CN104357699B - 一种除锡精炼剂及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种除锡精炼剂及其用途，所述除锡精炼剂包含：10～25wt％CuMg合金粉、15～25wt％CuP合金粉、5～15wt％CuTi合金粉、5～25wt％硼砂、5～25wt％碳酸钠，以及5～20wt％碳酸钙。该除锡精炼剂可用于由废杂黄铜熔炼制备的铅黄铜，先将废杂黄铜熔化，扒除熔体表面的炉渣，然后将所述除锡精炼剂压入废杂黄铜熔体内部，待精炼剂熔化后搅匀，静置10～25分钟后扒渣，最后再根据生产的合金牌号配料熔化，进而铸造成铅黄铜铸锭。本发明除锡精炼剂能够有效降低废杂铜中的杂质元素Sn，抑制Sn元素对铅黄铜制品切削性能的影响，并去除熔体中的氧化物夹渣，提升铅黄铜制品的品质。
Description
技术领域
本发明涉及一种除锡精炼剂及其用途，尤其涉及一种用于废杂黄铜熔炼制备铅黄铜的除锡精炼剂，属于有色金属加工技术领域。
背景技术
中国是全球最大的铜消费国，同时也是最大的精铜生产国，随着国内精铜产量和消费量的不断扩张，铜原料供应已经成为制约中国铜工业发展的瓶颈因素。因铜的再生性能良好，相对于原生铜而言，废杂铜作为铜原料具有节能、环保、经济等优势，因此废杂铜成为铜工业的一个重要原料来源。我国废杂黄铜的直接利用是：采用大吨位电炉熔炼－潜液转流－多流多头水平连铸铅黄铜棒技术。废杂黄铜中除了Zn、Pb元素为易切削黄铜制品的有益元素，还大量存在Fe、Sn、Al、Si、Bi等有害元素，尤其是Fe、Sn元素同时大量存在，在熔炼不严格的情况下，这些有害元素还会大量存在于再生黄铜中，影响再生黄铜制品的综合性能。
废杂黄铜除杂在铜合金熔铸领域尚属行业难题，开展领域研究的学校及机构不少，但取得的成果不多，尤其是采用废杂铜熔炼直接制备铅黄铜的过程采用溶剂降低及去除杂质元素方面文献报道更少。文章“高锌黄铜熔炼的精炼除渣”(《冶金丛刊》2004年，Vol.149，No.1，P19-21)提及一种工厂黄铜加工边角料、旧料回炉所用的硼砂型除渣剂：硼砂：42wt％，焦炭粉：50wt％，碳酸钠：8wt％，降低了金属元素损耗，有较好的覆盖效果，但该除渣精炼剂并不能有效去除废杂黄铜内的Fe、Sn等有害元素；专利CN101514398A“一种精炼废杂铜的高稀土含量中间合金精炼剂及其制备和应用”公开了一种含Cu–RE精炼剂，对低熔点元素硫、磷、锡、铋、铅等杂质元素有一定的脱除作用，但主要适用于紫杂铜和杂白铜的精炼及变质处理，该精炼剂并非针对废杂黄铜，效果不明显；专利CN1044620C公开了一种纯铜精炼剂及其制备方法，主要含B、Mg及稀土，主要用于纯铜熔炼过程脱氧、脱硫、脱氢及细化晶粒作用；专利CN102605193A公开了一种铜及铜合金熔炼用精炼剂，主要用于紫杂铜、纯铜及其合金的除气、保温、精炼及覆盖作用。
综上所述，在废杂铜直接熔炼制备易切削黄铜方面，能够保护有益元素、有效去除废杂铜内杂质元素的研究很少。而废杂铜中Sn元素含量较高，若熔炼之后还是含有较多Sn元素，会极大降低铅黄铜制品的切削性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种除锡精炼剂，以及这种除锡精炼剂在由废杂黄铜熔炼制备铅黄铜过程中的具体应用，旨在有效降低废杂铜熔炼过程中的杂质元素Sn，并去除熔体中的氧化物夹渣，提升铅黄铜制品的品质。
本发明的技术解决方案是：一种除锡精炼剂，包含以下成分：10～25wt％CuMg合金粉、15～25wt％CuP合金粉、5～15wt％CuTi合金粉、5～25wt％硼砂、5～25wt％碳酸钠，以及5～20wt％碳酸钙。优选地，所述各成分含量为：15～20wt％CuMg合金粉、20～25wt％CuP合金粉、10～15wt％CuTi合金粉、20～25wt％硼砂、15～20wt％碳酸钠及10～15wt％碳酸钙。
上述技术方案当中，所述CuMg合金粉中Mg元素的含量为10～70wt％，所述CuTi合金粉中Ti元素的含量为20～70wt％，所述CuP合金粉中P元素的含量为10～20wt％；而且，所述CuMg合金粉、CuTi合金粉、CuP合金粉这三种中间合金粉的粒度优选20目～100目。
前述的除锡精炼剂可用于由废杂黄铜熔炼制备铅黄铜，即：先将废杂黄铜熔化，扒除熔体表面的炉渣，然后将所述除锡精炼剂压入废杂黄铜熔体内部，待精炼剂熔化后搅匀，静置10～25分钟后扒渣，最后再根据生产的合金牌号配料熔化，进而铸造成铅黄铜铸锭。
优选地，上述应用过程中，所述除锡精炼剂的加入量为废杂黄铜熔体重量的0.2～1.0％。
本发明技术方案的突出特点和显著效果主要体现在：
①相比于已有的精炼剂，本发明所述精炼剂采用Mg、Ti及P与铜熔铸成中间合金，并粉碎成粉，熔点低于黄铜的熔炼温度，精炼剂能够快速熔化，并与熔体中的Sn元素发生反应，形成化合物，有很好的除锡效果；
②本发明所述除锡精炼剂，采用铜箔或铜管包覆，定量压制成块，去除了精炼剂内气体，存储、使用方便，且易于添加；
③本发明所述除锡精炼剂中，Ti元素为黄铜熔炼的有效变质剂，Ti元素的加入，能够细化铸锭晶粒，改善铸锭质量，提高黄铜制品的综合性能。
具体实施方式
本发明针对废杂铜直接熔炼制备易切削黄铜的课题，研制出一种除锡精炼剂，该除锡精炼剂在由废杂黄铜熔炼制备铅黄铜方面起到了好的应用效果。
本发明提供的除锡精炼剂，其成分包含：CuMg粉、CuTi粉、CuP粉、硼砂、碳酸钠和碳酸钙，其中：CuMg合金粉、CuTi合金粉、CuP合金粉这三种中间合金粉的粒度以20目～100目为宜。制备时，先根据用量进行配料，然后将所有成分混合后充分搅拌均匀，继而放入电炉在250℃条件下保温3小时左右，充分去除混合物内部水分，再用铜箔或铜管包覆，压制成块备用。
本发明的除锡精炼剂加入了Mg、Ti及P金属，因为这三种金属密度较Cu小，且能与Sn在高温下形成化合物，如Mg2Sn、Sn4P3、Sn3P4、SnP3、Ti6Sn5和Ti5Sn3等，这些化合物密度较铜小，在铜合金熔体高温静置时，部分会上浮。加入硼砂、碳酸钠与碳酸钙，能够有效溶解上浮的锡元素化合物及氧化物，对其它的氧化物杂质也有较好的溶解吸附作用。P元素的加入，除与Sn元素反应形成化合物消耗Sn元素外，还促进熔体翻腾，有效提高熔体的流动性，使熔体中的化合物容易上浮。
根据本发明技术方案，Mg、Ti及P均采用中间合金粉的形式与硼砂、碳酸钠和碳酸钙混合使用。Mg与Cu中间合金中，Mg元素的含量在10～70％为佳；Ti与Cu中间合金中，Ti元素的含量在20～70％为佳；P与Cu中间合金中，P元素的含量在10～20％为佳。因Mg、Ti及P与Cu形成的这些范围的中间合金极脆，易粉碎。
本发明提供的除锡精炼剂，特别适用于采用回收的废杂黄铜直接熔炼制备铅黄铜合金的水平连铸及垂直半连铸等铸造方式中，并且，该除锡精炼剂与能够较好吸附氧化物与化合物的覆盖剂配合使用，效果更佳。其使用过程为：装炉熔化→添加覆盖剂→熔化完全→扒渣→压入本发明的除锡精炼剂→静置→扒渣→按合金牌号调整成分→铸造。
具体地，在由废杂黄铜熔炼制备铅黄铜的过程中，将本发明提供的除锡精炼剂压入熔体内部，使除锡精炼剂在熔体内部充分发生反应，再静置黄铜熔体10～25分钟后扒渣，使得反应后的化合物上浮，并溶解吸附Sn元素化合物与氧化物，然后适当降低炉温，将上浮聚集于熔体上表面的炉渣与前期所加入的覆盖剂吸附氧化物夹渣扒除。精炼之后，再按合金牌号调整成分，最后铸造获得性能大为改善的铅黄铜合金制品。
下面再结合具体实施例对本发明作进一步描述。所列实施例仅为典型范例，不应将其理解为本发明上述主题的范围仅限于此，凡基于本发明内容所实现的技术方案均落入本发明的保护范围之内。
实施例1
20目～100目的CuMg合金粉150g、CuP合金粉200g、CuTi合金粉100g，以及硼砂200g、碳酸钠200g、碳酸钙150g，混合后充分搅拌均匀，放入电炉中250℃保温3小时，充分去除混合物内部水分，再用铜箔或铜管包覆，压制成块备用。
将200kg废杂铜装入炉中，开炉升温进行熔化。待废杂铜完全熔化后，搅拌，使熔体内部的炉渣上浮至表面，扒除，添加新的覆盖剂。之后，将1kg(熔体重量的0.5％)前面配制的除锡精炼剂压入黄铜熔体内部，使其充分溶解，并辅之以一定的搅拌，再静置黄铜熔体10～25分钟，适当降低炉温，将上浮聚集于熔体上表面的炉渣与前期所加入的覆盖剂吸附氧化物夹渣扒除。经除锡精炼后的熔体再根据生产的合金牌号配料熔化，铸造成锭。
实施例2
20目～100目的CuMg合金粉100g、CuP合金粉200g、CuTi合金粉150g，以及硼砂150g、碳酸钠250g、碳酸钙150g，混合后充分搅拌均匀，放入电炉中250℃保温3小时，充分去除混合物内部水分，再用铜箔或铜管包覆，压制成块备用。
将200kg废杂铜装入炉中，开炉升温进行熔化。待废杂铜完全熔化后，搅拌，使熔体内部的炉渣上浮至表面，扒除，添加新的覆盖剂。之后，将0.4kg(熔体重量的0.2％)前面配制的除锡精炼剂压入黄铜熔体内部，使其充分溶解，并辅之以一定的搅拌，再静置黄铜熔体10～25分钟，适当降低炉温，将上浮聚集于熔体上表面的炉渣与前期所加入的覆盖剂吸附氧化物夹渣扒除。经除锡精炼后的熔体再根据生产的合金牌号配料熔化，铸造成锭。
实施例3
20目～100目的CuMg合金粉150g、CuP合金粉250g、CuTi合金粉150g，以及硼砂150g、碳酸钠200g、碳酸钙100g，混合后充分搅拌均匀，放入电炉中250℃保温3小时，充分去除混合物内部水分，再用铜箔或铜管包覆，压制成块备用。
将200kg废杂铜装入炉中，开炉升温进行熔化。待废杂铜完全熔化后，搅拌，使熔体内部的炉渣上浮至表面，扒除，添加新的覆盖剂。之后，将2kg(熔体重量的1.0％)前面配制的除锡精炼剂压入黄铜熔体内部，使其充分溶解，并辅之以一定的搅拌，再静置黄铜熔体10～25分钟，适当降低炉温，将上浮聚集于熔体上表面的炉渣与前期所加入的覆盖剂吸附氧化物夹渣扒除。经除锡精炼后的熔体再根据生产的合金牌号配料熔化，铸造成锭。
上述实施例中，对添加除锡精炼剂前后的熔体取样进行成分检测，检测对比数据见表1。结果表明，添加本发明所述除锡精炼剂之后，锡含量降低27％左右，除锡效果非常明显。
表1：除锡精炼剂使用效果对比
Claims (6)
1.一种除锡精炼剂，其特征在于包含以下成分：10～25wt％CuMg合金粉、15～25wt％CuP合金粉、5～15wt％CuTi合金粉、5～25wt％硼砂、5～25wt％碳酸钠，以及5～20wt％碳酸钙；且，该精炼剂系由上述成分在250℃条件下保温去除混合物内部水分之后压制成块制得。
2.根据权利要求1所述的一种除锡精炼剂，各成分含量为：15～20wt％CuMg合金粉、20～25wt％CuP合金粉、10～15wt％CuTi合金粉、20～25wt％硼砂、15～20wt％碳酸钠及10～15wt％碳酸钙。
3.根据权利要求1或2所述的一种除锡精炼剂，其特征在于：所述CuMg合金粉当中，Mg元素的含量为10～70wt％；所述CuTi合金粉当中，Ti元素的含量为20～70wt％；所述CuP合金粉当中，P元素的含量为10～20wt％。
4.根据权利要求1或2所述的一种除锡精炼剂，其特征在于：所述CuMg合金粉、CuTi合金粉、CuP合金粉这三种中间合金粉的粒度为20目～100目。
5.权利要求1-4任意一项所述的除锡精炼剂的用途，其特征在于：将该除锡精炼剂用于由废杂黄铜熔炼制备的铅黄铜，先将废杂黄铜熔化，扒除熔体表面的炉渣，然后将所述除锡精炼剂压入废杂黄铜熔体内部，待精炼剂熔化后搅匀，静置10～25分钟后扒渣，最后再根据生产的合金牌号配料熔化，进而铸造成铅黄铜铸锭。
6.根据权利要求5所述的除锡精炼剂的用途，其特征在于：所述除锡精炼剂的加入量为废杂黄铜熔体重量的0.2～1.0％。
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2014
- 2014-09-29 CN CN201410514350.XA patent/CN104357699B/zh active Active
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