純銅、真鍮、青銅など、さまざまなカテゴリの銅合金の製錬について説明した詳細な記事。
1.純銅の精錬
(1) まず、るつぼを暗赤色になるまで予熱し、るつぼの底に乾燥木炭または被覆剤を約30-50cmの厚さに置きます。 次に、残りの材料、廃ブロックおよび棒を順に追加し、最後に電解銅を追加します。
(2) 追加の合金元素をストーブの上に置いて予熱することができます。 液体金属に冷たい材料を加えることは固く禁じられています。 ブリッジングを防ぐために、溶解プロセス全体を通じて装入物を頻繁に移動させる必要があります。
(3) 温度を上げて合金を完全に溶かします。 合金が完全に溶解し、温度が 1200-1220 度に達した後、合金液体の重量の 0.3%-0.4% を添加してリン銅を脱酸します。 リンと亜酸化銅の間では次の反応が起こります: 5Cu2O+2P=P2O5+10Cu および Cu2O+P2O5= 2CuPO3、生成された五酸化リンガスが合金から逃げます。リン酸銅は液面に浮くことができ、スラグは除去され、それによって脱酸の目的が達成されます。
(4) 最後にスラグを炉から取り出しますが、合金液の注入温度は通常1100-1200度です。
2.真鍮の精錬
亜鉛を主成分とする銅を主成分とした合金が黄銅であり、普通黄銅と特殊黄銅の2つに分類されます。 一般的な黄銅は銅と亜鉛の二元合金で、主に加圧加工に使用されます。 特殊黄銅は、通常の黄銅に他の合金元素（シリコン、アルミニウム、マンガン、鉛、鉄、ニッケルなど）を加えたものです。 鋳造黄銅は主に特殊黄銅です。
(1) 合金成分と金属装入要件。 銅合金の化学組成は主成分の変動幅が大きいため、成分計算の過程で性能要求に応じて適切な成分を選択する必要があります。 合金の化学組成は GB1176-87 に準拠する必要があります。 いくつかの一般的に使用される黄銅精錬原料の成分を表 1 に示します。
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炉材は乾燥していて清潔であることが必要であり、汚れや錆は砂吹きなどで除去する必要があります。
(2) 装入率 一般的な鋳造慣行によれば、装入総重量の 30% 以上が新品材料の組成であり、70% 以下が再生材の比率である必要があります。 しかし、実際の生産においては、銅合金にはリサイクル材料が多く含まれていると考えられます。 リサイクル材料の質量パーセントが炉材料の割合の 90% 以上である場合でも、溶解品質は依然として非常に良好です。 化学スペクトル分析により、鋳物の組成が適切であることが証明されます。 再生材が多い場合には、合金中の不純物が規格を超えていないか考慮する必要があります。
(3) 製錬前の準備 ① 金属装入物の準備：リサイクル装入物は、同一ブランドのスクラップ鋳物、注湯ライザー、再溶解インゴットであり、化学組成が明確である必要があります。 炉に入る前に、砂の吹き込みを使用して表面の汚れを除去し、予熱後に炉に装填します（最初のバッチの低温炉溶融物は炉で予熱できます）。 電解銅は砂を吹き付けて汚れを除去し、500-550度で予熱して水分を除去した後、（低温の炉溶融物の最初のバッチは炉で予熱できます。純粋な金属要素は炉に入る前に炉で予熱できます）金属装入物の最大サイズはるつぼの直径の 1/3 を超えてはならず、長さはるつぼの深さの 4/5 を超えてはなりません。 ② るつぼと精錬装置およびツールの準備:使用する前に、新しいるつぼに亀裂やその他の損傷がないようにし、古いるつぼの内面をゆっくりと加熱してください。新しい黒鉛るつぼを使用するとき、または交換するときは、スラグを洗浄してください。溶解合金の種類に応じて、るつぼは製錬前に同じシリーズの合金で溶解し、洗浄する必要があります。耐火材料と黒鉛で作られた撹拌棒は、残留塗料や錆を完全に除去し、耐火材料の層を塗布する必要があります。ペイントし、乾燥させて使用するために保管します。 インゴットモールドは使用前に徹底的に洗浄し、使用する塗料を塗布した後は100-150度に予熱する必要があります。
(4) カバー剤とフラックスの準備
①密閉したオーブンに炭を入れ、800度以上で4時間焼きます。 使用する準備ができたら、湿気を吸収しないようにする必要があります。 ②被覆剤、乾燥炭も被覆剤として使用できます。 カバー剤は乾燥と破片の除去が必要です。
(5) 合金製錬工程
① るつぼを暗赤色になるまで予熱し、その底に厚さ20-40cmの木炭を入れます。
②電解銅を加え、急速に加熱して溶かし、次に融点の高い中間合金、融点の低い中間合金（追加する場合）の順に加え、最後に炉の装入物に戻して加えます。同時に木炭を使用して、合金の液面が空気中にさらされないようにします。
③ 黄銅の精錬には通常、脱酸も必要です。 すべての銅が溶解した後、温度が 1150-1200 に達したときにリン銅 (リンが溶解銅の重量の 0.04%-0.06% を占めるとして計算) が追加されます。脱酸素の程度。 脱酸と非脱酸を実際に比較した結果、脱酸した鋳物の表面品質は脱酸しないものより優れていました。
④各合金グレードの組成要件に従って合金元素を添加します。停電中にアルミニウム銅母合金を1100-1120度で添加し、純亜鉛と純アルミニウムを1100-1150度でバッチで添加し、撹拌します。 シリコン黄銅を溶かすときは、最初にシリコンを加え、次に亜鉛を加えます。 鉛黄銅を溶かすときは、最初に亜鉛を加えてから鉛を加えます。 亜鉛元素の添加温度を制御する必要がある。 亜鉛を添加して温度が下がった場合は、途中で電力を送ることができます。 合金液の温度が 1200 度を超える場合、亜鉛の添加は許可されません。
⑤ 炉からスラグを取り出し、合金液を鋳造プロセスカードで要求される温度に調整し、素早く炉から排出して注湯します。 合金の注入温度は、鋳造の性能に影響を与える要因の 1 つです。 一般的な炉温度は ZCuZn38: 1100-1130 度です。 ZCuZn40Pb2: 1080-1100度; ZCuZn31Al2: 1120-1140度; ZCuZn16Si4: 1100-1140度。
⑥ 2 つの異なるグレードの合金を製錬し、その化学組成に影響を与える場合は、合間に炉を洗浄する必要があります。 たとえば、アルミニウム青銅の精錬に使用されたるつぼと工具を錫青銅の溶解に使用しますが、るつぼと工具にはアルミニウムが含まれている必要があります。 アルミニウムはアルミニウム青銅の認定成分ですが、錫青銅では最も有害な元素です。 。
一般的な銅合金を脱酸した後、品質の高い鋳物を得ることができます。 しかし、アルミニウム青銅、アルミニウム黄銅、シリコン青銅などは酸化しやすく、高融点の酸化物Al2O3やSiO2を形成し、鋳物中にスラグ介在物の原因となります。
3． 青銅の精錬
鋳造青銅は、その組成に応じて錫青銅と錫を含まない青銅に分けられます。 スズ青銅は、主な合金元素としてスズを含む銅ベースの合金です。 優れた耐摩耗性、耐食性、優れた強度と可塑性を備えています。 錫フリー青銅には、主元素の異なるアルミニウム青銅、鉛青銅、シリコン青銅などが含まれます。 たとえば、アルミニウム青銅は、主な合金元素としてアルミニウムを含む銅ベースの合金です。
(1) 合金成分と金属装入要件。 いくつかの一般的に使用される青銅合金を製錬するための成分を表 2 に示します。
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要件: 機械的特性を改善するために、ZCuAl10Fe3 合金に {{0}}.7% ~ 0.9% Ni および 0.3% ~ 0.4% Mn を添加することが許可されています。合金の。
(2) 炉装入率：炉装入総重量に占める新材の割合は 30％以上、再生材の割合は 70％以下とする。
(3) 製錬前の準備 青銅を製錬する前の準備は真鍮の製錬と同様です。 木炭は密閉したベーキングオーブンに入れ、800度以上で4時間焼きます。 使用する準備ができたら、湿気を吸収しないようにする必要があります。 藁灰は粉末状に粉砕し、水分を取り除き、十分に乾燥させてください。 ご使用の際は防湿にご注意ください。 カバー剤は乾燥と破片の除去が必要です。
(4) 合金製錬工程 鋳造青銅には多くの種類があります。 ここでは、いくつかの代表的な合金のみを説明します。 同じ種類の他の銅合金を基準として使用できます。
ZCuSn10Pb1 および ZCuPb10Sn10 の製錬: ① るつぼを暗赤色になるまで予熱し、その底に厚さ 20cm-40cm の木炭を入れます。 ②電解銅を加え、急速に加熱して溶かし、再生材を加え、合金の液面が空気に触れないように同時に木炭を加えます。 ③返却装薬が溶解した後、リン銅を添加します（通常装薬重量の0.5％、リン錫青銅を溶解する際に使用したリン銅を全量添加してもよい）。 ④亜鉛、錫、鉛を順に（成分に応じて）加えます。 前の装入物が完全に溶けたら、次の装入物を追加し、合金液体を継続的にかき混ぜます。 ⑤合金液の温度を1100-1150度の間に調整します。 ⑥スラグを炉から取り出し、リン銅（通常装入重量の0.1％）を加え、脱酸し、均一に撹拌し、合金液の表面に藁灰の層を振りかけ、合金液を必要な温度に調整します。鋳造プロセスカード (通常は 1130 -1180 度) に達し、すぐに炉から注ぎ出します。
ZCuAl10Fe3 と ZCuAl10Fe3Mn2 の溶解: ① 他の合金を溶解したるつぼをこれら 2 つの合金の溶解に使用しないでください。 ② るつぼを暗赤色になるまで予熱し、準備しておいたフラックスを加えます。 。 ③約200度に予熱した低炭素薄鋼板と再生材を同時に加え、溶解後の合金を撹拌し、1150-1180度まで昇温します。 ④脱酸のために合金重量の0.3%のリン銅を添加し、フラックスを添加します。 ⑤200度に予熱した純アルミニウムと純マンガン（成分による）を数回に分けて加えます。 各バッチを添加した後、撹拌棒で押し込んで素早く溶かし、継続的に撹拌して成分を均一にします。 ** 最後に、合金液の温度を 1120-1220 度の間に調整します。 ⑥スラグをわら灰で覆い、鋳造プロセスカードに従って合金温度を調整し（通常1160-1200度）、すぐに鋳造プロセスを調整します。
4． 製錬中に注意すべきいくつかの問題
(1) 溶解時間を制御する必要があります。 溶解開始から溶解終了（合金が炉から出てくる）までの時間を溶解時間といいます。 溶解時間の長さは生産性に影響を与えるだけでなく、鋳造部品の品質にも大きく影響します。 溶解時間が増加するため、合金の元素の燃焼速度が増加し、ガス吸収の可能性が増加します。 したがって、溶解作業はできるだけ短時間で完了する必要があります。 可能であれば、装入物の予熱温度をできるだけ高くし、操作をコンパクトかつ迅速に行う必要があります。
(2) 製錬に使用する撹拌棒はカーボン棒とする。 鉄や鉛など、銅合金中の特定の元素は、溶解時に機械的混合物の形で存在します。 また、密度の違いにより比重偏析や層別化が起こりやすい元素もいくつかあります。 これらの元素は、製錬および注湯プロセス中に不適格な化学組成や不適格な機械的特性を容易に引き起こす可能性があることが実際に証明されています。 この現象を克服するには、溶かして注ぐのに欠かせない撹拌を利用する必要があります。 ただし、温度測定時や冷却時には通常、撹拌は必要ありません。 撹拌機の材質組成としては、一般に黒鉛が使用される。 これは、鉄棒などの他の撹拌材料を使用すると、撹拌プロセス中に鉄棒が溶け、合金の化学組成に影響を与えるためです。 同時に、鉄棒を炉内でより高い温度で予熱したり、撹拌時間を長くすると、鉄棒の酸化物が合金液に入り込み、不純物になります。 鉄棒をより低い温度で予熱すると、撹拌中に合金が撹拌されます。 鉄の棒に付着することは、生産中に観察できます。
(3) 製錬時の被覆剤の使用の問題。 銅合金を精錬する場合、ガラスとホウ砂を使用する場合、被覆剤の量は一般的に装入重量の 0.8%-1.2% です。これは、被覆層の厚さが次のとおりである必要があるためです。 10- 15cmに維持。 木炭を使用する場合、使用量は装入重量の約 0.5%-0.7% であり、被覆層の厚さは 25-35 cm に維持する必要があります。 被覆剤の除去時間は、通常、注入前に行われます。 早すぎると、銅合金の酸化と空気吸収が増加します。 被覆剤として木炭を使用し、スラグ阻止効果が良好であれば、被覆剤を除去する必要がなく、注湯工程においても被覆剤がスラグ阻止の役割を果たすことができ、より理想的な効果が得られる。
