[发明专利]高锰铝青铜合金的熔炼方法

摘要

本发明公开的高锰铝青铜合金的熔炼方法，其主要步骤为：中频感应炉的炉体处理并安装气体扩散装置，合金成分设计，准备原料及熔炼过程中所用的工具，原料装炉处理，炉料升温熔化，炉底通氩，降温加料，成分初检，熔液质量检测及合金出炉。本发明高锰铝青铜合金的熔炼方法，可用于高锰铝青铜ZCuAl8Mn13Fe3N i2和ZCuAl8Mn14Fe3Ni2合金的熔炼，可用于高锰铝青铜标准物质的制备，同时也可以用于对成分及铸件质量要求较高的产品的生产。

主权项

高锰铝青铜合金的熔炼方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、采用250kg中频感应炉，先对中频感应炉的炉体进行处理；然后在中频感应炉的炉膛底部中心位置安装气体扩散装置；最后将铸铁料加入中频感应炉进行烘炉；具体按照下述步骤实施：步骤1.1、采用250kg中频感应炉，在中频感应炉的炉膛感应线圈处涂抹三次封箱泥，以确保中频感应炉的炉膛内部形成封闭空间，待封箱泥干后向中频感应炉内加入酸性炉衬料；步骤1.2、经步骤1.1后，在中频感应炉的炉膛底部中心位置安装气体扩散装置，并从中心位置开始向外圆周捣打，待捣打的酸性炉衬料掩盖气体扩散装置且厚度达40mm时放置坩埚模胎具，要使坩埚模胎具与感应器线圈的同心度保持一致，再加入酸性炉衬料并继续捣打，每层加料不超过100mm，且加料时要先用叉子轻插除气，然后用平头工具捣打；步骤1.3、经步骤1.2后，在中频感应炉的炉膛中加入铸铁料进行烘炉，铸铁料在炉膛内要放置密实，对炉膛缓慢升温，升温速度控制为10℃/6min，待加热到780℃～820℃时保温1h，使酸性炉衬料中的水分充分去除，随后继续升温，升温速度为50℃/10min，直至铸铁料完全熔化，再将炉膛温度升至1460℃～1500℃后保温2h；步骤2、待步骤1完成后，依据要熔炼的ZCuAl8Mn13Fe3Ni2合金或ZCuAl8Mn14Fe3Ni2合金的成分进行合金成分设计；ZCuAl8Mn13Fe3Ni2合金各元素含量范围为：Al：7.00wt.％～8.50wt.％，Mn：11.50wt.％～14.00wt.％，Fe：2.50wt.％～4.00wt.％，Ni：1.80wt.％～2.50wt.％，Zn：＜0.5wt.％，Si：≤0.15wt.％，Pb：≤0.02wt.％，其余为Cu、N、H、O，各组分的重量百分比之和为百分之百；ZCuAl8Mn14Fe3Ni2合金各元素含量范围为：Al：7.80wt.％～8.80wt.％，Mn：13.50wt.％～15.00wt.％，Fe：2.80wt.％～4.00wt.％，Ni：1.80wt.％～2.50wt.％，Zn：＜0.5wt.％，Si：≤0.15wt.％，Pb：≤0.02wt.％，其余为Cu、N、H、O，各组分的重量百分比之和为百分之百；步骤3、经步骤1和步骤2后，对熔炼合金的原料和熔炼过程中所用的工具进行预处理，并清理中频感应炉炉膛内的炉料残留；具体按照下述方法来实施：先按照步骤2中的成分分别取合金制备原料：阴极铜99.96％、高纯铝99.94％、电解锰99.95％、电解镍99.91％、高纯铁99.92％、工业纯锌99.90％、纯铅99.92％、结晶硅99.97％；然后对所有的金属进行表面氧化物清理处理，以避免外来杂质污染金属液之后将结晶硅和所有金属放入烘箱中烘燥，以去除附着的水分及油污，在烘燥过程中，烘箱温度控制为210℃～230℃；最后将高熔点金属Fe及金属Ni加工成屑状，屑状炉料不应存在氧化现象；待步骤1完成后，清理中频感应炉炉膛内的炉料残留，然后用阴极铜清洗炉膛，避免外来物污染熔体；对后续熔炼过程中所使用的样勺、石墨搅拌棒及扒渣工具分别进行烘干处理，并分别在样勺、石墨搅拌棒及扒渣工具外表面涂上锆英粉涂料；步骤4、根据ZCuAl8Mn13Fe3Ni2合金或ZCuAl8Mn14Fe3Ni2合金给定目标值以及这两种合金内各元素的熔损率分别进行配料计算；步骤5、将阴极铜等量的分为四份，取出其中的一份铺在中频感应炉的炉膛底部；然后加入高纯铁屑、电解镍屑，再撒入结晶硅颗粒；之后继续加入两份阴极铜块；最后加入电解锰，炉膛内炉料要保持密实，完成装炉；步骤6、经步骤5完成装炉后，送电升温，加大熔化功率，使炉料快速熔化，待炉内出现较多金属液时，分批加入高纯铝，促使炉料快速熔化；步骤7、炉料熔化结束后，继续升温，将金属液温度升至1300℃～1350℃后保温15min～25min，搅拌金属液，使铁屑、镍屑充分熔解；同时，在金属液熔化后，通过炉膛底部的气体扩散装置向炉内通入氩气；步骤8、待步骤7完成后，关闭中频感应炉的电源，调整通气速率，继续通气，并加入剩余的一份阴极铜并降低金属液温度，再将温度保持在1050℃～1100℃，之后加入工业纯锌及纯铅，并采用石墨搅拌棒进行搅拌；步骤9、待步骤8完成后，将金属液的温度升至1200℃～1250℃后保温，继续通入氩气，并采用机械搅拌装置搅拌金属液；步骤10、待步骤9完成后，进行炉前成分检测；步骤11、待步骤10完成后，进行金属液质量检测，判断金属液是否合格；步骤12、经步骤11判断金属液质量合格后，将金属液温度控制于1200℃～1230℃，关闭电源之后用扒渣工具扒去金属液表面熔渣，出炉得到ZCuAl8Mn 13Fe3N i2合金或ZCuAl8Mn14Fe3Ni2合金。