CN106636696A - 一种黄铜熔炼装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黄铜熔炼装置及方法，包括：密闭箱体，包括箱本体和箱盖体；设置在所述密闭箱体内的熔炼炉，用于熔炼黄铜；与所述密闭箱体连通的抽真空装置，用于在所述密闭箱体内形成真空环境；与所述熔炼炉连接的保温炉，用于盛放从所述熔炼炉排出的黄铜。与现有技术相比，本发明提供的黄铜熔炼装置中在熔炼炉外部设置有密闭箱体，然后通过抽真空装置可以使密闭箱体在熔炼黄铜的过程中保持真空环境，与直接在大气环境中熔炼相比，真空环境可以去除空气中的氧，防止氧化，可以显著降低黄铜中的含氧量和含氢量，提高了黄铜密度和性能。

Description

一种黄铜熔炼装置及方法

技术领域

本发明涉及有色金属熔炼技术领域，具体涉及一种黄铜熔炼装置。

背景技术

黄铜是由铜和锌组成的“合金”，只包含铜、锌两种成分的黄铜称为普通黄铜，如果掺杂有其他元素则称为特殊黄铜，如掺杂有铅、锡、锰、镍、铁或硅等。黄铜具有较强的耐磨性能，特殊黄铜则强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强、良好的切屑加工性能和机械性能。黄铜在很多领域都得到了广泛的应用，例如可用于热交换器和冷凝器、低温管路、海底运输管、耐压设备等。

铜在熔炼的过程中，容易氧化和吸气。因此，现有技术中，在熔炼铜合金时通常会设置空气隔离、脱氧处理、除气处理等工艺。其中，空气隔离通常是用木炭、碎玻璃、苏打和硼砂等熔剂覆盖铜合金表面，使之与空气隔离。在脱氧处理中，为了防止铜氧化生成极易降低材料塑形的Cu₂O，在熔炼普通黄铜和铝青铜以外的铜合金时，需采用含磷(8－14)％的磷铜驼羊，即用磷将Cu₂O中的Cu还原。对于普通黄铜等，则由于Zn本身就是脱氧剂，不需要另加脱氧剂，这样则导致普通黄铜熔炼时，往往忽视掉了引入黄铜中的氧。在除气处理中，通常采用沸腾法除气，因为Zn的沸点为907℃，在高于907℃的温度下熔炼时，Zn蒸汽泡的逸出会将液态黄铜中的气体带出。

上述现有技术存在的问题在于，由于是在空气环境进行熔炼，因此不可避免的会存在氧化的问题。尤其是对于普通黄铜，由于Zn更易吸氧，因此不但会导致黄铜成分发生变化，而且从根本上也不能解决氧化的问题。

考虑到现有技术中在熔炼黄铜中存在氧化问题，可以考虑从熔炼装置上进行改进，以便从根本上避免黄铜在熔炼过程中所带来的氧化等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种黄铜熔炼装置，以解决现有技术中存在黄铜熔炼过程中容易导致的氧化问题。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种黄铜熔炼装置，包括：

密闭箱体，包括箱本体和箱盖体；

设置在所述密闭箱体内的熔炼炉，用于熔炼黄铜；

与所述密闭箱体连通的抽真空装置，用于在所述密闭箱体内形成真空环境；

与所述熔炼炉连通的保温炉，用于盛放从所述熔炼炉排出的黄铜。

优选的，所述抽真空装置的入口设置在所述箱本体的上部。

优选的，所述抽真空装置包括依次连通的冷却装置、过滤装置和真空泵，所述冷却装置与所述密闭箱体连通。

优选的，所述黄铜熔炼装置还包括设置在所述熔炼炉上方的机械搅拌装置。

优选的，所述机械搅拌装置包括搅拌桨叶、控制所述搅拌桨叶上下移动的控制单元。

优选的，所述保温炉设置在所述密闭箱体内部。

优选的，所述保温炉设置有接晶器。

优选的，还包括排渣管道，所述排渣管道的进料端设置在所述熔炼炉的上部。

优选的，在箱盖体上还设置有人工搅拌装置。

本发明还提供了一种根据所述的黄铜熔炼装置熔炼黄铜的方法：包括以下步骤：

在密闭空间中，使黄铜原料在熔炼炉熔化；

在熔融黄铜表面覆盖木炭；

向熔融黄铜中加入Cu－P中间合金脱氧；

待加入的中间合金融化后，用高纯氮气或者氩气作为载气，向熔融黄铜中吹入黄铜精炼剂；

取样检测符合预定标准后，将熔融黄铜升温后出炉到保温炉。

本发明提供一种黄铜熔炼装置，与现有技术相比，本发明提供了一个密闭箱体作为整体的反应空间，然后将熔炼炉放置在所述的密闭空间中，密闭空间则连通有抽真空装置。这样，在熔炼黄铜的过程中，通过所述的抽真空装置为所述的密闭空间提供真空环境，去除或降低空气成分，有助于防止或减少黄铜氧化。与直接在大气环境中熔炼相比，真空环境中熔炼的黄铜的含氧量和含氢量显著降低，黄铜的密度和性能都得到了显著的提高。

附图说明

图1为本发明提供的黄铜熔炼装置的一种实施方式示意图；

图2为本发明提供的黄铜熔炼装置的又一种实施方式示意图。

具体实施方式

请参见图1，为本发明提供的黄铜熔炼装置的一种实施方式的示意图。按照本发明，所述的黄铜熔炼装置包括密闭箱体11，所述密闭箱体包括箱盖体11a和箱本体11b。密闭箱体11采用本领域技术人员熟悉的材质如不锈钢制成。对于密闭箱体11的形状本发明并无特别的限制；在本实施方式中，箱盖体11a为弧面状，在箱本体11b内设置有熔炼炉12，所述熔炼炉12用于熔炼黄铜，熔炼炉12的顶部与箱盖体11a预留一部分空间11c。与所述密闭箱体11连通有抽真空装置13，所述抽真空装置13的入口设置在熔炼炉12上部靠近箱本体11b上部的位置上，也可以设置在箱盖体11a上。这样，当启动抽真空装置13后，在密闭箱体11内形成真空环境，将密闭箱体11及熔炼中产生的所有气体排出，尤其是可以排出空气中的氧成分，防止氧污染黄铜合金。

本发明所述的黄铜熔炼装置，可以用于冶炼普通黄铜，也可以冶炼特殊黄铜，如铅黄铜等，对此本发明并无特别的限制。

所述的抽真空装置13可以包括依次连通的冷却装置13a、过滤器13b、真空泵13c；冷却装置13a再与所述密闭箱体11连通，冷却装置13a可以使用本领域技术人员熟知的冷却油进行冷却。在熔炼的过程中，开启抽真空装置13后，将密闭箱体11内的高温气体抽送到冷却装置13a进行冷却，经过冷却后的气体再经由过滤装置13b进行过滤，去除其中的杂质，然后由真空泵13c将冷却后的气体抽走；在箱体11内形成真空环境。对于真空泵的数量，本发明并无特别的限制，可以根据真空度的需要进行设置，在本实施方式中，设置有三个串联连通的真空泵；多个真空泵的连通方式也不限于串联，也可以根据实际需要设置有并联或者串联和并联混合的结构。

按照本发明，在所述箱盖体上，设置有机械搅拌装置15，所述机械搅拌装置采用竖直的方式安装在正对着熔炼炉顶部的位置上。在本实施方式中，机械搅拌装置15包括一个可以竖直上下活动的搅拌桨叶15a，及控制搅拌桨叶上下移动的控制单元(未示出)，搅拌桨叶15a设置成上下活动的目的在于:可以根据工艺要求进行调整其位置，即当需要对熔融的黄铜进行搅拌时，将搅拌桨叶15a向下调整到熔融的黄铜内部；当不需要对熔融的黄铜进行搅拌时，将搅拌桨叶15a向上调整到远离熔融的黄铜的上部位置上。按照本发明，在对熔炼黄铜的过程中，为了方便排渣，在箱盖体进一步设置有伸入到密闭箱体内的人工搅拌棒14，设置人工搅拌棒14的目的在于可以通过手工的方式对熔融的黄铜进行搅拌，尤其对搅拌机械装置15搅拌不到的位置。

按照本发明，在所述箱盖体11a上，进一步设置有原料加入口11d，原料加入口通过原料加入阀进行控制开闭，从所述原料加入口11d内向熔炼炉中添加黄铜原料，如黄铜碎渣等。如果不需要添加原料，则保持原料加入阀的关闭状态，以在内部形成或保持密闭空间。为了方便观察熔炼炉中的情况，在所述箱盖体11a上，进一步设置有至少一个观察孔11e，观察孔设置有透明或透明的耐高温玻璃，可以观察炉内的反应状况。对于观察孔的数量，本发明并无特别的限制，可以为一个或者多个。按照本发明，箱盖体11a和箱本体11b可以设置成双层壳体。

按照本发明，熔炼炉可以使用本领域技术人员熟知的用于熔炼黄铜的反应炉，如电加热的工频炉等，对此本发明并无特别的限制。在熔炼炉的上部位置，设置有出渣口16，出渣口16通过出渣管道连通到密闭箱体的外部，并且设置有渣口阀；当需要排渣的时候，打开渣口阀，从熔炼炉中排出废渣。当不需要排渣时，关闭渣口阀，在箱体内部形成密闭空间。

按照本发明，所述的黄铜熔炼装置进一步设置有保温炉17，保温炉17的作用在于把熔炼好的熔融黄铜排出进行保温，保温炉设置有接晶装置18，用于形成铜锭。保温炉17设置在靠近熔炼炉下面的位置上。在本实施方式中，保温炉17和接晶器均设置在了密闭箱体11内，接晶器的出口设置在密闭箱体11外侧。保温炉17和熔炼炉通过出料管连通，在出料管上设置有出料阀门，用于控制出料。

图2为本发明提供的黄铜熔炼装置的第二种实施方式的示意图，与图1第一种实施方式的区别在于，在本实施方式中，保温炉和接晶器均设置在了密闭箱体的外侧，也能够实现本发明。

以下描述本发明提供的黄铜熔炼装置的工作方法，取含铜：锌比例约为9:1左右的黄铜渣、黄铜碎屑从原料加入口中加入到熔炼炉中进行熔化，并在熔融黄铜表面覆盖一层木炭，木炭的用量为每吨铜3-5kg，向熔融黄铜中加入Cu－P中间合金脱氧，加入量为铜合金液质量百分比的0.03-0.05％。待加入的中间合金融化后，将熔融黄铜温度优选调整到1050-1220℃之间，在本例中控制在1180-1220℃之间，用高纯氮气或者氩气作为载气，向熔融黄铜中吹入黄铜精炼剂，精练剂组成为50％的硅砂、40％的纯碱、6％的冰晶石，精炼剂的加入量为1.5-2kg/吨黄铜，清除熔融黄铜中的氧化夹杂，气体吹炼时间为3-5分钟。

开启搅拌装置和抽真空装置，控制密闭箱体内的真空度为0.02MPa，并搅拌时间为2小时。

排出熔融黄铜表面的渣，然后取样分析，待合金成分符合标准要求后，将熔融黄铜升温至优选1050-1220℃，在本例中控制在1180-1220℃之间，出炉到保温炉，然后用接晶器进行接晶。测得黄铜中含氧量为6-10ppm，含氢量为1-3ppm，黄铜含量为99.97％以上。

当然，根据实际需要，上述过程中的具体参数可以相应调整。

与现有技术相比，本发明提供了一个密闭箱体作为整体的反应空间，然后将熔炼炉放置在所述的密闭空间中，密闭空间则连通抽真空装置。这样，在熔炼黄铜的过程中，通过所述的抽真空装置为所述的密闭空间提供真空环境，去除或减少空气成分，有助于防止或减少黄铜氧化。与直接在大气环境中熔炼相比，真空环境中熔炼的黄铜的含氧量和含氢量显著降低，黄铜的密度和性能都得到了显著的提高。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种黄铜熔炼装置，其特征在于，包括：

密闭箱体，包括箱本体和箱盖体；

设置在所述密闭箱体内的熔炼炉，用于熔炼黄铜；

与所述密闭箱体连通的抽真空装置，用于在所述密闭箱体内形成真空环境；

与所述熔炼炉连通的保温炉，用于盛放从所述熔炼炉排出的黄铜。

2.根据权利要求1所述的黄铜熔炼装置，其特征在于，所述抽真空装置的入口设置在所述箱本体的上部。

3.根据权利要求1所述的黄铜熔炼装置，其特征在于，所述抽真空装置包括依次连通的冷却装置、过滤装置和真空泵，所述冷却装置与所述密闭箱体连通。

4.根据权利要求1至3任一项所述的黄铜熔炼装置，其特征在于，还包括设置在所述熔炼炉上方的机械搅拌装置。

5.根据权利要求4所述的黄铜熔炼装置，其特征在于，所述机械搅拌装置包括搅拌桨叶、控制所述搅拌桨叶上下移动的控制单元。

6.根据权利要求1至3任一项所述的黄铜熔炼装置，其特征在于，所述保温炉设置在所述密闭箱体内部。

7.根据权利要求6所述的黄铜熔炼装置，其特征在于，所述保温炉设置有接晶器。

8.根据权利要求7所述的黄铜熔炼装置，其特征在于，还包括排渣管道，所述排渣管道的进料端设置在所述熔炼炉的上部。

9.根据权利要求1至3任一项所述的黄铜熔炼装置，其特征在于，在箱盖体上还设置有人工搅拌装置。

10.使用权利要求1至3任一项所述的黄铜熔炼装置熔炼黄铜的方法；其特征在于，包括以下步骤：

在密闭空间中，使黄铜原料在熔炼炉熔化；

在熔融黄铜表面覆盖木炭；

向熔融黄铜中加入Cu－P中间合金脱氧；

待加入的中间合金融化后，用高纯氮气或者氩气作为载气，向熔融黄铜中吹入黄铜精炼剂；

取样检测符合预定标准后，将熔融黄铜升温至1180-1220℃，出炉到保温炉。