一種適用于合金元素易氧化的銅合金熔煉用的覆蓋劑及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明屬于銅合金加工【技術領域】，涉及一種適用于合金元素易氧化的銅合金熔煉用的覆蓋劑及其應用；所述覆蓋劑的組成及質量百分比為：硼砂50～80%碎玻璃20～50%；所述覆蓋劑中的硼砂、碎玻璃為分別添加；所述覆蓋劑的添加順序為先添加碎玻璃，后添加硼砂，間隔不少于10分鐘。本發明的覆蓋劑可使普通熔煉替代真空熔煉，使含有易氧化元素的銅合金可以采用普通感應電爐設備進行熔煉生產，容易制備大規格鑄錠及實現連續鑄造，且熔煉的銅合金的合金質量更好。本發明涉及的覆蓋劑具有成本低廉、環保節能的特點。
【專利說明】一種適用于合金元素易氧化的銅合金溶煉用的覆蓋劑及其應用
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種適用于合金元素易氧化的銅合金熔煉用的覆蓋劑及其應用，屬于銅合金加工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]一般在銅及銅合金的熔煉加工過程中，特別是在熔煉CuCr等合金元素易氧化的合金時，需要使用覆蓋劑。目前常用的覆蓋劑，主要就是煅燒的木炭、鱗片石墨、碳黑等。這些覆蓋劑雖然被工業化普遍使用，但是對于易氧化的合金元素的保護效果并不理想，合金元素氧化燒損嚴重，收得率很低，覆蓋劑使用時的厚度一般達到10 - 20cm，不經濟。特別是在非真空環境里，現有的覆蓋劑難以達到技術質量要求，在大氣環境下，含有易氧化合金元素的銅合金的熔煉生產無法保證產品質量。
[0003]因此，在銅合金的熔煉技術中，特別對于含有易氧化鉻合金元素的銅合金，需要采用真空條件下熔煉。如果發明高效的覆蓋劑，使得易氧化合金元素的銅合金可以實現非真空下的熔煉，將具有重大的經濟效益和社會效益。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種適用于合金元素易氧化的銅合金熔煉用的覆蓋劑及其應用，使得易氧化類銅合金可以實現在大氣環境條件下熔煉和鑄造，解決含有易氧化合金元素的銅合金(如CuCr合金)只能在真空條件下熔煉的生產難題。
[0005]為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是:
一種適用于合金元素易氧化的銅合金熔煉用的覆蓋劑，所述覆蓋劑的組成及質量百分比為:
硼砂 50~80%
碎玻璃 20~50%
所述覆蓋劑的優選配比為:
硼砂 60~70%
碎玻璃 30~40%
所述覆蓋劑中的硼砂、碎玻璃為分別添加；所述覆蓋劑的添加順序為先添加碎玻璃，后添加硼砂，間隔不少于10分鐘。
[0006]所述覆蓋劑熔融后,覆蓋層厚度為1- 2mm。
[0007]玻璃60(TC軟化，溫度越高流動性越好。120(TC的熔煉環境下，加入碎玻璃后，迅速在熔體表面形成了薄薄的一層液態玻璃覆蓋層，隔絕熔體和空氣。硼砂含有結晶水，溫度達到320 °C時失卻全部結晶水。后加入的硼砂由于高溫迅速變成了用于覆蓋的脫水硼砂。由于有玻璃的隔絕，揮發的結晶水不會污染熔體。玻璃的比重是2.2 g/cm3，硼砂含有結晶水時的比重是1.73g/cm3，小于玻璃的比重，漂浮在玻璃上面。當硼砂在高溫下揮發失卻全部結晶水后，其比重變為2.367g/cm3，大于玻璃的比重，沉到玻璃的下面。且由于硼砂的熔點是741°C，在1200°C的熔煉環境下，迅速熔化并形成液態覆蓋層，成為用于覆蓋的脫水硼砂。
[0008]本發明采用的碎玻璃是回購廢舊的普通無色玻璃，對塊狀或粒度沒有要求。普通玻璃化學主要成份是二氧化硅，添加某些金屬的氧化物或者鹽類而顯現出顏色的有色玻璃，不能使用，否則會增加熔體的雜質成分。
[0009]本發明的覆蓋劑只需按上述質量百分比配重，不需要對原料進行粉碎或攪拌、過篩，混合均勻，也不需要將覆蓋劑提前烘烤干燥。
[0010]本發明所述的覆蓋劑，優先適用于鉻青銅，也適用于合金元素易氧化的其它銅合金材料的熔煉過程。
[0011]與現有技術相比，本發明的有益效果如下:
1、本發明的覆蓋劑可使普通熔煉替代真空熔煉。現有的熔煉技術中，含有易氧化元素的銅合金均采用真空感應電爐設備進行熔煉，真空熔煉使銅合金熔體隔絕空氣，在熔煉過程中產生的氧化夾雜少，氧化渣少，鑄錠缺陷少。但真空感應電爐設備也存在價格昂貴，生產條件要求苛刻，生產容量較小等缺點。
[0012]本發明的覆蓋劑由于覆蓋保護效果好，適用于在大氣環境下采用普通感應電爐熔煉含有易氧化合金元素的銅合金。由于可以在大氣環境下熔煉，使含有易氧化元素的銅合金可以采用普通感應電爐設備進行熔煉生產，容易制備大規格鑄錠及實現連續鑄造，且熔煉的銅合金的合金質量更好。
[0013]2、本發明的覆蓋劑使熔煉的銅合金的合金質量更好。硼砂變成熔融狀態均勻覆蓋在銅合金液面上，減少合金元素的揮發和氧化，避免熔體由于氧化造成的夾雜及表面的氧化。由于硼砂具有較低的表面張力，熔融`的硼砂可輕松地進入鑄錠凝殼與結晶器內壁的縫隙中，在鑄錠和結晶器內壁形成潤滑液膜，減少了引錠阻力，也沒有氧化物附著在結晶器壁上，避免了鑄錠凝殼的拉裂現象，減少了表面夾雜、冷隔等缺陷。熔融的硼砂減緩了結晶器上部的冷卻強度，使冷卻主要集中在結晶器的下部和二次冷卻區，導致縱向結晶效果顯著，液穴比較淺，可提高鑄造速度，改善鑄錠表面的作用。另外，單質硼還是一種良好的變質劑，合金中含硼0.005 - 0.015%即可起到晶粒細化作用。
[0014]3、本發明的覆蓋劑能去除熔煉的銅合金熔體中的熔渣。在冶金工業中，硼砂是良好的熔劑，具有凈化熔體的作用，可以溶解熔體上方的氧化洛，擴大使用舊料的比例。硼砂在熔融狀態下分解成偏硼酸鈉和硼酐。加入硼砂后生成偏硼酸鹽或熔渣，較重的金屬由于氧化膜的消失而下沉到金屬中，使熔渣迅速消失。硼砂之所以能夠吸附熔渣及非金屬夾雜物，是由于硼砂中含有大量活性金屬離子鈉，使硼砂液態的表面張力遠遠小于氧化膜的表面張力，也小于液體的浮力，所以夾雜物可順利上浮到硼砂液體層中，與硼酐反應生成低熔熔鹽，達到去除熔體熔渣的作用。采用硼砂覆蓋時，熔融的硼砂導熱性比氣體大而比金屬小，覆蓋在液面上具有保溫作用，有利于熔渣上浮。
[0015]4、本發明采用“超薄覆蓋”技術。覆蓋劑熔融后，覆蓋層厚度僅為1- 2mm，而其他覆蓋劑由于流動性差，燒損厲害，穩定性差，導致其覆蓋厚度很難達到如此薄的水平。覆蓋劑的用量可根據感應電爐內熔體的表面積計算。由于本發明制成的覆蓋劑無揮發性、穩定性好，在銅合金熔煉過程中損失很少，連續熔煉生產作業，只需補充少量覆蓋劑即可。[0016]玻璃可調節覆蓋劑的粘稠度，起到一定程度的稀釋硼砂的作用。玻璃是一種透明的無規則結構的非晶態固體物質，在熔融時形成連續網絡結構。玻璃不是純晶體，沒有固定熔點，600度軟化，溫度越高流動性越好。由于軟化后的玻璃流動性極好，本發明的覆蓋劑能在熔煉過程中形成很薄的一層覆蓋層，該覆蓋層比較嚴密，沒有漏洞，能在熔體與空氣之間起到很好的隔絕作用。
[0017]5、本發明使用的覆蓋劑成本低廉、環保節能。本發明使用的覆蓋劑揮發不易，在銅合金熔煉條件下，不產生揮發煙氣，并降低熔煉合金表面的熱量損失，無污染、節能耗。由于玻璃的成分主要是二氧化硅，而二氧化硅是很難自然分解的，保持使用的穩定性。
[0018]硼砂是本發明中覆蓋劑的主要成分。硼砂可提高熔體的流動性，降低鑄造溫度，節約能耗，延長感應電爐的壽命，保護熔溝不堵塞。另外，本發明覆蓋劑還能在流入結晶器內壁后起潤滑作用，提高鑄造效率。
【具體實施方式】
[0019]下面結合實施例對本發明作進一步的說明。
[0020]實施例1
生產第一爐3噸合金元素易氧化的鉻青銅合金時，取8kg碎玻璃放入感應電爐，拋灑在銅合金熔體上面，10分鐘后，取17kg硼砂放入感應電爐，拋灑在銅合金熔體和玻璃覆蓋層上面。
[0021]實施例2
生產第二爐并連續生產后續 的3噸合金元素易氧化的鉻青銅合金時，取2kg碎玻璃放入感應電爐,拋灑在銅合金熔體上面，10分鐘后，取3.5kg硼砂放入感應電爐，拋灑在銅合金熔體和玻璃覆蓋層上面。
[0022]使用方法及效果:
熔煉銅合金的設備采用大容量工頻有芯感應電爐，可以在大氣環境下熔煉合金元素易氧化的銅鉻等合金。原材料為電解銅板、金屬鉻或銅鉻中間合金等。采用本發明的銅合金熔煉用的覆蓋劑進行底層覆蓋。一般情況下，采用本發明的覆蓋劑熔煉鉻青銅等合金，易氧化的鉻等元素的收得率達到90%以上。說明本發明的覆蓋劑覆蓋效果很好，可以保護銅合金中鉻等極易氧化的元素，在大氣環境下熔煉時極少氧化、收得率很高，降低熔煉成本。
[0023]本發明熔融的覆蓋劑不僅使空氣與銅液分開，防止銅液氧化，該覆蓋劑還很少粘黏爐壁，且能防止感應電爐熔溝出現堵塞、縮小、蝕大的現象。本發明的覆蓋劑無公害，安全環保，使用操作方便，價格低廉。
[0024]本發明覆蓋劑的覆蓋層厚度僅為1- 2mm，可方便觀察熔煉熔體狀況。覆蓋劑用量省，補充量少。
[0025]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種適用于合金元素易氧化的銅合金熔煉用的覆蓋劑，其特征在于:所述覆蓋劑的組成及質量百分比為: 硼砂 50~80% 碎玻璃 20~50%。
2.根據權利要求1所述的一種，其特征在于:所述覆蓋劑的質量百分比為: 硼砂 60~70% 碎玻璃 30~40%。
3.權利要求1所述的一種適用于合金元素易氧化的銅合金熔煉用的覆蓋劑的應用，其特征在于:所述覆蓋劑中的硼砂、碎玻璃為分別添加；所述覆蓋劑的添加順序為先添加碎玻璃，后添加硼砂，間隔不少于10分鐘。
4.根據權利要求3所述的一種適用于合金元素易氧化的銅合金熔煉用的覆蓋劑的應用，其特征在于:所述覆蓋劑熔融后，覆蓋層厚度為1-2mm。
5.根據權利要求3所述的一種適用于合金元素易氧化的銅合金熔煉用的覆蓋劑的應用，其特征在于:所述的覆蓋劑優先適用于鉻青銅，也適用于合金元素易氧化的其它銅合金材料的熔煉過程。
【文檔編號】C22C9/00GK103484704SQ201310434116
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】詹堯, 張智強, 郜貞軒 申請人:洛陽雙瑞達特銅有限公司