[发明专利]一种锰铝铁镍青铜合金的冶炼方法

说明书

本发明提供一种锰铝铁镍青铜合金铸锭的冶炼方法，首先清理铜合金电极表面粘砂和飞边的缺陷；然后采用焊接或机械连接方法将铜合金电极连接在电极夹头上，烘烤铜合金电极至完全干燥；接着对CaF₂‑NaF‑AlF₃三元渣系或CaF₂‑NaF‑BaF₂三元渣系渣料单独进行烘烤，对烘烤结束后的渣料按比例进行称重、混匀；将混匀后的渣料在结晶器中铺底，采用石墨电极化渣；交换铜合金电极电渣重熔，重熔过程全程充入惰性气氛保护，电渣重熔结束后断电，维持保护气氛缓冷；最后脱除结晶器，清除电渣锭表面渣皮，即得锰铝铁镍青铜合金铸锭。本发明能够能够有效的解决锰铝铁镍青铜合金铸造产生气孔、偏析的缺陷以及控制难度大的缺点，实现高均质、低显微疏松铸锭的生产。

技术领域

本发明涉及铜合金锻件领域，尤其涉及一种锰铝铁镍青铜合金铸锭的冶炼方法。

背景技术

铸造锰铝铁青铜合金具有耐蚀性好、比重小、强度高及抗海水冲刷、空泡腐蚀性能优异，在螺旋桨、泵阀系统有极为广泛的应用，如GJB3341-2018 《舰船螺旋桨用铜合金铸件规范》列入的ZCuAl8Mn14Fe3Ni2、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2牌号及GB/T1173-2013《铸造铜及铜合金》列入的ZCuAl8Mn13Fe3、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2和ZCuAl8Mn14Fe3Ni2牌号，但这类铜合金牌号均为铸造合金牌号，通常采用离心铸造或砂铸生产，如论文《大型高锰铝青铜轴套的立式离心铸造工艺研究》中的高锰铝青铜ZCuAl8Mn13Fe3Ni2采用离心铸造生产；论文《高锰铝青铜ZCuAl8Mn13Fe3Ni2的生产工艺要点》介绍了采用砂铸和离心铸造生产。

铸造锰铝铁青铜合金由于受材料合金元素含量高、合金元素熔点差异大、材料合金元素熔点低、易吸气的因素影响，锰铝铁青铜合金铸造过程过程极易产生疏松、缩孔、偏析的缺陷，导致材料力学性能、耐腐蚀性能降低，由于疏松、缩孔易导致管路及泵阀存在泄漏风险，如某通海管路系统，受显微疏松影响导致泄漏。

采用锻造成型工艺方法虽可以焊合部分内部疏松缺陷，提高材料的致密性，但对于疏松、缩孔、气孔缺陷，受缺陷表面改性、气体、伴生夹杂物、锻造变形量及锻造变形方式的影响，缺陷通常不能实现完全焊合，形成分层、缩孔残余、疏松缺陷，无法满足高可靠性应用。

在钢铁黑色金属和难熔有色金属领域广泛采用真空自耗、电渣重熔顺序熔化、凝固工艺提高材料的均匀性和致密性，获得高均匀、高致密铸锭。钢铁黑色金属熔点高，通常在1450℃以上，挥发性小，易于真空自耗和电渣重熔。铜合金电渣重熔国内也有相关研究，但主要针对熔点较高的铜镍合金，如铜合金电渣重熔工艺(专利号为CN1580300A)实施例针对的是B30铜镍合金，材料熔点高达1250℃，对于熔点低至950℃的锰铝铁镍青铜合金电渣重熔目前尚未见相关报告。采用自耗熔炼铜合金鲜有报道，且由于铜合金Mn含量高，真空自耗需要在充氩气氛下进行，控制难度极高，难以工业批量化生产。因此开发熔点低至950℃的锰铝铁镍青铜合金电渣重熔铸锭需求迫切。

电渣重熔通过渣洗可以有效提高材料的纯净度和致密度，提高材料的锻造工艺性能，如铜合金电渣重熔工艺(专利号为CN1580300A)指明，采用合理的电渣重熔工艺后，铸锭质量得到明显提高，合金在锻造中的开裂现象明显减小，提高了材料利用率和生产效率。