一種重力鑄造專用低鉛環(huán)保黃銅合金錠及其制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種重力鑄造專用低鉛環(huán)保黃銅合金錠,其特征在于:包含銅Cu60.0-61.5wt%、鉛Pb0.20wt%、鋁Al0.6-0.7wt%、錫Sn0.05-0.15wt%、鐵Fe0.05-0.15wt%、鎳Ni0.05-0.15wt%、硼B(yǎng)8-12PPM、鉍Bi0.5-0.7wt%、鋅Zn余量和不可避免的雜質(zhì)0.2wt%。其制作工藝依次為:a.配投料,b.電爐融化,c.除氣除渣,d.化驗(yàn),e.補(bǔ)料,f.精煉,g.檢驗(yàn),h.靜置,i.澆鑄,j.檢驗(yàn)入倉(cāng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是:按上述配方及制作工藝生產(chǎn)的低鉛黃銅錠,適合于水暖衛(wèi)浴重力鑄造,用鉍代替鉛,具有優(yōu)良的鑄造、機(jī)械加工、拋光、電鍍性能;配料及制作工藝合理、成本低,易加工清潔環(huán)保。
【專利說(shuō)明】一種重力鑄造專用低鉛環(huán)保黃銅合金錠及其制作工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬,具體涉及一種重力鑄造專用低鉛環(huán)保黃銅合金錠及其制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]水暖五金黃銅鑄件生產(chǎn)工序:黃銅錠一鑄造一機(jī)械加工一拋光一電鍍;目前,水暖五金行業(yè)鑄造件使用的原材料(黃銅錠)沒有固定的成分(牌號(hào))規(guī)定,各鑄造廠家根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)要求配方,而水暖廠家的技術(shù)能力參差不齊,對(duì)原材料(黃銅錠)配方?jīng)]有一個(gè)通用可行的方案,直接影響黃銅鑄件加工及使用性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明是為了解決上述不足,提供了一種重力鑄造專用低鉛環(huán)保黃銅合金錠及其制作工藝。
[0004]本發(fā)明的上述目的通過以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種重力鑄造專用低鉛環(huán)保黃銅合金錠,其特征在于:包含銅Cu60.0-61.5wt%、鉛Pb0.20wt%、鋁A10.6-0.7wt%,錫 Sn0.05-0.15wt 鐵 Fe0.05-0.15wt 鎳 Ni0.05-0.15wt 硼 B8-12PPM、鉍Bi0.5-0.7wt%、鋅Zn余量和不可避免的雜質(zhì)0.2wt%。
[0005]所述黃銅錠維氏硬度90-110HV ;拋光檢驗(yàn)為每塊銅錠斷面雜質(zhì)不多于2點(diǎn)(每點(diǎn)直徑小于0.2mm);
[0006]所述黃銅錠微觀金相:用金相顯微鏡觀察,放大200倍,平均晶粒直徑小于50 μ m ;顯微組織中α相含量大于50%,晶粒大小均勻、呈顆粒狀分布,無(wú)嚴(yán)重的樹枝狀結(jié)晶,顯微組織無(wú)夾渣,無(wú)團(tuán)狀聚集,無(wú)晶界偏聚;
`[0007]所述黃銅錠澆杯實(shí)驗(yàn):光滑組織致密,流動(dòng)性好;
[0008]所述黃銅錠收縮杯實(shí)驗(yàn):收縮深度小于35mm,內(nèi)壁光滑。
[0009]一種重力鑄造專用低鉛環(huán)保黃銅合金錠的制作工藝,包括以下步驟:
[0010]a.配投料:
[0011]配主料:采用180KW工頻電爐熔銅;按每爐熔銅1800kg配料,紫銅、鋅、鋁總重控制在50%,具體為:紫銅29% -32%、鋅18% -21 %、鋁0.4% -0.5%,剩余的50%為回收的低鉛黃銅廢料,按標(biāo)準(zhǔn)成份廢料與新料搭配使用;因熔煉中低熔點(diǎn)金屬(鋅)燒損會(huì)導(dǎo)致銅含量增高,故初次配料時(shí)銅Cu控制在60.3% -60.5% ;其它如鋁Al為0.5% -0.7%、錫Sn為 0.05% -0.15%、鐵Fe 為 0.05% -0.15%、鎳Ni 為 0.05% -0.15%、鉍Bi 為 0.5% -0.7%分別為按中值配料;因銅廢料中含硼B(yǎng),故在配料時(shí)硼不做控制,在后續(xù)熔煉時(shí)加入硼砂,控制在中值IOppm;在其它成份確定后,鋅Zn為余量,不可高于39% ;
[0012]配輔料:0.4kg鎂錠Mg, 3kg硼砂,4kg除氣除洛劑,Ikg工業(yè)鹽NaCl, IOkg石頭(主成分是碳酸鈣、石英及粘土);
[0013]b.電爐融化:[0014]加紫銅:每爐按25%-35%投料,最佳取30%,工頻爐電壓380V,分批加入紫銅,每次不超過300kg,至紫銅完全融化;
[0015]加黃銅廢料:每爐按45% -55%投料,最佳取50%,工頻爐電壓380V,分批加入黃銅廢料,每批料下爐后及時(shí)攪拌以加速熔化,減少損耗;每次加入熔爐的廢料重量不能超過150KG,至廢料完全融化;
[0016]加鋅:因銅廢料中含量一定的鋅、鋁、鉍,故每爐投料以配料單實(shí)際需求為準(zhǔn),鋅投料15% -25%,最佳取20%,工頻爐電壓150V,分2批加入,每次加入所配鋅錠重量的一半,防止鋅揮發(fā)損耗;至完全融化;
[0017]c.除氣除渣:工頻爐電壓380V,加入2kg硼砂、4kg除氣除渣劑,壓入銅水內(nèi)部連續(xù)充分?jǐn)嚢杓s10分鐘;連續(xù)高電壓380V,使熔爐內(nèi)銅水翻滾,噴火造渣2-3分鐘(溫度1100-1200°C);低壓180V,靜置2-3分鐘,讓銅水內(nèi)爐灰、雜質(zhì)上浮,并除去銅水表面的爐灰爐渣;將鉛、鋁壓入銅水內(nèi)部,至完全融化;
[0018]d.化驗(yàn):工頻爐電壓180V,徹底攪拌2-3分鐘,取爐中部位置銅水樣,送到實(shí)驗(yàn)室用光譜儀化驗(yàn)銅水的化學(xué)成份;
[0019]e.補(bǔ)料:根據(jù)成份化驗(yàn)單,對(duì)于成份不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的,補(bǔ)入所需的鋁、鋅、鉍,加入鎂錠(鎂有除氧作用,并使銅錠表面呈金黃色);如硼B(yǎng)成份沒在8-12ppm范圍內(nèi),則在后續(xù)精煉時(shí)加入硼砂(最佳值IOppm);補(bǔ)入原料后,升溫工頻爐電壓380V,攪拌至加入的原料至完全熔化,打灰渣;
[0020]f.精煉:工頻爐電壓380V,加入Ikg硼砂、Ikg工業(yè)鹽(NaCl)、10kg石頭,壓入銅水內(nèi)精煉約5-8分鐘,保持高壓380V至銅水翻滾、噴火;噴火后停電靜置2-3分鐘;
[0021]g.檢驗(yàn):工頻爐電壓210V,取樣做澆杯實(shí)驗(yàn)、收縮杯實(shí)驗(yàn)、化驗(yàn)成份、斷面拋光檢驗(yàn);若成份不合格,補(bǔ)入相應(yīng)材料,其他項(xiàng)不合格則需再次精煉;
[0022]h.靜置:所有項(xiàng)檢驗(yàn)合格后,停電靜置8-10分鐘;把銅水表面灰渣打撈出來(lái);
[0023]1.澆鑄:工頻爐電壓150V,模具必須清理干凈無(wú)水分,澆鑄后需除去銅水表面浮渣;每爐留200-300mm深度的銅水,便于留住密度大于銅水下沉的雜質(zhì),以及為后續(xù)熔煉留足夠的底水;
[0024]j.檢驗(yàn)入倉(cāng):將最后一條銅錠鋸切拋光;合格的進(jìn)倉(cāng)。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是:按上述配方及制作工藝生產(chǎn)的低鉛黃銅錠,適合于水暖衛(wèi)浴重力鑄造,用鉍代替鉛,具有優(yōu)良的鑄造、機(jī)械加工、拋光、電鍍性能;配料及制作工藝合理、成本低,易加工清潔環(huán)保;且符合美國(guó)法令California Assembly Bill1953(即AB1953)規(guī)定含鉛小于0.25%的要求,可以用此銅錠做原材料可生產(chǎn)銷往美國(guó)、加拿大及有低鉛要求的國(guó)家或地區(qū)的水暖衛(wèi)浴相關(guān)產(chǎn)品。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳述:
[0028]一種重力鑄造專用低鉛環(huán)保黃銅合金錠,其特征在于:包含銅Cu60.0-61.5wt%,鉛 Pb0.20wt 鋁 Al0.6-0.7wt 錫 Sn0.05-0.15wt 鐵 Fe0.05-0.15wt 鎳Ni0.05-0.15wt% JI B8-12PPM、鉍 Bi0.5-0.7wt%、鋅 Zn 余量和不可避免的雜質(zhì) 0.2wt%0
[0029]如圖1所示,一種重力鑄造專用低鉛環(huán)保黃銅合金錠的制作工藝,包括以下步驟:
[0030]a.配投料:
[0031]配主料:采用180KW工頻電爐熔銅;按每爐熔銅1800kg配料,紫銅、鋅、鋁總重控制在50%,具體為:紫銅29%-32% (最優(yōu)為30% )、鋅18%-21% (最優(yōu)為20 %)、鋁為
0.4% -0.5% (最優(yōu)為0.5% ),剩余的50%為回收的低鉛黃銅廢料,按標(biāo)準(zhǔn)成份廢料與新料搭配使用;因熔煉中低熔點(diǎn)金屬(鋅)燒損會(huì)導(dǎo)致銅含量增高,故初次配料時(shí)銅Cu控制(660.3% -60.5% ;其它如鋁 Al 為 0.5% -0.7% (最優(yōu)為 0.65% )、錫 Sn 為 0.05%-0.15%(最優(yōu)為 0.10% )、鐵Fe 為 0.05%-0.15% (最優(yōu)為 0.10% )、鎳 Ni 為 0.05%-0.15% (最優(yōu)為0.10% )、鉍Bi為0.5% -0.7% (最優(yōu)為0.6% )分別為按中值配料(具體含量跟據(jù)原料中各元素的含量而定,保證符合標(biāo)準(zhǔn)范圍,可多或可少);因銅廢料中含硼B(yǎng),故在配料時(shí)砸不做控制,在后續(xù)溶煉時(shí)加入砸砂,控制在中值IOppm ;在其它成份確定后,鋒Zn為余量,不可聞?dòng)?9% ;
[0032]配輔料:0.4kg鎂錠Mg, 3kg硼砂,4kg除氣除洛劑,Ikg工業(yè)鹽NaCl, IOkg石頭(主成分是碳酸鈣、石英及粘土);
[0033]b.電爐融化:
[0034]加紫銅:每爐按25%-35%投料,最佳取30%,工頻爐電壓380V,分批加入紫銅,每次不超過300kg,至紫銅完全融化;
[0035]加黃銅廢料:每爐按45% -55%投料,最佳取50%,工頻爐電壓380V,分批加入黃銅廢料,每批料下爐后及時(shí)攪拌以加速熔化`,減少損耗;每次加入熔爐的廢料重量不能超過150KG,至廢料完全融化;
[0036]加鋅:因銅廢料中含量一定的鋅、鋁、鉍,故每爐投料以配料單實(shí)際需求為準(zhǔn),鋅投料15% -25%,最佳取20%,工頻爐電壓150V,分2批加入,每次加入所配鋅錠重量的一半,防止鋅揮發(fā)損耗;至完全融化;
[0037]c.除氣除渣:工頻爐電壓380V,加入2kg硼砂、4kg除氣除渣劑,壓入銅水內(nèi)部連續(xù)充分?jǐn)嚢杓s10分鐘;連續(xù)高電壓380V,使熔爐內(nèi)銅水翻滾,噴火造渣2-3分鐘(溫度1100-1200°C);低壓180V,靜置2-3分鐘,讓銅水內(nèi)爐灰、雜質(zhì)上浮,并除去銅水表面的爐灰爐渣;將鉛、鋁壓入銅水內(nèi)部,至完全融化;
[0038]d.化驗(yàn):工頻爐電壓180V,徹底攪拌2-3分鐘,取爐中部位置銅水樣,送到實(shí)驗(yàn)室用光譜儀化驗(yàn)銅水的化學(xué)成份;
[0039]e.補(bǔ)料:根據(jù)成份化驗(yàn)單,對(duì)于成份不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的,補(bǔ)入所需的鋁、鋅、鉍,加入鎂錠(鎂有除氧作用,并使銅錠表面呈金黃色);如硼B(yǎng)成份沒在8-12ppm范圍內(nèi),則在后續(xù)精煉時(shí)加入硼砂(最佳值IOppm);補(bǔ)入原料后,升溫工頻爐電壓380V,攪拌至加入的原料至完全熔化,打灰渣;
[0040]f.精煉:工頻爐電壓380V,加入Ikg硼砂、Ikg工業(yè)鹽(NaCl)、10kg石頭,壓入銅水內(nèi)精煉約5-8分鐘,保持高壓380V至銅水翻滾、噴火;噴火后停電靜置2-3分鐘;
[0041]g.檢驗(yàn):工頻爐電壓210V,取樣做澆杯實(shí)驗(yàn)、收縮杯實(shí)驗(yàn)、化驗(yàn)成份、斷面拋光檢驗(yàn);若成份不合格,補(bǔ)入相應(yīng)材料,其他項(xiàng)不合格則需再次精煉;[0042]h.靜置:所有項(xiàng)檢驗(yàn)合格后,停電靜置8-10分鐘;把銅水表面灰渣打撈出來(lái);
[0043]i.澆鑄:工頻爐電壓150V,模具必須清理干凈無(wú)水分,澆鑄后需除去銅水表面浮渣;每爐留200-300mm深度的銅水,便于留住密度大于銅水下沉的雜質(zhì),以及為后續(xù)熔煉留足夠的底水;
[0044]j.檢驗(yàn)入倉(cāng):將最后一條銅錠鋸切拋光;合格的進(jìn)倉(cāng)。
[0045]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種重力鑄造專用低鉛環(huán)保黃銅合金錠,其特征在于:包含銅Cu60.0-61.5wt%,鉛 Pb0.20wt 鋁 A10.6-0.7wt 錫 Sn0.05-0.15wt 鐵 Fe0.05-0.15wt 鎳Ni0.05-0.15wt% Jf B8-12PPM、秘 Bi0.5-0.7wt%、鋅 Zn 余量和不可避免的雜質(zhì) 0.2wt%0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重力鑄造專用低鉛環(huán)保黃銅合金錠的制作工藝,其特征在于:包括以下步驟: a.配投料: 配主料:采用180KW工頻電爐熔銅;按每爐熔銅1800kg配料,紫銅、鋅、鋁總重控制在50%,具體為:紫銅29% -32%、鋅18% -21%、鋁0.4% -0.5%,剩余的50%為回收的低鉛黃銅廢料,按標(biāo)準(zhǔn)成份廢料與新料搭配使用;因熔煉中低熔點(diǎn)金屬鋅燒損會(huì)導(dǎo)致銅含量增高,故初次配料時(shí)銅Cu控制在60.3% -60.5% ;其它如鋁Al為0.5% -0.7%、錫Sn為`0.05% -0.15%、鐵 Fe 為 0.05% -0.15%、鎳 Ni 為 0.05% -0.15%、鉍 Bi 為 0.5% -0.7%分別為按中值配料;因銅廢料中含硼B(yǎng),故在配料時(shí)硼不做控制,在后續(xù)熔煉時(shí)加入硼砂,控制在中值IOppm;在其它成份確定后,鋅Zn為余量,不可高于39% ; 配輔料:0.4kg鎂錠Mg, 3kg硼砂,4kg除氣除洛劑,Ikg工業(yè)鹽NaCl, IOkg石頭; b.電爐融化: 加紫銅:每爐按25% -35%投料,最佳取30%,工頻爐電壓380V,分批加入紫銅,每次不超過300kg,至紫銅完全融化; 加黃銅廢料:每爐按45 % -55 %投料,最佳取50 %,工頻爐電壓380V,分批加入黃銅廢料,每批料下爐后及時(shí)攪拌以加速熔化,減少損耗;每次加入熔爐的廢料重量不能超過150KG,至廢料完全融化;` 加鋅:因銅廢料中含量一定的鋅、鋁、鉍,故每爐投料以配料單實(shí)際需求為準(zhǔn),鋅投料`15% -25%,最佳取20%,工頻爐電壓150V,分2批加入,每次加入所配鋅錠重量的一半,防止鋅揮發(fā)損耗;至完全融化; c.除氣除渣:工頻爐電壓380V,加入2kg硼砂、4kg除氣除渣劑,壓入銅水內(nèi)部連續(xù)充分?jǐn)嚢杓s10分鐘;連續(xù)高電壓380V,使熔爐內(nèi)銅水翻滾,噴火造渣2-3分鐘,溫度1100-1200°C ;低壓180V,靜置2_3分鐘,讓銅水內(nèi)爐灰、雜質(zhì)上浮,并除去銅水表面的爐灰爐渣;將鉛、鋁壓入銅水內(nèi)部,至完全融化; d.化驗(yàn):工頻爐電壓180V,徹底攪拌2-3分鐘,取爐中部位置銅水樣,送到實(shí)驗(yàn)室用光譜儀化驗(yàn)銅水的化學(xué)成份; e.補(bǔ)料:根據(jù)成份化驗(yàn)單,對(duì)于成份不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的,補(bǔ)入所需的鋁、鋅、鉍,加入鎂錠;如硼B(yǎng)成份沒在8-12ppm范圍內(nèi),則在后續(xù)精煉時(shí)加入硼砂,最佳值IOppm ;補(bǔ)入原料后,升溫工頻爐電壓380V,攪拌至加入的原料至完全熔化,打灰渣; f.精煉:工頻爐電壓380V,加入Ikg硼砂、Ikg工業(yè)鹽NaCl、10kg石頭,壓入銅水內(nèi)精煉約5-8分鐘,保持高壓380V至銅水翻滾、噴火;噴火后停電靜置2-3分鐘; g.檢驗(yàn):工頻爐電壓210V,取樣做澆杯實(shí)驗(yàn)、收縮杯實(shí)驗(yàn)、化驗(yàn)成份、斷面拋光檢驗(yàn);若成份不合格,補(bǔ)入相應(yīng)材料,其他項(xiàng)不合格則需再次精煉; h.靜置:所有項(xiàng)檢驗(yàn)合格后,停電靜置8-10分鐘;把銅水表面灰渣打撈出來(lái); `1.澆鑄:工頻爐電壓150V,模具必須清理干凈無(wú)水分,澆鑄后需除去銅水表面浮渣;每爐留200-300mm深度的銅水,便于留住密度大于銅水下沉的雜質(zhì),以及為后續(xù)熔煉留足夠的底水;j.檢驗(yàn)入倉(cāng):將最后一條銅錠鋸 切拋光;合格的進(jìn)倉(cāng)。
【文檔編號(hào)】C22C1/02GK103509968SQ201310021609
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月22日
【發(fā)明者】阮媛清 申請(qǐng)人:阮媛清