CN101104889A - 一种熔炼纯铜或高含铜合金原料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种熔炼纯铜或高含铜合金原料的方法，属于金属冶金领域。方法包括铜原料预处理、熔炼及脱氧工序，其中：铜料为纯铜或高含铜合金，纯铜的铜含量大于99.995％，高含铜合金中铜含量不低于90％。铜杆经除污、预热到500～600℃后装炉熔炼；从熔炼开始在纯铜及高含铜合金熔炼过程中在铜料表面形成防止氧化的保护气体气氛，所使用的气体为N2、H2、CO、C2H2中的一种或多种的混合气体，也可使用Ar等惰性气体，借此以抑制纯铜及高含铜合金熔液的氧化，混合气体的通入量为0.2～1.0l/min，铜杆熔化后温度在1150～1200℃时熔炼结束。本发明能有效防止熔炼过程中熔液的氧化，改善流动性，并抑制氧化物的混入造成铸件质量下降，提高熔液的纯度及产品合格率。
Description
技术领域：
本发明涉及一种熔炼纯铜或高含铜合金原料的方法，属于金属冶金领域。用于感应式电机铜鼠笼转子压铸原料的熔炼。
技术背景：
目前，采用压铸方法生产铜转子已是一种趁势。但是，压铸过程中要求铜的浇铸温度较高，而熔化过程中随着温度升高，熔液就会大量产生氧化，氧化越多浇铸流量越差，进而导致铜转子出现许多气孔或短路，达不到电机转子的工作要求和标准。
当前，防止熔液氧化的方法有以下几种：(1)在熔液中加入磷铜合金或锌、铅等脱氧剂；(2)在熔液中加入木炭、草木灰或硼砂和玻璃的混合物等覆盖剂。上述方法能够达到一定的脱氧效果，但是在熔炼过程中仍然存在如下困难：
1、加入磷铜等脱氧剂后，会严重影响铜转子的导电率；
2、脱氧剂产物及覆盖剂的残渣的彻底扒除较困难，影响了铜液或合金熔融液的纯度，导致铸件质量的下降。
经过文献检索，未见与本发明技术相同的公开报道。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术之不足，而提供一种能有效防止纯铜及铜合金在熔炼过程中的氧化，提高铜液或合金熔融液的纯度，提高感应式电机铜鼠笼转子产品合格率的熔炼方法。
本发明的熔炼方法包括铜原料预处理、熔炼及脱氧工序，其中：
a、铜料预处理：铜料为纯铜或高含铜合金，纯铜的铜含量大于99.995％，高含铜合金中铜含量不低于90％。将纯铜或高含铜合金原料加工成长度为4～6cm的铜杆。铜杆经吹砂去除污物，在500～600℃预热温度下去除水分，随后装炉熔炼。首批冷炉熔炼可随炉预热。
b、熔炼工序：本发明的熔炼设备为常规的中频感应炉、热电偶和石墨坩埚、红外测温仪等。当铜杆装炉熔炼设备后，将中频炉加热功率升到20KW，至铜杆变红后再升为40KW进行熔炼，当铜杆全部熔化且温度在1150～1250℃时熔炼结束。
c、脱氧工序：在纯铜及高含铜合金熔炼过程中在铜料表面形成防止氧化的保护气体气氛，所使用的气体为N2与H2、CO、C2H2的混合气体，N2与C2H2以2∶1的比例混合，而N2与H2或CO)均以含氮气95％以上进行混合，混合气体的通入量为0.2～1.0L/min。借此以抑制纯铜及高含铜合金熔液的氧化，改善流动性，并抑制氧化物的混入造成铸件质量下降。
现以乙炔与氮气混合气体为例，说明混合气体在熔炼过程中的保护作用：
2C2H2+5O2＝4CO2↑+2H2O↑
2C2H2+O2＝4C+2H2O↑
C+2Cu2O＝4Cu+CO2↑
本发明方法的优点在于：能有效防止纯铜及铜合金在熔炼过程中的氧化，提高铜液或合金熔融液的纯度，提高感应式电机铜鼠笼转子产品合格率。
具体实施方式：
熔炼设备选择市场销售的能实现自动搅拌、电容柜与熔炉成一体、加热功率在0～100KW的中频炉，热电偶和石墨坩埚、红外测温仪等。
实施例1：熔炼压铸10马力铜转子的铜料
熔炼过程为：
1、铜料预处理：铜料为6.4kg的纯铜，纯铜的铜含量大于99.995％。将纯铜原料加工成长度为4em的铜杆。铜杆经吹砂去除污物，在500℃预热温度下去除水分，随后装入温度为500℃的坩埚内熔炼。
2、熔炼工序：铜杆装入坩埚后，将中频炉加热功率升为20KW，至铜杆变红后再升为40KW进行熔炼，当铜杆全部熔化且温度在1150～1250℃时熔炼结束。
3、脱氧工序：从熔炼开始至熔炼结束，通过熔炼设备上的气体通道向熔炼设备中通入混合气体，混合气体为氮气和乙炔气体以2∶1比例混合的气体，混合气体的通入量为0.2～1.0L/min。。
上述方法熔炼的熔液经压铸后得到产品。
实施例2：
基本同实施例1。不同之处为：铜料为6.4kg的高含铜合金，高含铜合金中铜含量不低于95％。原料加工成长度为5cm的铜杆，铜杆经吹砂去除污物，在550℃预热温度下去除水分，随后装入温度为550℃的坩埚内熔炼。混合气体为95％以上氮气和CO的混合气体，其中氮气含量在95％以上，通入流量为0.2～1.0L/min。。
实施例3：
基本同实施例1。不同之处为：铜料为6.4kg的高含铜合金，高含铜合金中铜含量不低于90％。原料加工成长度为6cm的铜杆，铜杆经吹砂去除污物，在600℃预热温度下去除水分，随后装入温度为600℃的坩埚内熔炼。混合气体为氮气和H2气体，其中氮气含量在95％以上，通入流量为0.2～1.0L/min。。
通过试验证明，通过混合气体保护纯铜及高含铜合金的熔炼过程，可以将浇注铜液的氧含量降低到300～500ppm。
Claims (1)
1.一种熔炼纯铜或高含铜合金原料的方法，包括铜原料预处理、熔炼及脱氧工序，其特征在于：
a、铜料预处理：铜料为纯铜或高含铜合金，纯铜的铜含量大于99.995％，高含铜合金中铜含量不低于90％；将纯铜或高含铜合金原料加工成长度为4～6cm的铜杆，铜杆经吹砂去除污物，在500～600℃预热温度下去除水分，随后装炉熔炼；首批冷炉熔炼可随炉预热；
b、熔炼工序：当铜杆装炉熔炼设备后，将中频炉加热功率升为20KW，至铜杆变红后再升为40KW进行熔炼，当铜杆全部熔化且温度在1150～1250℃时熔炼结束；
(3)在纯铜及高含铜合金熔炼过程中在铜料表面形成防止氧化的保护气体气氛，所使用的气体为N2与H3、CO、C2H2的混合气体，N2与C2H2以2∶1的比例混合，而N2与H2或CO的混合气体均以含氮气95％以上进行混合，混合气体的通入量为0.2～1.0L/min。
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