一种锰铝铁镍青铜合金的冶炼方法技术

本发明专利技术提供一种锰铝铁镍青铜合金铸锭的冶炼方法，首先清理铜合金电极表面粘砂和飞边的缺陷；然后采用焊接或机械连接方法将铜合金电极连接在电极夹头上，烘烤铜合金电极至完全干燥；接着对CaF2‑

【技术实现步骤摘要】
一种锰铝铁镍青铜合金的冶炼方法


[0001]本专利技术涉及铜合金锻件领域，尤其涉及一种锰铝铁镍青铜合金铸锭的冶炼方法。

技术介绍

[0002]铸造锰铝铁青铜合金具有耐蚀性好、比重小、强度高及抗海水冲刷、空泡腐蚀性能优异，在螺旋桨、泵阀系统有极为广泛的应用，如GJB3341
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2018 《舰船螺旋桨用铜合金铸件规范》列入的ZCuAl8Mn14Fe3Ni2、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2牌号及GB/T1173
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2013《铸造铜及铜合金》列入的ZCuAl8Mn13Fe3、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2和ZCuAl8Mn14Fe3Ni2牌号，但这类铜合金牌号均为铸造合金牌号，通常采用离心铸造或砂铸生产，如论文《大型高锰铝青铜轴套的立式离心铸造工艺研究》中的高锰铝青铜ZCuAl8Mn13Fe3Ni2采用离心铸造生产；论文《高锰铝青铜ZCuAl8Mn13Fe3Ni2的生产工艺要点》介绍了采用砂铸和离心铸造生产。
[0003]铸造锰铝铁青铜合金由于受材料合金元素含量高、合金元素熔点差异大、材料合金元素熔点低、易吸气的因素影响，锰铝铁青铜合金铸造过程过程极易产生疏松、缩孔、偏析的缺陷，导致材料力学性能、耐腐蚀性能降低，由于疏松、缩孔易导致管路及泵阀存在泄漏风险，如某通海管路系统，受显微疏松影响导致泄漏。
[0004]采用锻造成型工艺方法虽可以焊合部分内部疏松缺陷，提高材料的致密性，但对于疏松、缩孔、气孔缺陷，受缺陷表面改性、气体、伴生夹杂物、锻造变形量及锻造变形方式的影响，缺陷通常不能实现完全焊合，形成分层、缩孔残余、疏松缺陷，无法满足高可靠性应用。
[0005]在钢铁黑色金属和难熔有色金属领域广泛采用真空自耗、电渣重熔顺序熔化、凝固工艺提高材料的均匀性和致密性，获得高均匀、高致密铸锭。钢铁黑色金属熔点高，通常在1450℃以上，挥发性小，易于真空自耗和电渣重熔。铜合金电渣重熔国内也有相关研究，但主要针对熔点较高的铜镍合金，如铜合金电渣重熔工艺(专利号为CN1580300A)实施例针对的是B30铜镍合金，材料熔点高达1250℃，对于熔点低至950℃的锰铝铁镍青铜合金电渣重熔目前尚未见相关报告。采用自耗熔炼铜合金鲜有报道，且由于铜合金Mn含量高，真空自耗需要在充氩气氛下进行，控制难度极高，难以工业批量化生产。因此开发熔点低至950℃的锰铝铁镍青铜合金电渣重熔铸锭需求迫切。
[0006]电渣重熔通过渣洗可以有效提高材料的纯净度和致密度，提高材料的锻造工艺性能，如铜合金电渣重熔工艺(专利号为CN1580300A)指明，采用合理的电渣重熔工艺后，铸锭质量得到明显提高，合金在锻造中的开裂现象明显减小，提高了材料利用率和生产效率。
[0007]电渣重熔渣系作为电渣过程的重融热源、净化介质，起到绝缘、隔热、隔绝气氛的作用，是电渣重熔的核心控制因素。自电渣重熔专利技术以来，渣系伴随着电渣重熔不断发展，但这些重熔渣系绝大多数均是针对铁基合金及镍基合金开发的，可用于铜合金电渣重熔的渣系极少，电渣重熔熔点低至950℃的锰铝铁镍青铜合金及渣系尚未见相关公开报道。国内目前在铜合金电渣已开展一定的研究，如铜合金电渣重熔工艺(专利号为CN1580300A)公布了用于铜合金电渣渣系；一种镍铝青铜合金用电渣重熔渣系(专利号为CN101285125)公布
了为CaF248
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75％、MgF215
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30％、Na3AlF610
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30％的电渣重熔渣系；一种铝青铜合金、锰铜合金或铜银合金电渣重熔渣系(专利号为CN109402412A)公布的渣系情况见表1；江苏科技大学学位论文《铝青铜电渣重熔工艺与组织性能研究》中公开了ZQAl9
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4电渣重熔渣系CaF238％、NaF57％、Al2O35％。表1现有专利中公开的渣系成分配比
[0008]一种铝青铜合金、锰铜合金或铜银合金电渣重熔渣系(专利号为 CN109402412A)、一种镍铝青铜合金用电渣重熔渣系(专利号为CN101285125) 及论文《铝青铜电渣重熔工艺与组织性能研究》均仅针对φ250以下电渣锭，仅有铜合金电渣重熔工艺(专利号为CN1580300A)针对高熔点B30实施φ250 以上规格。大规格电渣锭重熔时间长，渣系与铜液及冶炼气氛接触时间长，渣系的挥发、烧损产物进入渣系会导致渣系发生变性，目前国内对大规格电渣锭铜合金电渣的研究严重不足，对于锰铝铁镍青铜合金也未见相关研究。
[0009]锰铝铁镍青铜合金，较铝青铜ZQAl9
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4、铜银合金、铜镍合金具有更低的熔点。且材料含有较高的Al含量，目前查询的专利通常均会添加适量的 Al2O3以平衡Al的氧化反应，控制铝的烧损，但这会导致难熔相的形成，极易导致严重的裹渣缺陷，影响电渣锭质量。因此锰铝铁镍青铜合金电渣在国内仍处于起步阶段，高均质、高致密、大规格锰铝铁镍青铜合金电渣铸锭亟待解决。

技术实现思路

[0010]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种锰铝铁镍青铜合金铸锭的冶炼方法，能够有效的解决锰铝铁镍青铜合金铸造产生气孔、偏析的缺陷以及控制难度大的缺点，实现高均质、低显微疏松铸锭的生产。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种锰铝铁镍青铜合金铸锭的冶炼方法，包括以下步骤：步骤1：清理铜合金电极表面粘砂和飞边的缺陷，确保铜合金电极表面光滑、洁净；步骤2：采用焊接或机械连接方法将铜合金电极连接在电极夹头上；步骤3：在400℃
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600℃温度下，烘烤铜合金电极至完全干燥；步骤4：采用电炉对CaF2‑
NaF
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AlF3三元渣系或CaF2‑
NaF
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BaF2三元渣系渣料单独进行600℃
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800℃烘烤；
步骤5：对烘烤结束后的渣料按比例进行称重、混匀；步骤6：将步骤5混匀后的渣料在结晶器中铺底，采用石墨电极化渣，边化渣边添加混匀的渣料至渣料完全熔清；步骤7：交换铜合金电极电渣重熔，电渣重熔采用保护气氛电渣炉，重熔过程全程充入惰性气氛保护，气氛中氧分压低于800ppm，电渣重熔结束后断电，维持保护气氛缓冷；步骤8：脱除结晶器，清除电渣锭表面渣皮，即得锰铝铁镍青铜合金铸锭。
[0012]优选的，步骤5中中渣料的比例为：NaF渣料的摩尔含量：70％≤NaF≤ 75％；CaF2渣料的摩尔含量：15％≤CaF2≤27％；AlF3渣料的摩尔含量：3％≤AlF3≤10％。
[0013]优选的，步骤5中渣料的比例为：NaF渣料的摩尔含量：70％≤NaF≤ 75％；CaF2渣料的摩尔含量：15％≤CaF2≤27％；BaF2渣料的摩尔含量：3％≤BaF2≤10％。
[0014]优选的，步骤7中的惰性气氛为纯氩。
[0015]根据上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0016]1、选用氟化物渣系，降低电渣重熔渣系熔点，利用较低的渣阻提高渣池深度，提高渣池的保护性，降低易烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锰铝铁镍青铜合金铸锭的冶炼方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：清理铜合金电极表面粘砂和飞边的缺陷，确保铜合金电极表面光滑、洁净；步骤2：采用焊接或机械连接方法将铜合金电极连接在电极夹头上；步骤3：在400℃
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600℃温度下，烘烤铜合金电极至完全干燥；步骤4：采用电炉对CaF2‑
NaF
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AlF3三元渣系或CaF2‑
NaF
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BaF2三元渣系渣料单独进行600℃
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800℃烘烤；步骤5：对烘烤结束后的渣料按比例进行称重、混匀；步骤6：将步骤5混匀后的渣料在结晶器中铺底，采用石墨电极化渣，边化渣边添加混匀的渣料至渣料完全熔清；步骤7：交换铜合金电极电渣重熔，电渣重熔采用保护气氛电渣炉，重熔过程全...

【专利技术属性】
技术研发人员：范芳雄，王灵水，刘鑫，陈帅超，
申请(专利权)人：洛阳双瑞特种装备有限公司，
类型：发明
国别省市：