專利名稱：一種優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水暖衛(wèi)浴零部件及器材用的銅合金，具體是優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法。
背景技術(shù)：
黃銅棒具有優(yōu)良的冷熱加工性能、極好的切削性能和自潤(rùn)滑等特點(diǎn)，適用于各種自動(dòng)車床、數(shù)控車床等機(jī)加工，以及各種熱沖、復(fù)雜成型，有表面要求的加工產(chǎn)品及環(huán)保要求的其他零部件。但普通的黃銅棒易因腐蝕而導(dǎo)致失效，且溶出的鉛和鋅，直接危害到人體的健康。
自2006年，歐盟、澳洲、日本已明確規(guī)定2006年以后，進(jìn)入這些國(guó)家的衛(wèi)浴銅制品必須采用耐腐蝕、抗脫鋅銅材，并以法律形式加以約束。目前，世界上能真正生產(chǎn)該類銅材的只有日本、韓國(guó)、瑞典等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家。同時(shí)世界范圍內(nèi)的80%的衛(wèi)浴潔具生產(chǎn)基地在中國(guó)，目前該類銅材國(guó)內(nèi)需求大部分依賴進(jìn)口。本公司成立技術(shù)攻關(guān)小組，致力于耐腐蝕黃銅的研究，已成功研發(fā)一種適合各種機(jī)加工和熱沖、復(fù)雜成型的優(yōu)質(zhì)耐腐蝕銅棒的制備方法。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法，通過(guò)本發(fā)明方法可制備出耐腐蝕、防脫鋅并具有優(yōu)良鑄造性能的優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是
一種優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法依次通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)1)、將砷黃銅原料投入工頻熔銅爐中，升溫至完全熔化得到銅液；2)、將所述工頻熔銅爐調(diào)低壓180V，補(bǔ)入占砷黃銅原料0. 2 0. 3wt %的鉛使之熔化，再補(bǔ)入占砷黃銅原料3 5wt %的鋅錠使之熔化；3)、將 Cu-As中間合金壓入所述工頻熔銅爐底，攪拌均勻；4)、將占砷黃銅原料0. 1 0. 2wt%的銅精煉清渣劑壓入所述銅液中，連續(xù)攪拌精煉12min 15min ；5)、精煉并打渣起灰；6)、精煉并調(diào)整成分；7)、將所述工頻熔銅爐內(nèi)的所述銅水放入保溫爐內(nèi)，控制該保溫爐的溫度在 1000°C 1050°C的范圍內(nèi)；8)、將所述保溫爐內(nèi)的所述銅水引鑄成銅棒；其中，所述Cu-As 中間合金中Cu-As的重量比為70 30，所述銅精煉清渣劑采用硅砂、蘇打40wt% 和冰晶石6wt%合成。
在進(jìn)行所述精煉打渣起灰步驟5之前，先使所述工頻熔銅爐停電靜置5min IOmin0
在所述精煉調(diào)整成分步驟6中，在所述銅液中補(bǔ)入相應(yīng)原料調(diào)整所述銅水的成分，所述工頻熔銅爐開(kāi)工業(yè)電壓高壓380V，攪拌至原料完全熔化，升溫至噴火，溫度達(dá) 1030°C 1080°C，保持 3min 5min。
在所述精煉調(diào)整成分步驟6之后，使所述工頻熔銅爐停電靜置5min 7min。
采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明一種優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法具有以下有益效果 在銅水中加入銅精煉清渣劑精煉之前，先在銅水中加入Cu-As中間合金，As與Si能形成化合物，使ai不易揮發(fā)，達(dá)到防止脫鋅的效果；通過(guò)本發(fā)明的制備方法，引鑄成的優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為61. 8% 63. 0% Cu、1.0% 2.0% Pb和0. 08% 0. 15% As，鐵雜質(zhì)含量小于0. 2wt%，余量為Si和不可避免的雜質(zhì)；利用本發(fā)明制備的優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒所鑄造的產(chǎn)品，其抗拉強(qiáng)度為400MPa 450MPa，延伸率為15% 25%，硬度為120 140HV ；由于Cu-As中間合金中Cu-As的重量比為70 30，使引鑄的銅棒具有優(yōu)良的抗失鋅、耐腐蝕能力，同時(shí)具有較好的鑄造性能、切削性能和拋磨性能。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。
本發(fā)明的一種優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法，可制備出耐腐蝕、防脫鋅并具有優(yōu)良鑄造性能的優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒。
本發(fā)明一種優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法，依次通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)
A、將砷黃銅回爐料、廢銅、銅糠等砷黃銅原料投入工頻熔銅爐中，開(kāi)工業(yè)電壓高壓 380V，升溫至完全熔化得到銅液；
B、將工頻熔銅爐調(diào)低壓180V，加入占砷黃銅原料0. 2 0. 3wt%的鉛；為了防止鉛的氧化，將鉛立即壓入銅液內(nèi)部進(jìn)行攪拌，使之熔化；再加入占砷黃銅原料3 5wt%的鋅錠，連續(xù)攪拌到上述各種原料完全熔化；由于鉛不固溶于Cu-Si合金，存在于固溶體晶界處，有相當(dāng)強(qiáng)的潤(rùn)滑與減磨作用，使生產(chǎn)出來(lái)的砷黃銅棒有較好的切削性能；鋅是黃銅合金的主要成份，能夠使銅的顏色由紫色轉(zhuǎn)變成黃色，還能夠降低生產(chǎn)成本和增加切削性能；
C、加入30%的Cu-As中間合金，將其壓入工頻熔銅爐底，攪拌均勻，Cu-As中間合金中Cu-As的重量比為70 30，As與Si能形成化合物，使Si不易揮發(fā)，達(dá)到防止脫鋅的效果，另外As還能提高耐堿性、耐腐蝕能力等；
D、加入占砷黃銅原料0. 1 0. 2wt%的銅精煉清渣劑，將此銅精煉清渣劑壓入銅液，連續(xù)攪拌精煉12min 15min ；銅精煉清渣劑采用硅砂5#t%、蘇打40Wt%和冰晶石 6wt%合成；銅精煉清渣劑的作用主要是除去銅液中的酸性、堿性、中性氧化物，覆蓋銅液， 防止銅液吸氣；
E、精煉完畢后，停電靜置5min lOmin，同時(shí)打渣起灰，這樣有助于使銅水中含有的灰渣、雜質(zhì)等充分上浮至銅水表面；把成團(tuán)的灰渣打散然后用撈灰瓢將灰渣撈起，并多抖動(dòng)撈灰瓢，以便灰渣里的銅水徹底與灰渣分離落回工頻熔銅爐內(nèi)，減少灰渣中的銅的含量， 銅灰中的銅含量應(yīng)控制在10%以下，然后取樣測(cè)試成分；
F、根據(jù)成分測(cè)試結(jié)果，按照加工要求在銅液中補(bǔ)入相應(yīng)原料，工頻熔銅爐開(kāi)工業(yè)電壓高壓380V，攪拌至原料完全熔化，升溫至噴火，溫度達(dá)1030°C 1080°C，保持^iin 5min ；然后停電靜置:3min 5min，進(jìn)行復(fù)檢，取樣測(cè)試成分；
G、精煉并調(diào)整好成分后，停電5-7min左右，這樣有助于使銅水中含有的灰渣、雜質(zhì)等充分上浮至銅水表面，提高精煉的效果、提高銅水的各種力學(xué)性能；靜置完畢后，開(kāi)始向保溫爐內(nèi)放銅水，使銅水的流量從小到大，控制其實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的流量，不允許放水時(shí)急沖或時(shí)大時(shí)小造成銅水帶入更多的氣體和雜質(zhì)，放完銅水后及時(shí)清理流槽內(nèi)的固銅和氧化物；
H、控制保溫爐的溫度在1000°C 1050°C的范圍；如果溫度過(guò)高會(huì)增加鋅的燒損，溫度過(guò)低增加引鑄棒表面的砂眼、皮下氣孔和橫向裂紋的幾率，并影響銅棒內(nèi)部拋光，甚至引棒不出來(lái)；
I、裝石墨模具引冷卻水前，先將準(zhǔn)備好的壓輪、引錠槽、引棒頭等安裝好并開(kāi)始裝模試水，具體操作步驟如后所述；換模時(shí)動(dòng)作快速，以減少石墨模具的底座出銅水口部位氧化過(guò)度；裝模時(shí)保持所引銅棒的直度，引鑄時(shí)調(diào)節(jié)好引速、水壓和爐溫；在引出二支棒以內(nèi)檢查棒、管的尺寸，公差是否符合要求，檢查銅棒表面是否有裂紋、氣孔、夾雜、砂眼等質(zhì)量問(wèn)題；
J、控制好引鑄速度，如果砷黃銅棒引鑄速度快時(shí)，銅棒表面比較軟，拉光時(shí)表面很差；引鑄速度慢時(shí)，銅棒表面比較硬，拉光時(shí)表面較好；一般情況下為普通黃銅棒引速的一半，速度的快慢以銅棒出?？跒榘导t色為宜；
K、控制保溫爐的溫度在960°C 1000°C左右；根據(jù)銅水溫度的高低來(lái)調(diào)整保溫檔，一般引鑄小棒、六角棒、異形材、空心棒時(shí)，保溫爐內(nèi)銅水的溫度比引鑄實(shí)心銅棒低些； 保溫爐撈渣時(shí)，應(yīng)將其覆蓋在銅水上面的氧化物打碎壓入銅水中熔化。
其中步驟I中，在上述保溫爐的出料口處安裝有冷卻水套，該冷卻水套內(nèi)設(shè)有紫銅套，在該紫銅套內(nèi)且緊貼該紫銅套的內(nèi)壁面設(shè)有石墨模具；在該冷卻水套的內(nèi)壁面和該紫銅套的外壁面之間形成一個(gè)水腔，且在該冷卻水套上開(kāi)有連通該水腔的進(jìn)水口和出水
引鑄時(shí)，保溫爐內(nèi)的銅水從其出料口流出并通過(guò)該石墨模具被將引鑄成銅棒，冷卻水通過(guò)該進(jìn)水口和該出水口在該冷卻水套內(nèi)的水腔內(nèi)循環(huán)冷卻銅水使之完成引鑄。
上述石墨模具的外壁面與上述紫銅套內(nèi)壁面的接觸面達(dá)到70%，能實(shí)現(xiàn)較佳的冷卻效果。上述紫銅套的外壁面與冷卻水接觸會(huì)產(chǎn)生一層水垢影響冷卻效果，因此，冷卻水套用20 30天后拆下紫銅套去除其表面的水垢，以保證冷卻效果。
引鑄時(shí)，上述冷卻水套的水壓均為1. 5 2. 0公斤，水溫約48士5°C。
上述砷黃銅原料中的鐵雜質(zhì)含量小于0. 2wt%。
通過(guò)本發(fā)明的制備方法，鑄成的優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為 61. 8% 63. 0% Cu、l. 0% 2. 0% Pb和0. 08% 0. 15% As，余量為Zn和不可避免的雜質(zhì)。利用本發(fā)明制備的優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒所鑄造的產(chǎn)品，其抗拉強(qiáng)度為400MPa 450MPa，延伸率為15% 25%，硬度為120 140HV;由于Cu-As中間合金中Cu-As的重量比為70 30， 使引鑄的銅棒具有優(yōu)良的抗失鋅、耐腐蝕能力，同時(shí)具有較好的鑄造性能、切削性能和拋磨性能。
下面對(duì)通過(guò)上述A-K步驟鑄成的優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比和力學(xué)性能的進(jìn)一步說(shuō)明，以表明本發(fā)明制備方法的突出效果。
例如，所制備的優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為61.71% Cu、1.98% Pb和0. 136% As,余量為Si和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度為 428Mpa、延伸率為25%、硬度為1IMHV。
所制備的優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為62.20% Cu、1.65% 1 和 0. 15% As，余量為Si和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度為435MPa、 延伸率為20%、硬度為U6HV。
上述實(shí)施例并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
權(quán)利要求
1.一種優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法依次通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)1)、將砷黃銅的原料投入工頻熔銅爐中，升溫至完全熔化得到銅液；2)、將所述工頻熔銅爐調(diào)低壓180V，補(bǔ)入占砷黃銅原料0.2 0. 3wt%的鉛使之熔化， 再補(bǔ)入占砷黃銅原料3 5wt%的鋅錠使之熔化；3)、將Cu-As中間合金壓入所述工頻熔銅爐底，攪拌均勻；4)、將占砷黃銅原料0.1 0. 2wt%的銅精煉清渣劑壓入所述銅液中，連續(xù)攪拌精煉 12min 15min ；5)、精煉并打渣起灰；6)、精煉并調(diào)整成分；7)、將所述工頻熔銅爐內(nèi)的所述銅水放入保溫爐內(nèi)，控制該保溫爐的溫度在1000°C 1050°C的范圍內(nèi)；8)、將所述保溫爐內(nèi)的所述銅水引鑄成銅棒；其特征在于，所述Cu-As中間合金中Cu-As的重量比為70 30，所述銅精煉清渣劑采用硅砂、蘇打冰晶石6wt%合成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法，其特征在于在進(jìn)行所述精煉打渣起灰步驟5之前，先使所述工頻熔銅爐停電靜置5min lOmin。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法，其特征在于在所述精煉調(diào)整成分步驟6中，在所述銅液中補(bǔ)入相應(yīng)原料調(diào)整所述銅水的成分，所述工頻熔銅爐開(kāi)工業(yè)電壓高壓380V，攪拌至原料完全熔化，升溫至噴火，溫度達(dá)1030°C 1080°C，保持 3min 5min。
4.如權(quán)利要求3所述的一種優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法，其特征在于在所述精煉調(diào)整成分步驟6之后，使所述工頻熔銅爐停電靜置5min 7min。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法依次通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)1)砷黃銅原料投入工頻熔銅爐中，升溫至完全熔化得到銅液；2)將工頻熔銅爐調(diào)低壓180V，加入占砷黃銅原料0.2～0.3wt％的鉛使之熔化，加入占砷黃銅原料3～5wt％的鋅錠使之熔化；3)Cu-As中間合金壓入工頻熔銅爐底，攪拌均勻；4)將占砷黃銅原料0.1～0.2wt％的銅精煉清渣劑壓入銅液中，連續(xù)攪拌精煉12min～15min；5)精煉并打渣起灰；6)精煉并調(diào)整成分；7)將工頻熔銅爐內(nèi)的銅水放入保溫爐內(nèi)，控制保溫爐的溫度在1000℃～1050℃范圍；8)將保溫爐內(nèi)的所述銅水引鑄成銅棒；Cu-As中間合金中Cu-As重量比為70∶30。本發(fā)明一種優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒的制備方法，可制備出耐腐蝕、防脫鋅并具有優(yōu)良鑄造性能的優(yōu)質(zhì)砷黃銅棒。
文檔編號(hào)C22C1/03GK102517466SQ20111045640
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者曾華文, 竇宜宏, 蔡吉林 申請(qǐng)人:中宇建材集團(tuán)有限公司