CN103509967A - 一种重力铸造专用dzr环保黄铜合金锭及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重力铸造专用DZR环保黄铜合金锭，其特征在于：包含铜Cu61.0-63.0wt％、铅Pb0.8-1.5wt％、铝Al0.5-0.7wt％、锡Sn0.10-0.20wt％、铁Fe0.05-0.20wt％、镍Ni0.10-0.20wt％、砷As0.05-0.15wt％、硼B8-12PPM、铋Bi0.05wt％、锌Zn余量和不可避免的杂质0.2wt％。其制作工艺依次为：a.配投料，b.电炉融化，c.除气除渣，d.化验，e.补料，f.精炼，g.检验，h.静置，i.浇铸，j.检验入仓。本发明与现有技术相比的优点是：按上述配方及制作工艺生产的DZR黄铜锭，适合于水暖卫浴重力铸造，具有优良的铸造、机械加工、抛光、电镀性能；配料及制作工艺合理、成本低，符合澳洲DZR环保铜AS2345检测标准。

Description

一种重力铸造专用DZR环保黄铜合金锭及其制作工艺

技术领域

本发明涉及一种金属，具体涉及一种重力铸造专用DZR环保黄铜合金锭及其制作工艺。

背景技术

水暖五金黄铜铸件生产工序：黄铜锭→铸造→机械加工→抛光→电镀；目前，水暖五金行业铸造件使用的原材料(黄铜锭)没有固定的成分(牌号)规定，各铸造厂家根据自己的经验要求配方，而水暖厂家的技术能力参差不齐，对原材料(黄铜锭)配方没有一个通用可行的方案，直接影响黄铜铸件加工及使用性能。

发明内容

本发明是为了解决上述不足，提供了一种重力铸造专用DZR环保黄铜合金锭及其制作工艺。

本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种重力铸造专用DZR环保黄铜合金锭，其特征在于：包含铜Cu61.0-63.0wt％、铅Pb0.8-1.5wt％、铝Al0.5-0.7wt％、锡Sn0.10-0.20wt％、铁Fe0.05-0.20wt％、镍Ni0.10-0.20wt％、砷As0.05-0.15wt％、硼B8-12PPM、铋Bi0.05wt％、锌Zn余量和不可避免的杂质0.2wt％。

所述黄铜锭维氏硬度80-100HV；抛光检验为每块铜锭断面杂质不多于2点，每点直径小于0.2mm；

所述黄铜锭微观金相：用金相显微镜观察，放大200倍，平均晶粒直径小于50μm；显微组织中α相含量大于50％，晶粒大小均匀、呈颗粒状分布，无严重的树枝状结晶，显微组织无夹渣，铅颗粒弥散细小、并且分布均匀，无团状聚集，无晶界偏聚；

所述黄铜锭宏观金相：抛光断面，用30％-35％硝酸溶液10-15秒浸泡腐蚀，边缘呈现连续结晶带为合格；

所述黄铜锭浇杯实验：光滑组织致密，流动性好；

所述黄铜锭收缩杯实验：收缩深度小于35mm，内壁光滑。

一种重力铸造专用DZR环保黄铜合金锭的制作工艺，包括以下步骤：

a.配投料：

配主料：采用180KW工频电炉熔铜；按每炉熔铜1800kg配料，紫铜、锌、铝总重控制在50％，具体为：紫铜30％-35％、锌18％-22％、铝0.2％-0.35％，剩余的50％为回收的黄铜废料，按标准成份废料与新料搭配使用；因熔炼中低熔点金属(锌)烧损会导致铜含量增高，故初次配料时铜Cu控制在61.3％-61.5％；其它如铝Al为0.5％-0.7％、铁Fe为0.05％-0.20％、铅Pb为0.8％-1.5％分别按中值配料，因锡Sn、镍Ni具有抗脱锌作用，此处可以适当超出中值配料；砷As在本配方中为抗脱锌主要元素，因砷As的氧化物有毒，故以铜砷合金(含砷30％)加入；因铜废料中含硼B，故在配料时硼不做控制，在后续熔炼时加入硼砂，控制在中值10ppm；在其它成份确定后，锌Zn为余量，不可高于37％；

配辅料：0.4kg镁锭Mg，3kg硼砂，4kg除气除渣剂，1kg工业盐NaCl，10kg石头(主成分是碳酸钙、石英及粘土)；

b.电炉融化：

加紫铜：每炉按25％-35％投料，最佳取30％，工频炉电压380V，分批加入紫铜，每次不超过300kg，至紫铜完全融化；

加黄铜废料：每炉按45％-55％投料，最佳取50％，工频炉电压380V，分批加入黄铜废料，每批料下炉后及时搅拌以加速熔化，减少损耗；每次加入熔炉的废料重量不能超过150KG，至废料完全融化；

加锌：因黄铜废料中含量一定的锌、铅、铅，故每炉投料以配料单实际需求为准，锌投料15％-25％，最佳取20％，工频炉电压150V，分2批加入，每次加入所配锌锭重量的一半，防止锌挥发损耗；至完全融化；

c.除气除渣：工频炉电压380V，加入2kg硼砂、4kg除气除渣剂，压入铜水内部连续充分搅拌约10分钟；连续高电压380V，使熔炉内铜水翻滚，喷火造渣2-3分钟，温度1100-1200℃；低压180V，静置2-3分钟，让铜水内炉灰、杂质上浮，并除去铜水表面的炉灰炉渣；将铅、铝、砷压入铜水内部，至完全融化；

d.化验：工频炉电压180V，彻底搅拌2-3分钟，取炉中部位置铜水样，送到实验室用光谱仪化验铜水的化学成份；

e.补料：根据成份化验单，对于成份不符合标准要求的，补入所需的铝、锌、铅、砷，加入镁锭(镁有除氧作用，并使铜锭表面呈金黄色)；如硼B成份没在8-12ppm范围内，则在后续精炼时加入硼砂(最佳值10ppm)；补入原料后，升温工频炉电压380V，搅拌至加入的原料至完全熔化，打灰渣；

f.精炼：工频炉电压380V，加入1kg硼砂、1kg工业盐(NaCl)、10kg石头，压入铜水内精炼约5-8分钟，保持高压380V至铜水翻滚、喷火；喷火后停电静置2-3分钟；

g.检验：工频炉电压210V，取样做浇杯实验、收缩杯实验、化验成份、断面抛光检验、断面宏观金相检验、若成份不合格，补入相应材料，其他项不合格则需再次精炼；

h.静置：所有项检验合格后，停电静置8-10分钟；把铜水表面灰渣打捞出来；

i.浇铸：工频炉电压150V，模具必须清理干净无水分，浇铸后需除去铜水表面浮渣；每炉留200-300mm深度的铜水，便于留住密度大于铜水下沉的杂质，以及为后续熔炼留足够的底水；

j.检验入仓：将最后一条铜锭锯切抛光；取样做抗脱锌测试，每炉取上中下各一块；合格的进仓。

本发明与现有技术相比的优点是：按上述配方及制作工艺生产的DZR黄铜锭，适合于水暖卫浴重力铸造，具有优良的铸造、机械加工、抛光、电镀性能；配料及制作工艺合理、成本低，符合澳洲DZR环保铜AS2345检测标准。24小时氯化铜浸泡实验后，脱锌层厚度在100um以内，产品达到抗腐蚀的作用，从而减少供水管道(产品)脱锌，从而延长管道(产品)使用寿命，减少锌污染饮用水，保护人体健康，可以用此铜锭做原材料生产销往澳洲及有抗脱锌要求国家或地区的水暖卫浴相关产品。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详述：

一种重力铸造专用DZR环保黄铜合金锭，其特征在于：包含铜Cu61.0-63.0wt％、铅Pb0.8-1.5wt％、铝Al0.5-0.7wt％、锡Sn0.10-0.20wt％、铁Fe0.05-0.20wt％、镍Ni0.10-0.20wt％、砷As0.05-0.15wt％、硼B8-12PPM、铋Bi0.05wt％、锌Zn余量和不可避免的杂质0.2wt％。

如图1所示，一种重力铸造专用DZR环保黄铜合金锭的制作工艺，包括以下步骤：

a.配投料：

配主料：采用180KW工频电炉熔铜；按每炉熔铜1800kg配料，紫铜、锌、铝总重控制在50％，具体为：紫铜30％-35％(最优为33％)、锌18％-22％(最优为20％)、铝0.2％-0.4％(最优为0.3％)，剩余的50％为回收的黄铜废料，按标准成份废料与新料搭配使用；因熔炼中低熔点金属(锌)烧损会导致铜含量增高，故初次配料时铜Cu控制在61.3％-61.5％；其它如铝Al为0.5％-0.7％(最优胜为0.65％)、铁Fe为0.05％-0.2％(最优为0.1％)、铅Pb为0.8％-1.5％(最优为1.2％)分别按中值配料(具体含量跟据原料中各元素的含量而定，保证符合标准范围，可多或可少)，因锡Sn、镍Ni具有抗脱锌作用，此处可以适当超出中值配料；砷As在本配方中为抗脱锌主要元素，因砷As的氧化物有毒，故以铜砷合金(含砷30％)加入；因铜废料中含硼B，故在配料时硼不做控制，在后续熔炼时加入硼砂，控制在中值10ppm；在其它成份确定后，锌Zn为余量，不可高于37％；

配辅料：0.4kg镁锭Mg，3kg硼砂，4kg除气除渣剂，1kg工业盐NaCl，10kg石头(主成分是碳酸钙、石英及粘土)；

b.电炉融化：

加紫铜：每炉按25％-35％投料，最佳取30％，工频炉电压380V，分批加入紫铜，每次不超过300kg，至紫铜完全融化；

加黄铜废料：每炉按45％-55％投料，最佳取50％，工频炉电压380V，分批加入黄铜废料，每批料下炉后及时搅拌以加速熔化，减少损耗；每次加入熔炉的废料重量不能超过150KG，至废料完全融化；

加锌：因黄铜废料中含量一定的锌、铅、铝，故每炉投料以配料单实际需求为准，锌投料15％-25％，最佳取20％，工频炉电压150V，分2批加入，每次加入所配锌锭重量的一半，防止锌挥发损耗；至完全融化；

c.除气除渣：工频炉电压380V，加入2kg硼砂、4kg除气除渣剂，压入铜水内部连续充分搅拌约10分钟；连续高电压380V，使熔炉内铜水翻滚，喷火造渣2-3分钟，温度1100-1200℃；低压180V，静置2-3分钟，让铜水内炉灰、杂质上浮，并除去铜水表面的炉灰炉渣；将铅、铝、砷压入铜水内部，至完全融化；

d.化验：工频炉电压180V，彻底搅拌2-3分钟，取炉中部位置铜水样，送到实验室用光谱仪化验铜水的化学成份；

e.补料：根据成份化验单，对于成份不符合标准要求的，补入所需的铝、锌、铅、砷，加入镁锭(镁有除氧作用，并使铜锭表面呈金黄色)；如硼B成份没在8-12ppm范围内，则在后续精炼时加入硼砂(最佳值10ppm)；补入原料后，升温工频炉电压380V，搅拌至加入的原料至完全熔化，打灰渣；

f.精炼：工频炉电压380V，加入1kg硼砂、1kg工业盐(NaCl)、10kg石头，压入铜水内精炼约5-8分钟，保持高压380V至铜水翻滚、喷火；喷火后停电静置2-3分钟；

g.检验：工频炉电压210V，取样做浇杯实验、收缩杯实验、化验成份、断面抛光检验、断面宏观金相检验、若成份不合格，补入相应材料，其他项不合格则需再次精炼；

h.静置：所有项检验合格后，停电静置8-10分钟；把铜水表面灰渣打捞出来；

i.浇铸：工频炉电压150V，模具必须清理干净无水分，浇铸后需除去铜水表面浮渣；每炉留200-300mm深度的铜水，便于留住密度大于铜水下沉的杂质，以及为后续熔炼留足够的底水；

j.检验入仓：将最后一条铜锭锯切抛光；取样做抗脱锌测试，每炉取上中下各一块；合格的进仓。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种重力铸造专用DZR环保黄铜合金锭，其特征在于：包含铜Cu61.0-63.0wt％、铅Pb0.8-1.5wt％、铝Al0.5-0.7wt％、锡Sn0.10-0.20wt％、铁Fe0.05-0.20wt％、镍Ni0.10-0.20wt％、砷As0.05-0.15wt％，硼B8-12PPM、铋Bi0.05wt％、锌Zn余量和不可避免的杂质0.2wt％。

2.根据权利要求1所述的一种重力铸造专用DZR环保黄铜合金锭的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：

a.配投料：

配主料：采用180KW工频电炉熔铜；按每炉熔铜1800kg配料，紫铜、锌、铝总重控制在50％，具体为：紫铜30％-35％、锌18％-22％、铝0.2％-0.35％，剩余的50％为回收的黄铜废料，按标准成份废料与新料搭配使用；因熔炼中低熔点金属锌烧损会导致铜含量增高，故初次配料时铜Cu控制在61.3％-61.5％；其它如铝Al为0.5％-0.7％、铁Fe为0.05％-0.20％、铅Pb为0.8％-1.5％分别按中值配料，因锡Sn、镍Ni具有抗脱锌作用，此处可以适当超出中值配料；砷As在本配方中为抗脱锌主要元素，因砷As的氧化物有毒，故以含砷30％的铜砷合金加入；因铜废料中含硼B，故在配料时硼不做控制，在后续熔炼时加入硼砂，控制在中值10ppm；在其它成份确定后，锌Zn为余量，不可高于37％；

配辅料：0.4kg镁锭Mg，3kg硼砂，4kg除气除渣剂，1kg工业盐NaCl，10kg石头；

b.电炉融化：

加紫铜：每炉按25％-35％投料，最佳取30％，工频炉电压380V，分批加入紫铜，每次不超过300kg，至紫铜完全融化；

加黄铜废料：每炉按45％-55％投料，最佳取50％，工频炉电压380V，分批加入黄铜废料，每批料下炉后及时搅拌以加速熔化，减少损耗；每次加入熔炉的废料重量不能超过150KG，至废料完全融化；

加锌：因黄铜废料中含量一定的锌、铅、铝，故每炉投料以配料单实际需求为准，锌投料15％-25％，最佳取20％，工频炉电压150V，分2批加入，每次加入所配锌锭重量的一半，防止锌挥发损耗；至完全融化；

c.除气除渣：工频炉电压380V，加入2kg硼砂、4kg除气除渣剂，压入铜水内部连续充分搅拌约10分钟；连续高电压380V，使熔炉内铜水翻滚，喷火造渣2-3分钟，温度1100-1200℃；低压180V，静置2-3分钟，让铜水内炉灰、杂质上浮，并除去铜水表面的炉灰炉渣；将铅、铝、砷压入铜水内部，至完全融化；

d.化验：工频炉电压180V，彻底搅拌2-3分钟，取炉中部位置铜水样，送到实验室用光谱仪化验铜水的化学成份；

e.补料：根据成份化验单，对于成份不符合标准要求的，补入所需的铝、锌、铅、砷，加入镁锭；如硼B成份没在8-12ppm范围内，则在后续精炼时加入硼砂，最佳值10ppm；补入原料后，升温工频炉电压380V，搅拌至加入的原料至完全熔化，打灰渣；

f.精炼：工频炉电压380V，加入1kg硼砂、1kg工业盐NaCl、10kg石头，压入铜水内精炼约5-8分钟，保持高压380V至铜水翻滚、喷火；喷火后停电静置2-3分钟；

g.检验：工频炉电压210V，取样做浇杯实验、收缩杯实验、化验成份、断面抛光检验、断面宏观金相检验、若成份不合格，补入相应材料，其他项不合格则需再次精炼；

h.静置：所有项检验合格后，停电静置8-10分钟；把铜水表面灰渣打捞出来；

i.浇铸：工频炉电压150V，模具必须清理干净无水分，浇铸后需除去铜水表面浮渣；每炉留200-300mm深度的铜水，便于留住密度大于铜水下沉的杂质，以及为后续熔炼留足够的底水；

j.检验入仓：将最后一条铜锭锯切抛光；取样做抗脱锌测试，每炉取上中下各一块；合格的进仓。

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