密闭式工频炉及其充氮气熔炼和铸造铜及铜合金的工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种密闭式工频炉，包括工频炉炉体和炉盖，工频炉炉体的炉口垫圈加高至可保证待熔金属一次性加足的高度；炉盖盖在炉口垫圈上，所述炉盖上安装有可活动窗口；炉盖下沿内圈装多个充气管口，充气管口连接氮气供给系统；炉盖的顶部排气口通过金属软管联接收尘系统，并且顶部排气口设有单向出气装置。本发明专利技术还提供了密闭式工频炉充氮气熔炼和铸造铜及铜合金的工艺，通过密闭氮气保护的方式生产铜及铜合金，降低金属损耗和改善作业环境，保护生产人员健康。

【技术实现步骤摘要】
密闭式工频炉及其充氮气熔炼和铸造铜及铜合金的工艺
本专利技术涉及到铜及铜合金熔炼和铸造，具体涉及一种密闭式工频炉，还涉及普通黄铜(H62、H65、H68等)熔炼和铸造工艺，属于金属压延加工领域。
技术介绍
普通工频熔炼和铸造方式是敞开式，待熔金属或已熔融金属与空气、炉料中的水、油污等接触，将产生一系列化学反应，具体如下：Zn+O2→ZnOCu+O2→CuOH2O→H2+O2Cu+H2O→CuO+H2CmHnOx(油脂)→H2O+CO2H2(氢气)在T2(纯铜)熔融铜液中随温度上升,溶解度急剧上升,反之随温度下降氢溶解度急剧下降。H2在H65熔点932℃和沸点1240℃之间，随温度上升,氢溶解度上升,反之随温度下降而下降，沸点过后氢溶解度快速下降，这就是通常采用的沸腾法除气，见氢在铜中溶解度曲线图。有一部分氢气在铜液温较高,张力较小条件下,逃逸出融体。因此,生产时浇铸温度尽量低,让氢气尽量逸出,减少铜液中含气量。一部分氢气随着温度进一步下降,逃逸阻力增大,被包容在铸锭表层内,形成气孔,在后续压延加工中形成裂纹或起皮等缺陷，降低了产品成材率。还有一部分氢固溶在铜合金体内，以原子形式分布在铜合金晶界上，削弱了金属材料力学和工艺性能。长时间的高温熔炼使铜、锌烧损严重,产生大量氧化物等碴体，净化铜液所需时间更长,温度更高，存在高温除碴与低温排气相对立情况，也就是熔铸生产中所遇到的低温浇铸易产生夹碴(杂),高温浇铸易产生气孔。存在的问题和缺点：1、金属损耗大。在高温下锌、铝、锰、磷等金属或非金属极易氧化，烧损大。如锌元素烧损通常在2～3％，铝，锰亦不低于2％。详见表一表一铜合金常用元素烧损率表中Be、P、Si等元素一般不能直接加入,要制备成合金再使用。金属镁必须在真空炉中制备成合金方可添加使用。2、环境污染大，影响生产人员健康。烟、粉尘、金属氧化物及金属蒸汽，对人体有害，特别是铅蒸汽，三氧化二砷等危害更甚。3、能耗大。由于环境和保护员工健康需要，许多企业花巨资，采用大功率的收尘系统，除收尘电机直接消耗大量电能外，还吸掉了大量热量，熔化效率下降。4、质量下降。融体中含有一定的气体(主要是H2)和氧化锌、氧化铜等，容易产生气孔和夹碴，影响产品质量。
技术实现思路
基于现有技术的上述状况，为了降低金属损耗和改善作业环境，保护生产人员健康，本专利技术提供了一种密闭式工频炉，以及密闭式工频炉充氮气熔炼和铸造铜及铜合金的工艺，该工艺降低了70％金属损耗，凸显经济效益；不氧化不燃烧，改善作业环境，保护生产人员健康；气孔和夹碴减少，提高了产品质量；封闭隔热，降低了能耗。为解决上述技术问题，本专利技术采用了下述技术方案。一种密闭式工频炉，包括工频炉炉体和炉盖，工频炉炉体的炉口垫圈加高至可保证待熔金属一次性加足的高度；炉盖盖在炉口垫圈上，所述炉盖上安装有可活动窗口；炉盖下沿内圈装多个充气管口，充气管口连接氮气供给系统；炉盖的顶部排气口通过金属软管联接收尘系统，并且顶部排气口设有单向出气装置。所述工频炉炉体的浇铸炉头带用石英玻璃作观察面的盖板封闭。整个工频炉炉体和炉盖等装有保温层。炉盖装有石英玻璃观察口；所述炉盖的一侧设有炉盖耳柄，炉盖耳柄可旋转地安装在液压升降杆上，炉盖耳柄连接旋转电机或横向液压缸。所述炉盖内安装用于将金属原材料向炉膛内挤压的压料机构，所述压料机构采用液压力臂驱动，通过压料机构把炉口垫圈内的金属原材料向炉膛内挤压，方便加料。。利用前述的密闭式工频炉充氮气熔炼和铸造铜及铜合金的工艺如下：1、送电前例行检查炉体电力控制系统,传动系统和密封情况。2、送保温电250V。3、将配好的炉料,按由块料到散料,由高熔点料到低熔点料的原则逐层加入,防止熔化时塔料。4、将炉盖盖好，各部位密封好后,打开氮气阀门进行供气，控制闭式工频炉内压力在0.02～0.05MPa。5、供氮5min后送高压电熔炼生产。6、如炉料散料较多,需压料下沉，采用液压力臂驱动压料机构使散料下压。7、取样及补偿金属可短时开启可活动窗口进行操作。8、熔炼完成后按正常工艺参数进行铸造。本专利技术将普通工频炉进行密封性改造，通入99.99％氮气(N2)气体，保持炉内压力在0.02～0.05MPa，以排除炉膛内空气中的氧、水气、料中汽化的水和油脂等，防止与待熔金属接触，达到整个过程不氧化、不吸气或极小氧化、吸气的效果，几乎不存在烧损和夹碴、内部气孔问题。本专利技术具有以下有益效果：1、不氧化不燃烧，改善作业环境，保护生产人员健康。2、气孔和夹碴减少，提高了产品质量。3、封闭隔热，降低了能耗。4、采用保护气体熔炼和铸造工艺与原有工艺生产黄铜，所降低金属损耗及电耗等,可节约成本150元/吨以上。国内使用普通工频炉生产有色金属企业不少于1000家,仅生产黄铜就超过300万吨,有一定推广价值,符合国家倡导的绿色环保产业政策。附图说明图1是氢在铜中溶解度曲线图。图2是本专利技术的密闭式工频炉示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术的密闭式工频炉包括工频炉炉体1和炉盖2，工频炉炉体1的炉口垫圈11加高至可保证待熔金属一次性加足的高度；炉盖2盖在炉口垫圈11上，所述炉盖2上安装有可活动窗口，方便取样或添加金属；炉盖2下沿内圈装6个∮8mm充气管口21，充气管口21连接氮气供给系统；炉盖2装有石英玻璃观察口；炉盖2的顶部排气口22由∮200金属软管联接收尘系统，并且顶部排气口22设有单向出气装置，所述工频炉炉体1的浇铸炉头带用石英玻璃作观察面的盖板封闭。整个工频炉炉体1和炉盖2等装有保温层。为方便开合，所述炉盖2的一侧设有炉盖耳柄23，炉盖耳柄23可旋转地安装在液压升降杆5上，炉盖耳柄23连接旋转电机4，当然，旋转电机4也可以用横向液压缸代替，通过横向液压缸伸缩驱动炉盖耳柄23绕液压升降杆5旋转，通过液压升降杆5和横向液压缸实现了炉盖2的开合。更特别的实施例，所述炉盖2内安装用于将金属原材料向炉膛内挤压的压料机构，通过压料机构把炉口垫圈11内的金属原材料向炉膛内挤压，方便加料。所述压料机构采用液压力臂驱动。利用前述的密闭式工频炉充氮气熔炼和铸造铜及铜合金的工艺如下：1、送电前例行检查炉体电力控制系统,传动系统和密封情况。2、送保温电250V。3、将配好的炉料,按由块料到散料,由高熔点料到低熔点料的原则逐层加入,防止熔化时塔料。4、将炉盖盖好，各部位密封好后,打开氮气阀门进行供气。氮气要求：纯度不少于99.99％。同时供给二台5T的密闭式工频炉,24小时不间断,制氮流量不少于每小时2000标立方米高纯氮气。密闭式工频炉内装有压力表，控制压力在0.02～0.05MPa。5、供氮5min后送高压电熔炼生产。6、如炉料散料较多,需压料下沉，采用液压力臂驱动压料机构使散料下压。7、取样及补偿金属可短时开启可活动窗口进行操作。8、熔炼完成后按正常工艺参数进行铸造。本文虽然已经给出了本专利技术的实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本专利技术精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本专利技术权利范围的限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密闭式工频炉，包括工频炉炉体和炉盖，其特征是：工频炉炉体的炉口垫圈加高至可保证待熔金属一次性加足的高度；炉盖盖在炉口垫圈上，所述炉盖上安装有可活动窗口；炉盖下沿内圈装多个充气管口，充气管口连接氮气供给系统；炉盖的顶部排气口通过金属软管联接收尘系统，并且顶部排气口设有单向出气装置。

【技术特征摘要】
1.一种密闭式工频炉，包括工频炉炉体和炉盖，其特征是：工频炉炉体的炉口垫圈加高至可保证待熔金属一次性加足的高度；炉盖盖在炉口垫圈上，所述炉盖上安装有可活动窗口；炉盖下沿内圈装多个充气管口，充气管口连接氮气供给系统；炉盖的顶部排气口通过金属软管联接收尘系统，并且顶部排气口设有单向出气装置。2.根据权利要求1所述的密闭式工频炉，其特征是：所述工频炉炉体的浇铸炉头带用石英玻璃作观察面的盖板封闭。3.根据权利要求1所述的密闭式工频炉，其特征是：工频炉炉体和炉盖装有保温层，炉盖装有石英玻璃观察口。4.根据权利要求1所述的密闭式工频炉，其特征是：所述炉盖的一侧设有炉盖耳柄，炉盖耳柄可旋转地安装在液压升降杆上，炉盖耳柄连接旋转电机或横向液压缸。、5.根据权利要求4所述的密闭式工频炉，其特征是：所述炉盖内安装用于将金属原材料向炉膛内挤压的压料机构，所述压料机构采用液压力臂驱动。6.一种密...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永青，
申请(专利权)人：江西凯安智能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36