Типичен процес на топене на чиста мед и медни сплави за леене
Чистата мед и медните сплави за леене са важна категория цветни метали и се използват широко в реалното производство. Често използваните медни сплави могат да бъдат разделени основно на две категории според различните им състави, а именно лят месинг и лят бронз. Независимо дали става въпрос за леене в пясък или леене по инвестиционни модели, топенето е решаваща част от производството на отливки. Топенето на различни медни сплави има прилики и разлики. В много години производствена практика ние сме обобщили чистия опит в процеса на топене на мед и медни сплави (основно бронз и месинг) е за ваша справка.
Използвано оборудване за топене: средночестотна индукционна пещ, термодвойка, кофа, графитен тигел и др.
1. Топене на чиста мед
(1) Първо загрейте тигела до тъмночервено и добавете слой сух въглен или покриващ агент (боракс 63% + счупено стъкло 37%) с дебелина около 30-50 cm на дъното на тигела. След това последователно добавете остатъчни материали, отпадъчни блокове и пръти и накрая добавете електролитна мед.
(2) Допълнителните легиращи елементи могат да се поставят върху печката за предварително загряване. Строго е забранено добавянето на студени материали в течния метал. Зарядът трябва да се премества често по време на целия процес на топене, за да се предотврати образуването на мост.
(3) Повишете температурата, за да разтопите напълно сплавта. След като сплавта се разтопи напълно и температурата достигне 1200-1220 градуса, 0.3%-0.4% от теглото на течността от сплавта се добавя за деоксидиране на фосфорна мед. Следните реакции протичат между фосфор и меден оксид: 5Cu2O+2P=P2O5+10Cu и Cu2O+P2O5= 2CuPO3, генерираният газ фосфорен пентаоксид излиза от сплавта, медният фосфат може да плува върху повърхността на течността и шлаката се отстранява, като по този начин се постига целта на дезоксидацията. По време на процеса на дезоксидиране е необходимо непрекъснато разбъркване.
(4) Накрая шлаката се отстранява от пещта и температурата на изливане на течността от сплавта обикновено е 1100-1200 градуса.
2. Топене на месинг
Сплавта на основата на мед с цинк като основен легиращ елемент е месингът, който е разделен на две категории: обикновен месинг и специален месинг. Обикновеният месинг е бинарна сплав, съставена от мед и цинк, използвана главно за обработка под налягане. Специалният месинг се получава чрез добавяне на други легиращи елементи (като силиций, алуминий, манган, олово, желязо, никел и др.) към обикновения месинг. Отлятият месинг е предимно специален месинг.
(1) Изисквания за съставките на сплавта и металния заряд. В химическия състав на медните сплави, поради големия диапазон на вариация на основните компоненти, в процеса на изчисляване на съставките трябва да бъдат избрани подходящи съставки въз основа на техните изисквания за ефективност. Химическият състав на сплавта трябва да отговаря на GB1176-87. Съставките на няколко често използвани съставки за топене на месинг са изброени в таблица 1.
изображение.png
Изисква се материалът на пещта да е сух и чист, а замърсяванията и ръждата да се почистват чрез издухване с пясък.
(2) Коефициент на зареждане Съгласно общите практики за леене, съставът на новите материали трябва да представлява По-голямо или равно на 30% от общото тегло на зареждането, а рециклираните материали трябва да бъдат по-малко или равно на 70%. Въпреки това, в реалното производство ние считаме, че медните сплави имат много рециклирани материали. Когато масовият процент на рециклираните материали е по-голям или равен на 90% в дела на материалите на пещта, качеството на топене е все още много добро. Химически спектрален анализ доказва, че съставът на отливките е квалифициран. Когато има много рециклиран материал, трябва да се вземе предвид дали примесите в сплавта надвишават стандарта.
(3) Подготовка преди топене.
① Подготовка на метална шихта: Рециклираната шихта е скрап от отливки, щрангове за изливане и претопени блокове от същата марка, които трябва да имат ясен химичен състав. Преди влизане в пещта се използва издухване с пясък за отстраняване на повърхностните замърсявания и пещта се зарежда след предварително загряване (първата партида студени стопилки от пещта може да бъде предварително загрята с пещта); електролитната мед се издухва с пясък, за да се отстрани мръсотията, и след предварително загряване до 500-550 степен, за да се отстрани влагата (Първата партида студени стопилки от пещта може да бъде предварително загрята с пещта; чистите метални елементи могат да бъдат предварително загряти в пещта, преди да влязат в Максималният размер на металната шихта не трябва да надвишава 1/3 от диаметъра на тигела, а дължината не трябва да надвишава 4/5 от дълбочината на тигела. Подготовка на тигела и оборудването за топене: Тигелът трябва да бъде без пукнатини и други повреди, които влияят на безопасността, преди да се използва, за да се предотвратят пукнатини по вътрешната повърхност на тигела; когато използвате нов графитен тигел тип сплав за топене, тигелът трябва да се разтопи със същата серия сплави преди топене и да се измие бъркалката, изработена от огнеупорни материали и графит, трябва да бъде старателно почистена от остатъчна боя и ръжда и покрита с Нанесете слой от огнеупорен материал или боя, след това изсушете и оставете настрана за употреба; матрицата за слитък трябва да бъде старателно почистена преди употреба и предварително загрята до 100-150 степен след нанасяне на боя за употреба.
(4) Приготвяне на покриващ агент и флюс
①Въгленът трябва да се постави в запечатана фурна за печене и да се пече на не по-малко от 800 градуса за 4 часа. Трябва да се предпази от абсорбиране на влага, когато е готов за употреба. ②Покриващият агент се състои от 63% боракс и 37% счупено стъкло. Сух въглен също може да се използва като покриващ агент. Покривните агенти изискват изсушаване и отстраняване на остатъците.
(5) Процес на топене на сплав
① Първо загрейте тигела до тъмночервено и добавете въглен с дебелина 20-40 cm на дъното.
②Добавете електролитна мед, бързо загрейте и разтопете, след това добавете междинната сплав в реда на първо с най-висока точка на топене и след това с най-ниска точка на топене (ако има добавена) и накрая добавете обратно към зареждането на пещта и добавете въглен в същото време, за да се гарантира, че нивото на течността на сплавта не е изложено на във въздуха.
③ Топенето на месинг обикновено също изисква деоксидация. След като цялата мед се разтопи, фосфорната мед (изчислена като P представлява 0.04%-0.06% от теглото на разтопената мед) се добавя, когато температурата достигне 1150-1200 степен за дезоксидация. След практическо сравнение между дезоксидация и недезоксидация, качеството на повърхността на дезоксидираните отливки е по-добро от това без дезоксидация.
④Добавете допълнителни легиращи елементи според изискванията за състава на всеки клас сплав: добавете алуминиево-медна основна сплав при 1100-1120 степен, добавете чист цинк и чист алуминий на партиди при 1100-1150 степен по време на прекъсване на захранването и разбъркайте. При топене на силициев месинг първо трябва да се добави силиций и след това цинк; при топене на оловен месинг първо трябва да се добави цинк и след това олово. Температурата на добавяне на цинков елемент трябва да се контролира. Ако температурата падне след добавяне на цинк, захранването може да бъде изпратено междинно. Когато температурата на течността от сплавта е по-висока от 1200 градуса, добавянето на цинк не е разрешено.
⑤ Отстранете шлаката от пещта, настройте течността на сплавта до температурата, изисквана от картата на процеса на леене, и след това бързо я изхвърлете от пещта за изливане. Температурата на изливане на сплавта е един от факторите, които влияят на производителността на отливката. Общата температура на пещта е ZCuZn38: 1100-1130 градуса; ZCuZn40Pb2: 1080-1100 степен; ZCuZn31Al2: 1120-1140 степен ; ZCuZn16Si4: 1100-1140 степен .
⑥ Когато се топят две различни степени на сплав и техният химичен състав е засегнат, пещта трябва да се измие между тях. Например, използвайте тигела и инструментите, които са били използвани за топене на алуминиев бронз, за да разтопите калаен бронз, а тигелът и инструментите трябва да съдържат алуминий. Въпреки че алуминият е квалифициран компонент в алуминиевия бронз, той е най-вредният елемент в калаения бронз. .
След като основната медна сплав се деоксидира, могат да се получат квалифицирани отливки. Въпреки това, алуминиевият бронз, алуминиевият месинг, силициевият бронз и т.н. лесно се окисляват, за да образуват оксиди с висока точка на топене Al2O3 и SiO2, което кара отливките да образуват шлакови включвания, които трябва да бъдат отстранени чрез рафиниране. Обикновено използваните рафиниращи агенти включват: натриев хлорид с масово съотношение 60% +40% криолит или 20% криолит +20% флуорит +60% натриев флуорид и др.
3. топене на бронз
Лятият бронз може да бъде разделен на калаен бронз и бронз без калай според неговия състав. Калайеният бронз е сплав на основата на мед с калай като основен елемент на сплавта. Има добра устойчивост на износване, устойчивост на корозия, добра якост и пластичност. Бронзът без калай включва алуминиев бронз, оловен бронз, силициев бронз и др., които съдържат различни основни елементи. Например алуминиевият бронз е сплав на основата на мед с алуминий като основен легиращ елемент.
(1) Изисквания за съставките на сплавта и металния заряд. Съставките за топене на няколко често използвани бронзови сплави са изброени в таблица 2.
изображение.png
Изисквания: Разрешено е добавянето на {{0}}.7% ~ 0.9% Ni и 0.3% ~ 0,4% Mn в сплав ZCuAl10Fe3 за подобряване на механичните свойства от сплавта.
(2) Коефициент на заряд. Съставът на новите материали трябва да представлява По-голямо или равно на 30% от общото тегло на материалите на пещта, а рециклираните материали трябва да представляват По-малко или равно на 70%.
(3) Подготовка преди топене. Подготовката преди топене на бронз е същата като тази за топене на месинг. Дървените въглища трябва да се поставят в запечатана фурна и да се пекат на не по-малко от 800 градуса за 4 часа. Трябва да се предпази от абсорбиране на влага, когато е готов за употреба. Пепелта от слама трябва да се смила на прах, да се отстрани влагата и да се изсуши добре. Обърнете внимание на защитата от влага преди употреба. Покривните агенти изискват изсушаване и отстраняване на остатъците.
(4) Процес на топене на сплав. Има много видове лят бронз. Тук се обсъждат само няколко типични сплави. Други медни сплави от същия тип могат да се използват като еталон.
Топене на ZCuSn10Pb1 и ZCuPb10Sn10:
① Първо загрейте тигела до тъмночервено и добавете въглен с дебелина 20 cm-40cm на дъното.
②Добавете електролитна мед, бързо я загрейте и разтопете, след това добавете рециклираните материали и едновременно с това добавете въглен, за да сте сигурни, че нивото на течността на сплавта не е изложено на въздуха.
③След като върнатият заряд се стопи, добавете фосфорна мед (обикновено 0.5% от теглото на заряда и може да се добави цялата фосфорна мед, използвана при топенето на фосфорно-калаен бронз).
④Добавете последователно цинк, калай и олово (според съставките). След като предишният заряд се разтопи напълно, добавете следващия и непрекъснато разбърквайте течността от сплавта.
⑤Регулирайте температурата на течността на сплавта между 1100-1150 градуса.
⑥Извадете шлаката от пещта, добавете фосфорна мед (обикновено 0.1% от теглото на зареждането), деоксидирайте, разбъркайте равномерно и поръсете слой пепел от слама върху повърхността на течността от сплавта, коригирайте течността от сплавта до температурата, изисквана от картата на процеса на леене (обикновено 1130 -1180 градуса), след което бързо излейте от пещта.
Топене на ZCuAl10Fe3 и ZCuAl10Fe3Mn2:
① Не използвайте тигели, които са разтопили други степени на сплави, за да разтопите тези две сплави.
② Загрейте предварително тигела до тъмно червено и добавете приготвения флюс. (Състав на флюса: криолит 20% (масов процент), натриев флуорид 60%, калциев флуорид 20%).
③Добавете нисковъглеродни тънки стоманени листове, предварително загряти до около 200 градуса и рециклирани материали едновременно, разбъркайте сплавта след разтопяване и повишете температурата до 1150-1180 градуса.
④Добавете 0.3% от теглото на сплавта от фосфорна мед за дезоксидиране и добавете флюс.
⑤Добавете чист алуминий и чист манган (според съставките), предварително загряти до 200 градуса на партиди. След като добавите всяка партида, натиснете я с бъркалка, за да я разтопите бързо, и разбърквайте непрекъснато, за да направите съставките еднородни, ** Накрая регулирайте температурата на течността от сплавта до между 1120-1220 градуса.
⑥Покрийте шлаката със сламена пепел, регулирайте температурата на сплавта според картата на процеса на леене (обикновено 1160-1200 градуса) и след това бързо регулирайте процеса на леене.
4. Мерки за безопасност
Безопасното производство е основно изискване в леярската промишленост. Топенето на чиста мед и медни сплави трябва:
(1) Операторите трябва да носят защитно оборудване, да поддържат работната площадка чиста и да не допускат натрупване на вода или отломки.
(2) Преди да стартирате пещта, проверете дали използваното оборудване е непокътнато. Ако има опасни фактори, те трябва да бъдат елиминирани навреме.
(3) Подгряването може да се извърши само след внимателна проверка и потвърждение, че в заряда няма експлозивни или опасни вещества.
(4) Инструменти за топене и изливане, като бъркалки, железни лъжици, инструменти за отстраняване на шлака и др., не трябва да влизат в контакт с течността на сплавта без предварително загряване.
(5) Останалата течност от сплавта по време на изливането трябва да се излее в предварително загрятата форма на слитък и не се разрешава да се излива директно върху земята или да се излива обратно в пещта.
5. Няколко въпроса, на които трябва да се обърне внимание по време на топенето
(1) Времето на топене трябва да се контролира. Времето от началото на топенето до края на топенето (сплавта излиза от пещта) се нарича време на топене. Продължителността на времето за топене не само ще повлияе на производителността, но и значително ще повлияе на качеството на отливките. Тъй като времето за топене се увеличава, скоростта на изгаряне на елемента на сплавта се увеличава и шансът за абсорбиране на газ се увеличава. Следователно работата по топенето трябва да бъде завършена във възможно най-кратко време. Когато е възможно, температурата на предварително загряване на заряда трябва да се повиши възможно най-много и работата трябва да бъде компактна и бърза.
(2) Разбъркващият прът, използван за топене, трябва да бъде въглероден прът. Някои елементи в медните сплави, като желязо и олово, съществуват под формата на механични смеси, когато се стопят. Има и някои елементи, които са склонни да произвеждат сегрегация и стратификация по специфична гравитация поради различни плътности. Практиката е доказала, че тези елементи могат лесно да причинят неквалифициран химичен състав и неквалифицирани механични свойства по време на процеса на топене и изливане. За да преодолеем това явление, трябва да използваме разбъркване, което е незаменима част от топенето и изливането. Въпреки това, обикновено не се изисква разбъркване по време на измерване на температурата и охлаждане. Материалният състав на използваната бъркалка обикновено е графит. Това е така, защото ако се използват други материали за разбъркване, като например желязна пръчка, желязната пръчка ще се стопи по време на процеса на разбъркване, което ще повлияе на химическия състав на сплавта. В същото време, ако железният прът е предварително загрят при по-висока температура в пещта или времето за разбъркване е по-дълго, оксидите върху железния прът ще навлязат в течността на сплавта и ще станат примеси; ако железният прът е предварително загрят при по-ниска температура, сплавта ще се разбърква по време на разбъркване. За да се придържа към железния прът, това може да се наблюдава при производството.
(3) Проблеми с използването на покриващ агент по време на топене. За топене на медни сплави количеството покриващ агент обикновено е: 0.8%-1.2% от теглото на шихтата при използване на стъкло и боракс, тъй като дебелината на покриващия слой трябва да бъде поддържа се на 10- 15 cm; когато се използва въглен, дозировката е около 0.5%-0.7% от теглото на заряда, а дебелината на покриващия слой трябва да се поддържа на 25-35 cm. Времето за отстраняване на покриващия агент обикновено се извършва преди изливането. Ако се направи твърде рано, това ще увеличи окисляването и абсорбцията на въздух от медната сплав. Ако се използва въглен като покриващ агент и ефектът на блокиране на шлаката е добър, не е необходимо да се отстранява покриващият агент, така че той да може също да играе ролята на блокиране на шлаката по време на процеса на изливане и ефектът е по-идеален.
