CN113897508B - 一种锡青铜用清渣剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锡青铜用清渣剂，其特征在于，该清渣剂的质量百分比组成为：二氧化硅20wt％～40wt％，碳酸钠10wt％～25wt％，白云石20wt％～35wt％，氯化钠10wt％～25wt％，二氧化锰和/或氧化铜10wt％～25wt％。本发明的清渣剂为二氧化锰、碳酸钠、白云石、氯化钠二氧化锰和/或氧化铜的组合以及控制各自的添加量，将熔体杂质、氧化物、气体通过物理吸附和化学反应排出熔体，从而净化熔体，熔体质量提高后，附带的炉壁结渣问题、石墨结晶器问题以及铸坯质量问题都一并解决。

Description

一种锡青铜用清渣剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种锡青铜用清渣剂及其使用方法。

背景技术

锡青铜主要是含有锡的青铜，此外还同常加入磷、锌、铅等元素，磷锡青铜具有良好的力学性能，可用作高精密工作母机的耐磨零件和弹性零件，广泛用于制作弹簧和导电性好的弹簧接触片，精密仪器中的耐磨零件和抗磁零件，如齿轮、电刷盒、振动片、接触器等。

锡青铜主要用于生产合金板带，其生产工艺通常为熔炼—水平连铸—铣面—卷取—均匀化退火—粗轧—中间退火—厚带纵剪—脱脂酸洗—精轧—连续退火—精轧—成品退火—酸洗钝化—拉弯矫直—薄带纵剪—成品检验—包装。整个生产流程中，熔炼处于源头，熔炼的好坏直接影响产品的优劣。传统的锡青铜熔炼通常使用电解板、光亮线、含铜量较高的废紫铜，熔体杂质少，纯净度高，炉渣易清理，因此，熔体的成分易于控制而且铸造的铸锭各方面指标高。随着生产对于原料成本的控制，熔炼的原料会添加部分锡青铜加工块油料、打包油料、打包料、加工角料，废紫铜等，使得现阶段存在原料中杂质元素较多，表面油多，导致熔体表面的炉渣呈油状，炉壁上结渣速度很快，而且难以清除，捞出的炉渣中铜含量高，熔体成分难以控制且浪费原料；炉渣后道流入保温炉进入结晶器后，石墨套上非常容易粘上硬脆的红色物质，使铸锭表面粗糙，促进石墨套失效，冷轧后经常出现肋裂、产品偏硬、延伸率偏低。

如何解决上述问题，是熔铸工作者迫切需要开展的工作，因此，急需研发一种适用于添加有回料熔炼锡青铜的清渣剂。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种清除炉渣效果好且炉渣中铜含量低的锡青铜用清渣剂。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种锡青铜用清渣剂，其特征在于，该清渣剂的质量百分比组成为：二氧化硅20wt％～40wt％，碳酸钠10wt％～25wt％，白云石20wt％～35wt％，氯化钠10wt％～25wt％，二氧化锰和/或氧化铜10wt％～25wt％。

本发明添加20wt％～40wt％的二氧化硅，10wt％～25wt％的碳酸钠，当温度在1100℃以上，二氧化硅与碳酸钠能够熔合成流动性很好的复式硅酸盐，该复式硅酸盐可以从熔体浮出，蓬松炉渣，降低铜含量，同时碳酸钠分解的二氧化碳气体可以带出熔体微小硅酸盐，氧化物以及气体。

碳酸钠分解：Na₂CO₃—Na₂O+CO₂

Al₂O₃+SiO₂—Al₂O₃·SiO₂

Fe₂O₃+SiO₂—Fe₂O₃·SiO₂

CaO+SiO₂—CaO·SiO₂

Na₂O+SiO₂—Na₂O·SiO₂

Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO由原料带入，二氧化碳会形成气泡把氧化物、盐类、微气体带出，起到气体净化的作用。

本发明添加20wt％～35wt％的白云石(CaCO₃·MgCO₃)，在生产锡青铜时，因回料中通常夹杂着二氧化锡、铁等杂质，将会严重影响着锡青铜的强度。还原锡青铜中的二氧化锡是一个困难而又缓慢的过程，常采用造渣的方式去掉氧化锡。造渣时借助于碱性熔剂石灰石可与二氧化锡组成锡酸盐，便于造渣。

CaCO₃·MgCO₃—CaO+MgO+CO₂

CaO+SnO₂—CaO·SnO₂

MgO+SnO₂——MgO·SnO₂

本发明添加10wt％～25wt％的氯化钠，氯化物在溶剂中的主要作用是用于降低炉渣的熔点，炉渣熔点低，可以获得流动性好的炉渣，从而灰渣内的铜颗粒更易于脱离灰渣进入铜水中，灰渣含铜率降低，有利于有价金属的回收；低熔点炉渣可以起到充分的炉温保持作用和减少氧化作用；便于熔剂的反应，获得蓬松的灰渣，降低铜含量。

本发明添加10wt％～25wt％的二氧化锰，熔体中富氧脱氢，铜液中氢、氧浓度的乘积是一常数。因此使铜液富氧，增加其氧浓度，可以降低铜液中的含氢量而达到脱氢的目的。熔炼时，二氧化锰、氧化铜作为铜液的覆盖剂，可使铜液富氧脱氢。二氧化锰、氧化铜在铜液高温作用下，发生下列化学反应：

4CuO—2Cu₂O+2[O]

Cu₂O+2[H]—2Cu+H₂O

2MnO₂—Mn₂O₃+[O]

Mn₂O₃—Mn₃O₄+[O]

Mn₃O₄+2[H]—MnO+H₂O

由以上化学反应式可看出，二氧化锰、氧化铜分解都释放出原子态氧，它不仅使铜液再氧化，生成Mn₂O₃、Mn₃O₄、Cu₂O而脱氢，并且可使铜液中杂质元素(例如纯铜铸件中的Fe、Pb、As等)氧化成金属氧化物进入熔剂渣层而被排除掉。

作为优选，采用该清渣剂的炉渣中铜含量在13wt％以下。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种锡青铜用清渣剂的使用方法。

本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种锡青铜用清渣剂的使用方法，其特征在于：将清渣剂加入到锡青铜的熔体中，所述清渣剂的添加量为锡青铜炉料总量的0.1～0.3wt％。

作为优选，所述清渣剂分两次添加，每次的添加量为清渣剂总量的40～60wt％。

作为优选，包括以下步骤：

1)配料：包括锡青铜所需备料、两份清渣剂，每份清渣剂为清渣剂总量的40～60wt％；

2)熔炼：将一份清渣剂随锡青铜所需备料加入到熔炼炉中，待物料均熔化后，温度提高到1200～1300℃，加入聚渣剂捞渣，捞渣完成后，调节温度到1150～1250℃，利用压勺将另一份清渣剂压入铜水中，压勺在铜水中停顿1min以上，压勺拿出来以后，将铜水搅拌均匀，搅拌时间不少于2min，加入聚渣剂再次捞渣，完成熔炼。

作为优选，所述锡青铜所需备料中锡青铜类回料占80wt％以上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的清渣剂为二氧化锰、碳酸钠、白云石、氯化钠二氧化锰和/或氧化铜的组合以及控制各自的添加量，将熔体杂质、氧化物、气体通过物理吸附和化学反应排出熔体，从而净化熔体，熔体质量提高后，附带的炉壁结渣问题、石墨结晶器问题以及铸坯质量问题都一并解决。

附图说明

图1为本发明实施例1的炉渣照片；

图2为本发明对比例的炉渣照片；

图3为本发明实施例1铸造后的结晶器石墨面板内表面照片；

图4为本发明对比例铸造后的的结晶器石墨面板内表面照片。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明提供2个实施例和1个对比例。

实施例1

清渣剂的质量百分比组成为：二氧化硅25wt％，碳酸钠20wt％，白云石35wt％，氯化钠10wt％，二氧化锰10wt％。

清渣剂的使用方法包括以下步骤：

1)配料：采用3t工频炉，配备QSn6.5-0.1所需备料，具体包括紫铜类回料(块料、卷料、铜米、冷冲框架紫铜)10wt％，锡磷青铜类回料(加工角料、卷料、铣面料、油末压块料)90wt％；

清渣剂的添加量为QSn6.5-0.1炉料总量的0.2wt％。清渣剂分两份，每份清渣剂为清渣剂总量的50wt％；

2)熔炼：将一份清渣剂随QSn6.5-0.1所需备料加入到熔炼炉中，待物料均熔化后，温度提高到1250℃，加入聚渣剂捞渣，捞渣完成后，调节温度到1200℃，利用压勺将另一份清渣剂压入铜水中，压勺在铜水中停顿2min以上，压勺拿出来以后，将铜水搅拌均匀，搅拌时间5min，加入聚渣剂再次捞渣，完成熔炼。

3)铸造。

实施例2

清渣剂的质量百分比组成为：二氧化硅30wt％，碳酸钠20wt％，白云石30wt％，氯化钠10wt％，氧化铜10wt％。

清渣剂的使用方法包括以下步骤：

1)配料：采用3t工频炉，配备QSn6.5-0.1所需备料，具体包括紫铜类回料(块料、卷料、铜米、冷冲框架紫铜)10wt％，锡磷青铜类回料(加工角料、卷料、铣面料、油末压块料)90wt％；

清渣剂的添加量为QSn6.5-0.1炉料总量的0.2wt％。清渣剂分两份，每份清渣剂为清渣剂总量的50wt％；

2)熔炼：将一份清渣剂随QSn6.5-0.1所需备料加入到熔炼炉中，待物料均熔化后，温度提高到1250℃，加入聚渣剂捞渣，捞渣完成后，调节温度到1200℃，利用压勺将另一份清渣剂压入铜水中，压勺在铜水中停顿3min以上，压勺拿出来以后，将铜水搅拌均匀，搅拌时间10min，加入聚渣剂再次捞渣，完成熔炼。

3)铸造。

对比例

对比例的制备与实施例1的不同之处在于不添加清渣剂，其他工艺参数控制相同。

观察实施例和对比例的炉渣、结晶器石墨面板。

从图1可以看出，添加清渣剂后的炉渣较疏松，明铜数量较少；图2为没有添加清渣剂的炉渣，可以看出炉渣较实，明铜较多。现场捞渣时明显感觉添加清渣剂后的渣较轻。在使用清渣剂之后，原先炉壁上很厚的炉渣，被很好地冲刷了下来，清渣剂对熔炼炉炉壁具有清洗作用，避免了工人们用铁棍靠人力打渣的工作。

对比例和实施例的结晶器分别连续使用一个月，拆开结晶器，观察石墨面板的内表面，从图3可以看出，石墨板上只有极少的铜油，表面拉痕少，从石墨结晶器上铜油的结果可以看出，清渣剂可以很好地去除铜液中的氧化物。图4的石墨板粘附有“铜油”(金属氧化物)，表面拉痕多。

对实施例和对比例炉渣的铜合金以及得到铸锭的进行成分测试，并对铸锭的硬度和延伸率进行测试。

从表1可以看出，本实施例炉渣的铜含量低，铸锭的杂质含量少，力学性能更为优异。

表1为实施例和对比例铸锭的成分、炉渣铜含量以及铸锭力学性能的测试结果

Claims (6)

1.一种锡青铜用清渣剂，其特征在于，该清渣剂的质量百分比组成为：

二氧化硅20wt％～40wt％，碳酸钠10wt％～25wt％，白云石20wt％～35wt％，氯化钠10wt％～25wt％，二氧化锰和/或氧化铜10wt％～25wt％。

2.根据权利要求1所述的锡青铜用清渣剂，其特征在于：采用该清渣剂的炉渣中铜含量在13wt％以下。

3.一种权利要求1所述的锡青铜用清渣剂的使用方法，其特征在于：将清渣剂加入到锡青铜的熔体中，所述清渣剂的添加量为锡青铜炉料总量的0.1～0.3wt％。

4.根据权利要求3所述的锡青铜用清渣剂的使用方法，其特征在于，所述清渣剂分两次添加，每次的添加量为清渣剂总量的40～60wt％。

5.根据权利要求4所述的锡青铜用清渣剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)配料：包括锡青铜所需备料、两份清渣剂，每份清渣剂为清渣剂总量的40～60wt％；

2)熔炼：将一份清渣剂随锡青铜所需备料加入到熔炼炉中，待物料均熔化后，温度提高到1200～1300℃，加入聚渣剂捞渣，捞渣完成后，调节温度到1150～1250℃，利用压勺将另一份清渣剂压入铜水中，压勺在铜水中停顿1min以上，压勺拿出来以后，将铜水搅拌均匀，搅拌时间不少于2min，加入聚渣剂再次捞渣，完成熔炼。

6.根据权利要求5所述的锡青铜用清渣剂的使用方法，其特征在于：所述锡青铜所需备料中锡青铜类回料占80wt％以上。

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