种简易高效的手段，达到提高黄铜屑熔炼的金属回收率并实现熔体净化。本发明通过开发一种针对黄铜屑再生熔炼用得高效熔剂及使用方法，以达到降低黄铜屑熔炼损耗，提高铸件质量的目的。
发明内容
本发明针对当前黄铜屑再生熔炼过程中存在的不足，旨在提供一种适用于黄铜屑再生黄铜的熔炼剂及使用方法，大幅减少黄铜屑熔炼过程中的金属损耗，并净化熔体，提高铸件质量。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种黄铜屑熔炼剂，其特征在于由下述成分的重量百分含量组成：
助熔剂 60~70，产气剂30~35，防潮剂0~5；
所述助熔剂由35~55%氯化钠（NaCl）、30~45%氯化钾（KCl）、冰晶石15~20%（Na3AlF6）混合组成；
所述产气剂由50~66%氟硅酸钠（Na2SiF6）、17~33%氟硼酸钾（KBF4）、16~17%白云石（CaMg(CO3)2）混合组成；
所述的防潮剂为C16至C26的固态脂肪羧酸，化学式为RCOOH。
作为改进，所述助熔剂由44~53%氯化钠（NaCl）、31~37%氯化钙（CaCl2）、冰晶石16~19%（Na3AlF6）混合组成。
作为改进，所述产气剂由45~57%氟硅酸钠（Na2SiF6）、20~29%氟硼酸钾（KBF4）、14~40%碳酸钙（CaCO3）混合组成。
所述的黄铜屑熔炼剂的各组分的颗粒度在20~60目间，各组分经干燥处理，按重量比混合均匀后包装即成为成品。
黄铜屑熔炼剂用于熔炼黄铜屑的方法，其特征在于包含以下几个步骤：
1、掺混：将上述配制的熔炼剂掺入至黄铜屑中混合均匀，熔炼剂的掺入量为黄铜屑重量的0.05~1.0%；
2、熔炼：将步骤1所得掺有熔炼剂的黄铜屑投入至熔炼炉中加热熔化，熔化过程中进行适当搅拌，待其熔化完全后，对黄铜液进行光谱化验，如光谱化验不符合黄铜牌号成分要求，则补加相应的合金元素并搅拌，直至达到相应牌号要求；
3、捞渣：待光谱化验合格后，控制黄铜液温度在980~1050℃，再用步骤1所用的熔炼剂均匀散布至炉渣表面，熔炼剂的加入量为黄铜屑原料投入量的0.025~0.5%，适当进行搅拌后，静置5~10min，进行捞渣作业。
所述的黄铜屑原料中油污含量占原料总重量的0~10%。
作为改进，步骤1中熔炼剂的掺入量为黄铜屑重量的0.1~0.5%。
作为改进，步骤3捞渣时黄铜液的温度为1000~1020℃，加入熔炼剂的量为黄铜屑投入量的0.05~0.25%。
本发明的技术方案中，熔剂与黄铜屑原料进行掺混后一同投料，熔剂中的氟硅酸钠（Na2SiF6）、氟硼酸钾（KBF4）经加热后（高于300℃）分解产生气体，促使黄铜屑原料中的油污、水汽等物质挥发并与黄铜屑分离，大幅降低油污及其高温裂解产物与黄铜屑高温反应几率，有效降低黄铜屑的表面氧化，降低损耗，减少渣量，同时产生的气体使黄铜屑原料中的固体杂质上浮，减少熔体夹杂，熔剂中的碳酸钙（CaCO3）、白云石（CaMg(CO3)2）在高温下（大于800℃）分解产生气体，在黄铜熔体中上浮并带出熔体内残留的气体，达到二次除气的目的。熔剂中的助熔剂，一方面能破坏黄铜屑表面的氧化层，促使未熔化的黄铜屑与黄铜熔体接触熔化，降低损耗，减少渣量；另一方面也能吸附熔体中的金属氧化物等夹杂，并一同上浮至熔体表面，起到精炼杂质的目的。
因此，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、与现有技术相比，采用本发明的黄铜屑再生熔炼用熔剂及使用方法，黄铜屑熔炼产生的炉渣量减幅达50%以上，金属回收率达95%以上。
2、具有良好的除气去杂精炼作用，采用本发明的黄铜屑再生熔炼用熔剂，无需进行烘干预处理、脱氧等作业，既能实现对熔体的除气、除杂等精炼效果，有效减少操作工序，同时也避免了烘干作业引起表面氧化而导致的炉渣量大等问题。
具体实施方式：
实施例1：黄铜屑熔炼剂的组成重量百分比为：15%氟硅酸钠（Na2SiF6），10%氟硼酸钾（KBF4），5%白云石（CaMg(CO3)2），25%氯化钠（NaCl），30%氯化钾（KCl），13%冰晶石（Na3AlF6），2%固态脂肪酸。上述各组分的颗粒度在20至60目间，各组分经干燥处理后混合均匀即得到成品。
使用方法：1）掺混：将100g上述配制的熔炼剂掺入至40kgC3602牌号的黄铜屑中混合均匀，其中黄铜屑中油污量占总量的6%；
2）熔炼：将步骤1所得掺有熔炼剂的40kg黄铜屑投入至中频熔炼炉中加热熔化，熔化过程中进行适当搅拌，待其熔化完全后，对黄铜液进行光谱化验，如光谱化验不符合C3602牌号要求，则补加相应的合金元素并搅拌，直至达到C3602牌号要求；
3）捞渣：待光谱化验合格后，控制黄铜液温度在1010℃，将50g配制的熔炼剂均匀散布至炉渣表面，适当进行搅拌后，静置10min，进行捞渣作业。
捞渣完毕后，进行浇注作业，并对所得铸锭和炉渣进行称重，其结果如表1所示：
表1 实施例1所得结果
| 黄铜屑投入重量 | 实际金属投入重量 | 炉渣重量 | 炉渣占实际金属投入重量比 | 铸锭重量 | 铸锭占实际金属投入重量比 |
| 40kg | 37.6kg | 1.6kg | 4.25% | 35.8kg | 95.2% |
注：实际金属投入量为黄铜屑投入量×（1-油污量），同下。
将所得铸锭切片，打磨，抛光，未发现气孔、硬质点等缺陷。
实施例2：黄铜屑熔炼剂的组成重量百分比为：20%氟硅酸钠（Na2SiF6），10%氟硼酸钾（KBF4），4%碳酸钙（CaCO3），35%氯化钠（NaCl），20%氯化钾（KCl），10%冰晶石（Na3AlF6），1%固态脂肪酸，上述各组分的颗粒度在20至60目间，各组分经干燥处理后混合均匀即得到成品。
使用方法：1）掺混：将80g上述配制的熔炼剂掺入至40kgHPb59-1牌号的黄铜屑中混合均匀，其中黄铜屑中油污量占总量的2%；
2）熔炼：将步骤1所得掺有熔炼剂的40kg黄铜屑投入至中频熔炼炉中加热熔化，熔化过程中进行适当搅拌，待其熔化完全后，对黄铜液进行光谱化验，如光谱化验不符合HPb59-1牌号要求，则补加相应的合金元素并搅拌，直至达到HPb59-1牌号要求；
3）捞渣：待光谱化验合格后，控制黄铜液温度在1020℃，将40g配制的熔炼剂均匀散布至炉渣表面，适当进行搅拌后，静置5min，进行捞渣作业。
捞渣完毕后，进行浇注作业，并对所得铸锭和炉渣进行称重，其结果如表2所示：
表2 实施例2所得结果
将所得铸锭切片，打磨，抛光，未发现气孔、硬质点等缺陷。
实施例3：黄铜屑熔炼剂的组成重量百分比为：20%氟硅酸钠（Na2SiF6），5%氟硼酸钾（KBF4），5%白云石（CaMg(CO3)2），30%氯化钠（NaCl），25%氯化钙（CaCl2），13%冰晶石（Na3AlF6），2%固态脂肪酸，上述各组分的颗粒度在20至60目间，各组分经干燥处理后混合均匀即得到成品。
使用方法：1）掺混：将1kg上述配制的熔炼剂掺入至300kgC3771牌号的黄铜屑中混合均匀，其中黄铜屑中油污量占总量的6%；
2）熔炼：将步骤1所得掺有熔炼剂的300kg黄铜屑投入至工频炉中加热熔化，熔化过程中进行适当搅拌，待其熔化完全后，对黄铜液进行光谱化验，如光谱化验不符合C3771牌号要求，则补加相应的合金元素并搅拌，直至达到C3771牌号要求；
3）捞渣：待光谱化验合格后，控制黄铜液温度在1010℃，将0.5kg配制的熔炼剂均匀散布至炉渣表面，适当进行搅拌后，静置5min，进行捞渣作业。
捞渣完毕后，进行浇注作业，并对所得铸锭和炉渣进行称重，其结果如表3所示：
表3 实施例3所得结果
将所得铸锭切片，打磨，抛光，未发现气孔、硬质点等缺陷。
实施例4：黄铜屑熔炼剂的组成重量百分比为：20%氟硅酸钠（Na2SiF6），10%氟硼酸钾（KBF4），5%碳酸钙（CaCO3），34%氯化钠（NaCl），20%氯化钙（CaCl2），10%冰晶石（Na3AlF6），1%固态脂肪酸，上述各组分的颗粒度在20至60目间，各组分经干燥处理后混合均匀即得到成品。
使用方法：1）掺混：将1.2kg上述配制的熔炼剂掺入至300kgC3604牌号的黄铜屑中混合均匀，其中黄铜屑中油污量占总量的2%；
2）熔炼：将步骤1所得掺有熔炼剂的300kg黄铜屑投入至工频熔炼炉中加热熔化，熔化过程中进行适当搅拌，待其熔化完全后，对黄铜液进行光谱化验，如光谱化验不符合C3604牌号要求，则补加相应的合金元素并搅拌，直至达到C3604牌号要求；
3）捞渣：待光谱化验合格后，控制黄铜液温度在1010℃，将0.5kg配制的熔炼剂均匀散布至炉渣表面，适当进行搅拌后，静置8min，进行捞渣作业。
捞渣完毕后，进行浇注作业，并对所得铸锭和炉渣进行称重，其结果如表4所示：
表4 实施例4所得结果
| 黄铜屑投入重量 | 实际金属投入重量 | 炉渣重量 | 炉渣占实际金属投入重量比 | 铸锭重量 | 铸锭占实际金属投入重量比 |
| 300kg | 294kg | 11kg | 3.7% | 281kg | 95.6% |
将所得铸锭切片，打磨，抛光，未发现气孔、硬质点等缺陷。
对比例1：所用熔炼剂为市售以碳酸钙（CaCO3）和萤石（CaF2）为主成分的蓬松型黄铜熔炼剂。操作方法：1）熔炼：将200g市售蓬松型黄铜熔炼剂与40kgHPb59-1牌号的黄铜屑（油污含量为2%）一同投入至工频熔炼炉中加热熔化，熔化过程中进行适当搅拌。待其熔化完全后，对黄铜液进行光谱化验，如光谱化验不符合HPb59-1牌号要求，则补加相应的合金元素并搅拌，直至达到HPb59-1牌号要求；
2）捞渣：待光谱化验合格后，控制黄铜液温度在1010℃，将80g市售蓬松型黄铜熔炼剂均匀散布至炉渣表面，适当进行搅拌后，静置8min，进行捞渣作业。
捞渣完毕后，进行浇注作业，并对所得铸锭和炉渣进行称重，其结果如表5所示：
表5 对比例1所得结果
| 黄铜屑投入重量 | 实际金属投入重量 | 炉渣重量 | 炉渣占实际金属投入重量比 | 铸锭重量 | 铸锭占实际金属投入重量比 |
| 40kg | 39.2kg | 2.8kg | 7.1% | 36.1kg | 92.1% |
将所得铸锭切片，打磨，抛光，表面存在少量气孔、硬质点等缺陷。
对比例2：所用熔炼剂为市售以碳酸钙（CaCO3）和萤石（CaF2）为主成分的蓬松型黄铜熔炼剂。操作方法：1）熔炼：将1.5kg市售蓬松型黄铜熔炼剂与300kgC3771牌号的黄铜屑（油污含量为6%）一同投入至工频熔炼炉中加热熔化，熔化过程中进行适当搅拌。待其熔化完全后，对黄铜液进行光谱化验，如光谱化验不符合C3771牌号要求，则补加相应的合金元素并搅拌，直至达到C3771牌号要求；
2）捞渣：待光谱化验合格后，控制黄铜液温度在1010℃，将1kg市售蓬松型黄铜熔炼剂均匀散布至炉渣表面，适当进行搅拌后，静置5min，进行捞渣作业。
捞渣完毕后，进行浇注作业，并对所得铸锭和炉渣进行称重，其结果如表6所示：
表6 对比例2所得结果
| 黄铜屑投入重量 | 实际金属投入重量 | 炉渣重量 | 炉渣占实际金属投入重量比 | 铸锭重量 | 铸锭占实际金属投入重量比 |
| 300kg | 282kg | 27kg | 9.6% | 251kg | 89% |
将所得铸锭切片，打磨，抛光，表面存在少量气孔、硬质点等缺陷。
对比例3：所用熔炼剂为市售以碳酸钙（CaCO3）和萤石（CaF2）为主成分的蓬松型黄铜熔炼剂。操作方法：1）烘干预处理，将油污含量为2%的C3604牌号的黄铜屑，用滚筒烘干炉烘干，得到烘干后的黄铜屑。
2）熔炼：将1.5kg市售蓬松型黄铜熔炼剂与300kg经烘干预处理的C3604牌号的黄铜屑一同投入至工频熔炼炉中加热熔化，熔化过程中进行适当搅拌。待其熔化完全后，对黄铜液进行光谱化验，如光谱化验不符合C3604牌号要求，则补加相应的合金元素并搅拌，直至达到C3604牌号要求；
3）捞渣：待光谱化验合格后，控制黄铜液温度在1010℃，将1kg市售蓬松型黄铜熔炼剂均匀散布至炉渣表面，适当进行搅拌后，静置5min，进行捞渣作业。
捞渣完毕后，进行浇注作业，并对所得铸锭和炉渣进行称重，其结果如表7所示：
表7 对比例3所得结果
| 黄铜屑投入重量 | 实际金属投入重量 | 炉渣重量 | 炉渣占实际金属投入重量比 | 铸锭重量 | 铸锭占实际金属投入重量比 |
| 300kg | 300kg | 34kg | 11.3% | 263kg | 87.7% |
将所得铸锭切片，打磨，抛光，表面未发现气孔，但存在较多硬质点。
Claims (10)
1.一种黄铜屑熔炼剂，其特征在于由下述成分的重量百分含量组成：
助熔剂 60~70，产气剂30~35，防潮剂0~5；
所述助熔剂由35~55%氯化钠、30~45%氯化钾、冰晶石15~20%混合组成；
所述产气剂由50~66%氟硅酸钠、17~33%氟硼酸钾、16~17%白云石混合组成；
所述的防潮剂为C16至C26的固态脂肪羧酸，化学式为RCOOH。
2.根据权利要求1所述的黄铜屑熔炼剂，其特征在于所述助熔剂由44~53%氯化钠、31~37%氯化钙、冰晶石16~19%混合组成。
3.根据权利要求1所述的黄铜屑熔炼剂，其特征在于所述产气剂由45~57%氟硅酸钠、20~29%氟硼酸钾、14~40%碳酸钙混合组成。
4.根据权利要求1所述的黄铜屑熔炼剂，其特征在于所述黄铜屑熔炼剂的组成重量百分比为：15%氟硅酸钠，10%氟硼酸钾，5%白云石，25%氯化钠，30%氯化钾，13%冰晶石，2%固态脂肪酸。
5.根据权利要求1所述的黄铜屑熔炼剂，其特征在于所述黄铜屑熔炼剂的组成重量百分比为：20%氟硅酸钠，10%氟硼酸钾，4%碳酸钙，35%氯化钠，20%氯化钾，10%冰晶石，1%固态脂肪酸。
6.根据权利要求1所述的黄铜屑熔炼剂，其特征在于所述黄铜屑熔炼剂的组成重量百分比为：20%氟硅酸钠，5%氟硼酸钾，5%白云石，30%氯化钠，25%氯化钙，13%冰晶石，2%固态脂肪酸。
7.根据权利要求1所述的黄铜屑熔炼剂，其特征在于所述黄铜屑熔炼剂的组成重量百分比为：20%氟硅酸钠，10%氟硼酸钾，5%碳酸钙，34%氯化钠，20%氯化钙，10%冰晶石，1%固态脂肪酸。
8.根据权利要求1所述的一种黄铜屑熔炼剂用于熔炼黄铜屑的方法，其特征在于包含以下几个步骤：
1、掺混：将上述配制的熔炼剂掺入至黄铜屑中混合均匀，熔炼剂的掺入量为黄铜屑重量的0.05~1.0%；
2、熔炼：将步骤1所得掺有熔炼剂的黄铜屑投入至熔炼炉中加热熔化，熔化过程中进行适当搅拌，待其熔化完全后，对黄铜液进行光谱化验，如光谱化验不符合黄铜牌号成分要求，则补加相应的合金元素并搅拌，直至达到相应牌号要求；
3、捞渣：待光谱化验合格后，控制黄铜液温度在980~1050℃，再用步骤1所用的熔炼剂均匀散布至炉渣表面，熔炼剂的加入量为黄铜屑原料投入量的0.025~0.5%，适当进行搅拌后，静置5~10min，进行捞渣作业。
9.根据权利要求8所述的一种黄铜屑熔炼剂用于熔炼黄铜屑的方法，其特征在于所述步骤1中熔炼剂的掺入量为黄铜屑重量的0.1~0.5%。
10.根据权利要求8所述的一种黄铜屑熔炼剂用于熔炼黄铜屑的方法，其特征在于所述步骤3捞渣时黄铜液的温度为1000~1020℃，加入熔炼剂的量为黄铜屑投入量的0.05~0.25%。
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