一種廢雜黃銅熔煉制備易切削黃銅的除鐵精煉工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種廢雜黃銅熔煉制備易切削黃銅的除鐵精煉工藝，步驟為：（1）將廢雜黃銅裝入電爐中，開爐升溫加熱至1100-1200 ℃，待廢雜黃銅完全熔化后，攪拌，然后靜置，將上浮聚集于熔體上表面的爐渣扒除；（2）步驟（1）完成后，將占熔體重量0.2%-1%的除鐵精煉劑壓入熔體內(nèi)部，攪拌，然后靜置，再將熔體溫度降至990-1010℃，將上浮聚集于熔體上表面的爐渣扒除；（3）經(jīng)步驟（2）處理后的熔體再按銅合金牌號調(diào)整成分，最后鑄造成鑄錠。本發(fā)明能有效降低廢雜黃銅中的雜質(zhì)元素Fe，抑制Fe元素對易切削黃銅制品塑性、切削性等性能的影響，并去除熔體中的氧化物夾渣，提升易切削黃銅制品的品質(zhì)。
【專利說明】一種廢雜黃銅熔煉制備易切削黃銅的除鐵精煉工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及有色金屬加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種廢雜黃銅熔煉制備易切削黃銅 的除鐵精煉工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 中國是全球最大的銅消費(fèi)國，同時(shí)也是最大的精銅生產(chǎn)國，隨著國內(nèi)精銅產(chǎn)量和 消費(fèi)量的不斷擴(kuò)張，銅原料供應(yīng)已經(jīng)成為制約中國銅工業(yè)發(fā)展的瓶頸因素。因銅的再生性 能良好，相對于原生銅而言，廢雜銅作為銅原料具有節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢，因此廢雜銅成 為銅工業(yè)的一個(gè)重要原料來源。我國廢雜黃銅的直接利用是：采用大噸位電爐熔煉一潛液 轉(zhuǎn)流一多流多頭水平連鑄鉛黃銅棒技術(shù)。廢雜黃銅中除了 Zn、Pb元素為易切削黃銅制品的 有益元素，還大量存在Fe、Sn、Al、Si、Bi等有害元素，尤其是Fe、Sn元素同時(shí)大量存在，在 熔煉不嚴(yán)格的情況下，這些有害元素還會大量存在于再生黃銅中，影響再生黃銅制品的綜 合性能。
[0003] 廢雜黃銅除雜在銅合金熔鑄領(lǐng)域尚屬行業(yè)難題，開展領(lǐng)域研究的學(xué)校及機(jī)構(gòu)不 少，但是取得的成果不多。采用廢雜銅熔煉直接制備易切削黃銅的過程采用溶劑降低及 去除雜質(zhì)元素方面文獻(xiàn)更少。文章"高鋅黃銅熔煉的精煉除渣"（《冶金叢刊》2004年， Vol. 149，N〇. 1，P 19-21)提及一種工廠黃銅加工邊角料、舊料回爐所用的硼砂型除渣劑：硼 砂：42%，焦炭粉：50%，碳酸鈉：8%，有效降低了金屬元素?fù)p耗，有較好的覆蓋效果，但該除渣 精煉劑并不能有效去除廢雜黃銅內(nèi)的Fe、Sn等有害元素。專利CN101514398A "一種精煉 廢雜銅的高稀土含量中間合金精煉劑及其制備和應(yīng)用"公開了一種含Cu - RE精煉劑，對 低熔點(diǎn)元素硫、磷、錫、鉍、鉛等雜質(zhì)元素有一定的脫除作用，但主要適用于紫雜銅和雜白銅 的精煉及變質(zhì)處理。專利CN102605193A公開了一種銅及銅合金熔煉用精煉劑，主要用于紫 雜銅、純銅及其合金的除氣、保溫、精煉及覆蓋作用。然而上述精煉劑并非針對廢雜黃銅，對 于廢雜黃銅的精煉效果不明顯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種廢雜黃銅熔煉制備易切削黃銅的除鐵精煉工藝，能有 效降低廢雜黃銅中的雜質(zhì)元素 Fe，抑制Fe元素對易切削黃銅制品切削性能的影響，并去除 熔體中的氧化物夾渣，提升易切削黃銅制品的品質(zhì)。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是： 一種廢雜黃銅熔煉制備易切削黃銅的除鐵精煉工藝，包括以下步驟： (1) 將廢雜黃銅裝入電爐中，開爐升溫加熱至1100-1200 °C，待廢雜黃銅完全熔化后， 攪拌，然后靜置5-15分鐘，將上浮聚集于熔體上表面的爐渣扒除； (2) 步驟（1)完成后，將占熔體重量0. 2%-1%的除鐵精煉劑壓入熔體內(nèi)部，攪拌，然后靜 置10-25分鐘，再將熔體溫度降至990-10KTC，將上浮聚集于熔體上表面的爐渣扒除； 除鐵精煉劑壓入熔體內(nèi)部，能使本發(fā)明除鐵精煉劑在熔體內(nèi)部充分發(fā)生反應(yīng)，攪拌， 有助于除鐵精煉劑在熔體內(nèi)均勻分布，靜置10-25分鐘，使其充分反應(yīng)并上浮，與碳酸 鈉、硫酸鉀會上浮至熔體表面，并溶解吸附Fe元素化合物與氧化物。將熔體溫度降至 990-10KTC，這樣除渣效果更好，生產(chǎn)更安全。
[0006] (3)經(jīng)步驟（2)處理后的熔體再按銅合金牌號調(diào)整成分，最后鑄造成鑄錠。
[0007] 作為優(yōu)選，步驟（1)中攪拌速度為40_60r/min，攪拌時(shí)間3_5min。
[0008] 作為優(yōu)選，步驟（2)中攪拌速度為40-60r/min，攪拌時(shí)間l-5min。
[0009] 作為優(yōu)選，所述除鐵精煉劑由以下質(zhì)量百分比計(jì)的組分混合制成：CuZr中間合金 粉20-40%，CuTi中間合金粉5-15%，CuP中間合金粉15-25%，碳酸鈉5-15%，硫酸鉀20-35%。 [0010] 本發(fā)明精煉劑的化學(xué)原理： Zr、Ti金屬密度較Cu小，且能與Fe在高溫下形成化合物，如FeZr3、FeZr2、Fe 3Zr、Fe2Zr、 TiFe和11?%等。這些化合物密度較銅小，在銅合金熔體高溫靜置時(shí)，部分會上浮。加入硫 酸鉀與碳酸鈉，能夠有效溶解上浮的鐵元素化合物及氧化物，對其他的氧化物雜質(zhì)也有較 好的溶解吸附作用。P元素的加入，除與Fe元素反應(yīng)形成化合物消耗Fe元素外，還能有效 提高熔體的流動性，易于熔體中化合物的上浮。
[0011] 本發(fā)明精煉劑的制備原理： 本發(fā)明精煉劑中，Zr、Ti及P均采用中間合金粉的形式與硫酸鉀、碳酸鈉混合使用。Zr 與Cu中間合金中，Zr元素的含量在2(Γ70%為佳；Ti與Cu中間合金中，Ti元素的含量在 2(Γ70%為佳；P與Cu中間合金中，P元素的含量在1(Γ20%為佳。因 Zr、Ti及P與Cu形成 的這些范圍的中間合金極脆，易粉碎。本發(fā)明中，中間合金粉的粒度以20目~100目為佳， 能快速熔化起效。
[0012] 作為優(yōu)選，所述除鐵精煉劑由以下質(zhì)量百分比計(jì)的組分混合制成：CuZr中間合 金粉25-35%，CuTi中間合金粉10-15%，CuP中間合金粉15-20%，碳酸鈉5-15%，硫酸鉀 25-35%。
[0013] 作為優(yōu)選，所述CuZr中間合金粉中，Zr的質(zhì)量百分比含量為20-70%,余量為Cu。
[0014] 作為優(yōu)選，所述CuTi中間合金粉中，Ti的質(zhì)量百分比含量為20-70%，余量為Cu。
[0015] 作為優(yōu)選，所述CuP中間合金粉中，P的質(zhì)量百分比含量為10-20%,余量為Cu。
[0016] 作為優(yōu)選，所述CuZr中間合金粉、CuTi中間合金粉及CuP中間合金粉的細(xì)度均為 20 目-100 目。
[0017] 作為優(yōu)選，所述除鐵精煉劑使用時(shí)：將CuZr中間合金粉、CuTi中間合金粉、CuP中 間合金粉、碳酸鈉及硫酸鉀混合均勻，加熱至200°C _350°C保溫2小時(shí)-3小時(shí)(這樣充分去 除除鐵精煉劑內(nèi)部水分)，最后用銅箔或銅管包覆壓制成塊后使用。本發(fā)明的除鐵精煉劑去 除水分后用銅箔或銅管包覆壓制成塊后使用，使用方便，效果更好。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是： 1、本發(fā)明的除鐵精煉工藝簡單易行，安全性好，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0019] 2、本發(fā)明的除鐵精煉劑采用Zr、Ti及P與銅熔鑄成中間合金，并粉碎成粉，熔點(diǎn)低 于黃銅的熔煉溫度，精煉劑能夠快速熔化，并與熔體中的Fe元素發(fā)生反應(yīng)，形成化合物。
[0020] 3、本發(fā)明的除鐵精煉劑，采用銅箔或銅管包覆，壓制成塊，去除了精煉劑內(nèi)氣體， 存儲、使用方便，且易于添加。
[0021] 4、本發(fā)明的除鐵精煉劑中，Ti、Zr元素為黃銅熔煉的有效變質(zhì)劑，Ti、Zr元素的加 入，能夠細(xì)化鑄錠晶粒，改善鑄錠質(zhì)量，提高黃銅制品的力學(xué)性能、加工性能和使用性能。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。
[0023] 本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。 下述實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0024] 實(shí)施例1 : 一種廢雜黃銅熔煉制備易切削黃銅的除鐵精煉工藝，包括以下步驟： (1)將廢雜黃銅裝入電爐中，開爐升溫加熱至1100 °c，待廢雜黃銅完全熔化后，40r/ min攪拌速度下攪拌5min，然后靜置5分鐘，將上浮聚集于熔體上表面的爐渣扒除。
[0025] (2)步驟（1)完成后，將占熔體重量0. 2%的除鐵精煉劑壓入熔體內(nèi)部，40r/min攪 拌速度下攪拌5min，然后靜置10分鐘，再將熔體溫度降至990°C，將上浮聚集于熔體上表面 的爐渣扒除。
[0026] 除鐵精煉劑由以下質(zhì)量百分比計(jì)的組分混合制成：CuZr中間合金粉（Zr的質(zhì)量百 分比含量為70%) 20%，CuTi中間合金粉（Ti的質(zhì)量百分比含量為20%) 15%，CuP中間合金 粉（P的質(zhì)量百分比含量為10%) 25%，碳酸鈉5%，硫酸鉀35%。
[0027] 除鐵精煉劑按照上述配比，將CuZr中間合金粉(細(xì)度20目-100目）、CuTi中間合 金粉(細(xì)度20目-100目）、CuP中間合金粉(細(xì)度20目-100目）、碳酸鈉及硫酸鉀混合均勻， 放入電爐內(nèi)加熱至200°C保溫3小時(shí)，最后用銅箔包覆壓制成塊后使用。
[0028] (3 )經(jīng)步驟（2 )處理后的熔體再按銅合金牌號（HPb59_l)調(diào)整成分，最后鑄造成鑄 錠。
[0029] 實(shí)施例2 : 一種廢雜黃銅熔煉制備易切削黃銅的除鐵精煉工藝，包括以下步驟： (1)將廢雜黃銅裝入電爐中，開爐升溫加熱至1200 °C，待廢雜黃銅完全熔化后，60r/ min攪拌速度下攪拌3min，然后靜置15分鐘，將上浮聚集于熔體上表面的爐渣扒除。
[0030] (2)步驟（1)完成后，將占熔體重量1%的除鐵精煉劑壓入熔體內(nèi)部，60r/min攪 拌速度下攪拌lmin，然后靜置25分鐘，再將熔體溫度降至10KTC，將上浮聚集于熔體上表 面的爐渣扒除。
[0031] 除鐵精煉劑由以下質(zhì)量百分比計(jì)的組分混合制成：CuZr中間合金粉（Zr的質(zhì)量百 分比含量為20%) 40%，CuTi中間合金粉（Ti的質(zhì)量百分比含量為70%) 5%，CuP中間合金粉 (P的質(zhì)量百分比含量為20%) 15%，碳酸鈉15%，硫酸鉀25%。
[0032] 除鐵精煉劑按照上述配比，將CuZr中間合金粉(細(xì)度20目-100目）、CuTi中間合 金粉(細(xì)度20目-100目）、CuP中間合金粉(細(xì)度20目-100目）、碳酸鈉及硫酸鉀混合均勻， 放入電爐內(nèi)加熱至350°C保溫2小時(shí)，最后用銅管包覆壓制成塊后使用。
[0033] (3 )經(jīng)步驟（2 )處理后的熔體再按銅合金牌號（HPb59_l)調(diào)整成分，最后鑄造成鑄 錠。
[0034] 實(shí)施例3 : 一種廢雜黃銅熔煉制備易切削黃銅的除鐵精煉工藝，包括以下步驟： (1)將廢雜黃銅裝入電爐中，開爐升溫加熱至1150 °C，待廢雜黃銅完全熔化后，50r/ min攪拌速度下攪拌4min，然后靜置10分鐘，將上浮聚集于熔體上表面的爐渣扒除。
[0035] (2)步驟（1)完成后，將占熔體重量0. 5%的除鐵精煉劑壓入熔體內(nèi)部，50r/min攪 拌速度下攪拌3min，然后靜置20分鐘，再將熔體溫度降至KKKTC，將上浮聚集于熔體上表 面的爐渣扒除。
[0036] 除鐵精煉劑由以下質(zhì)量百分比計(jì)的組分混合制成：CuZr中間合金粉（Zr的質(zhì)量百 分比含量為30%) 40%，CuTi中間合金粉（Ti的質(zhì)量百分比含量為50%) 10%，CuP中間合金 粉（P的質(zhì)量百分比含量為15%) 20%，碳酸鈉10%，硫酸鉀20%。
[0037] 除鐵精煉劑按照上述配比，將CuZr中間合金粉(細(xì)度20目-100目）、CuTi中間合 金粉(細(xì)度20目-100目）、CuP中間合金粉(細(xì)度20目-100目）、碳酸鈉及硫酸鉀混合均勻， 放入電爐內(nèi)加熱至300°C保溫2. 5小時(shí)，最后用銅箔或銅管包覆壓制成塊后使用。
[0038] (3 )經(jīng)步驟（2 )處理后的熔體再按銅合金牌號（HPb59_l)調(diào)整成分，最后鑄造成鑄 錠。
[0039] 實(shí)施例4 : 一種廢雜黃銅熔煉制備易切削黃銅的除鐵精煉工藝，包括以下步驟： (1)將廢雜黃銅裝入電爐中，開爐升溫加熱至1150 °C，待廢雜黃銅完全熔化后，50r/ min攪拌速度下攪拌4min，然后靜置10分鐘，將上浮聚集于熔體上表面的爐渣扒除。
[0040] (2)步驟（1)完成后，將占熔體重量0. 5%的除鐵精煉劑壓入熔體內(nèi)部，50r/min攪 拌速度下攪拌2min，然后靜置15分鐘，再將熔體溫度降至KKKTC，將上浮聚集于熔體上表 面的爐渣扒除。
[0041] 除鐵精煉劑由以下質(zhì)量百分比計(jì)的組分混合制成：CuZr中間合金粉（Zr的質(zhì)量百 分比含量為40%) 30%，CuTi中間合金粉（Ti的質(zhì)量百分比含量為40%) 10%，CuP中間合金 粉（P的質(zhì)量百分比含量為15%) 20%，碳酸鈉10%，硫酸鉀30%。
[0042] 除鐵精煉劑按照上述配比，將CuZr中間合金粉(細(xì)度20目~100目）、CuTi中間合 金粉(細(xì)度20目~100目）、CuP中間合金粉(細(xì)度20目~100目）、碳酸鈉及硫酸鉀混合均勻， 放入電爐內(nèi)加熱至250°C保溫3小時(shí)，最后用銅箔包覆壓制成塊后使用。
[0043] (3 )經(jīng)步驟（2 )處理后的熔體再按銅合金牌號（HPb59_l)調(diào)整成分，最后鑄造成鑄 錠。
[0044] 將使用本發(fā)明除鐵精煉工藝前后的熔體取樣進(jìn)行成分檢測與對比分析，結(jié)果見表 1〇
[0045] 表1本發(fā)明除鐵精煉工藝使用前后的效果對比

【權(quán)利要求】
1. 一種廢雜黃銅熔煉制備易切削黃銅的除鐵精煉工藝，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將廢雜黃銅裝入電爐中，開爐升溫加熱至1100-1200 °C，待廢雜黃銅完全熔化后， 攪拌，然后靜置5-15分鐘，將上浮聚集于熔體上表面的爐渣扒除； (2) 步驟（1)完成后，將占熔體重量0. 2%-1%的除鐵精煉劑壓入熔體內(nèi)部，攪拌，然后靜 置10-25分鐘，再將熔體溫度降至990-10KTC，將上浮聚集于熔體上表面的爐渣扒除； (3) 經(jīng)步驟（2)處理后的熔體再按銅合金牌號調(diào)整成分，最后鑄造成鑄錠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的除鐵精煉工藝，其特征在于：步驟（1)中攪拌速度為40-60r/ min,攪拌時(shí)間3_5min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的除鐵精煉工藝，其特征在于：步驟（2)中攪拌速度為 40_60r/min，攬拌時(shí)間 l_5min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的除鐵精煉工藝，其特征在于：所述除鐵精煉劑由以下質(zhì)量百 分比計(jì)的組分混合制成：CuZr中間合金粉20-40%，CuTi中間合金粉5-15%，CuP中間合金 粉15-25%，碳酸鈉5-15%，硫酸鉀20-35%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的除鐵精煉工藝，其特征在于：所述除鐵精煉劑由以下質(zhì)量百 分比計(jì)的組分混合制成：CuZr中間合金粉25-35%，CuTi中間合金粉10-15%，CuP中間合金 粉15-20%，碳酸鈉5-15%，硫酸鉀25-35%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的除鐵精煉工藝，其特征在于：所述CuZr中間合金粉中， Zr的質(zhì)量百分比含量為20-70%，余量為Cu。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的除鐵精煉工藝，其特征在于：所述CuTi中間合金粉中， Ti的質(zhì)量百分比含量為20-70%，余量為Cu。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的除鐵精煉工藝，其特征在于：所述CuP中間合金粉中，P 的質(zhì)量百分比含量為10-20%，余量為Cu。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的除鐵精煉工藝，其特征在于：所述CuZr中間合金粉、CuTi 中間合金粉及CuP中間合金粉的細(xì)度均為20目-100目。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的除鐵精煉工藝，其特征在于：所述除鐵精煉劑使用時(shí)： 將CuZr中間合金粉、CuTi中間合金粉、CuP中間合金粉、碳酸鈉及硫酸鉀混合均勻，加熱至 200°C _350°C保溫2小時(shí)-3小時(shí)，最后用銅箔或銅管包覆壓制成塊后使用。
【文檔編號】C22C9/04GK104250694SQ201410319804
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】宋長洪, 郭淑梅, 王碩, 符志祥, 劉關(guān)強(qiáng), 李華清, 向朝建, 朱莎霜, 楊東超 申請人:寧波長振銅業(yè)有限公司