CN111961887A - 一种黄铜的熔炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种黄铜的熔炼方法，包括以下步骤：S1，将黄铜原料熔化，得到黄铜熔液；以及S2，通过惰性气体携带除渣精炼剂和晶粒细化剂通入到黄铜熔液底部以进行除气除渣和晶粒细化。通过该方法，惰性气体携带除渣精炼剂和晶粒细化剂从黄铜熔液底部加料，在惰性气体气泡的扰动上浮与除渣精炼剂和晶粒细化剂的上浮过程中，起到除去悬浮于铜液中的氧化夹渣和氧气、氢气分子的作用，达到精炼的目的，并实现黄铜熔液的晶粒细化。

Description

一种黄铜的熔炼方法

技术领域

本发明涉及黄铜加工领域，具体涉及一种黄铜的熔炼方法。

背景技术

黄铜具有较好的机械性能和较低的应用成本，应用范围广泛，现有的供水系统中，有许多零部件均采用黄铜材质制得，例如输水管件、出水龙头、阀门阀芯组件等等。

在铸造黄铜铸件时，浇注厂家一般通过感应电炉或焦炭干锅炉将黄铜中间合金或者黄铜碎料熔化达到浇注温度进行浇注形成铸件，然而在黄铜熔炼过程需要进行除气除渣，否则铸件将产生大量气孔和夹渣缺陷，在除渣工序加入固体粉末精炼剂同时用工具进行搅拌尽量使精炼剂与炉内的铜液充分反应从而除气除渣，而由于精炼剂比重较轻很难搅拌到炉的中底部，不利于铜液的整体除气除渣；也有用向铜液中通入氮气来进行精炼除渣除气的方法，但是单靠氮气精炼依然不能彻底的除气除渣；同时，在黄铜熔炼过程中还需要加入晶粒细化剂，以改善铸件表面质量，克服铸造裂纹，改善铸件外观，现有技术中通常是将晶粒细化剂放入金属容器中，然后迅速插入黄铜溶液液面以下进行反应，该方法缺点是插入液面的深度不好控制，晶粒细化剂反应激烈气体迅速溢出、吸收率低，并产生铜液飞溅，每次加入2小时后晶粒细化衰退需要再次加入。

因此亟需提供一种能够在黄铜熔炼过程中有效除气除渣、晶粒细化剂加入方式更为优化的方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的不能有效对黄铜熔液除气除渣、加入晶粒细化剂时反应激烈的缺陷，从而提供一种黄铜的熔炼方法。

为此,本发明提供一种黄铜的熔炼方法，包括：通过惰性气体携带除渣精炼剂和晶粒细化剂通入到黄铜熔液底部。

进一步地，包括以下步骤：

S1，将黄铜原料熔化，得到黄铜熔液；以及

S2，通过惰性气体携带除渣精炼剂和晶粒细化剂通入到黄铜熔液底部以进行除气除渣和晶粒细化。

具体生产过程中，可以在熔炉底部设置吹入装置，通过吹入装置将惰性气体、除渣精炼剂和晶粒细化剂吹入黄铜熔液底部。由于晶粒细化剂遇到高温铜液会发生较为激烈的反应并产生气体，吹入装置内的气压会剧烈膨胀造成吹入装置炸裂和金属液飞溅，因此晶粒细化剂不能单独与氮气混和吹入黄铜熔液，但通过与除渣精炼剂混合使用则可以解决晶粒细化剂剧烈反应的问题，优选的，选用不具有挥发性的除渣精炼剂。使用惰性气体作为载体将除渣精炼剂和晶粒细化剂吹入熔炼中的黄铜熔液底部能够达到很好的除渣精炼和细化晶粒的目的，晶粒细化剂的吸收率显著提高。

为了避免吹气停止时黄铜熔液反流，遇到温度降低凝固堵住吹入装置而影响再次吹入，可以在吹入装置上设置逆止阀，防止反流。

可以将除渣精炼剂和晶粒细化剂存放于储存罐中，在储存罐的给料管上加装流量控制阀，通过调整流量控制阀控制给料的数量，与惰性气体混后达到定量给料的目的同时防止粉末精炼剂过量堵住管路现象发生。

进一步地，所述除渣精炼剂为蓬松型粉末除渣精炼剂，所述晶粒细化剂为粉末状。

蓬松型除渣精炼剂的具体种类不做特别限定，只要在整个熔炼过程中能够始终保持固体粉状，不会在吹管口粘结从而堵住吹管口即可，具体可以为宁波鼎创新材料有限公司DCHT系列的DCHT-3型号精炼剂，开平市虹光科技节能材料有限公司的HGCTJ_2铜合金精炼剂。

同样的，晶粒细化剂的具体种类不做特别限定,但必须为粉末状或颗粒状，具体可以为青岛米恩化工有限公司的Desofin黄铜晶粒细化剂。

进一步地，所述除渣精炼剂和晶粒细化剂的质量比为98:2-97:3。

经过试验用2-3％的晶粒细化剂与97-98％蓬松型除渣精炼剂配比制成复合型精炼剂能够使反应平稳、不粘堵吹入装置、精炼细化达到技术要求。

进一步地，步骤S2中，在距黄铜熔液表面40-45cm处通入惰性气体、除渣精炼剂和晶粒细化剂。

进一步地，除渣精炼剂和晶粒细化剂的总量为黄铜熔液质量的0.5％。

进一步地，步骤S2后还包括间歇性地补充加料的步骤补充加料后间歇地向黄铜熔液底部通入惰性气体、除渣精炼剂和晶粒细化剂。

进一步地，补充加料后，每10-15min吹入1次惰性气体、除渣精炼剂和晶粒细化剂，每次吹入20-30s，每补充1吨黄铜熔液每小时吹入2.5-3kg的除渣精炼剂和晶粒细化剂的混合物。

惰性气体吹入有利于铜液中氧化物的上浮，但持续吹入将消耗大量气体并导致黄铜熔液温度降温明显，通过间歇式吹入惰性气体、除渣精炼剂和晶粒细化剂可以避免黄铜熔液降温明显的问题，并且能够实现晶粒细化剂多次少量的加入到黄铜熔液中，有利于减轻铜液晶粒细化衰退现象。该方式还能够使气体压力稳定，节约能源，每吨黄铜熔液每小时吹入2.5-3kg除渣精炼剂和晶粒细化剂的混合物，可以使精炼细化效果良好。

具体的，可以通过脉冲控制仪控制电磁阀，通过调整脉冲控制仪的参数实现自动间断脉冲式吹入氮气，可以实现除渣精炼自动化控制，减少人工高温环境下的工作。

进一步地，其特征在于，所述惰性气体为氮气。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的黄铜的熔炼方法，包括通过惰性气体携带除渣精炼剂和晶粒细化剂通入到黄铜熔液底部的步骤，通过该方法，惰性气体携带除渣精炼剂和晶粒细化剂从黄铜熔液底部加料，在惰性气体气泡的扰动上浮与除渣精炼剂和晶粒细化剂的上浮过程中，起到除去悬浮于铜液中的氧化夹渣和氧气、氢气分子的作用，达到精炼的目的，并实现黄铜熔液的晶粒细化。该方法避免了除渣精炼剂由于比重较轻无法达到黄铜熔液底部的问题，并且，除渣精炼剂和晶粒细化剂同时加入，使得晶粒细化剂不会与黄铜熔液剧烈反应而使铜液飞溅，能够达到很好的除渣精炼和细化晶粒的目的，晶粒细化剂的吸收率显著提高，同时上浮后的氮气继续存留在铜液表面起到隔离空气防止氧化、减少锌的烧损的作用，改善工作环境、有利于环境保护。

2.本发明提供的黄铜的熔炼方法，所述除渣精炼剂为蓬松型粉末除渣精炼剂，所述晶粒细化剂为粉末状，蓬松型除渣精炼剂在熔炼过程中始终为粉末状态，不会粘附在吹入装置上，从而堵塞吹入装置；粉末状的晶粒细化剂也更利于使用惰性气体携带进入黄铜熔液中。

3.本发明提供的黄铜的熔炼方法，间歇地向黄铜熔液底部通入惰性气体、除渣精炼剂和晶粒细化剂，除渣精炼剂和晶粒细化剂的质量比为98:2-97:3，按照该比例混合除渣精炼剂和晶粒细化剂，能够使反应平稳进行、不粘堵吹入装置、精炼细化达到技术要求，同时间歇式的加入方式能够使晶粒细化剂少量多次的加入到黄铜熔液中，有利于减轻铜液晶粒细化衰退现象、精炼细化效果良好。

4.本发明提供的黄铜的熔炼方法，在距黄铜熔液表面40-45cm(距离炉底5-10cm)处通入惰性气体、除渣精炼剂和晶粒细化剂，炉体内腔深度50cm,吹入深度过浅不能对炉底部的铜液除渣精炼，精炼剂吹入后迅速反应并上浮至液面，在上浮过程中起到精炼除渣的作用，吹入过深需要更大的气体压力才能将除渣精炼剂吹出需要更大的空压机完成，根据目前的炉体结构和需求40-45cm深度比较合适能够满足精炼除渣的目的。

5.本发明提供的黄铜的熔炼方法，惰性气体为氮气，氮气具有化学性质稳定，无毒无味且价格低廉的特点，选用氮气做载体运送固体粉末到炉底部进行精炼除气，能够显著地提高精炼剂的除气效率，降低熔炼成本，减少锌，铝等活泼元素的烧损，既减少了粉尘的排放又节约了成本同时铸件的良品率得到进一步提高。

6.通过使用该熔炼方法得到的黄铜熔液进行浇注，铸件皮下气孔和微小夹渣明显减少，铸件气孔率由7％下降到1.5％，良品率由85％提高到98％以上。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

实施例1

将蓬松型粉末除渣精炼剂(DCHT-3，宁波鼎创新材料有限公司)和晶粒细化剂(Desofin黄铜晶粒细化剂，青岛米恩化工有限公司)按质量比为98:2配制成复合除渣精炼剂，置于储存罐中。

通过制氮气装置生产氮气，然后加压储存于储气罐中。

将黄铜原料600kg加入到炉体内腔深度60cm的熔炉中，加热熔化，得到黄铜熔液,温度达到1000-1030℃后捞出表面炉渣。存储于储气罐中的氮气经过干燥、除湿和除油后与复合除渣精炼剂混合，通过置于熔炉中的吹入装置将氮气和3kg的复合除渣精炼剂在2-3min内吹入到黄铜熔液中，氮气和复合除渣精炼剂距黄铜熔液表面40cm处进入到黄铜熔液中，加入的复合除渣精炼剂不断上浮至液面，精炼除气、细化晶粒完成后捞出炉渣，用干燥的浇勺取铜液进行连续浇铸，随着浇注炉内铜液减少液面下降，此时补充原料进行熔化，并每10min吹入1次惰性气体和复合除渣精炼剂，每次吹入20s，对于新补充的黄铜原料，每补充1吨黄铜熔液每小时吹入2.5kg的复合除渣精炼剂。

实施例2

将蓬松型粉末除渣精炼剂(HGCTJ_2，开平市虹光科技节能材料有限公司)和晶粒细化剂(Desofin黄铜晶粒细化剂，青岛米恩化工有限公司)按质量比为97:3配制成复合除渣精炼剂，置于储存罐中。

通过制氮气装置生产氮气，然后加压储存于储气罐中。

将黄铜原料750kg加入到炉体内腔深度60cm的熔炉中，加热熔化，得到黄铜熔液,温度达到1000-1030℃后捞出表面炉渣。存储于储气罐中的氮气经过干燥、除湿和除油后与复合除渣精炼剂混合，通过置于熔炉中的吹入装置将氮气和3kg的复合除渣精炼剂在2-3min内吹入到黄铜熔液中，氮气和复合除渣精炼剂距黄铜熔液表面45cm处进入到黄铜熔液中，加入的复合除渣精炼剂不断上浮至液面，精炼除气、细化晶粒完成后捞出炉渣，用干燥的浇勺取铜液进行连续浇铸，随着浇注炉内铜液减少液面下降，此时补充原料进行熔化，并每15min吹入1次惰性气体和复合除渣精炼剂，每次吹入30s，对于新补充的黄铜原料，每补充1吨黄铜熔液每小时吹入3kg的复合除渣精炼剂。

实施例3

同实施例1，与实施例1的不同之处在于，黄铜原料的加入量为500kg。

对比例1

将黄铜原料600kg加入到炉体内腔深度60cm的熔炉中，加热熔化，得到黄铜熔液,温度达到1000-1030℃后捞出表面炉渣，然后向黄铜熔液中加入4kg的蓬松型粉末除渣精炼剂(DCHT-3，宁波鼎创新材料有限公司)，进行搅拌，由于除渣精炼剂比重轻，需要充分搅拌使得其与黄铜熔液尽可能多的接触混合，然后捞出炉渣；温度保持在1000摄氏度以上将由铝箔包装成牙膏状的晶粒细化剂(Desofin黄铜晶粒细化剂，青岛米恩化工有限公司)1支50克装入管状工具内迅速插入铜液液面以下，铝箔熔化后粉末状晶粒细化剂与铜液剧烈反应，几秒钟后反应结束晶粒细化完成，捞出炉渣，用干燥的浇勺取铜液进行连续浇铸。

实验例

对实施例和对比例得到的铸件经过机械加工后转入磨抛工序进行表面磨、抛光，抛光后再进行表面检查，将具有裂纹、气孔、皮下针孔、杂质、飞机尾等缺陷的铸件挑出来，合格的铸件进入电镀工序，电镀前再将铸件放到碱性溶液中进行超声波处理，再进一步检查抛光后的表面，之前看不到的微小缺陷在超声波作用下会变色，变色的部分是铜材基体内的微小氧化物或者是皮下针孔，通过超声波作用进一步挑出表面有缺陷的不良品。

磨、抛光作业的具体方法为：80#碳化硅砂带磨光→180#碳化硅砂带磨光→400#碳化硅砂带磨光→600#碳化硅砂带磨光→绿蜡抛光，磨、抛轮主轴转数为1700转/分，磨、抛光后铸件表面粗糙度为Ra0.2。

超声波处理的具体方法为：将铸件置于浓度为30g/L的ZF-105除油粉(广州中奇金属表面处理技术有限公司)溶液中，50℃下超声处理5分钟，然后继续在浓度为30g/L的606除油粉(广州市招福化工科技有限公司)溶液中继续50℃下超声处理5分钟，超声处理时保证铸件完全浸于溶液中。

挑选不良品时在下述条件下进行：在光线强度范围为800-1000LUX，灯光与产品距离为50cm，产品离眼睛30-40cm的位置进行检验观察。

实施例1所得铸件抛光后的良品率为98.5％，镀前超声检验工序良品率97％；实施例2所得铸件抛光后的良品率为98.4％，镀前超声检验工序良品率97.2％；实施例3所得铸件抛光后的良品率为98.7％，镀前超声检验工序良品率97.6％；对比例1所得铸件抛光后的良品率为95％，镀前超声检验工序良品率87％。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种黄铜的熔炼方法，其特征在于，包括：通过惰性气体携带除渣精炼剂和晶粒细化剂通入到黄铜熔液底部。

2.根据权利要求1所述的黄铜的熔炼方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将黄铜原料熔化，得到黄铜熔液；以及

S2，通过惰性气体携带除渣精炼剂和晶粒细化剂通入到黄铜熔液底部以进行除气除渣和晶粒细化。

3.根据权利要求1或2所述的黄铜的熔炼方法，其特征在于，所述除渣精炼剂为蓬松型粉末除渣精炼剂，所述晶粒细化剂为粉末状。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的黄铜的熔炼方法，其特征在于，所述除渣精炼剂和晶粒细化剂的质量比为98:2-97:3。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的黄铜的熔炼方法，其特征在于，步骤S2中，在距黄铜熔液表面40-45cm处通入惰性气体、除渣精炼剂和晶粒细化剂。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的黄铜的熔炼方法，其特征在于，除渣精炼剂和晶粒细化剂的总量为黄铜熔液质量的0.4-0.6％。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的黄铜的熔炼方法，其特征在于，步骤S2后还包括间歇性地补充加料的步骤补充加料后间歇地向黄铜熔液底部通入惰性气体、除渣精炼剂和晶粒细化剂。

8.根据权利要求7所述的黄铜的熔炼方法，其特征在于，补充加料后，每10-15min吹入1次惰性气体、除渣精炼剂和晶粒细化剂，每次吹入20-30s，每补充1吨黄铜熔液每小时吹入2.5-3kg的除渣精炼剂和晶粒细化剂的混合物。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的黄铜的熔炼方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气。