金属材料熔炼与铸锭

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1、笫一部分有色金属熔炼的基本原理第一章：金属的氧化、挥发和除渣精炼一、响氧化烧损的因素及降低烧损的方法1、影响因素：(1)金属及其氧化物的性质：与氧的亲和力越大，烧损就越大致密度越大，则烧损就越大(2)熔炼温度越高，氧化反应就越厉害，烧损也就越严重(3)炉气性质：炉气的氧化性强，一般烧损程度也大对于Cu熔炼来说，CO?、H2O呈中性，但有时H2O会有烧损影响,H2>CO呈还原性。C11+H2OCU2O+H2(4)其它因素：炉料的块度越大，烧损程度就越大；熔炼时间越长，烧损程度也会越大；2、降低氧化烧损的方法从分析影响氧化烧损的诸因素

2、可以看出，当所熔炼的合金一定时,主要从熔炼设备和熔炼工艺两方面来考虑。(1)选择合理炉型：尽量选用熔池面积较小、加热速度快的熔炉。(2)采用合理的加料顺序和炉料处理工艺：易氧化烧损的炉料应加在炉料下层或待其他炉料熔化后再加入到熔体中，也可以中间合多形式加入。(1)采用覆盖剂(2)正确控制炉温(1)正确控制炉气性质：对于氧化精炼的紫铜及易于吸氢的合金，宜釆用氧化性炉气。在紫铜熔炼的还原阶段及无氧铜熔炼时，宜用还原性炉气，并且用还原剂还原基体金属氧化物。(2)合理的操作方法：例如熔炼含铝、硅的青铜时，应注意操作方法，避免频繁搅拌,以保

3、持氧化膜完整(3)加入少量a〉l的表面活性元素，其目的是改善熔体表面氧化膜的性质，能有效地降低烧损。二、减少杂质污染金属的途径1、选用化学稳定性高的耐火材料。紫铜、黄铜、硅青铜、锡青铜可用硅砂炉衬。2、要可能条件下采用纯度较高的新金属料以保证某些合金纯度的要求。3、火焰炉应选用低硫燃料4、所有与金属炉料接触的工具，尽可能采用不会带入杂质的材料制作,或用适当涂料保护好。5、变料或转换合金时，应根据前后两种合金的纯度和性能的要求，对熔炉进行必要的清洗处理。6、注意辅助材料的选用。7、加强炉料管理，杜绝混料现象。三、金属的脱氧所谓脱氧就

4、是向金属液中加入与氧亲和力比基金属与氧亲和力更大的物质，将基体金属氧化物还原，本身形成不溶于金属熔体的固态、液态或气态脱氧产物而被排除的工艺过程。能使基体金属氧化物还原的物质称为脱氧剂。脱氧方法、原理及特点1、沉淀脱氧：把脱氧剂M加入到金属熔体中，使它直接与金属中的氧按式：x[M]+y[O]=(MxOy)进行反应。铜用磷脱氧的反应如下：5[Cu2O]+2rPl=P2O5(g)+10[Cu]6[Cu2O]+2[P]=2CuPO3(l)+10[Cu]2、扩散脱氧：将脱氧剂加在金属熔休表面或炉渣中，脱氧反应仅在炉渣一金属熔体界面上进行。

5、溶于金属中的氧会不断地根据分配定律向界面扩散和脱氧，故称扩散脱氧。Cu及Cu合金采用硼化镁(Mg3B2)、碳化钙(CuC2)、硼渣(B2O3)以及木炭、米糠。两种脱氧方式的优缺点：沉淀脱氧：反应接触面大，反应速度快，效果明显，但易于产生二次污染，影响金属性能。扩散脱氧：不会污染金属，但脱氧速度慢，脱氧所需时间长。3、真空脱氧原理：降低炉内压力，使脱氧反应有利于朝有气体生成的方向进行。其特点是：借助形成气态脱氧产物，可增强脱氧剂的脱氧能力，加快脱氧过程，提高脱氧程度。四、挥发及挥发损失影响挥发损失的因素：(1)炉膛面积越大，挥发就越

6、大(2)如果不断有气流流过，挥发就越大(3)金属的温度越高，其蒸气压越大，挥发速率越快，挥发损失就越大。五、夹渣和除渣精炼杂质：能与熔体形成溶液，以原子形态存在，要用化学的方式除去。如Cu液中的0、S、Feo夹渣：以机械混和物的形式存在，要用物理方式除去。除渣精炼的方法：(1)静置澄清法：利用比重差作用原理。此法适用于金属熔体与非金属夹杂物间密度差较大，且夹杂物颗粒不太小的合金。即在一定精炼温度、一定时间下，放置澄清。主要用于Cu及合金。(2)主要利用吸附作用原理。操作：通往惰性气体或加入熔剂，产生精炼气体。主要用于轻金属。(3)

7、熔剂法：利用熔剂被夹渣的吸附、溶解、化合作用来除渣。a、上熔剂法：适用夹渣比重小的情况，如A1青铜、A1黄铜；b、下熔剂法：适用夹渣比重大的情况，如Mg及合金；c、全体熔炼法：适用夹渣比重差不较大的情况。如A1及合金。(1)过滤法：通过过滤器，利用过滤作用原理。主要有网状过滤法、填充床过滤法和刚性微孔过滤法三种方法。第二章：吸气和脫气精炼一、在金属中存在的形态及来源1、铸锭中的气体形态有（1）以原子的形态溶解于金属晶格内，形成固溶体（2）以化合物形态存在的a、以不溶解的夹渣的形态存在，如A13O3b、以共晶化合物的形态存在，如Cu

8、20（3）以气孔的形态存在（气孔主要是氢气，即有吸氢）a、溶解于熔体中的原子气体，在凝固过程中因过饱和而析出形成气孔b、浇铸过程中卷入的不溶性气体（N2）形成气孔。c、以H2、H20分子形态吸附于A1熔体中的A12O3夹渣表面。2、熔炼过程中遇到的