Tipico processo di fusione del rame puro e delle leghe di rame per fusione, compreso rame puro, ottone, bronzo
Introduzione: Il rame puro e le leghe di rame per fusione rappresentano un'importante categoria di metalli non ferrosi e sono ampiamente utilizzati nella produzione vera e propria. Le leghe di rame comunemente utilizzate possono essere principalmente divise in due categorie in base alla loro diversa composizione, ovvero ottone fuso e bronzo fuso. Che si tratti di fusione in sabbia o fusione a cera persa, la fusione è una parte cruciale della produzione della fusione. La fusione di varie leghe di rame presenta somiglianze e differenze. In molti anni di pratica produttiva, abbiamo riassunto l'esperienza pura del processo di fusione del rame e delle leghe di rame (principalmente bronzo e ottone) come riferimento.
Attrezzatura di fusione utilizzata: forno ad induzione a media frequenza, termocoppia, siviera, crogiolo di grafite, ecc.
1. Fusione di rame puro
(1) Preriscaldare innanzitutto il crogiolo al rosso scuro e aggiungere uno strato di carbone secco o agente coprente (borace 63% + vetro rotto 37%) con uno spessore di circa 30-50 cm sul fondo del crogiolo. Quindi aggiungere in sequenza i materiali rimanenti, i blocchi e le barre di scarto e infine aggiungere il rame elettrolitico.
(2) Gli elementi di lega aggiuntivi possono essere posizionati sul fornello per il preriscaldamento. È severamente vietato aggiungere materiali freddi al metallo liquido. La carica dovrebbe essere spostata frequentemente durante l'intero processo di fusione per evitare la formazione di ponti.
(3) Aumentare la temperatura per sciogliere completamente la lega. Dopo che la lega è completamente fusa e la temperatura raggiunge i 1200-1220 gradi, il 0,3%-0,4% del peso del liquido della lega viene aggiunto al rame fosforoso per la disossidazione. Tra il fosforo e l'ossido rameoso si verificano le seguenti reazioni: 5Cu2O+2P=P2O5+10Cu e Cu2O+P2O5= 2CuPO3, il gas di pentossido di fosforo generato fuoriesce dalla lega, il fosfato di rame può galleggiare sulla superficie del liquido e le scorie vengono rimosse, raggiungendo così lo scopo della disossidazione. Durante il processo di disossidazione è necessaria un'agitazione continua.
(4) Infine, le scorie vengono rimosse dal forno e la temperatura di colata del liquido della lega è generalmente di 1100-1200 gradi.
2. Fusione dell'ottone
La lega a base di rame con zinco come elemento principale della lega è l'ottone, che si divide in due categorie: ottone ordinario e ottone speciale. L'ottone ordinario è una lega binaria composta da rame e zinco, utilizzata principalmente per la lavorazione a pressione. L'ottone speciale si ottiene aggiungendo altri elementi di lega (come silicio, alluminio, manganese, piombo, ferro, nichel, ecc.) all'ottone normale. L'ottone fuso è per lo più ottone speciale.
(1) Ingredienti della lega e requisiti di carica metallica. Nella composizione chimica delle leghe di rame, a causa dell'ampio intervallo di variazione dei componenti principali, nel processo di calcolo degli ingredienti, è necessario selezionare gli ingredienti appropriati in base ai requisiti prestazionali. La composizione chimica della lega deve essere conforme a GB1176-87. Gli ingredienti di diversi ingredienti comunemente usati per la fusione dell'ottone sono elencati nella Tabella 1.
È necessario che il materiale del forno sia asciutto e pulito e che eventuali tracce di sporco e ruggine vengano rimosse mediante soffiatura di sabbia.
(2) Rapporto di carica Secondo le pratiche generali di fusione, la composizione dei nuovi materiali dovrebbe rappresentare maggiore o uguale al 30% del peso totale della carica, e i materiali riciclati dovrebbero essere inferiori o uguali al 70%. Tuttavia, nella produzione attuale, riteniamo che le leghe di rame contengano molti materiali riciclati. Quando la percentuale in massa dei materiali riciclati è maggiore o uguale al 90% nella proporzione dei materiali del forno, la qualità della fusione è ancora molto buona. L'analisi dello spettro chimico dimostra che la composizione dei getti è qualificata. Quando c'è molto materiale riciclato, è necessario considerare se le impurità nella lega superano lo standard.
(3) Preparazione prima della fusione ① Preparazione della carica metallica: La carica riciclata è costituita da rottami di colata, colonne montanti e lingotti rifusi della stessa marca, che devono avere una composizione chimica chiara. Prima di entrare nel forno, viene utilizzata la soffiatura della sabbia per rimuovere lo sporco superficiale e il forno viene caricato dopo il preriscaldamento (il primo lotto di fusioni a forno freddo può essere preriscaldato con il forno); il rame elettrolitico viene soffiato con sabbia per rimuovere lo sporco e dopo il preriscaldamento a 500-550 gradi per rimuovere l'umidità (il primo lotto di fusioni a forno freddo può essere preriscaldato con il forno; gli elementi metallici puri possono essere preriscaldati nel forno prima di entrare nel forno forno La dimensione massima della carica metallica non deve superare 1/3 del diametro del crogiolo e la lunghezza non deve superare i 4/5 della profondità del crogiolo ② Preparazione del crogiolo e delle attrezzature e degli strumenti di fusione: Il crogiolo deve essere privo di crepe e altri danni che influiscono sulla sicurezza prima dell'uso. Il nuovo crogiolo deve essere riscaldato lentamente a bassa temperatura per evitare crepe; il vecchio crogiolo avrà la superficie interna Pulita dalle scorie quando si utilizza un nuovo crogiolo di grafite o si cambia il tipo di lega da fusione, il crogiolo deve essere fuso con la stessa serie di leghe prima della fusione e lavato l'asta di agitazione in materiali refrattari e grafite deve essere accuratamente pulita da residui di vernice e ruggine e rivestita con Applicare uno strato di materiale refrattario; oppure dipingere, quindi asciugare e mettere da parte per l'uso; la lingottiera deve essere pulita accuratamente prima dell'uso e preriscaldata a 100-150 gradi dopo aver applicato la vernice per l'uso.
(4) Preparazione dell'agente di copertura e del fondente ①Il carbone deve essere messo in un forno sigillato e cotto a non meno di 800 gradi per 4 ore. Si dovrebbe evitare che assorba umidità quando è pronto per l'uso. ②L'agente di copertura è composto per il 63% da borace e per il 37% da vetro rotto. Come agente coprente è possibile utilizzare anche il carbone secco. Gli agenti di copertura richiedono l'essiccazione e la rimozione dei detriti.
(5) Processo di fusione delle leghe
① Preriscaldare prima il crogiolo fino al rosso scuro e aggiungere sul fondo del carbone spesso 20-40 cm.
②Aggiungere rame elettrolitico, riscaldarlo e scioglierlo rapidamente, quindi aggiungere la lega intermedia nell'ordine prima con il punto di fusione più alto e poi con il punto di fusione più basso (se presente), quindi aggiungere nuovamente alla carica del forno e aggiungere carbone allo stesso tempo per garantire che il livello del liquido della lega non sia esposto all'aria.
③ La fusione dell'ottone richiede generalmente anche la disossidazione. Dopo che tutto il rame è stato fuso, il rame fosforoso (calcolato come P rappresenta lo 0,04%-0,06% del peso del rame fuso) viene aggiunto quando la temperatura raggiunge 1150-1200 grado di disossidazione. Dopo un confronto pratico tra disossidazione e non disossidazione, la qualità superficiale dei getti disossidati è migliore di quella senza disossidazione.
④Aggiungere elementi di lega in base ai requisiti di composizione di ciascun grado di lega: aggiungere la lega principale di alluminio-rame a 1100-1120 grado, aggiungere zinco puro e alluminio puro in lotti a 1100-1150 grado durante un'interruzione di corrente e mescolare. Quando si fonde l'ottone al silicio, è necessario aggiungere prima il silicio e poi lo zinco; quando si fonde l'ottone al piombo, è necessario aggiungere prima lo zinco e poi il piombo. La temperatura di aggiunta dell'elemento di zinco deve essere controllata. Se la temperatura scende dopo l'aggiunta di zinco, è possibile inviare energia in modo intermedio. Quando la temperatura del liquido della lega è superiore a 1200 gradi, non è consentita l'aggiunta di zinco.
⑤ Rimuovere le scorie dal forno, regolare il liquido della lega alla temperatura richiesta dalla scheda del processo di fusione, quindi scaricarlo rapidamente dal forno per la colata. La temperatura di colata della lega è uno dei fattori che influenza la prestazione della fusione. La temperatura generale del forno è ZCuZn38: 1100-1130 gradi; ZCuZn40Pb2: 1080-1100 grado ; ZCuZn31Al2: 1120-1140 grado ; ZCuZn16Si4: 1100-1140 gradi .
⑥ Quando vengono fusi due diversi gradi di lega e la loro composizione chimica viene influenzata, il forno deve essere lavato nel mezzo. Ad esempio, utilizza il crogiolo e gli strumenti che sono stati utilizzati per fondere il bronzo all'alluminio per fondere il bronzo allo stagno e il crogiolo e gli strumenti devono contenere alluminio. Sebbene l'alluminio sia un componente qualificato del bronzo all'alluminio, è l'elemento più dannoso del bronzo allo stagno. .
I getti qualificati possono essere ottenuti dopo la disossidazione delle leghe di rame generali. Tuttavia, il bronzo all'alluminio, l'ottone all'alluminio, il bronzo al silicio, ecc. si ossidano facilmente per formare ossidi ad alto punto di fusione Al2O3 e SiO2, facendo sì che i getti formino inclusioni di scorie, che devono essere rimosse mediante raffinazione. Gli agenti di raffinazione comunemente usati includono: cloruro di sodio con un rapporto in massa del 60% +40% criolite o 20% criolite +20% fluorite +60% fluoruro di sodio, ecc.
3. fusione del bronzo
Il bronzo fuso può essere suddiviso in bronzo allo stagno e bronzo senza stagno in base alla sua composizione. Il bronzo allo stagno è una lega a base di rame con stagno come principale elemento di lega. Ha una buona resistenza all'usura, resistenza alla corrosione, buona resistenza e plasticità. Il bronzo senza stagno comprende bronzo all'alluminio, bronzo al piombo, bronzo al silicio, ecc., che contengono diversi elementi principali. Ad esempio, il bronzo all'alluminio è una lega a base di rame con l'alluminio come principale elemento legante.
(1) Ingredienti della lega e requisiti di carica metallica. Gli ingredienti per la fusione di diverse leghe di bronzo comunemente usate sono elencati nella Tabella 2.
Requisiti: è consentito aggiungere {{0}}.7%~0.9%Ni e 0.3%~0.4%Mn nella lega ZCuAl10Fe3 per migliorare le proprietà meccaniche della lega.
(2) Rapporto di carica del forno: la proporzione di nuovi materiali nel peso totale della carica del forno dovrebbe essere maggiore o uguale al 30% e i materiali riciclati dovrebbero essere inferiori o uguali al 70%.
(3) Preparazione prima della fusione La preparazione prima della fusione del bronzo è identica a quella per la fusione dell'ottone. Il carbone deve essere messo in un forno sigillato e cotto a non meno di 800 gradi per 4 ore. Si dovrebbe evitare che assorba umidità quando è pronto per l'uso. La cenere di paglia deve essere macinata in polvere, rimuovere l'umidità e asciugare accuratamente. Prestare attenzione alla resistenza all'umidità prima dell'uso. Gli agenti di copertura richiedono l'essiccazione e la rimozione dei detriti.
(4) Processo di fusione della lega Esistono molti tipi di bronzo fuso. Qui vengono discusse solo alcune leghe tipiche. Altre leghe di rame dello stesso tipo possono essere utilizzate come riferimento.
Fusione di ZCuSn10Pb1 e ZCuPb10Sn10: ① Preriscaldare prima il crogiolo fino al rosso scuro e aggiungere sul fondo carbone spesso 20 cm-40 cm. ②Aggiungere il rame elettrolitico, riscaldarlo e scioglierlo rapidamente, quindi aggiungere i materiali riciclati e aggiungere contemporaneamente carbone per garantire che il livello del liquido della lega non sia esposto all'aria. ③Dopo che la carica restituita è stata fusa, aggiungere rame fosforoso (generalmente lo 0,5% del peso della carica ed è possibile aggiungere tutto il rame fosforoso utilizzato durante la fusione del bronzo fosforoso-stagno). ④Aggiungere in sequenza zinco, stagno e piombo (a seconda degli ingredienti). Dopo che la carica precedente è completamente sciolta, aggiungere quella successiva e mescolare continuamente il liquido della lega. ⑤Regolare la temperatura del liquido della lega tra 1100-1150 gradi. ⑥Estrarre le scorie dal forno, aggiungere rame fosforoso (generalmente lo 0,1% del peso della carica), disossidare, mescolare uniformemente e cospargere uno strato di cenere di paglia sulla superficie del liquido della lega, regolare il liquido della lega alla temperatura richiesta dal scheda del processo di fusione (di solito 1130 -1180 gradi), quindi versare rapidamente fuori dal forno.
Fusione di ZCuAl10Fe3 e ZCuAl10Fe3Mn2: ① Non utilizzare crogioli che hanno fuso altre leghe per fondere queste due leghe. ② Preriscaldare il crogiolo fino al rosso scuro e aggiungere il fondente preparato. (Composizione del flusso: criolite 20% (percentuale in massa), fluoruro di sodio 60%, fluoruro di calcio 20%). ③Aggiungere fogli di acciaio sottili a basso tenore di carbonio preriscaldati a circa 200 gradi e materiali riciclati allo stesso tempo, mescolare la lega dopo la fusione e aumentare la temperatura a 1150-1180 gradi. ④Aggiungere lo 0,3% del peso della lega di rame fosforoso per la disossidazione e aggiungere il fondente. ⑤Aggiungere alluminio puro e manganese puro (a seconda degli ingredienti) preriscaldati a 200 gradi in lotti. Dopo aver aggiunto ciascun lotto, premerlo con un'asta per mescolarlo per scioglierlo rapidamente e mescolare continuamente per uniformare gli ingredienti. ** Infine, regolare la temperatura del liquido della lega tra 1120-1220 gradi. ⑥Coprire le scorie con cenere di paglia, regolare la temperatura della lega in base alla scheda del processo di fusione (solitamente 1160-1200 gradi), quindi regolare rapidamente il processo di fusione.
4． Misure di sicurezza
La produzione sicura è un requisito fondamentale nel settore della fonderia. La fusione del rame puro e delle leghe di rame deve:
(1) Gli operatori devono indossare dispositivi di protezione, mantenere pulito il luogo di lavoro e impedire l'accumulo di acqua o detriti.
(2) Prima di avviare il forno, verificare se l'attrezzatura utilizzata è in buone condizioni. Se ci sono fattori pericolosi, dovrebbero essere eliminati in tempo.
(3) Il preriscaldamento può essere effettuato solo dopo un'attenta ispezione e conferma che nella carica non sono presenti sostanze esplosive o pericolose.
(4) Gli strumenti di fusione e colata, come bacchette per mescolare, cucchiai di ferro, strumenti per la rimozione delle scorie, ecc., non devono entrare in contatto con il liquido della lega senza preriscaldamento.
(5) Il liquido rimanente della lega durante la colata deve essere versato nella lingottiera preriscaldata e non può essere versato direttamente sul terreno o versato nuovamente nel forno.
5. Diversi aspetti a cui prestare attenzione durante la fusione
(1) Il tempo di fusione deve essere controllato. Il tempo che intercorre dall'inizio della fusione alla fine della fusione (la lega esce dal forno) è chiamato tempo di fusione. La durata del tempo di fusione non influenzerà solo la produttività, ma influenzerà anche in modo significativo la qualità delle parti fuse. Poiché il tempo di fusione aumenta, aumenta la velocità di combustione degli elementi della lega e aumenta la possibilità di assorbimento del gas. Pertanto, i lavori di fusione dovrebbero essere completati nel più breve tempo possibile. Ove possibile, la temperatura di preriscaldamento della carica dovrebbe essere aumentata il più possibile e l'operazione dovrebbe essere compatta e rapida.
(2) L'asta di agitazione utilizzata per la fusione deve essere un'asta di carbonio. Alcuni elementi nelle leghe di rame, come ferro e piombo, esistono sotto forma di miscele meccaniche quando fusi. Ci sono anche alcuni elementi che tendono a produrre segregazione e stratificazione del peso specifico a causa delle diverse densità. La pratica ha dimostrato che questi elementi possono facilmente causare una composizione chimica non qualificata e proprietà meccaniche non qualificate durante il processo di fusione e colata. Per superare questo fenomeno dobbiamo ricorrere all'agitazione, che è una parte indispensabile della fusione e della colata. Tuttavia, l'agitazione generalmente non è necessaria durante la misurazione della temperatura e il raffreddamento. La composizione del materiale dell'agitatore utilizzato è generalmente grafite. Questo perché se vengono utilizzati altri materiali di agitazione, come una bacchetta di ferro, la bacchetta di ferro si scioglierà durante il processo di agitazione, influenzando la composizione chimica della lega. Allo stesso tempo, se la verga di ferro viene preriscaldata a una temperatura più elevata nel forno o il tempo di agitazione è più lungo, gli ossidi sulla verga di ferro entreranno nel liquido della lega e diventeranno impurità; se la verga di ferro viene preriscaldata a una temperatura inferiore, la lega verrà agitata durante l'agitazione. Per aderire al tondino di ferro, questo può essere osservato in produzione.
(3) Problemi con l'uso dell'agente di copertura durante la fusione. Per la fusione delle leghe di rame, la quantità di agente di copertura è generalmente: 0,8%-1,2% del peso della carica quando si utilizzano vetro e borace, perché lo spessore dello strato di copertura deve essere mantenuto a 10- 15 cm; quando si utilizza carbone, il dosaggio è di circa 0,5%-0,7% del peso della carica e lo spessore dello strato di copertura deve essere mantenuto a 25-35 cm. Il tempo di rimozione dell'agente coprente viene generalmente effettuato prima della colata. Se fatto troppo presto, aumenterà l'ossidazione e l'assorbimento d'aria della lega di rame. Se si utilizza il carbone come agente di copertura e l'effetto di blocco delle scorie è buono, non è necessario rimuovere l'agente di copertura, in modo che possa anche svolgere un ruolo di blocco delle scorie durante il processo di colata e l'effetto è più ideale.
