CN113652562A - 一种锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法，以冰晶石作为保护熔渣，在锰镍铜合金熔炼时，见合金液后立即开始加入冰晶石；要求冰晶石完全盖住液面，在液面表面形成一层膜隔绝合金液和空气的接触，在整个熔化过程中减少吸气；在铸模底部平铺冰晶石，然后再进行锰镍铜合金的浇注；在浇注过程中继续添加冰晶石，要求达到冰晶石完全覆盖液面。本发明通过冰晶石平铺撒在液面，在合金熔液的高温作用下燃烧而生成的保护气氛阻绝了合金熔液界面与大气接触，有效地避免了氧化锰渣膜的形成，降低了合金锭的气体和夹杂含量，从而有效地减少了合金锭裂纹、疏松、缩孔等缺陷，使得合金锭锭表面质量显著改善。
Description
技术领域
本发明属于合金冶炼技术领域，涉及锰镍铜合金冶炼，具体涉及一种锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法。
技术背景
锰镍铜合金以其优越的高电阻性能及特殊的热膨胀性能在电工、船舶、仪器仪表行业中广泛应用。在实际生产过程中，由于锰镍铜合金化学性质特别活泼，在熔炼后不论是浇注用于锻造零件的合金锭还是直接浇注零件都存在一个严重的质量问题，即在熔融液态下锰镍铜合金极易发生氧化。在熔炼和下注时，合金溶液在坩埚和锭模上部都会漂浮一层渣膜（主要成分氧化锰），若这层渣膜破裂就会被带入合金液中，造成合金内部或者表面缺陷，严重时会导致材料报废。因此在熔炼和浇注过程中，从一开始就要采取有效措施加以保护避免与大气接触，减少氧化锰渣膜的形成。
传统的保护熔渣是采用SiO2+Al203+CaO+C一类的保护渣作为熔炼和浇注时的保护熔渣，但这类渣的熔点较高（都在1100℃以上）。而锰镍铜合金的溶液低于1100℃，在熔炼和浇注过程没有足够热量来保证这类渣熔化，进而会形成夹杂物进入钢液中，造成后期的钢坯、钢带存在夹杂缺陷；另外，这种渣中含有碳的成分可能造成锰镍铜合金增碳、铸锭粘模等缺点。所以传统渣系的保护方式不适合在锰镍铜合金熔炼和浇注过程中使用。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法，通过采用冰晶石来提供保护膜，阻断钢液与大气的接触，可以有效地避免了氧化锰渣膜的形成。
本发明是采用如下技术方案来实现：
一种锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法，包括以下操作：
1）将冰晶石在150℃以上温度烘烤至少8h后备用；
2）以冰晶石作为保护熔渣，在锰镍铜合金熔炼时，见合金液后立即开始加入冰晶石；
熔炼过程中，冰晶石的总加入量为总装入料质量的2~4%；冰晶石分多次加入，每次添加量为总量的5%~8%，要求冰晶石完全盖住液面；冰晶石熔化在液面表面形成保护膜以隔绝合金液和空气的接触，在整个熔化过程中减少吸气；
3）在铸模底部平铺冰晶石，然后再进行锰镍铜合金的浇注；在浇注过程中继续添加冰晶石，要求达到冰晶石完全覆盖液面，冰晶石总加入量为总装入料质量的0.2~0.4%；
在浇注到帽口时，将冰晶石膜刮掉后立即加入发热剂，防止钢液二次吸气。
所述冰晶石为Na3AlF6，熔点1009℃，冰晶石的粒度小于200目。
所述冰晶石加入的时机为：熔炼时见合金液后立即加入冰晶石；要求冰晶石完全盖住液面。
所述在锰镍铜合金浇注前，先用模底大小的纸张预先平铺底部一层，然后平铺冰晶石至厚度至少8mm。
所述的发热剂是由60~70%的铝粉，30~40%的硝酸钠混合组成；
发热剂用量为合金液质量的0.2~0.6%。
在熔炼过程中，在加入冰晶石后还加入脱氧剂；
所述的脱氧剂为镁基脱氧剂或钙基脱氧剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法，通过将冰晶石（Na3AlF6：熔点1009℃）置于熔液表面使其熔化形成一层保护膜，阻断钢液与大气的接触，减少整个熔炼、浇注过程中钢液的吸气，从而有效地避免了氧化锰渣膜的形成，同时还可以降低了合金锭的气体和夹杂含量，最终使得合金锭裂纹、疏松、缩孔等缺陷减少，合金锭锭表面质量得到显著改善；进一步再通过加入脱氧剂辅助脱氧，可使得钢液中的氧含量不增加反而降低。
与传统保护熔炼及浇注的情况相比，采用本发明的技术方案后，锰镍铜合金在熔炼和浇注过程中有效减少了氧化锰渣膜形成，熔炼及浇注的合金总氧含量降低至10-20ppm，夹杂粒度可以控制在5μm以内；铸锭合格率提高至90%以上；显著提高铸锭质量，降低了废品率。本方案简单易行，实用可靠，完全可实现工业生产应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。
一种锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法，包括以下操作：
1）将冰晶石在150℃以上温度烘烤至少8h后备用；
2）以冰晶石作为保护熔渣，在锰镍铜合金熔炼时，见合金液后立即开始加入冰晶石；
熔炼过程中，冰晶石的总加入量为总装入料质量的2~4%；冰晶石分多次加入，每次添加量为总量的5%~8%，要求冰晶石完全盖住液面；冰晶石熔化在液面表面形成保护膜以隔绝合金液和空气的接触，在整个熔化过程中减少吸气；
3）在铸模底部平铺冰晶石，然后再进行锰镍铜合金的浇注；在浇注过程中继续添加冰晶石，要求达到冰晶石完全覆盖液面，冰晶石总加入量为总装入料质量的0.2~0.4%；
在浇注到帽口时，将冰晶石膜刮掉后立即加入发热剂，防止钢液二次吸气。
所述冰晶石为Na3AlF6，熔点1009℃，冰晶石的粒度小于200目。
具体的，所述冰晶石加入的时机为：熔炼时见合金液后立即加入冰晶石；要求冰晶石完全盖住液面。
具体的，在锰镍铜合金浇注前，先用模底大小的纸张预先平铺底部一层，然后平铺冰晶石至厚度至少8mm。
所述的发热剂是由60~70%的铝粉，30~40%的硝酸钠混合组成；
发热剂用量为合金液质量的0.2~0.6%。
进一步的，在熔炼过程中，在加入冰晶石后还加入脱氧剂；
所述的脱氧剂为镁基脱氧剂或钙基脱氧剂。
实施例1
Mn72Ni10Cu18合金保护性熔炼及浇注方法，包括以下操作：
1）冰晶石预先在恒温炉内150℃烘烤9小时备用。
2）Mn72Ni10Cu18合金按照配料需求称取原料，将称取好的原料均匀混合后装入非真空感应熔炼炉，送电熔化；
冰晶石加入的时机要正确，熔炼时是见合金液后立即加入冰晶石；要求冰晶石完全盖住液面；冰晶石总的加入量占总装量的2~4%，每次添加量为冰晶石总加入量的5%~8%，要达到完全平盖住液面，整个熔化过程要确保冰晶石覆盖，不够的需要继续添加；
3）精炼完后下注浇入合金锭模，浇注前预先在模底大小的纸张预先平铺底部一层，再将冰晶石平铺纸上，冰晶石至厚度10mm；
然后进行下注，由于锭模底部至上部直径是逐渐增大的，为防预先平铺的冰晶石量不够，所以在钢液上升过程中要继续添加冰晶石，已达到完全覆盖钢液面，冰晶石加入量为总装料的0.2~0.4%；
最后等钢液浇注到帽口时再将冰晶石刮掉后立即加入发热剂，防止钢液二次吸气；
浇注完成后每间隔15~30min在冒口加入发热剂进行覆盖，以补充冒口合金液的热量损失。
本发明将冰晶石置于熔液表面使其熔化形成一层保护膜，阻断钢液与大气的接触，减少整个熔炼、浇注过程中钢液的吸气，从而有效地避免了氧化锰渣膜的形成，同时还可以降低了合金锭的气体和夹杂含量，最终使得合金锭裂纹、疏松、缩孔等缺陷减少，合金锭锭表面质量得到显著改善。
经检测（具体检测结果如下表所示），采用本方案熔炼及浇注的合金总氧含量可到7.00ppm；夹杂粒度≤5μm；铸锭合格率92%。
Claims (6)
1.一种锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法，其特征在于，包括以下操作：
1）将冰晶石在150℃以上温度烘烤至少8h后备用；
2）以冰晶石作为保护熔渣，在锰镍铜合金熔炼时，见合金液后立即开始加入冰晶石；
熔炼过程中，冰晶石的总加入量为总装入料质量的2~4%；冰晶石分多次加入，每次添加量为总量的5%~8%，要求冰晶石完全盖住液面；冰晶石熔化在液面表面形成保护膜以隔绝合金液和空气的接触，在整个熔化过程中减少吸气；
3）在铸模底部平铺冰晶石，然后再进行锰镍铜合金的浇注；在浇注过程中继续添加冰晶石，要求达到冰晶石完全覆盖液面，冰晶石总加入量为总装入料质量的0.2~0.4%；
在浇注到帽口时，将冰晶石膜刮掉后立即加入发热剂，防止钢液二次吸气。
2.如权利要求1所述的锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法，其特征在于，所述冰晶石为Na3AlF6，熔点1009℃，冰晶石的粒度小于200目。
3.如权利要求1所述的锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法，其特征在于，所述冰晶石加入的时机为：熔炼时见合金液后立即加入冰晶石；要求冰晶石完全盖住液面。
4.如权利要求1所述的锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法，其特征在于，在锰镍铜合金浇注前，先用模底大小的纸张预先平铺底部一层，然后平铺冰晶石至厚度至少8mm。
5.如权利要求1所述的锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法，其特征在于，所述的发热剂是由60~70%的铝粉，30~40%的硝酸钠混合组成；
发热剂用量为合金液质量的0.2~0.6%。
6.如权利要求1所述的锰镍铜合金的保护性熔炼及浇注方法，其特征在于，在熔炼过程中，在加入冰晶石后还加入脱氧剂；
所述的脱氧剂为镁基脱氧剂或钙基脱氧剂。
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Date of cancellation: 20231116 Granted publication date: 20220128 Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Xi'an branch Pledgor: XI'AN GANGYAN SPECIAL ALLOY CO.,LTD. Registration number: Y2022610000616 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Protective melting and pouring method of a manganese nickel copper alloy Effective date of registration: 20231120 Granted publication date: 20220128 Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Xi'an branch Pledgor: XI'AN GANGYAN SPECIAL ALLOY CO.,LTD. Registration number: Y2023610000732 |