Quá trình nấu chảy điển hình của đồng nguyên chất và hợp kim đồng để đúc
Đồng nguyên chất và hợp kim đồng để đúc là một loại kim loại màu quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất. Hợp kim đồng thường được sử dụng có thể chủ yếu được chia thành hai loại theo thành phần khác nhau của chúng, đó là đồng thau đúc và đồng đúc. Cho dù đó là đúc cát hay đúc đầu tư, luyện kim là một phần quan trọng trong sản xuất đúc. Việc nấu chảy các hợp kim đồng khác nhau có những điểm tương đồng và khác biệt. Trong nhiều năm thực hành sản xuất, chúng tôi đã tổng hợp kinh nghiệm thuần túy về quá trình nấu chảy đồng và hợp kim đồng (chủ yếu là đồng thau và đồng thau) để bạn tham khảo.
Thiết bị luyện kim được sử dụng: lò cảm ứng tần số trung bình, cặp nhiệt điện, muôi, nồi nấu than chì, v.v.
1. Luyện đồng nguyên chất
(1) Đầu tiên làm nóng chén nung trước đến khi có màu đỏ sẫm, sau đó thêm một lớp than khô hoặc chất phủ (borax 63% + thủy tinh vỡ 37%) với độ dày khoảng 30-50cm ở đáy chén. Sau đó thêm các vật liệu còn sót lại, khối và thanh phế thải theo thứ tự, cuối cùng là thêm đồng điện phân.
(2) Các nguyên tố hợp kim bổ sung có thể được đặt trên bếp để làm nóng trước. Nghiêm cấm thêm vật liệu lạnh vào kim loại lỏng. Điện tích phải được di chuyển thường xuyên trong toàn bộ quá trình nóng chảy để tránh hiện tượng bắc cầu.
(3) Tăng nhiệt độ để làm tan chảy hoàn toàn hợp kim. Sau khi hợp kim tan chảy hoàn toàn và nhiệt độ đạt đến 1200-1220 độ, 0,3%-0,4% trọng lượng của chất lỏng hợp kim được thêm vào để khử phốt pho đồng. Các phản ứng sau đây xảy ra giữa phốt pho và oxit dạng đồng: 5Cu2O+2P=P2O5+10Cu và Cu2O+P2O5= 2CuPO3, khí photpho pentoxit được tạo ra thoát ra khỏi hợp kim, đồng photphat có thể nổi trên bề mặt chất lỏng và xỉ được loại bỏ, nhờ đó đạt được mục đích khử oxy. Cần phải khuấy liên tục trong quá trình khử oxy.
(4) Cuối cùng, xỉ được lấy ra khỏi lò và nhiệt độ rót của chất lỏng hợp kim thường là 1100-1200 độ.
2. Luyện đồng thau
Hợp kim làm từ đồng với kẽm là nguyên tố hợp kim chính là đồng thau, được chia thành hai loại: đồng thau thông thường và đồng thau đặc biệt. Đồng thau thông thường là hợp kim nhị phân bao gồm đồng và kẽm, chủ yếu được sử dụng để xử lý áp suất. Đồng thau đặc biệt được tạo ra bằng cách thêm các nguyên tố hợp kim khác (như silicon, nhôm, mangan, chì, sắt, niken, v.v.) vào đồng thau thông thường. Đồng thau đúc chủ yếu là đồng thau đặc biệt.
(1) Thành phần hợp kim và yêu cầu về điện tích kim loại. Trong thành phần hóa học của hợp kim đồng, do các thành phần chính có phạm vi biến đổi lớn nên trong quá trình tính toán thành phần, cần lựa chọn thành phần phù hợp dựa trên yêu cầu tính năng của chúng. Thành phần hóa học của hợp kim phải tuân theo GB1176-87. Thành phần của một số nguyên liệu nấu chảy đồng thau thường được sử dụng được liệt kê trong Bảng 1.
hình ảnh.png
Yêu cầu vật liệu lò phải khô và sạch, mọi bụi bẩn và rỉ sét phải được làm sạch bằng cách thổi cát.
(2) Tỷ lệ phí Theo thông lệ đúc chung, thành phần của vật liệu mới phải chiếm Lớn hơn hoặc bằng 30% tổng trọng lượng của phí và vật liệu tái chế phải nhỏ hơn hoặc bằng 70%. Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất, chúng tôi cho rằng hợp kim đồng có rất nhiều vật liệu tái chế. Khi tỷ lệ phần trăm khối lượng của vật liệu tái chế lớn hơn hoặc bằng 90% trong tỷ lệ vật liệu lò thì chất lượng nóng chảy vẫn rất tốt. Phân tích phổ hóa học chứng minh rằng thành phần của vật đúc đủ tiêu chuẩn. Khi có nhiều vật liệu tái chế, cần xem xét liệu tạp chất trong hợp kim có vượt quá tiêu chuẩn hay không.
(3) Chuẩn bị trước khi nấu chảy.
① Chuẩn bị phí kim loại: Phí tái chế là phế liệu đúc, ống rót và phôi nấu lại cùng nhãn hiệu, cần có thành phần hóa học rõ ràng. Trước khi vào lò, thổi cát được sử dụng để loại bỏ bụi bẩn trên bề mặt, và lò được nạp sau khi nung nóng trước (mẻ nóng chảy lò nguội đầu tiên có thể được làm nóng trước bằng lò); đồng điện phân được thổi cát để loại bỏ bụi bẩn và sau khi nung nóng trước ở độ 500-550 để loại bỏ độ ẩm, (Mẻ nóng chảy lò nguội đầu tiên có thể được nung nóng trước bằng lò; các nguyên tố kim loại nguyên chất có thể được nung nóng trước tại lò trước khi đưa vào lò lò nung. Kích thước tối đa của điện tích kim loại không được vượt quá 1/3 đường kính của nồi nấu kim loại và chiều dài không được vượt quá 4/5 độ sâu của nồi nấu kim loại. ② Chuẩn bị nồi nấu kim loại và thiết bị, dụng cụ nấu chảy: Nồi nấu kim loại không được có vết nứt và các hư hỏng khác ảnh hưởng đến an toàn trước khi sử dụng. Nồi nấu kim loại mới phải được làm nóng từ từ ở nhiệt độ thấp để tránh các vết nứt; loại hợp kim nấu chảy, nồi nấu kim loại phải được nấu chảy với cùng một loạt hợp kim trước khi nấu chảy và rửa sạch; thanh khuấy làm bằng vật liệu chịu lửa và than chì phải được làm sạch hoàn toàn sơn còn sót lại và rỉ sét, và phủ một lớp vật liệu chịu lửa hoặc sơn, sau đó lau khô và để dành để sử dụng; Khuôn phôi phải được làm sạch hoàn toàn trước khi sử dụng và làm nóng trước đến 100-150 độ sau khi sơn để sử dụng.
(4) Chuẩn bị chất phủ và chất trợ dung
①Cho than vào lò nướng kín và nướng ở nhiệt độ không dưới 800 độ trong 4 giờ. Nó phải được ngăn chặn để hấp thụ độ ẩm khi sẵn sàng sử dụng. ②Chất phủ bao gồm 63% borax và 37% kính vỡ. Than khô cũng có thể được sử dụng làm chất phủ. Các chất che phủ yêu cầu làm khô và loại bỏ các mảnh vụn.
(5) Quá trình luyện hợp kim
① Trước tiên hãy làm nóng chén nung đến màu đỏ sẫm và thêm than củi dày 20-40cm vào đáy.
②Thêm đồng điện phân, làm nóng và nóng chảy nhanh chóng, sau đó thêm hợp kim trung gian theo thứ tự đầu tiên có điểm nóng chảy cao nhất và sau đó là điểm nóng chảy thấp nhất (nếu có thêm), và cuối cùng thêm trở lại phí lò, và thêm đồng thời than để đảm bảo mức chất lỏng hợp kim không bị tiếp xúc với không khí.
③ Luyện đồng thau nói chung cũng cần khử oxy. Sau khi nấu chảy hết đồng, đồng phốt pho (tính bằng P chiếm 0,04%-0,06% trọng lượng của đồng nóng chảy) được thêm vào khi nhiệt độ đạt đến 1150-1200 mức độ khử oxy. Sau khi so sánh thực tế giữa quá trình khử oxy và không khử oxy, chất lượng bề mặt của vật đúc đã khử oxy sẽ tốt hơn so với vật đúc không khử oxy.
④Thêm các nguyên tố hợp kim bổ sung theo yêu cầu thành phần của từng loại hợp kim: thêm hợp kim nhôm-đồng chính ở mức 1100-1120, thêm kẽm nguyên chất và nhôm nguyên chất theo lô ở mức 1100-1150 khi mất điện và khuấy. Khi nấu chảy đồng thau silicon, nên thêm silicon trước rồi mới đến kẽm; khi nấu chảy đồng thau chì, nên cho kẽm vào trước rồi mới cho chì. Cần kiểm soát nhiệt độ thêm của nguyên tố kẽm. Nếu nhiệt độ giảm sau khi thêm kẽm, nguồn điện có thể được truyền đi ngay lập tức. Khi nhiệt độ của chất lỏng hợp kim cao hơn 1200 độ, không được phép thêm kẽm.
⑤ Lấy xỉ ra khỏi lò, điều chỉnh chất lỏng hợp kim đến nhiệt độ mà thẻ quy trình đúc yêu cầu, sau đó nhanh chóng xả ra khỏi lò để đổ. Nhiệt độ rót của hợp kim là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của vật đúc. Nhiệt độ chung của lò là ZCuZn38: 1100-1130 độ ; ZCuZn40Pb2: 1080-1100 độ ; ZCuZn31Al2: 1120-1140 độ ; ZCuZn16Si4: 1100-1140 độ .
⑥ Khi nấu chảy hai loại hợp kim khác nhau và thành phần hóa học của chúng bị ảnh hưởng, nên rửa lò ở giữa. Ví dụ, sử dụng nồi nấu kim loại và các dụng cụ đã được sử dụng để nấu chảy đồng nhôm để nấu chảy đồng thiếc, nồi nấu kim loại và dụng cụ phải chứa nhôm. Mặc dù nhôm là thành phần đủ tiêu chuẩn trong đồng nhôm nhưng nó lại là nguyên tố có hại nhất trong đồng thiếc. .
Sau khi hợp kim đồng nói chung được khử oxy, có thể thu được vật đúc đủ tiêu chuẩn. Tuy nhiên, đồng nhôm, đồng thau nhôm, đồng silicon, v.v. dễ bị oxy hóa tạo thành các oxit Al2O3 và SiO2 có điểm nóng chảy cao, khiến vật đúc tạo thành các tạp chất xỉ, cần phải loại bỏ bằng cách tinh chế. Các chất tinh chế thường được sử dụng bao gồm: natri clorua với tỷ lệ khối lượng 60% +40% cryolit hoặc 20% cryolit +20% fluorit +60% natri florua, v.v.
3． luyện đồng
Đồng đúc có thể được chia thành đồng thiếc và đồng không thiếc theo thành phần của nó. Đồng thiếc là hợp kim gốc đồng với thiếc là nguyên tố hợp kim chính. Nó có khả năng chống mài mòn tốt, chống ăn mòn, độ bền và độ dẻo tốt. Đồng không thiếc bao gồm đồng nhôm, đồng chì, đồng silicon, v.v., chứa các thành phần chính khác nhau. Ví dụ, đồng nhôm là hợp kim gốc đồng với nhôm là nguyên tố hợp kim chính.
(1) Thành phần hợp kim và yêu cầu về điện tích kim loại. Các thành phần để nấu chảy một số hợp kim đồng thường được sử dụng được liệt kê trong Bảng 2.
hình ảnh.png
Yêu cầu: Cho phép thêm {{0}}.7% ~ 0.9% Ni và 0.3% ~ 0,4% Mn vào hợp kim ZCuAl10Fe3 để cải thiện tính chất cơ học của hợp kim.
(2) Tỷ lệ phí. Thành phần của vật liệu mới phải chiếm Lớn hơn hoặc bằng 30% tổng trọng lượng của vật liệu lò và vật liệu tái chế phải chiếm Nhỏ hơn hoặc bằng 70%.
(3) Chuẩn bị trước khi nấu chảy. Việc chuẩn bị trước khi nấu đồng cũng giống như việc nấu chảy đồng thau. Than nên được cho vào lò nướng kín và nướng ở nhiệt độ không dưới 800 độ trong 4 giờ. Nó phải được ngăn chặn để hấp thụ độ ẩm khi sẵn sàng sử dụng. Tro rơm phải được nghiền thành bột, loại bỏ độ ẩm và phơi khô hoàn toàn. Chú ý chống ẩm trước khi sử dụng. Các chất che phủ yêu cầu làm khô và loại bỏ các mảnh vụn.
(4) Quá trình luyện hợp kim. Có nhiều loại đúc đồng. Chỉ có một vài hợp kim điển hình được thảo luận ở đây. Các hợp kim đồng khác cùng loại có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo.
Nấu chảy ZCuSn10Pb1 và ZCuPb10Sn10:
① Trước tiên hãy làm nóng chén nung đến màu đỏ sẫm và thêm than củi dày 20 cm{1}}cm vào đáy.
②Thêm đồng điện phân, làm nóng và nấu chảy nhanh chóng, sau đó thêm vật liệu tái chế và thêm than củi cùng lúc để đảm bảo mức chất lỏng hợp kim không tiếp xúc với không khí.
③Sau khi điện tích hoàn lại được nấu chảy, hãy thêm đồng phốt pho (thường là 0,5% trọng lượng của điện tích và có thể thêm tất cả đồng phốt pho được sử dụng khi nấu chảy đồng phốt pho-thiếc).
④Thêm kẽm, thiếc, chì theo thứ tự (theo thành phần). Sau khi lần sạc trước tan chảy hoàn toàn, hãy thêm lần sạc tiếp theo và khuấy liên tục chất lỏng hợp kim.
⑤Điều chỉnh nhiệt độ chất lỏng hợp kim trong khoảng 1100-1150 độ.
⑥ Tách xỉ ra khỏi lò, thêm đồng phốt pho (thường là 0,1% trọng lượng điện tích), khử oxy, khuấy đều và rắc một lớp tro rơm lên bề mặt chất lỏng hợp kim, điều chỉnh chất lỏng hợp kim đến nhiệt độ mà quá trình đúc thẻ yêu cầu (thường là 1130 -1180 độ), sau đó nhanh chóng đổ ra khỏi lò.
Luyện ZCuAl10Fe3 và ZCuAl10Fe3Mn2:
① Không sử dụng nồi nấu kim loại đã nấu chảy các loại hợp kim khác để nấu chảy hai loại hợp kim này.
② Làm nóng chén nung trước đến khi có màu đỏ sẫm và thêm chất trợ dung đã chuẩn bị. (Thành phần chất trợ dung: cryolit 20% (phần trăm khối lượng), natri florua 60%, canxi florua 20%).
③Thêm các tấm thép mỏng có hàm lượng carbon thấp được làm nóng trước đến khoảng 200 độ và vật liệu tái chế cùng lúc, khuấy hợp kim sau khi nấu chảy và tăng nhiệt độ lên 1150-1180 độ.
④Thêm 0,3% trọng lượng hợp kim của đồng phốt pho để khử oxy và thêm chất trợ dung.
⑤Thêm nhôm nguyên chất và mangan nguyên chất (theo thành phần) đã được làm nóng trước ở nhiệt độ 200 độ theo từng mẻ. Sau khi thêm mỗi mẻ, dùng que khuấy ấn vào để làm tan chảy nhanh và khuấy liên tục để các thành phần đồng nhất, ** Cuối cùng, điều chỉnh nhiệt độ của chất lỏng hợp kim trong khoảng 1120-1220 độ .
⑥ Phủ xỉ bằng tro rơm, điều chỉnh nhiệt độ hợp kim theo thẻ quy trình đúc (thường là 1160-1200 độ), sau đó nhanh chóng điều chỉnh quy trình đúc.
4. Biện pháp phòng ngừa an toàn
Sản xuất an toàn là yêu cầu cơ bản trong ngành đúc. Việc nấu chảy đồng nguyên chất và hợp kim đồng phải:
(1) Người vận hành phải đeo thiết bị bảo hộ, giữ nơi làm việc sạch sẽ và không để nước hoặc mảnh vụn tích tụ.
(2) Trước khi khởi động lò, hãy kiểm tra xem thiết bị được sử dụng có còn nguyên vẹn hay không. Nếu có yếu tố không an toàn cần loại bỏ kịp thời.
(3) Việc làm nóng trước chỉ có thể được thực hiện sau khi kiểm tra cẩn thận và xác nhận rằng không có chất nổ hoặc chất nguy hiểm trong chất sạc.
(4) Các dụng cụ nấu chảy và rót, chẳng hạn như que khuấy, thìa sắt, dụng cụ loại bỏ xỉ, v.v., không được tiếp xúc với chất lỏng hợp kim nếu không làm nóng trước.
(5) Chất lỏng hợp kim còn lại trong quá trình rót phải được đổ vào khuôn phôi đã được nung nóng trước và không được đổ trực tiếp xuống đất hoặc đổ lại vào lò nung.
5. Một số vấn đề cần chú ý trong quá trình luyện kim
(1) Cần kiểm soát thời gian nóng chảy. Thời gian từ lúc bắt đầu nóng chảy đến khi kết thúc nóng chảy (hợp kim ra khỏi lò) gọi là thời gian nóng chảy. Thời gian nóng chảy kéo dài không chỉ ảnh hưởng đến năng suất mà còn ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của các bộ phận đúc. Do thời gian nóng chảy tăng lên nên tốc độ đốt cháy nguyên tố của hợp kim tăng lên và khả năng hấp thụ khí tăng lên. Vì vậy, công việc nấu chảy phải được hoàn thành trong thời gian ngắn nhất. Nếu có thể, nhiệt độ làm nóng trước của bộ sạc phải được tăng lên càng nhiều càng tốt và thao tác phải nhỏ gọn và nhanh chóng.
(2) Que khuấy dùng để nấu chảy phải là que carbon. Một số nguyên tố trong hợp kim đồng, chẳng hạn như sắt và chì, tồn tại ở dạng hỗn hợp cơ học khi nóng chảy. Ngoài ra còn có một số yếu tố có xu hướng tạo ra sự phân chia và phân tầng trọng lượng riêng do mật độ khác nhau. Thực tiễn đã chứng minh rằng những nguyên tố này có thể dễ dàng gây ra thành phần hóa học không đạt tiêu chuẩn và tính chất cơ học không đạt tiêu chuẩn trong quá trình nấu chảy và rót. Để khắc phục hiện tượng này, chúng ta phải sử dụng phương pháp khuấy, đây là một phần không thể thiếu trong quá trình nấu chảy và rót. Tuy nhiên, thường không cần khuấy trong quá trình đo nhiệt độ và làm mát. Thành phần vật liệu của máy khuấy được sử dụng nói chung là than chì. Điều này là do nếu sử dụng các vật liệu khuấy khác như thanh sắt, thanh sắt sẽ tan chảy trong quá trình khuấy, ảnh hưởng đến thành phần hóa học của hợp kim. Đồng thời, nếu thanh sắt được nung nóng trước ở nhiệt độ cao hơn trong lò hoặc thời gian khuấy lâu hơn, các oxit trên thanh sắt sẽ đi vào chất lỏng hợp kim và trở thành tạp chất; nếu thanh sắt được nung nóng trước ở nhiệt độ thấp hơn, hợp kim sẽ bị khuấy trộn trong quá trình khuấy. Để bám dính vào thanh sắt, điều này có thể được quan sát thấy trong quá trình sản xuất.
(3) Các vấn đề liên quan đến việc sử dụng chất phủ trong quá trình nấu chảy. Đối với hợp kim đồng nấu chảy, lượng chất phủ thường là: 0,8%-1,2% trọng lượng của chất điện tích khi sử dụng thủy tinh và borax, vì độ dày của lớp phủ phải bằng duy trì ở mức 10- 15cm; khi sử dụng than củi, liều lượng khoảng 0,5%-0,7% trọng lượng của than và độ dày của lớp phủ phải được duy trì ở mức 25-35 cm. Thời gian loại bỏ chất phủ thường được thực hiện trước khi đổ. Nếu thực hiện quá sớm sẽ làm tăng quá trình oxy hóa và hấp thụ không khí của hợp kim đồng. Nếu than củi được sử dụng làm chất phủ và tác dụng chặn xỉ tốt thì không cần thiết phải loại bỏ chất phủ, do đó nó cũng có thể đóng vai trò chặn xỉ trong quá trình rót, hiệu quả sẽ lý tưởng hơn.
