铜和铜合金的熔炼技术:
一、对铜及铜合金熔炼设备的基本要求
铜及铜合金熔炼中突出的问题是合金元素易氧化,合金容易吸气。从获得含气量和氧化夹杂物少、化学成分均匀、合格的高质量合金液以及优质、高产、低消耗地生产铜及铜合金铸件和加工制品及材料出发,对其熔炼设备的要求是:①有利于金属炉料的快速熔化和升温,熔炼时间短,元素烧损和吸气少,合金液纯净;②燃料、电能消耗低,热效率和生产率高,坩埚、炉衬寿命长;③操作简便,炉温便于调整和控制,劳动卫生条件好。石墨铜套
二、铜及铜合金的熔炼炉种类很多。
每种熔炉在结构和熔炼工艺等方面各有特点,在不同条件下使用。因此,在选用熔炼炉时,必须从热能来源、合金种类、质量要求、铸件的大小、批量、产量、操作条件和劳动条件等方面综合考虑、合理地选用,要因地制宜。在铜合金熔炼中应用最广泛的应属有芯(无芯)感应炉和上述的反射炉。
三、液态、气体燃料坩埚及其熔炼技术
与固体燃料坩埚炉相比,这种炉子由于燃料与空气混合均匀,燃烧速度快而稳定,熔化速度快,符合快速熔炼的要求,炉温可以控制,合金液质量较高,劳动条件好,铜与铜合金及中间合金可以熔化,在中、小车间很适用。但这类炉子炉温控制不如电炉方便,要求有较熟练的操作水平。
这类炉子分为固定式和可倾式两种。固定式柴油坩埚化铜炉,容量100kg。喷嘴将风、油混合物以切线方向喷人炉中,火焰自下而上旋绕坩埚运动。炉膛下部直径较大,使有足够的空间和时间使燃料得以充分燃烧,放出热量。炉口直径缩小,以增加气流速度,提高传热效果。这种炉子浇铸时需要有坩埚的起吊设备。
倾斜式柴油坩埚炉,容量150kg。这种熔炉通过回转手轮、涡轮、蜗杆等旋转机构,使支承在支架上的炉体在90℃范围内倾转倒出铜液,缩短了辅助时间,节省了起吊设备,改善了劳动条件。每炉熔炼时间40~50min(第一炉容量时间较长),每班产量可达1t左右,生产效率高。石墨铜套厂家
四、电阻坩埚炉及其熔炼技术
①电阻坩埚炉是利用电流通过电热体发热加热融化合金,炉子容量一般为100~500kg,大炉子的容量可达1500kg。电热体有金属(镍铬合金或铁铬铝合金)和非金属(碳化硅)两种,是广泛用来熔化铜合金的炉子。这种炉子的优点是炉气为中性,铜液不会强烈氧化,炉温便于控制,操作技术容易掌握,劳动条件好。②这种炉子最大的缺点是熔炼时间长,熔炼500~600kg铜液,第一炉需要5~5.6h,耗电较大,生产率低。由于铜液在高温下长时间停留,会引起吸气等不良后果。③因为坩埚和炉体倾转或造成电阻丝的移动、变形甚至断裂等,降低电阻丝使用寿命,所以一般做成固定式的。浇铸中,小铸件是用手提浇包直接自坩埚中舀取铜液。当浇铸较大的铸件时,可吊出坩埚进行浇铸。在生产规模不大的中、小型车间,铜合金的熔化、精炼及变质处理在同一坩埚炉内进行,当生产规模较大时,常常采用双联法。即铜合金的熔化在容量较大(200kg以上)、熔化速度快、炉体可以倾转的柴油或煤油坩埚炉中进行,熔化后的铜液则浇入包后转入炉气稳定、炉温容易控制、劳动条件较好、但熔化速度较慢的电阻坩埚炉中进行精炼、变质处理及保温。
五、反射炉及其熔炼技术
反射炉按能源区分为火焰反射和电阻反射炉两类。熔炼技术亦分为火焰反射炉熔炼技术和电阻反射炉熔炼技术。
六、火焰反射炉及其熔炼技术
①火焰反射炉分固定式或回转式(可请式),可用来熔炼纯铜和铜合金,容量较小时做成可倾式的。火焰反射炉是利用高温火焰经炉顶辐射及火焰直接传热来加热和熔化炉料的。可用固体、液体和气体作燃料,现多用液体和气体燃料。炉膛温度可达1600~1700℃。这种熔炉容量较大,为几百千克到几十吨,可达120t。多用于紫铜的熔炼。②液体燃料熔铜反射炉,炉子容量分别为10t和40t。这种炉子的燃烧室和熔炼室在一起,由喷嘴雾化后的油粒与空气边混合边燃烧。高温火焰顺着向下倾斜的炉顶运动,在前墙转弯后掠过熔池,从开设在后墙下部的三排烟口流入烟道从炉内排出。金属的加热和熔化主要是靠被加热到高温的炉顶、炉墙的辐射传热,以及火焰流动中的辐射和对流传热。③炉顶受热强度大,温度高,宜用热稳定性好的耐火砖砌墙。火焰反射炉的优点是炉膛容积大,可熔化大块炉料,炉子容量大,生产率高,经修补,可熔炼300炉次左右,广泛使用在铸件重、产量大的铸铜车间。其缺点是熔池表面积大。深度浅,炉气与金属直接接触,造成熔体氧化,挥发烧损较大,一般为3%~6%;有溶剂熔炼时,烧损小些,为下限。金属上下层没有对流,温度和成分不够均匀,故需采取强化搅拌措施。火焰反射炉的生产劳动强度大,炉气带走的热量多,炉体的蓄热损失也大。加之熔池受热面积大,火焰反射炉的热效率低,烟尘容易污染环境。采用机械下料和搅拌器,可以减轻劳动强度;采用高压富氧喷嘴的附设一套换热装置,可提高生产率和热效率。