[其他]锡青铜保护精炼熔剂和使用技术

说明书

一种锡青铜保护精炼熔剂，由氧化铜、柱硼镁石和石灰石组成。用这种熔剂熔炼锡青铜，不仅能很好地防止合金氧化与吸氢，而且成渣清渣性能好。熔剂材料来源广，价格低廉，氧化剂用量少，成本低。合金机械性能和致密度显著增高，熔炼损耗率大幅度降低。

本发明属于熔炼锡青铜的保护精炼熔剂。

最近三、四十年，欧洲一些国家采用氧化性熔剂熔炼锡青铜，对抑制合金吸氢有显著作用。最具代表性的熔剂组成是：1/3氧化铜，1/3脱水硼砂和1/3河砂（参见：D.Hanson，W.T.Pell-Nalpole，《Chill-Cast Tin Bronzes》，Edward Arnold Co.1951，C81）。采用这类熔剂熔炼时的缺点是：熔渣粘稠，铜的熔炼损耗大;使用回炉料和旧杂料时抑制吸氢和清除夹杂物的作用有限;不能清除对合金质量有害的氧化锡;氧化铜的配入比较大，成本高。

本发明的任务是，提供一种兼具防合金氧化与吸氢，同时可清除对合金质量危害很大的氧化锡，氧化铝和氧化硅等各种夹杂物这样三重功能的保护精炼熔剂，促进材质性能潜力更充分地发挥，又使熔炼损耗显著降低。

本发明的要点在于，熔剂组成的重量比例为：氧化铜（CuO）13%～33%，柱硼镁石矿物（MgB₂O₄·3H₂O）26%～52%，其余为石灰石（基本成分为CaCO₃）。其最佳重量比是：氧化铜17%～25%，柱硼镁石矿物37%～41%，其余为石灰石。本熔剂的配制工艺是：将工业纯品级的氧化铜粉，粒度为20/40～40/70的柱硼镁石矿物和20/40～40/70的石灰石相互混合均匀。

氧化铜亦可用等量的软锰矿（MnO₂）或高锰酸钾（KMnO₄）替代。

本熔剂的保护作用有如下几点：

1.在炉料加热熔化过程中，石灰石发生分解。生成的CO₂气体比空气重，且不溶于合金，能长时间存留在熔炉上部空间，使炉气氛保持理想的中性状态。连同分解的固体产物CaO，加强了隔离合金与含有水汽的空气之相互接触作用。

2.氧化铜在合金熔炼温度下能分解出氧。依照冶金原理将有效地抑制合金溶解氢的作用。分解产物氧化亚铜（Cu₂O）在以后脱氧工序被还原，或是在有回炉料情况下被铝、硅、锡还原而形成这些元素的氧化物夹杂，它们将与CaO反应形成熔渣，达到脱除铝、硅和锡的氧化物夹杂的效能。

3.硼石分解后亦与CaO生成保护性熔渣。且因含有约6%的硼，微量被合金吸收，有细化组织的效果。

本发明的要点还在于，本熔剂的使用技术是，在第一批炉料装入时，加入一定量的全部熔剂;加入量视炉料中回炉料和旧零件配入比例之不同和熔炼设备而异，应占炉料重量的1.5%～3%。采用新炉料在电炉中熔炼时取1.5%;采用焦炭，天然气，煤气和燃油坩锅炉，反射炉熔炼时取3%;部分新料部分回炉料组成的炉料熔剂加入量为2%～2.5%。脱氧剂用量比一般熔炼方法增大，采用磷铜脱氧剂时，其用量为合金重量的0.6%～0.8%。砂型铸造取其下限，金属型铸造取上限。

本发明的优越性在于，采用这种保护精炼熔剂可减少合金含气量与夹杂物;材质的机械性能显著提高;因气体降低和易导致组织疏松的氧化锡、氧化铝和氧化硅有害夹杂物被清除，提高了锡青铜铸件的试压致密性;有效地防止熔炼过程中的合金氧化和熔渣包裹熔体的问题，使合金熔炼损耗率大幅度下降;生成的熔渣粘度适中，不粘附合金熔体，易于分离清除，操作简便;熔剂材料来源广，价格便宜，配制方便，氧化剂用量少、成本低。