铜冶金及现代冶金技术

1、铝、铜冶金及现代冶金技术铝冶金（Al2O33H2O）和 Al2O3H2O 铝冶金1.生产氧化铝 1） 在高温压煮器中： Al2O3NaOH NaAlO2 H2O （1） （等于Al2O3 进入到溶液中，而SiO2，Fe2O3等或反应沉淀，或不溶成为渣） 2）在 NaAlO2 溶液中加入Al（OH）3晶种并机械搅拌： NaAlO2 H2O Al（OH）3 NaOH （2） 3）煅烧Al（OH）3 Al（OH）3 Al2O3 H2O （3） 500550 为 Al2O3 900以上为 Al2O3 2.氧化铝电解 熔盐的电解法 Na3AlF6的作用 1） 晶温度938 ，电解温度950970 2)

2、Na3AlF6能熔10的Al2O3 Na3AlF6Al2O3 铝合金固溶强化变形铝合金铸造铝合金变形铝合金: 加热可形成单相合金铸造铝合金：具有共晶组织不可变形（AlSi；AlMg；AlCu；AlZn）AlSi铸造铝合金共晶点Si10，当Si大于6时必须变质。铝合金的熔炼要求：1）成分合格：靠配料计算，注意烧损元素； 2） 温度合适：适中，720750； 3） 含氢量 H 少；夹杂少（固相Al2O3）； 4） 进行变质（AlSi合金Si量大于6%时）。 前二条是熔炼所有合金的共性，2，3条是铝合金 的特性，也就是重点。熔炼特点 1）吸氢：夹杂 Al (固) H2O Al（OH）3 H Al（O

3、H）3 Al2O3 H2O Al (液) H2O Al2O3 H Al CmHn Al4C3 H 由于溶解度变化凝固时形成针孔 H H2防 2） 夹杂（Al2O3）； 上述反应形成的Al2O3细小，比重与Al相差不多，漂浮在铝液中。 3）夹杂和 H 的关系： a）表面的Al2O3膜能 保护Al液不继续被氧化； b) 同时也使过饱和的 H 不能向大气扩散。 c） 当温度900时， Al2O3 转变为 Al2O3 ， 比重变大，膜开裂， Al2O3 膜下沉，铝液夹杂增多。所以必须低温熔炼。 表层致密的Al2O3膜 H O2Al2O3静铝合金精炼目的和方法目的 ：去Al2O3和 H 方法：1） 吹泡

4、法：形成不溶不反应的气泡。液铝的和气泡的氢分压：H = k (PH2)1/2 ，当PH2 0， H 向气泡扩散，气泡上升将H和杂质带出 。采用的气体有：N2，Cl2（Cl2，N2，CO）三气。其中Cl2能和H 直接反应：Cl H HCl（气），效果最好，劳动条件最差。此外：ZnCl2AlALCl3 （气）Zn。最清洁的是N2，但效果最差。排22. 熔剂法：扩散法 原理：在液面上撒放熔剂：1）让熔剂吸附Al2O3 ；2）破坏表面Al2O3的 连 续性，使 H 。 对熔剂的要求： 1） 对Al2O3有吸附性； 2） 熔点低于铝液，起覆盖作用； 3） 比重轻，上浮在铝液表面。 熔剂种类：NaCl，K

5、Cl 和冰晶石 （Na3AlF6）3.过滤 ，真空4.加压： 氢气孔形成条件： PH2 Pa h 2/ Pa ； Pa越大，氢气孔越难形成。5.快速凝固法。氢气孔6. 精练效果检查：表面观察法一点说明：精练 H ，Al2O3排一即可，只防出现H2 针孔。铝熔炼要掌握一个“静” 字；具体内容是“防，排，溶”三字。溶铝硅合金的变质处理目的 改变（Al）Si）共晶体中Si的形貌。效果 Si 的形貌，三维的菜花状变为树枝状，二维的片状变为椭圆状。方法 NaF Al AlF Na 。Na溶在铝液中。注意： 1）变质后要在20 分钟内浇注完毕，否则失效。 2） 长效变质剂 Sr ，Bi ，Te。 3） 过

6、共晶Si的变质用P，但Na对过共晶Si无变质效果，P对共晶Si无变质 效果。 Cu 合金和熔炼特点： 1） 导电性 用途占50以上； 2） 导热，无磁性，耐磨。 所以一般不作为结构材料。铜合金的分类： 纯铜 无氧铜 熔炼的难点 重点 铜合金 ： 黄铜 以Zn为主 青铜：Sn为主的锡青铜和以Al为主的铝青铜 白铜 以Ni为主 。 纯Cu 熔炼要求要求Cu99.994Cu99.994相图特点： 1）含氧大于0.0036出 现共晶体； 2）大于0.001也会出现Cu2O。 氧化特征：Cu2O没有保护作用。至少氧小于0.0036时，生成的Cu2O是溶于 中。凝固： Cu2O H Cu + H2O 形成

7、水气泡。事实和理论上都表 明：水气泡是最主要的气孔。任务： 去Cu2O（脱氧），去氢。如果说 铝合金的精练 H ，Al2O3排一即 可，但是铜合金Cu2O H 二者 都必须排除。0.390.0036 Cu2OCuO 铜的脱氧1. 扩散脱氧扩散脱氧： 借助液面上的反应还原Cu2O 1） 液面上撒碳化钙或Ma3Be硼化镁 CaC2 Cu2O CaO CO Cu Mg3Be Cu2O MgO BeO3 Cu 2） 还原气氛 Cu2O CO Cu CO2 Cu2O C Cu CO 2.沉淀脱氧：沉淀脱氧： Mg，Al，Si，Mn，Sn ，P 等都能还原Cu2O。然而只有 用P还原时 生成的P2O5是气

8、态，易于排除。 Cu2O P Cu P2O5 P2O5 Cu2O Cu PO3（偏磷酸铜）（上浮） 实施操作中采用含P814的磷铜中间合金 （ 讲一点Mg） 铜除气 H Cu：2/100gAl： 0.14/100gCu：6/100gAl： 2/100g温度 H 0H出现水气泡区无水气泡区来源： 碳氢化合物的分解危害：凝固时析出H，产生气泡： 有Cu2O时产生水气泡。排除方法：1） 氧化除气法氧化除气法：原理：氫氧平衡：OH2 = K所以： O H方法：加入氧化剂： MnO2，高 锰酸钾，CuO等。2）通气法： 与Al相同 通N2气3）沸腾除气：利用Zn的沸点只有 900的特点4）真空检查方法：

9、弯曲180度注： 一般采用氧化除气后再进行脱氧。真空技术的应用 1 脱气： H = k (PH2)1/2 2 脱氧： 以钢为例（回忆钢脱氧方法）： C FeO CO Fe 3 挥发4分解5 脱气动力学 循环脱气法循环脱气法（RH）原理：原理：抽真空，使液面上升抽真空，使液面上升1.5米左右；米左右；上升管吹入氩气，带动钢水流动，速度高达上升管吹入氩气，带动钢水流动，速度高达5m/s；在真空室内，钢水呈滴状与真空接触。在真空室内，钢水呈滴状与真空接触。RH的改进形式的改进形式主要的精炼工艺主要的精炼工艺 LF(Ladle Furnace process)； AOD(Argon-oxygen de

10、caburizition process ); VOD (Vacuum oxygen decrease process) ; RH (Ruhrstahl Heraeus process); CAS-OB( Composition adjustments by sealed argon -oxygen blowing process) ； 喂线喂线 (Insert thread) ； 钢包吹氩搅拌钢包吹氩搅拌(Ladle argon stirring)； 喷粉喷粉( powder injection )。自选内容钢包吹氩和喷吹钢包吹氩和喷吹LFLF工艺优点： 精炼功能强，适宜生产超低硫、超低氧钢

11、 具备电弧加热功能，热效率高，升温幅度大，温度控制精度高 具备搅拌和合金化功能，易于实现窄成分控制，提高产品的稳定性 采用渣钢精炼工艺，精炼成本较低采用渣钢精炼工艺，精炼成本较低 设备简单，投资较少设备简单，投资较少CASCAS和和CAS-OBCAS-OB工艺优点： 钢液升温和精确控制钢水温度 促进夹杂物上浮，提高钢水纯净度 精确控制钢液成分，实现窄成分控制 均匀钢水成分和温度 与喂线配合，可进行夹杂物的变性处理O2VDVD和和VODVOD 在电炉钢厂，VD炉作为真空脱气设备通常与LF炉双联，生产各种合金结构钢、优质碳钢和低合金高强度钢。在VD炉上增加顶吹供氧系统，构成VOD炉，可以完成真空吹氧脱碳的功能，适宜冶炼超低碳不锈钢。RHRH工艺优点： 反应速度快，表观脱碳速度常数kC可达到3.5min-1。 处理周期短，生产效率高，常与转炉配套使用。 反应效率高，钢水直接在真空 室 内 进 行 反 应 ， 可 生 产H0.510-6，N2510-6，C1010-6的超纯净钢。 可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿，可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿，减少处理温降； 可进行喷粉脱硫，生产可进行喷粉脱硫，生产 S5S51010-6-6的超低硫的超低硫钢。钢。KTBVAD单晶生长意义：无晶界，少位错。无机