專利名稱：：液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于金屬真空精煉
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝。熔煉后的液態(tài)銅合金中含有一定量的氣體及夾雜物。如果將這種金屬液直接澆鑄成鑄件(錠)，那么就有可能在澆注過程中出現(xiàn)反偏析或上漲而導(dǎo)致鑄件(錠)報(bào)廢，而且所生產(chǎn)出鑄件(錠)的力學(xué)性能和傳導(dǎo)性能也不理想。金屬真空脫氣處理技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于煉鋼生產(chǎn)和鋁合金生產(chǎn)中。在銅合金生產(chǎn)中也采用真空熔煉技術(shù)。但是真空熔煉生產(chǎn)成本較高，用來進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)并不經(jīng)濟(jì)。到目前為止，對(duì)銅水包中的液態(tài)銅合金進(jìn)行真空脫氣技術(shù)較為少見。日本專利JP04323330公開了一種從含銅量為20-95％的銅鐵合金中脫除夾雜物的工藝，包括用Al和/或Ca進(jìn)行脫氧，用0～20％CaF和堿度CaO/SiO2為2-15的熔劑進(jìn)行處理后使金屬中氧含量低于100ppm，硫含量降到低于50ppm，在1乇(133.3Pa)以下的真空中進(jìn)行真空脫氣，使金屬中的氨含量低于5ppm，氫含量低于10ppm。這種工藝僅適用于鐵銅而不適用于不含鐵或含鐵量極少的銅合金，因?yàn)檫@些合金不吸氮。而且，這種工藝對(duì)真空度的要求比較高，要達(dá)到1乇(133.3Pa)以下。本發(fā)明的目的是提供一種利用常規(guī)的真空脫氣裝置在133.3-2666Pa(1-20乇)的真空度下對(duì)液態(tài)銅合金進(jìn)行3-25分鐘的真空脫氣處理工藝，來脫除銅合金液中的氫氣和夾雜物，從而提高銅合金鑄件的力學(xué)性能和傳導(dǎo)性能。按照本發(fā)明的液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝，利用由水環(huán)泵、5級(jí)蒸氣噴射泵、預(yù)抽室、真空室和控制儀表所組成的真空系統(tǒng)，首先用蒸氣噴射泵將預(yù)抽室抽真空至133-134Pa待用，如圖所示，再將裝有液態(tài)銅合金2的銅水包3裝入真空室1內(nèi)，關(guān)閉真空室1后，先啟動(dòng)水環(huán)泵將真空室1抽真空，當(dāng)真空室1的真空度達(dá)到10-16kPa時(shí)，立即停用水環(huán)泵(當(dāng)真空度達(dá)到這個(gè)值時(shí)，再用水環(huán)泵就很不經(jīng)濟(jì)，效果很不好了)，開動(dòng)蒸氣噴射泵抽氣閥并打開預(yù)抽室閥門，當(dāng)真空室1和預(yù)抽室的真空度平衡后，關(guān)閉預(yù)抽室閥門，繼續(xù)將真空室1抽真空至133.3-2666Pa的預(yù)定工作真空度，在此真空度下進(jìn)行3-25分鐘的脫氣處理，就可以使液態(tài)銅合金2在真空中充分沸騰、脫氣、排除雜質(zhì)，完成處理過程。采用本發(fā)明的液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝，具有一系列優(yōu)點(diǎn)。首先，由于采用預(yù)抽室和先用水環(huán)泵，再用蒸氣噴射泵，能使真空室迅速達(dá)到預(yù)定的工作真空度，使液態(tài)銅合金包中的銅水不致于過度降溫，從而保證達(dá)到所要求的脫氣效果。其次，工作真空度選在133.3-2666Pa(1-20乇)之間，這樣的工作真空度比較容易達(dá)到，可以降低處理費(fèi)用。實(shí)際使用中，一般盡可能接近下限133.3Pa，以縮短處理時(shí)間，提高處理效果。第三，可以根據(jù)不同牌號(hào)的銅合金，不同的銅水量和銅水溫度，選擇不同的處理時(shí)間，一般情況下，銅水量越多，脫氣處理時(shí)間越長(zhǎng)；銅水溫度越高，處理時(shí)間也可選更長(zhǎng)些。按照本發(fā)明的液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝，脫氣率最高可達(dá)85％，消除了澆注過程中的反偏析，也消除了上漲，收縮良好。經(jīng)處理和未經(jīng)處理的同牌號(hào)銅合金相比，屈服強(qiáng)度σb可提高20-60MPa，延伸率δ可提高1-2，硬度HB可提高1-10。下面給出幾組實(shí)施例。例1錫磷青銅ZCuSn10P0.2錫磷青銅不含鋅，具有廣泛的用途，是大量生產(chǎn)的銅合金。按照本發(fā)明的處理工藝，首先用蒸氣噴射泵，將預(yù)抽室抽真空至134Pa左右待用，將裝有錫磷青銅水的銅水包置于真空室內(nèi)關(guān)閉真空室，啟動(dòng)水環(huán)泵并打開水環(huán)泵抽氣閥，使真空室的真空度達(dá)到10-16kPa，此時(shí)關(guān)閉水環(huán)泵抽氣閥，停止水環(huán)泵，打開蒸氣噴射泵抽氣閥并打開預(yù)抽室閥門，待預(yù)抽室和真空室的真空度平衡后，關(guān)閉預(yù)抽室閥門，蒸氣噴射泵使真空室真空度達(dá)到134-2666Pa后保持3-20分鐘進(jìn)行脫氣處理。根據(jù)待處理的液態(tài)錫磷青銅重量、溫度，具體選用下列參數(shù)；一般工作真空度都選用134Pa左右，真空度較低時(shí)，處理時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)。1)當(dāng)液態(tài)銅合金重量為700-1000kg，液態(tài)銅合金溫度為1100-1200℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用5-10分鐘，當(dāng)液態(tài)銅合金溫度為1200-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用8-12分鐘。2)當(dāng)液態(tài)銅合金重量為1000-1500kg，液態(tài)銅合金溫度為1100-1200℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用8-12分鐘，當(dāng)液態(tài)銅合金溫度為1200-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用10-14分鐘。3)當(dāng)液態(tài)銅合金重量為2000-3000kg，液態(tài)銅合金溫度為1100-1200℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用12-16分鐘；當(dāng)液態(tài)銅合金溫度為1200-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用14-20分鐘。例2鋁青銅ZCuAl10Fe3Mn2或者硅鎳青銅ZCuSilNi3，這兩種牌號(hào)的銅合金的脫氣性能頗為接近，故可選用大致相同的真空脫氣處理工藝參數(shù)。一般工作真空度都選用134Pa左右，選用大于此值的真空度時(shí)，處理時(shí)間應(yīng)相應(yīng)延長(zhǎng)。1)當(dāng)液態(tài)銅合金重量為700-1000kg，液態(tài)銅合金溫度為1100-1200℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間可選用6-11分鐘；當(dāng)液態(tài)銅合金溫度為1200-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間可選用9-13分鐘。2)當(dāng)液態(tài)銅合金重量為1500-2000kg，液態(tài)銅合金溫度為1100-1200℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用11-15分鐘；當(dāng)液態(tài)銅合金溫度為1200-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用13-17分鐘。3)當(dāng)液態(tài)銅合金重量為2000-3000kg，液態(tài)銅合金溫度為1100-1200℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用13-19分鐘；當(dāng)液態(tài)銅合金溫度為1200-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用16-22分鐘。表1概述各種牌號(hào)銅合金，在工作真空度選用134Pa的條件下，液態(tài)銅合金重量、溫度和處理時(shí)間之間的關(guān)系。表1液態(tài)銅合金真空脫氣處理參數(shù)(時(shí)間為分鐘)</tables>經(jīng)真空脫氣處理后，銅合金的氣體含量顯著降低，消除了各種澆鑄缺陷，鑄件力學(xué)性能得到顯著提高，表2比較了各種牌號(hào)銅合金在經(jīng)真空脫氣處理前和處理后的氫含量，力學(xué)性能和澆注性能。從而提高了銅件的使用壽命。以上所列舉的是青銅的例子。本發(fā)明的方法不僅適用于青銅，而且也適用于紫銅等銅合金。所選用的工藝參數(shù)也僅作為例子給出，本發(fā)明的范圍并不局限于這些例子。附圖為本發(fā)明的真空脫氣裝置示意圖。如圖所示，裝有液態(tài)銅合金2的銅水包3置于真空室1內(nèi)，真空室的出口連接真空泵系統(tǒng)，將真空室1內(nèi)的空氣順箭頭所指方向抽走。表權(quán)利要求1.一種利用由水環(huán)泵、5級(jí)蒸氣噴射泵、預(yù)抽室、真空室(1)和控制儀表所組成的真空系統(tǒng)的液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝，其特征在于首先用蒸氣噴射泵將預(yù)抽室抽真空到133-134Pa左右待用，再將裝有液態(tài)銅合金(2)的銅水包(3)裝入真空室(1)內(nèi)，關(guān)閉真空室(1)后，啟動(dòng)水環(huán)泵將真空室(1)抽真空，當(dāng)真空室(1)的真空度達(dá)到10-16kPa時(shí)，立即停用水環(huán)泵，開動(dòng)蒸氣噴射泵抽氣閥并打開預(yù)抽室閥門，當(dāng)真空室(1)和預(yù)抽室真空度平衡后，關(guān)閉預(yù)抽室閥門，繼續(xù)將真空室抽真空至133.3-2666Pa的預(yù)定工作真空度，在此真空度下，對(duì)銅水包(3)中的液態(tài)銅合金(2)進(jìn)行3-25分鐘的脫氣處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝，其特征在于當(dāng)所說的銅合金為錫磷青銅ZCuSn10P0.2時(shí)，所述的預(yù)定工作真空度為134-2666Pa，在此工作真空度下進(jìn)行3-20分鐘脫氣處理。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝，其特征在于當(dāng)所說的銅合金為鋁青銅ZCuAl10Fe3Mn2或硅鎳青銅ZCuSi1Ni3時(shí)，所述的預(yù)定工作真空度選用134-1333Pa，在此工作真空度下進(jìn)行3-25分鐘脫氣處理。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝，其特征在于當(dāng)所說的銅合金為錫磷青銅ZCuSn10P0.2，工作真空度選用134Pa，液態(tài)銅合金重量為700-1000kg，液態(tài)銅合金溫度為1100-1200℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用5-10分鐘，或者，當(dāng)液態(tài)銅合金溫度為1200-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用8-12分鐘。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝，其特征在于當(dāng)所述的銅合金為鋸磷青銅ZCuSn10P0.2，工作真空度選用134Pa，液態(tài)銅合金重量為1000-1500kg，液態(tài)銅合金溫度為1100-1200℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用8-12分鐘，或者，當(dāng)液態(tài)銅合金溫度為1200-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用10-14分鐘。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝，其特征在于當(dāng)所說的銅合金為錫磷青銅ZCuSn10P0.2，工作真空度選用134Pa，液態(tài)銅合金重量為2000-3000kg，液態(tài)銅合金溫度為1100-1200℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用12-16分鐘，或者，當(dāng)液態(tài)銅合金溫度為1200-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用14-20分鐘。7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝，其特征在于當(dāng)所說的銅合金為鋁青銅ZCuAl10Fe3Mn2或者硅鎳青銅ZCuSi1Ni3，工作真空度選用134Pa，液態(tài)銅合金重量為700-1000kg，液態(tài)銅合金溫度為1100-1200℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用6-11分鐘，或者，當(dāng)液態(tài)銅合金溫度為1200-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用9-13分鐘。8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝，其特征在于當(dāng)所述的銅合金為鋁青銅ZCuAl10Fe3Mn2或硅鎳青銅ZCuSi1Ni3，工作真空度選用134Pa，液態(tài)銅合金重量為1500-2000kg，液態(tài)銅合金溫度為1100-1200℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用11-15分鐘，或者，當(dāng)液態(tài)銅合金溫度為1200-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用13-17分鐘。9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的液態(tài)銅合金真空脫氣處理工藝，其特征在于當(dāng)所說的銅合金為鋁青銅ZCuAl10Fe3Mn2或硅鎳青銅ZCuSi1Ni3，工作真空度選用134Pa，液態(tài)銅合金重量為2000-3000kg，液態(tài)銅合金溫度為1100-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用13-19分鐘，或者，當(dāng)液態(tài)銅合金溫度為1200-1250℃時(shí)，脫氣處理時(shí)間選用16-22分鐘。全文摘要本發(fā)明提供一種利用由水環(huán)泵、5級(jí)蒸氣噴射泵、真空室和控制儀表所組成的真空系統(tǒng)對(duì)裝在銅水包中的液態(tài)銅合金進(jìn)行真空脫氣處理的工藝,用水環(huán)泵使真空室的真空度達(dá)到10—16kPa,再用預(yù)抽室和5級(jí)蒸氣噴射泵使真空室的真空度迅速達(dá)到133.3—2666Pa的工作真空度,根據(jù)不同牌號(hào)的銅合金,不同的液態(tài)銅合金重量、溫度,選用不同的脫氣處理時(shí)間。經(jīng)處理后的液態(tài)銅合金,氣體含量和夾雜減少了,鑄件力學(xué)性能和機(jī)械性能提高了。文檔編號(hào)C22C1/02GK1181424SQ9711570公開日1998年5月13日申請(qǐng)日期1997年8月5日優(yōu)先權(quán)日1997年8月5日發(fā)明者張琴開,陳羽,李耀輝,張輝,呂文玲申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵集團(tuán)公司