反射炉熔炼铜合金

1、职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铜合金铸件铸造技术课程制作人：刘振华陕 西 工 业 职 业 技 术 学 院反射炉熔炼铜合金铜合金铸件铸造技术课程反射炉工作原理及熔炼流程反射炉按照能源区分为火焰反射炉和电阻反射炉两类。火焰反射炉是利用高温火焰经炉顶辐射及火焰直接传热来加热和熔化炉料，多采用液体和气体燃料，其工作原理如图1所示。电阻反射炉是利用安装在炉顶型砖内的电阻产生的热量，通过辐射传热来加热和熔化炉料，多用作保温炉。炉内传热方式不仅是靠火焰的反射，而更主要的是借助炉顶、炉壁和炽热气体的辐射传热。铜合金铸件铸造技术课程图图1 火焰反射炉工作原理图火焰反射炉工作原理图反射炉适合熔炼普通纯铜

2、，熔炼普通纯铜的工艺流程如图2所示。铜合金铸件铸造技术课程回炉料电解铜木 炭装 料熔 化氧 化还 原浇 铸成品废品残料扒渣扒渣压缩空气木炭图2 反射炉熔炼普通纯铜的工艺流程铜合金铸件铸造技术课程阴极铜是反射炉熔炼普通纯铜的主要原料，同时也可以使用品位相当的回收铜。装料前需将炉温提高到1300以上，并向炉内加入适量的木炭。木炭不仅可以保护炉底，上浮木炭又可以作为判断炉料是否彻底熔化的标志。装料应尽可能快速进行。装料致密，有利于充分利用炉膛的有效面积，并可以减少加料次数。装 料铜合金铸件铸造技术课程装料的原则是：1.正确安排装料位置。一般先装炉子的高温区，再装低温区，最后补装高温区。炉料整齐排列，

3、充分利用炉子的有效空间。2.力求一次性将填料装完。若一次装不完，其余料应在炉料未熔化完之前加入炉内。3.捣筑出铜口；捣筑前先将流口出的残料和残渣清除干净。一般捣筑材料选用耐火粘土、焦炭粉等。装料结束后，应及时封闭炉门，以防冷空气进入炉膛。铜合金铸件铸造技术课程熔化期间，炉内应保持微氧化性气氛和正压，尽量提高燃料供给量，并控制空气过剩系数。使炉温始终保持在1300-1400之间。当整个金属熔池液面翻动、沸腾冒气；炉底的木炭全部浮起到液面上时，标志着炉料全部熔化。炉料熔化后，使用扒渣工具将金属液表面的熔渣去除。熔 化铜合金铸件铸造技术课程氧化期炉内为氧化性气氛，氧化亚铜在铜中的溶解度，与炉气中氧的

4、分压、熔炼温度、保温时间等成正比。如果熔体表面覆盖不严密，或者熔体受到强烈搅动时，都将增加铜液氧化的机会。表1为氧化亚铜在铜液中的溶解度与温度之间的关系。氧 化温度/110011501200氧化亚铜在铜液中溶解度/%5.07.8-7.912.4表表1 氧化亚铜在铜液中的溶解度与温度之间的关系氧化亚铜在铜液中的溶解度与温度之间的关系铜合金铸件铸造技术课程氧化过程中，随着铜液中氧化亚铜数量的增加，其中的某些杂质，如铝、锰、锌等，按其与氧亲和力大小的顺序，依次被氧化，生成Al2O3、MnO、ZnO等氧化物都将进入熔渣。氧化时铜液中的H和S元素也可被去除。其化学反应为：H2+Cu2O=2Cu+H2OC

5、u2S+2Cu2O=6Cu+SO2铜合金铸件铸造技术课程图3显示了铜液中氢和氧之间的关系：当铜液中氧的含量增加时，氢的含量将减少。反之，当铜液中氢含量增加时，氧含量将减少。当铜液中含有一定比例的氢和氧时，在它们之间可能会发生下列反应：Cu2O+H2=2Cu+H2O（水蒸气）生成的气态的H2O和SO2都从熔体中逸出。氧化过程可以通过向熔体中吹送压缩空气的方式实现。铜合金铸件铸造技术课程氧化过程中，通常炉温控制为：开始氧化时：炉膛温度1300-1400铜液温度1200-1300氧化终了时：炉膛温度1200-1250铜液温度1150-1170图3 铜液中氢与氧的关系1-1350；2-1250；3-1

6、150 铜合金铸件铸造技术课程氧化强度取决于铜液温度、吹入压缩空气数量以及其在熔池内部分布的均匀程度等因素。氧化期间，铜液保持适当的温度和尽可能的加大压缩空气吹入的强度，是促进氧化过程快速进行的基本条件。铜合金铸件铸造技术课程氧化后期，应不断地取样，即通过观察试样断口特征的变化来判断氧化过程的终点。试样断口上的结晶组织，由开始氧化时的细丝状铸件转变为较粗的柱状，试样断面的颜色铸件向近似红砖的颜色转变。氧化过程中，应及时除去熔池表面上的熔渣。氧化结束，彻底扒渣，关闭炉门，提升炉温。氧化结束时，铜液温度以1180-1200为宜。铜合金铸件铸造技术课程还原的目的：除去铜液中的气体；还原氧化亚铜。可以

7、作还原剂的物质主要有：木材、重油、天然气、木屑、炭粉、煤粉等。这些还原剂中均含有大量的碳和碳氢化合物，主要的还原反应有：Cu2O+C=2Cu+CO4Cu2O+CH4=8Cu+CO2+2H2OCu2O+CO=2Cu+CO2还 原铜合金铸件铸造技术课程第一次还原的主要目的是除去铜液中的气体。通过化学反应所产生的大量不溶于铜液的水蒸气、一氧化碳等气体强烈的洗涤熔体时，可将铜液中大部分气体带出。第一次还原结束，熔池表面用木炭覆盖。第二次还原的主要目的是还原氧化亚铜。还原过程中应注意炉前检验，当试样表面呈细致皱纹，断口呈红玫瑰色 且具有丝绢光泽时，即可停止还原。铜合金铸件铸造技术课程氢在铜中的溶解度随着含氧量降低而增加，当氧的含量过于低时，有可能造成熔体的重新吸气。浇注时