Typowy proces wytapiania czystej miedzi i stopów miedzi do odlewów, w tym czystej miedzi, mosiądzu, brązu
1. Wytapianie czystej miedzi
(1) Najpierw rozgrzej tygiel do ciemnoczerwonego koloru i dodaj warstwę suchego węgla drzewnego lub środka kryjącego (boraks 63% + tłuczone szkło 37%) o grubości około 30-50 cm na dno tygla. Następnie dodawaj po kolei resztki materiałów, bloki odpadowe i pręty, a na koniec dodaj miedź elektrolityczną.
(2) Dodatkowe pierwiastki stopowe można umieścić na piecu w celu wstępnego podgrzania. Surowo zabrania się dodawania zimnych materiałów do ciekłego metalu. Wsad powinien być często przemieszczany podczas całego procesu topienia, aby zapobiec tworzeniu się mostków.
(3) Podnieś temperaturę, aby całkowicie stopić stop. Po całkowitym stopieniu stopu i osiągnięciu temperatury 1200-1220 stopnia dodaje się 0,3%-0,4% masy cieczy stopowej w celu odtleniania miedzi fosforowej. Pomiędzy fosforem i tlenkiem miedziawym zachodzą następujące reakcje: 5Cu2O+2P=P2O5+10Cu i Cu2O+P2O5= 2CuPO3, powstały gazowy pięciotlenek fosforu ulatnia się ze stopu, fosforan miedzi może unosić się na powierzchni cieczy, a żużel jest usuwany, osiągając w ten sposób cel odtleniania. Podczas procesu odtleniania wymagane jest ciągłe mieszanie.
(4) Na koniec żużel jest usuwany z pieca, a temperatura zalewania cieczy stopowej wynosi zazwyczaj 1100-1200 stopni.
2. Wytapianie mosiądzu
Stopem miedzi z cynkiem jako głównym pierwiastkiem stopowym jest mosiądz, który dzieli się na dwie kategorie: mosiądz zwykły i mosiądz specjalny. Zwykły mosiądz to stop binarny składający się z miedzi i cynku, stosowany głównie do obróbki ciśnieniowej. Mosiądz specjalny wytwarza się przez dodanie innych pierwiastków stopowych (takich jak krzem, aluminium, mangan, ołów, żelazo, nikiel itp.) do zwykłego mosiądzu. Odlewany mosiądz to głównie mosiądz specjalny.
(1) Składniki stopu i wymagania dotyczące ładunku metalu. W składzie chemicznym stopów miedzi, ze względu na duży zakres zmienności głównych składników, w procesie obliczania składników należy dobierać odpowiednie składniki w oparciu o wymagania użytkowe. Skład chemiczny stopu powinien być zgodny z GB1176-87. Składniki kilku powszechnie stosowanych składników do wytapiania mosiądzu wymieniono w Tabeli 1.
Wymagane jest, aby materiał pieca był suchy i czysty, a wszelkie zabrudzenia i rdzę oczyścić poprzez przedmuchanie piaskiem.
(2) Stosunek wsadu Zgodnie z ogólnymi praktykami odlewania, skład nowych materiałów powinien stanowić co najmniej 30% całkowitej masy wsadu, a zawartość materiałów pochodzących z recyklingu powinna być mniejsza lub równa 70%. Jednak w rzeczywistej produkcji uważamy, że stopy miedzi zawierają wiele materiałów pochodzących z recyklingu. Gdy procent masowy materiałów pochodzących z recyklingu jest większy lub równy 90% w proporcji materiałów pieca, jakość topienia jest nadal bardzo dobra. Analiza widma chemicznego dowodzi, że skład odlewów jest kwalifikowany. Gdy materiału pochodzącego z recyklingu jest dużo, należy rozważyć, czy zanieczyszczenia w stopie nie przekraczają normy.
(3) Przygotowanie przed wytopem ① Przygotowanie wsadu metalicznego: Wsad recyklingowy to odlewy złomu, nadlewy i przetopione wlewki tej samej marki, które muszą mieć wyraźny skład chemiczny. Przed wejściem do pieca stosuje się przedmuch piasku w celu usunięcia zanieczyszczeń powierzchniowych, a po podgrzaniu pieca ładuje się (pierwszą partię zimnych wytopów piecowych można podgrzać piecem); miedź elektrolityczna jest przedmuchiwana piaskiem w celu usunięcia zanieczyszczeń, a po podgrzaniu w temperaturze 500-550 w celu usunięcia wilgoci (pierwszą partię zimnych wytopów piecowych można podgrzać w piecu; elementy z czystego metalu można wstępnie podgrzać w piecu przed wejściem do piec. Maksymalny rozmiar wsadu metalu nie powinien przekraczać 1/3 średnicy tygla, a długość nie powinna przekraczać 4/5 głębokości tygla. ② Przygotowanie tygla oraz sprzętu i narzędzi do wytapiania. Przed użyciem tygiel powinien być wolny od pęknięć i innych uszkodzeń wpływających na bezpieczeństwo. Nowy tygiel należy powoli podgrzać w niskiej temperaturze, aby zapobiec pęknięciom wewnętrznej powierzchni starego tygla. Oczyść żużel w przypadku użycia nowego tygla grafitowego lub wymiany rodzaj stopu do wytapiania, tygiel należy przed wytopem stopić tą samą serią stopów i umyć; pręt mieszający wykonany z materiałów ogniotrwałych i grafitu należy dokładnie oczyścić z resztek farby i rdzy oraz pokryć warstwą materiału ogniotrwałego lub pomalować, następnie wysuszyć i odłożyć do użytku; wlewnicę należy dokładnie oczyścić przed użyciem i podgrzać do 100-150 stopnia po nałożeniu farby przed użyciem.
(4) Przygotowanie środka pokrywającego i topnika ①Węgiel drzewny należy włożyć do szczelnego pieca i piec w temperaturze nie niższej niż 800 stopni przez 4 godziny. Gotowy do użycia należy zapobiegać wchłanianiu wilgoci. ②Środek kryjący składa się z 63% boraksu i 37% tłuczonego szkła. Jako środek kryjący można także zastosować suchy węgiel drzewny. Środki kryjące wymagają wysuszenia i usunięcia zanieczyszczeń.
(5) Proces wytapiania stopów
① Najpierw rozgrzej tygiel do ciemnoczerwonego koloru i dodaj na dno węgiel drzewny o grubości 20-40 cm.
②Dodaj miedź elektrolityczną, szybko podgrzej i stop, następnie dodaj stop pośredni w kolejności najpierw o najwyższej temperaturze topnienia, a następnie o najniższej temperaturze topnienia (jeśli jest dodany), a na koniec dodaj ponownie do wsadu pieca i dodaj jednocześnie węgiel drzewny, aby zapewnić, że poziom cieczy stopowej nie będzie narażony na działanie powietrza.
③ Wytapianie mosiądzu zazwyczaj wymaga również odtlenienia. Po stopieniu całej miedzi, gdy temperatura osiągnie 1150-1200, dodaje się miedź fosforową (obliczoną jako P stanowi 0,04%-0,06% masy stopionej miedzi). stopień odtlenienia. Po praktycznym porównaniu odtleniania i braku odtleniania, jakość powierzchni odlewów odtlenionych jest lepsza niż bez odtleniania.
④Dodaj pierwiastki stopowe zgodnie z wymaganiami składu każdego gatunku stopu: dodaj przedmieszkę aluminiowo-miedzianą w stopniu 1100-1120, partiami dodawaj czysty cynk i czyste aluminium w stopniu 1100-1150 podczas przerwy w dostawie prądu i mieszaj. Przy topieniu mosiądzu krzemowego należy najpierw dodać krzem, a następnie cynk; przy topieniu mosiądzu ołowiowego należy najpierw dodać cynk, a dopiero potem ołów. Należy kontrolować temperaturę dodawania pierwiastka cynkowego. Jeśli po dodaniu cynku temperatura spadnie, moc może zostać przesłana pośrednio. Gdy temperatura cieczy stopowej jest wyższa niż 1200 stopni, dodawanie cynku jest niedozwolone.
⑤ Usuń żużel z pieca, dostosuj płyn stopowy do temperatury wymaganej przez kartę procesu odlewania i szybko wyładuj go z pieca w celu zalewania. Temperatura zalewania stopu jest jednym z czynników wpływających na wydajność odlewu. Ogólna temperatura pieca to ZCuZn38: 1100-1130 stopni; ZCuZn40Pb2: 1080-1100 stopień ; ZCuZn31Al2: 1120-1140 stopień; ZCuZn16Si4: 1100-1140 stopień .
⑥ Kiedy wytapiane są dwa różne gatunki stopu i ma to wpływ na ich skład chemiczny, piec należy w międzyczasie umyć. Na przykład użyj tygla i narzędzi używanych do wytapiania brązu aluminiowego w celu stopienia brązu cynowego, a tygiel i narzędzia muszą zawierać aluminium. Chociaż aluminium jest kwalifikowanym składnikiem brązu aluminiowego, jest to najbardziej szkodliwy pierwiastek brązu cynowego. .
Kwalifikowane odlewy można uzyskać po odtlenieniu ogólnych stopów miedzi. Jednakże brąz aluminiowy, mosiądz aluminiowy, brąz krzemowy itp. łatwo ulegają utlenieniu, tworząc tlenki Al2O3 i SiO2 o wysokiej temperaturze topnienia, co powoduje, że w odlewach tworzą się wtrącenia żużla, które należy usunąć poprzez rafinację. Powszechnie stosowane środki rafinujące obejmują: chlorek sodu o stosunku masowym 60% +40% kriolitu lub 20% kriolitu +20% fluorytu +60% fluorku sodu itp.
3. wytapianie brązu
Brąz odlewany ze względu na skład można podzielić na brąz cynowy i brąz bezcynowy. Brąz cynowy to stop na bazie miedzi, którego głównym pierwiastkiem stopowym jest cyna. Ma dobrą odporność na zużycie, odporność na korozję, dobrą wytrzymałość i plastyczność. Brąz bezcynowy obejmuje brąz aluminiowy, brąz ołowiowy, brąz krzemowy itp., które zawierają różne główne pierwiastki. Na przykład brąz aluminiowy jest stopem na bazie miedzi, którego głównym pierwiastkiem stopowym jest aluminium.
(1) Składniki stopu i wymagania dotyczące ładunku metalu. Składniki do wytapiania kilku powszechnie stosowanych stopów brązu wymieniono w tabeli 2.
Wymagania: Do stopu ZCuAl10Fe3 dopuszcza się dodatek {{{0}},7% ~ 0,9% Ni i 0,3% ~ 0,4% Mn w celu poprawy właściwości mechanicznych stopu.
(2) Stosunek wsadu do pieca: Udział nowych materiałów powinien być większy lub równy 30% całkowitej masy wsadu do pieca, a materiały pochodzące z recyklingu powinny być mniejsze lub równe 70%.
(3) Przygotowanie przed wytopem Przygotowanie przed wytopem brązu jest takie samo jak w przypadku wytapiania mosiądzu. Węgiel drzewny należy włożyć do szczelnie zamkniętego piekarnika i piec w temperaturze nie niższej niż 800 stopni przez 4 godziny. Gotowy do użycia należy zapobiegać wchłanianiu wilgoci. Popiół ze słomy należy zmielić na proszek, odprowadzić wilgoć i dokładnie wysuszyć. Przed użyciem należy zwrócić uwagę na zabezpieczenie przed wilgocią. Środki kryjące wymagają wysuszenia i usunięcia zanieczyszczeń.
(4) Proces wytapiania stopu Istnieje wiele rodzajów brązu odlewanego. Omówiono tutaj tylko kilka typowych stopów. Jako odniesienie można zastosować inne stopy miedzi tego samego typu.
Wytapianie ZCuSn10Pb1 i ZCuPb10Sn10: ① Najpierw rozgrzej tygiel do ciemnoczerwonego koloru i dodaj na dno węgiel drzewny o grubości 20 cm-40cm. ②Dodaj miedź elektrolityczną, szybko ją podgrzej i stop, następnie dodaj materiały pochodzące z recyklingu i jednocześnie dodaj węgiel drzewny, aby mieć pewność, że poziom cieczy stopu nie będzie wystawiony na działanie powietrza. ③Po stopieniu zwróconego ładunku dodać miedź fosforową (zwykle 0,5% masy wsadu i można dodać całą miedź fosforową użytą do topienia brązu fosforowo-cynowego). ④Dodawaj kolejno cynk, cynę i ołów (w zależności od składników). Po całkowitym stopieniu poprzedniego wsadu dodać kolejny i ciągle mieszać płyn stopowy. ⑤Wyreguluj temperaturę cieczy stopowej w zakresie od 1100-1150 stopni. ⑥Usunąć żużel z pieca, dodać miedź fosforową (zwykle 0,1% masy wsadu), odtlenić, równomiernie wymieszać i posypać warstwą popiołu ze słomy na powierzchnię cieczy stopowej i dostosować ciecz stopową do temperatury wymaganej przez kartę procesu odlewania (zwykle 1130 -1180 stopnia), po czym szybko wylewamy z pieca.
Topienie ZCuAl10Fe3 i ZCuAl10Fe3Mn2: ① Do stopienia tych dwóch stopów nie należy używać tygli, w których stopiono inne stopy. ② Rozgrzej tygiel do ciemnoczerwonego koloru i dodaj przygotowany topnik. (Skład topnika: kriolit 20% (procent masowy), fluorek sodu 60%, fluorek wapnia 20%). ③Dodaj cienkie arkusze stali niskowęglowej podgrzane do około 200 stopni i jednocześnie materiały pochodzące z recyklingu, wymieszaj stop po stopieniu i podnieś temperaturę do 1150-1180 stopnia. ④Dodaj 0,3% miedzi fosforowej w stosunku do masy stopu w celu odtlenienia i dodaj topnik. ⑤Dodawaj partiami czyste aluminium i czysty mangan (w zależności od składników) podgrzane do 200 stopni. Po dodaniu każdej porcji wciśnij ją mieszadłem, aby szybko się stopiła i ciągle mieszaj, aby składniki były jednolite, ** Na koniec dostosuj temperaturę cieczy stopowej do zakresu od 1120-1220 stopni. ⑥Pokryj żużel popiołem ze słomy, dostosuj temperaturę stopu zgodnie z kartą procesu odlewania (zwykle 1160-1200 stopnia), a następnie szybko dostosuj proces odlewania.
4. Środki ostrożności
Bezpieczeństwo produkcji to podstawowy wymóg w przemyśle odlewniczym. Wytapianie czystej miedzi i stopów miedzi musi:
(1) Operatorzy powinni nosić sprzęt ochronny, utrzymywać miejsce pracy w czystości i nie dopuszczać do gromadzenia się wody lub zanieczyszczeń.
(2) Przed uruchomieniem pieca należy sprawdzić, czy używany sprzęt jest nienaruszony. Jeśli istnieją jakieś niebezpieczne czynniki, należy je wyeliminować na czas.
(3) Podgrzewanie wstępne można przeprowadzić wyłącznie po dokładnym sprawdzeniu i potwierdzeniu, że wsad nie zawiera substancji wybuchowych lub niebezpiecznych.
(4) Narzędzia do wytapiania i odlewania, takie jak mieszadła, łyżki żelazne, narzędzia do usuwania żużla itp., nie mogą mieć kontaktu z cieczą stopową bez wstępnego podgrzania.
(5) Pozostałą podczas zalewania ciecz stopową należy wlać do podgrzanej wlewnicy i nie wolno jej wylewać bezpośrednio na ziemię ani wlewać z powrotem do pieca.
5. Kilka kwestii, na które należy zwrócić uwagę podczas wytapiania
(1) Należy kontrolować czas topnienia. Czas od początku topienia do końca topienia (stop wychodzi z pieca) nazywany jest czasem topienia. Długość czasu topienia nie tylko wpłynie na produktywność, ale także znacząco wpłynie na jakość odlewanych części. Ponieważ wydłuża się czas topienia, zwiększa się szybkość spalania pierwiastka stopu i wzrasta szansa na absorpcję gazu. Dlatego prace topiące należy zakończyć w możliwie najkrótszym czasie. Tam, gdzie to możliwe, należy maksymalnie zwiększyć temperaturę wstępnego podgrzewania wsadu, a operacja powinna być zwarta i szybka.
(2) Pręt mieszający używany do wytapiania powinien być prętem węglowym. Niektóre pierwiastki w stopach miedzi, takie jak żelazo i ołów, po stopieniu występują w postaci mieszanin mechanicznych. Istnieją również pewne elementy, które mają tendencję do powodowania segregacji i stratyfikacji grawitacyjnej ze względu na różne gęstości. Praktyka wykazała, że pierwiastki te mogą łatwo spowodować niekwalifikowany skład chemiczny i nieodpowiednie właściwości mechaniczne podczas procesu wytapiania i zalewania. Aby przezwyciężyć to zjawisko, musimy zastosować mieszanie, które jest nieodzowną częścią topienia i nalewania. Jednakże mieszanie na ogół nie jest wymagane podczas pomiaru temperatury i chłodzenia. Skład materiału stosowanego mieszadła to zazwyczaj grafit. Dzieje się tak dlatego, że jeśli zostaną użyte inne materiały do mieszania, takie jak pręt żelazny, pręt żelazny stopi się podczas procesu mieszania, wpływając na skład chemiczny stopu. Jednocześnie, jeśli pręt żelazny zostanie wstępnie podgrzany w piecu do wyższej temperatury lub czas mieszania będzie dłuższy, tlenki na pręcie żelaznym przedostaną się do cieczy stopowej i staną się zanieczyszczeniami; jeśli żelazny pręt zostanie wstępnie podgrzany w niższej temperaturze, stop będzie mieszany podczas mieszania. Aby przylgnąć do żelaznego pręta, można to zaobserwować w produkcji.
(3) Problemy ze stosowaniem środka kryjącego podczas wytapiania. W przypadku wytapiania stopów miedzi ilość środka pokrywającego wynosi zazwyczaj: 0,8%-1,2% masy wsadu w przypadku stosowania szkła i boraksu, ponieważ grubość warstwy pokrywającej musi wynosić utrzymywany na poziomie 10- 15cm; w przypadku stosowania węgla drzewnego dawka wynosi około 0,5%-0,7% masy wsadu, a grubość warstwy przykrywającej powinna wynosić 25-35cm. Czas usuwania środka pokrywającego zwykle przeprowadza się przed wylaniem. Jeśli zostanie to zrobione zbyt wcześnie, zwiększy to utlenianie i absorpcję powietrza przez stop miedzi. Jeśli jako środek pokrywający stosuje się węgiel drzewny i efekt blokowania żużla jest dobry, środka pokrywającego nie trzeba usuwać, aby mógł on również odgrywać rolę blokującą żużel podczas procesu zalewania, a efekt jest bardziej idealny.
