CN112143934B - 一种减少造币铜熔炼时铜硼、铜锰合金氧化烧损的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少造币铜熔炼时铜硼、铜锰合金氧化烧损的方法，属于熔炼领域，其步骤如下：加料熔化各原料，直至熔炼炉一炉铜水的铜底成分提升至H70的成分；然后向铜水内初始加入铜锰合金、铜硼合金及纯铝，搅拌均匀后用米糠覆盖铜水；当铜水达到出炉温度后出炉拉铸铸锭，并取样测量铜铸锭中锰及硼元素的含量；随后根据测量的锰及硼元素的含量，补充添加铜锰、铜硼合金使其满足造币铜中锰、硼的含量，进而进行第一次铜铸锭的拉铸，第一次铜铸锭的拉铸完成后，然后继续循环上述过程进行下一次铜铸锭的拉铸；本方案通过特定的加料顺序以及金属铝的加入，有效地降低了铜硼、铜锰合金的氧化烧损，降低了熔炼时的成本投入，保证了造币铜的加工性能。

Description

一种减少造币铜熔炼时铜硼、铜锰合金氧化烧损的方法

技术领域

本发明涉及熔炼领域，更具体地说，涉及一种减少造币铜熔炼时铜硼、铜锰合金氧化烧损的方法。

背景技术

铜合金在世界硬币中的应用占比高达60％以上，是主流的造币材料，特别是发达国家或经济体，硬币体系中几乎全部使用到铜合金。根据材质区分，造币用铜合金主要有CuNi系列、CuAlNi系列、CuNiAl系列、CuNiZn系列、CuZnNi系列、CuZnSn系列和CuAl系列等。按照合金系列分类，主要分为黄铜、白铜和青铜，在色泽方面则以金黄色和银白色为主。我国目前造币材料主要包括镍包钢、铜包钢、不锈钢、铝合金和铜合金，颜色是银白色和金黄色，其中我国特有的造币铜合金主要包括金黄色的HSn72-1-1和HAl76-2铜合金，以及银白色的BZn15-17铜合金，尚未见其他颜色的造币铜合金。

其中，在生产造币铜时，中间合金氧化烧损比较剧烈，又由于中间合金铜硼合金、铜锰合金市场价格昂贵，进而造成大量中间合金投炉烧损严重而浪费掉，使造币铜投炉成本增加、同时铜硼合金、铜锰合金的减少又影响造币铜的性能。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种减少造币铜熔炼时铜硼、铜锰合金氧化烧损的方法，本方案通过特定的加料顺序以及铝元素的加入，有效地降低了铜硼、铜锰合金的氧化烧损，降低了熔炼时的成本投入，保证了造币铜的加工性能。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明一种减少造币铜熔炼时铜硼、铜锰合金氧化烧损的方法，其特征在于：其步骤如下：

步骤一：按照造币铜铸锭铣削料→镀锡、镀镍铜或废紫铜原料→锌锭→造币铜回料→锡镍纯金属的用料顺序进行加料熔化各原料，直至熔炼炉一炉铜水的铜底成分提升至H70的成分；

步骤二：然后向铜水内初始加入铜锰合金、铜硼合金及纯铝，搅拌均匀后用米糠覆盖铜水，其中加入纯铝的重量为一炉铜水重量的0.2‰；

步骤三：当熔炼炉内铜水达到出炉温度后开始出炉拉铸铜铸锭，并在铜铸锭拉铸中间位置进行取样测量铜铸锭中锰及硼元素的含量；

步骤四：随后根据测量的锰及硼元素的含量情况，补充添加铜锰合金、铜硼合金使其满足造币铜中锰、硼的含量需求，进而进行第一次铜铸锭的拉铸，第一次铜铸锭的拉铸完成后，继续循环步骤一、步骤二、步骤三、步骤四的过程进行下一次铜铸锭的拉铸；

其中造币铜铸锭中各元素所占的质量百分比为：Cu：71-73％，Sn：0.6-1.2％，Ni：0.7-1.3％，Mn：0.05-0.2％，B：0.003-0.1％，余量为Zn。

作为本发明更进一步地，步骤(2)中初始加入铜锰合金的重量为一炉铜水重量的3.8‰～5.6‰，初始加入铜硼合金的重量为一炉铜水重量的4‰～5.2‰，其中，所述铜锰合金中锰的质量百分比为30％，铜硼合金中硼的质量百分比为5％。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种减少造币铜熔炼时铜硼、铜锰合金氧化烧损的方法，其中，在整个熔炼过程中首先将炉底成分提升至H70成分，然后再向铜水中加入铜硼、铜锰合金而不是连同原料在初始熔炼时加入铜硼、铜锰合金，此过程的后期加入铜硼、铜锰合金，使得铜硼、铜锰合金在整个熔炼过程中减少了烧损，但是其两者通过后期加入存在一难题，就是如何使铜硼、铜锰合金快速熔入基底铜水中使熔炼铜水满足造币铜的成分，需要重点说明的是本实施例中申请人经过长期的试验总结通过将铜锰合金中锰的质量百分比控制为30％，铜硼合金中硼的质量百分比控制为5％，就可使得铜锰合金、铜硼合金更容易熔入H70为基底的铜水的成分中，进而使后期的硼、锰合金的检测更准确，最终使得最终拉铸的铜铸锭更贴近造币铜的性能需求。

(2)本发明的一种减少造币铜熔炼时铜硼、铜锰合金氧化烧损的方法，其中，通过向高温铜水中加入纯铝，在高温液态下铝能形成保护性氧化膜，故加入一定量的纯铝可以一定程度的抑制锰元素、硼元素的氧化烧损，另外熔融金属或金属氧化物与炉衬之间的化学作用，也易造成金属损耗，进而加入一定量的铝也能降低其他元素与炉衬间的化学作用，更需要重点强调的是：申请人通过长期试验将一炉铜水中铝的加入量限定为一炉铜水重量的0.2‰，通过此含量的限定不仅降低了硼、锰元素氧化烧损的问题，同时还降低了熔融金属或金属氧化物与炉衬之间的化学作用而造成的金属损耗问题，更重要的是此含量铝元素的加入又不影响熔炼后铸锭的力学性能和工艺性能，进而方便生产造币铜时的冲压和机加工。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种减少造币铜熔炼时铜硼、铜锰合金氧化烧损的方法，其步骤如下：

步骤一：按照造币铜铸锭铣削料→镀锡、镀镍铜或废紫铜原料→锌锭→造币铜回料→锡镍纯金属的用料顺序进行加料熔化各原料，直至熔炼炉一炉铜水的铜底成分提升至H70的成分；步骤二：然后向铜水内初始加入铜锰合金、铜硼合金及纯铝，搅拌均匀后用米糠覆盖铜水，其中加入纯铝的重量为一炉铜水重量的0.2‰；步骤三：当熔炼炉内铜水达到出炉温度后开始出炉拉铸铜铸锭，并在铜铸锭拉铸中间位置进行取样测量铜铸锭中锰及硼元素的含量；步骤四：随后根据测量的锰及硼元素的含量情况，补充添加铜锰合金、铜硼合金使其满足造币铜中锰、硼的含量需求，进而进行第一次铜铸锭的拉铸，第一次铜铸锭的拉铸完成后，继续循环步骤一、步骤二、步骤三、步骤四的过程进行下一次铜铸锭的拉铸；其中造币铜铸锭中各元素所占的质量百分比为：Cu：71-73％，Sn：0.6-1.2％，Ni：0.7-1.3％，Mn：0.05-0.2％，B：0.003-0.1％，余量为Zn。

其中，步骤(2)中初始加入铜锰合金的重量为一炉铜水重量的3.8‰～5.6‰，初始加入铜硼合金的重量为一炉铜水重量的4‰～5.2‰，在铜锰合金中锰的质量百分比为30％，铜硼合金中硼的质量百分比为5％。

需要重点说明的是本实施例的一关键之处在于：本实施例在整个熔炼过程中首先将炉底成分提升至H70成分，然后再向铜水中加入铜硼、铜锰合金而不是连同原料在初始熔炼时加入铜硼、铜锰合金，此过程的后期加入铜硼、铜锰合金，使得铜硼、铜锰合金在整个熔炼过程中减少了烧损，但是其两者通过后期加入存在一难题，就是如何使铜硼、铜锰合金快速熔入基底铜水中使熔炼铜水满足造币铜的成分，需要重点说明的是本实施例中申请人经过长期的试验总结通过将铜锰合金中锰的质量百分比控制为30％，铜硼合金中硼的质量百分比控制为5％，就可使得铜锰合金、铜硼合金更容易熔入H70为基底的铜水的成分中，解决了上述熔入难的问题，进而使后期的硼、锰合金的检测更准确，最终使得最终拉铸的铜铸锭更贴近造币铜的性能需求。

需要解释说明的是本实施例的另一关键之处在于：本实施例中通过向高温铜水中加入纯铝，在高温液态下铝能形成保护性氧化膜，故加入一定量的纯铝可以一定程度的抑制锰元素、硼元素的氧化烧损，另外熔融金属或金属氧化物与炉衬之间的化学作用，也易造成金属损耗，进而加入一定量的铝也能降低其他元素与炉衬间的化学作用，更需要重点强调的是：申请人通过长期试验将一炉铜水中铝的加入量限定为一炉铜水重量的0.2‰，通过此含量的限定不仅降低了硼、锰元素氧化烧损的问题，同时还降低了熔融金属或金属氧化物与炉衬之间的化学作用而造成的金属损耗问题，更重要的是此含量铝元素的加入又不影响熔炼后铸锭的力学性能和工艺性能，进而方便生产造币铜时的冲压和机加工。

本实施例中通过第一次造币铜与第二次造币铜的试验对比得出向高温铜水中加入纯铝，且限定铝的加入量为一炉铜水重量的0.2‰、同时利用米糠覆盖，可以有效降低硼、锰元素的氧化烧损，具体过程如下：第一次造币铜与第二次造币铜的熔炼过程：(如表1)

表1

第一次制造造币铜的中间合金用料明细(如表2)：

表2

由表2可知第一次制造造币铜为单坯拉铸铜铸锭，其中，拉铸四根铜铸锭消耗的铜硼合金的总量为四次初始铜硼合金加入量的总量与四次铜硼合金补加量总量之和即240kg+62kg＝302kg；

则平均每根铜铸锭消耗的铜硼合金的量为302÷4＝75.5kg，则每吨铸锭消耗铜硼合金的量为75.5÷4.9＝15.4kg；

由表2可知拉铸四根铜铸锭铜锰合金的总量为四次初始铜锰合金加入量的总量与四次铜锰合金补加量总量之和即209kg+106kg＝315kg；

则平均每根铜铸锭消耗铜锰合金的量为315÷4＝78.75kg，则每吨铸锭消耗铜锰合金的量为78.75÷4.9＝16.1kg。

第二次制造造币铜中间合金用料明细(如表3)：

表3

由表3可知第二次制造造币铜为双坯拉铸铜铸锭，其中拉铸十二根铜铸锭消耗铜硼合金的总量为六次初始铜硼合金加入量的总量与六次铜硼合金补加量总量之和即317kg+152kg＝469kg；

则平均每两根消耗铜硼合金的量为469÷6＝78kg，每吨铸锭消耗铜硼合金的量为78kg÷7.5＝10.4kg；

由表3可知拉铸十二根铜铸锭消耗铜锰合金的总量为六次初始铜锰合金加入量的总量与六次铜锰合金补加量总量之和即355g+151kg＝506kg；

则平均每两根消耗铜锰合金的量为506÷6＝84kg，则每吨铸锭消耗铜锰合金的量为84÷7.5＝11.2kg。

有上述内容可知第二次制造造币铜与第一次制造造币铜相比，每吨铸锭铜硼、铜锰合金的消耗量分别减少5kg、4.9kg，从而达到了减少中间合金氧化烧损的问题，节省了原料成本，因此从上述过程可知，本实施例中通过向铜水中加入纯铝，且限定铝的加入量为一炉铜水重量的0.2‰、同时利用米糠覆盖是起到显著效果的。

Claims (2)

1.一种减少造币铜熔炼时铜硼、铜锰合金氧化烧损的方法，其特征在于：其步骤如下：

步骤一：按照造币铜铸锭铣削料→镀锡、镀镍铜或废紫铜原料→锌锭→造币铜回料→锡镍纯金属的用料顺序进行加料熔化各原料，直至熔炼炉一炉铜水的铜底成分提升至H70的成分；

步骤二：然后向铜水内初始加入铜锰合金、铜硼合金及纯铝，搅拌均匀后用米糠覆盖铜水，其中加入纯铝的重量为一炉铜水重量的0.2‰；

步骤三：当熔炼炉内铜水达到出炉温度后开始出炉拉铸铜铸锭，并在铜铸锭拉铸中间位置进行取样测量铜铸锭中锰及硼元素的含量；

步骤四：随后根据测量的锰及硼元素的含量情况，补充添加铜锰合金、铜硼合金使其满足造币铜中锰、硼的含量需求，进而进行第一次铜铸锭的拉铸，第一次铜铸锭的拉铸完成后，继续循环步骤一、步骤二、步骤三、步骤四的过程进行下一次铜铸锭的拉铸；

其中造币铜铸锭中各元素所占的质量百分比为：Cu：71-73％，Sn：0.6-1.2％，Ni：0.7-1.3％，Mn：0.05-0.2％，B：0.003-0.1％，余量为Zn；

其中，所述铜锰合金中锰的质量百分比为30％，铜硼合金中硼的质量百分比为5％。

2.根据权利要求1所述的一种减少造币铜熔炼时铜硼、铜锰合金氧化烧损的方法，其特征在于：步骤二中初始加入铜锰合金的重量为一炉铜水重量的3.8‰～5.6‰，初始加入铜硼合金的重量为一炉铜水重量的4‰～5.2‰。