一种采用自溶型紫铜钟罩熔炼锌铜钛中间合金的方法技术

本发明专利技术属于中间合金和变形锌合金领域，具体涉及一种采用自溶型紫铜钟罩熔炼锌铜钛中间合金的方法。将海绵钛集中放入锌液的表面，依靠自溶型紫铜钟罩的自重将海绵钛压入锌液，同时钟罩也沉没入锌液中，将锌合金液温度继续升高到720℃，使钟罩在锌合金液中不停地游动，以便海绵钛和紫铜同时溶入锌液中。本发明专利技术能减轻操作工人的劳动强度，增加熔体对海绵钛的覆盖效果，在减少铜和钛元素烧损的同时，提高锌铜钛中间合金的生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种采用自溶型紫铜钟罩熔炼锌铜钛中间合金的方法
本专利技术属于中间合金和变形锌合金领域，具体涉及一种采用自溶型紫铜钟罩熔炼锌铜钛中间合金的方法。
技术介绍
变形锌合金(deformationzincalloy)用来生产各种形状锌材的锌合金。目前有两种变形锌合金：一种是含1wt.％铜和0.1wt.％钛的变形锌合金，另一种是含22wt.％铝的变形锌合金，前者具有较高的蠕变强度和低温塑性，而后者在一定条件下则具有超塑性。锌铜钛变形锌合金中的铜与锌形成CuZn4化合物，而微量钛与锌形成TiZn15化合物，起到提高合金的强度和硬度的作用；此外，钛元素还能够细化合金的晶粒组织，提高合金的强度和延伸率。目前，汽车用的熔断器多采用含0.60wt.％铜和0.12wt.％钛的锌铜钛变形锌合金板带为原料，由于铜和钛的熔点较高，为了使铜和钛元素能均匀溶解到锌合金液体中，同时也为了有效减少钛元素的烧损率，在熔炼该合金时一般是将Zn-15Cu-3Ti中间合金加入到纯锌液体中进行稀释，因此中间合金的熔炼质量决定了最终锌铜钛合金的质量。在熔炼Zn-15Cu-3Ti中间合金时，由于需要较高的熔炼温度，因此如果熔炼工艺不当(如液面覆盖不好、铜和/或钛进入锌液的深度不够、熔体搅拌剧烈等)，必将导致钛和铜元素产生较大的氧化和烧损。因此，寻找一种能有效减少钛和铜元素氧化和烧损，得到成分均匀锌铜钛中间合金的熔炼方法具有重要的应用价值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种采用自溶型紫铜钟罩熔炼锌铜钛中间合金的方法，有效减少了铜元素和钛元素的烧损，得到成分均匀的锌铜钛中间合金用于变形锌合金的生产：采用自溶型紫铜钟罩将海绵钛压入锌液中，使海绵钛和紫铜钟罩慢慢溶于锌液中，(1)首先将石墨坩埚置于焦炭炉中，然后将锌锭放入坩埚内并加热到480℃进行熔化，得到锌液；(2)将海绵钛集中放于步骤(1)制得的锌液表面上，采用自溶型紫铜钟罩将海绵钛压入锌液中，同时钟罩也沉入锌液中，自溶型紫铜钟罩为内径为30～50毫米、厚度为25毫米的半球形，钟罩厚度要保证海绵钛先于钟罩完全溶解，同时还须保证中间合金中的铜含量，在自溶型紫铜钟罩上开设有两排不同数量的直径为3毫米、连通钟罩内外表面的通孔，以便溶解后的少部分钛和铜能通过该通孔扩散至钟罩上表面的锌液中，得到成分更为均匀的锌铜钛中间合金液，此外，通孔的开设还有利于钟罩压入锌液的过程中排出空气，减少熔体阻力，便于压入，作为优选：通孔在钟罩上分布均匀，靠近钟罩顶部的一排通孔的数量为6个，远离钟罩顶部的一排通孔的数量为9个，作为优选：钟罩上可以安装一根直径为10毫米的钢杆作为操作杆，便于控制压入过程及后续在锌液升温过程中使钟罩在其中持续地轻微游动；(3)将步骤(2)的锌液升温至720℃，在升温的同时让钟罩在锌液中不停地游动，使海绵钛和紫铜同时慢慢溶入锌液中，溶解充分后将所得的合金液浇注成锌铜钛中间合金铸锭，通过人工操作控制使钟罩在锌液中游动，这个游动相当于是比较轻微的搅拌，使元素的烧损和氧化比较轻微，与普通的搅拌是不同的，普通搅拌造成的紊流层都比较大，容易造成比较大的元素烧损和氧化，此外，铜钟罩比重较大，因此其在游动的过程中不会出现翻转，从而能够顺利将海绵钛压在锌液中。本专利技术的有益效果在于：与传统熔炼工艺相比，在熔炼温度基本相同的前提下，本专利技术采用紫铜钟罩作为铜元素的加入形式，依靠紫铜钟罩的自重将海绵钛轻松压入到锌液中，熔炼过程中可提高液体对海绵钛的覆盖效果、减轻对熔体的搅拌程度，从而达到减少铜和钛元素烧损的目的。此外，可以实现铜和钛的同时加入，明显提高生产效率；铜钟罩比重大，操作时不需要使很大的力气使其下沉，减轻了操作工人的劳动强度。附图说明图1为实施例1步骤(2)中所使用的自溶型紫铜钟罩的剖面图。图2为实施例1步骤(2)中所使用的自溶型紫铜钟罩上的通孔分布示意图。具体实施方式实施例1(1)首先将20#石墨坩埚置于焦炭炉中，然后将32.8公斤的锌锭放入坩埚内并加热至480℃进行熔化，得到锌液；(2)将1.2公斤的海绵钛放于步骤(1)制得的锌液表面上，采用内径为41毫米、厚度25毫米的自溶型紫铜钟罩将海绵钛全部压入锌液中，具体为钟罩进入锌液深度的一半处；(3)将步骤(2)的锌液升温至720℃，在升温的同时钟罩在锌液中相应深度处不停地来回游动，使海绵钛和紫铜同时慢慢溶入锌液中，溶解充分后将所得的合金液浇注成40公斤的锌铜钛中间合金铸锭。所得铸锭中，铜元素的烧损率为3.4％，钛元素的烧损率为4.6％。对比实施例1采用与实施例1中相同质量的紫铜、海绵钛和锌锭熔炼锌铜钛合金，且采用与实施例1中自溶型紫铜钟罩内径相同、厚度为10毫米的石墨钟罩，将海绵钛及紫铜压入锌液中进行熔炼，其余操作同实施例1：(1)首先将20#石墨坩埚置于焦炭炉中，然后将32.8公斤的锌锭放入坩埚内并加热至480℃进行熔化，得到锌液；(2)将1.2公斤的海绵钛及6公斤的紫铜放于步骤(1)制得的锌液表面上，采用石墨钟罩将海绵钛和紫铜全部压入锌液中，同时钟罩也进入锌液深度的一半处；(3)将步骤(2)的锌液升温至720℃，在升温的同时通过对体系搅拌，使海绵钛和紫铜溶入锌液中，当紫铜和海绵钛溶解充分(通过对搅拌操作的控制，使溶解充分的程度同实施例1)后将石墨钟罩取出，将所得的合金液浇注成40公斤的锌铜钛中间合金铸锭。所得铸锭中，铜元素的烧损率为4.1％，钛元素的烧损率为7％。这是因为铜的比重比锌大，在熔炼的时候，紫铜不需要钟罩压入可直接沉入锌液中，当锌液熔化后直接加入紫铜就可以；而钛的比重比锌小，必须采用石墨钟罩压入。在锌铜钛合金的熔炼过程中，由于紫铜的比重较大而稳定沉在锌液最底部，而海绵钛的比重较小有强烈的上浮趋势，因此为了使合金液的成分均匀，必须采用强力搅拌，从而导致产生较大的元素烧损率。对比实施例2、3也同样如此。而本专利技术中采用的自溶型钟罩本身就是紫铜做的，压入后紫铜和海绵钛始终处于锌合金液的中部上下，便于紫铜和海绵钛溶解过程中铜原子和钛原子的扩散，使化学成分更加均匀。实施例2(1)首先将20#石墨坩埚置于焦炭炉中，然后将28.7公斤的锌锭放入坩埚内并加热至480℃进行熔化，得到锌液；(2)将1.05公斤的海绵钛放于步骤(1)制得的锌液表面上，采用内径为37毫米、厚度25毫米的自溶型紫铜钟罩将海绵钛全部压入锌液中，具体为钟罩进入锌液深度的一半处；(3)将步骤(2)的锌液升温至720℃，在升温的同时钟罩在锌液中相应深度处不停地来回游动，使海绵钛和紫铜同时慢慢溶入锌液中，溶解充分后将所得的合金液浇注成35公斤的锌铜钛中间合金铸锭。所得铸锭中，铜元素的烧损率为3.6％，钛元素的烧损率为4.9％。对比实施例2采用与实施例2中相同质量的紫铜、海绵钛和锌锭熔炼锌铜钛合金，且采用与实施例2中自溶型紫铜钟罩内径相同、厚度为10毫米的石墨钟罩，将海绵钛及紫铜压入锌液中进行熔炼，其余操作同实施例2：(1)首先将20#石墨坩埚置于焦炭炉中，然后将28.7公斤的锌锭放入坩埚内并加热至480℃进行熔化，得到锌液；(2)将1.05公斤的海绵钛及5.25公斤的紫铜放于步骤(1)制得的锌液表面上，采用石墨钟罩将海绵钛和紫铜全部压入锌液中，同时钟罩也进入锌液深度的一半处；(3)将步骤(2)的锌液升温至7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用自溶型紫铜钟罩熔炼锌铜钛中间合金的方法，其特征在于：采用自溶型紫铜钟罩将海绵钛压入锌液中，使海绵钛和紫铜钟罩溶于锌液中，将所得的合金液浇注成锌铜钛中间合金铸锭。

【技术特征摘要】
1.一种采用自溶型紫铜钟罩熔炼锌铜钛中间合金的方法，其特征在于：采用自溶型紫铜钟罩将海绵钛压入锌液中，使海绵钛和紫铜钟罩溶于锌液中，将所得的合金液浇注成锌铜钛中间合金铸锭。2.如权利要求1所述的采用自溶型紫铜钟罩熔炼锌铜钛中间合金的方法，其特征在于：所述方法的具体步骤为，(1)首先将石墨坩埚置于焦炭炉中，然后将锌锭放入坩埚内并加热熔化，得到锌液；(2)将海绵钛放于步骤(1)制得的锌液表面上，采用自溶型紫铜钟罩将所述海绵钛压入锌液中，同时钟罩也沉入锌液中；(3)将步骤(2)的锌液升温，在升温的同时让所述钟罩在锌液中游动，溶解充分后将所得的合金液浇注成锌铜钛中间合金铸锭。3.如权利要求2所述的采用自溶型紫铜钟罩熔炼锌铜钛中间合金的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的自溶型紫铜钟罩为内径为30～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建华，朱家庆，吉宏祥，邵伯金，苏旭平，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32