一种铜及铜合金控温-调压熔化方法
一种铜及铜合金控温-调压熔化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金铸造技术领域，尤其涉及一种铜及铜合金控温-调压熔化方法。
【背景技术】
[0002] "王碧文，中国有色金属行业协会铜加工分会，《铜合金冷凝管市场调研报告》， 2007年6月"，文中指出在铜合金熔炼过程中，金属损耗是熔铸成本的主要构成项。与国际 先进水平相比，我国铜加工金属损耗仍存在一定差距。目前，我国平均每生产一吨铜加工材 的金属损耗水平在50kg左右，而国际先进水平的金属损耗在20kg左右，高出国际先进水平 150% 〇
[0003] 传统的铜及铜合金熔炼普遍采用大气气氛-常压工艺条件熔炼，在合金熔炼过 程中，低熔点、易挥发元素磷、铅、锡、镉、镁、锌等金属通过氧化、挥发、喷火燃烧造成大量的 金属损失。锡、铝、铍、硅、锰、锆、铬、镉、镁、磷、铅、镍、铁等易氧化元素，通过氧化和造渣等 环节造成大量的金属损失，是我国铜加工金属损耗水平居高不下的主要原因。
[0004] "江社明，第八届中国有色金属铜、铅锌产业链发展论坛，中国钢研科技集团先 进金属材料图镀国家工程实验室，《我国涂镀层钢板钢板的现状、发展及对锌的需求》，2012 年4月"，文中指出在所有的铜合金品种中，黄铜是最重要、应用最广泛、用量最大的铜合金。 金属锌是黄铜合金最主要的合金元素，以H59、H62黄铜合金为例，其名义锌含量分别在41% 和38%左右。锌是锌白铜最主要的合金元素，在多数青铜合金中，也含有大量的合金元素 锌。我国2012年锌产量在390万吨，其中，有17%的金属锌(大约66. 3万吨)用于铜合金的合 金元素。按照我国铜加工企业通行的配料工艺，配料过程考虑金属锌的氧化烧损为8%-12% (取平均值10%)计算，每年用于铜合金生产的金属锌为66. 3万吨，因氧化、挥发、烧损、造渣 造成的金属锌损耗为6. 63万吨，是我国铜加工金属损耗水平居高不下的主要原因。
[0005] 传统的黄铜合金熔炼，普遍采用大气环境下、常压工况、低温加锌熔化工艺。锌的 化学性质活泼，在常温下的空气中，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步 氧化。当温度达到225°C后，即发生激烈的氧化反应。锌的熔点仅为419.5?，沸点907°C， 而铜的熔点为1083. 5°C，沸点2595°C。两种金属的熔点相差664°C，沸点相差1488°C。所 谓低温加锌工艺，操作温度一般在1150°C左右，加锌过程中必然存在锌的剧烈氧化、迅速汽 化、产生大量的氧化和挥发损失。"钟卫佳、马可定、吴维治，铜加工技术实用手册，冶金工业 出版社，2007年2月，北京，P316"中介绍，在熔炼铅黄铜时，在采用煤气覆盖保护的条件下， 金属挥发损失为〇. 48%，考虑铅黄铜生产的综合成材率为75%，仅熔铸工序的金属挥发损耗 即达到6. 4公斤。
[0006] 专利号ZL201210076603. 0,《一种黄铜合金的熔炼方法》的中国发明专利，该发明 提出：采用低温加锌、常压免喷火熔炼、高温扒渣工艺生产黄铜合金，该发明未考虑纯铜、高 铜、青铜、白铜及中低锌黄铜熔炼过程中造成的金属损失，仅对高锌黄铜的喷火熔炼工艺进 行了改进，也未考虑氧化烧损、挥发烧损、造渣损失对熔炼金属损失的影响，只能通过低温 实现高锌黄铜的无喷火熔炼，生产效率很低。
[0007] 锌、镉、磷等易挥发元素的物理化学性质： 1、 锌、镉、磷等易挥发元素的蒸汽压随温度的升高而增大，蒸汽压和温度之间服从指数 031 关系，可以近似表示为：feF = ---+076,式中：P为锌的蒸汽压，mmHg;T为合金液绝对 Γ 温度，k。以黄铜为例，在铜合金熔化工艺条件下，锌的蒸汽压与温度之间的对应关系见表1 (引自徐采栋等著，锌冶金物理化学，上海科学技术出版社，1975年7月1日，上海，P34-39): 表1 :锌的蒸汽压与温度之间的对应关系
2、 在黄铜合金熔化工艺条件下（约Iatm (个大气压)、1150°C)，存在着锌蒸发汽化和气 态锌的液化的动态平衡： -^ Zn (液态）一Zn (气态）个------（1) 3、 在大气环境下熔化黄铜合金，存在氧和二氧化碳等氧化介质，存在气态锌的氧化反 应： 2Ζη(气态）+02 - 2ΖηΟ (固态）------（2) Zn(气态）+C02 - ZnO (固态）+CO,----(3) 由表1可知，在黄铜合金熔化工艺条件下，由于熔化温度远高于锌的沸点，液态原子的 运动非常强烈，对于锌含量达到20%的高锌黄铜而言，Cu、Zn原子之间的结合力减弱，存在 极强的锌的挥发损失。由式（1)知，升高温度，锌的汽化加强，锌的挥发损失增加；升高系统 压力，气态锌的液化加强，锌的挥发损失减少。氧化反应使锌蒸汽的浓度减低，使锌的挥发 损失加剧。传统的黄铜合金熔炼是在大气环境下熔化黄铜合金，存在氧和二氧化碳等氧化 介质与气态锌的氧化反应，由于氧化反应消耗了气态锌，使式（1)、式（2)、式（3)的平衡向 右移动，加速了锌的气化、挥发、氧化、烧损。
【发明内容】
[0008] 本发明是针对上述已有技术不足，提供一种铜及铜合金控温-调压熔化方法，该 方法能够强化熔炼过程、缩短化料周期、提高生产效率、减少铜及铜合金熔化期的氧化、挥 发、喷火燃烧损失。
[0009] 本发明是通过以下技术方案实现的： 一种铜及铜合金控温-调压熔化方法，其特征在于，所述方法步骤包括：根据目标合金 所含组元，向熔炼炉中加入除易熔、易氧化的金属原料外的原料，调整温度至较铜的熔点高 出0-200°C ;待原料熔化后，通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向熔炼 炉中加入易熔、易氧化的金属原料。
[0010] 根据上述的熔化方法，其特征在于，当使用纯铜作为原料时，向熔炼炉中加入纯 铜，调整温度至较铜的熔点高出0-200°C;当纯铜熔化后，向熔炼炉内加入难熔合金组元；向 熔炼炉内通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向熔炼炉中加入易熔、易 氧化合金组元。
[0011] 根据上述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含易熔、易氧化金属组分的铜合金 旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量低于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入纯 铜，升温至较铜熔点高〇°C - 200°C ;当纯铜熔化后，向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炼 炉中通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向金属液中加入铜合金旧料， 或向金属液中加入铜合金旧料和易熔、易氧化合金组元。
[0012] 根据上述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含易熔、易氧化金属组分的铜合金 旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量高于目标合金中铜含量时：升温至较铜熔点高 (TC一200°C ;向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炼炉中通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力 升高到0. 5-50atm，再向金属液中加入铜合金旧料，或向金属液中加入铜合金旧料和易熔、 易氧化合金组元。
[0013] 根据上述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含难熔金属组分的铜合金旧料作 为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量高于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入铜合金旧 料，升温至较铜熔点高(TC 一 200°C;向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炉中通入氮气或者 氩气，将熔炉压力升高到〇. 5-50atm，再向金属液中加入易熔、易氧化合金组元。
[0014] 根据上述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含难熔金属组分的铜合金旧料作 为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量低于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入纯铜和铜 合金旧料，升温至较铜熔点高〇°C-200°C;向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炼炉中通入 氮气或者氩气，将恪炉压力升高到〇. 5-50atm，再向金属液中加入易恪、易氧化合金组元。
[0015] 本发明的有益技术效果：本发明提供了一种铜及铜合 金控温-调压熔化方法，使 用本发明的铜及铜合金熔化方法，可以强化铜及铜合金的熔化过程，缩短化料周期，提高熔 化生产效率；可以降低合金熔化期氧化损失、挥发损失、消除喷火燃烧损失；可以取消木炭 覆盖，减少木炭消耗20-25kg/t铜。采用该技术可以减少环境污染，改善劳动环境，取消环 保设备投资和场地占用，降低固定资产投资和收尘设备运行费用。
【具体实施方式】
[0016] 一种铜及铜合金控温-调压熔化方法，步骤包括：首先将熔炼炉炉体置放在一个 炉压可调的密闭空间内（炉压调节范围为0-50atm标准大气压)，或者在普通熔炼炉的口部 加装密封炉罩，在金属熔池上部形成炉压可调的空间；根据目标合金所含组元，向熔炼炉内 加入除易熔、易氧化的金属原料之外的原料，调整温度至较铜的熔点高出0_200°C ;待原料 熔化后，通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向熔炼炉中加入易熔、易氧 化的金属原料。
[0017] 其中，"易熔、易氧化的金属原料"是指熔点比铜低或易氧化的纯金属原料(如Zn、 Mn、Zr、Sn等金属)，以及主要含易熔、易氧化金属组分的铜合金旧料。这些纯金属和合金在 高温下易氧化、易挥发。"除易熔、易氧化的金属原料外的原料"是指熔点大于等于铜且不容 易氧化的纯金属原料(如Cu、Fe、Ni等金属)，以及主要含难熔金属组分的铜合金旧料。本发 明采用控温-调压工艺熔化铜及铜合金，实现强化铜及铜合金的熔化过程，缩短合金的熔 化周期，提高铜及铜合金的熔化效率；减少铜及铜合金熔化过程的氧化损失、挥发损失、喷 火燃烧损失。采用常压、高温熔化技术熔化纯铜、高熔点纯金属原料及主要含难熔金属组分 的铜合金旧料，在熔化过程中，无需木炭等介质保护，缩短合金基体和难熔元素的熔化期； 当除易熔、易氧化的金属原料外的原料完全熔化后，向熔炉中通入氮气或氩气，将熔炉压力 升高到0. 5-50atm，再根据目标合金所含组元，向金属液中加入熔点比铜低或者易氧化的纯 金属原料，以及主要含易熔易氧化金属组分的铜合金旧料，进行主要含易熔易氧化金属组 分的铜合金旧料原料的熔化，以及低熔点、易熔、易氧化、易挥发合金组元(如锡、锌、磷、镉、 锰、铝、铅等）的快速合金化。在高温加压条件下进行主要含易熔易氧化金属组分的铜合金 旧料原料的熔化和低熔点易氧化的纯金属原料的合金化，能够减少易熔、易挥发组元的挥 发损失，防止易挥发组元(如金属锌、锡等）沸腾、喷火、燃烧，缩短低熔点、易氧化、易挥发合 金组元的熔化期，减少易氧化元素的氧化损失，减少易挥发元素的挥发损失，采用惰性介质 环境消除喷火燃烧损失。
[0018] 根据熔炼使用的铜料和目标合金的化学成分，此步骤有若干种不同情况： 当使用纯铜作为原料时：向熔炼炉中加入纯铜，调整温度至较铜的熔点高出0_200°c ; 待纯铜熔化后，向熔炼炉内加入难熔合金组元；通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到 0. 5-50atm，再向恪炼炉中加入易恪、易氧化合金组元。难恪合金组元是指在目标合金中恪 点大于等于铜且不容易氧化的金属组分(如Fe、Ni等金属组分)，易熔易氧化合金组元是指 在目标合金中恪点比铜低或易氧化的金属组分(如Zn、Mn、Zr、Sn等金属组分)。
[0019] 当使用主要含易熔、易氧化金属组分的铜合金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料 中铜含量低于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入纯铜，升温至较铜熔点高〇°C - 200°C; 当纯铜熔化后，向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炼炉中通入氮气或者氩气，将熔炼炉压 力升高到〇. 5-50atm，再向金属液中加入铜合金旧料，或向金属液中加入铜合金旧料和易 熔、易氧化合金组元。
[0020] 当使用主要含易熔、易氧化金属组分的铜合金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料 中铜含量高于目标合金中铜含量时：升温至较铜熔点高〇°C - 200°C ;向熔炼炉中加入难熔 合金组元；向熔炼炉中通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向金属液中 加入铜合金旧料，或向金属液中加入铜合金旧料和易熔、易氧化合金组元。
[0021] 当使用主要含难熔金属组分的铜合金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量 高于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入铜合金旧料，升温至较铜熔点高〇°C-200°C;向 熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炉中通入氮气或者氩气，将熔炉压力升高到0. 5-50atm， 再向金属液中加入易熔、易氧化合金组元。
[0022] 当使用主要含难熔金属组分的铜合金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量 低于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入纯铜和铜合金旧料，升温至较铜熔点高〇°C - 200°C ;向熔炉中加入难熔合金组元；向熔炼炉中通入氮气或者氩气，将熔炉压力升高到 0. 5-50atm，再向金属液中加入易熔、易氧化合金组元。
[0023] 其他情况不一一赘述，只要遵循易熔、易氧化的金属原料在升压之后加、其它金属 原料在升压之前加的原则即可。其中，根据铜原料和目标铜合金的化学成分，当不需要向熔 炉中加入难熔合金组元时（比如目标合金中不含难熔合金组元等)，只需要把向熔炉中加入 难熔合金组元的步骤省略。
[0024] 当纯铜和/或含难恪合金组元的铜合金旧料和难恪合金组元为反应所必需时，需 要先将纯铜和/或含难熔合金组元的铜合金旧料升温熔化，然后再向熔炉中加入难熔合金 组元。其原因是当纯铜和/或含难熔合金组元的铜合金旧料和难熔合金组元同时加入熔炉 中，再升温熔化，会导致难熔合金组元被氧化。
[0025] 实施例1 HNi65_5 黄铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，将质量百分比为65%的Cu放入 工频炉中熔化，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1130-1180°C)高出100-190°C。待 铜料熔化，向铜液中加入质量百分比为5. 5%的镍，在高温、大气气氛条件下快速熔化金属 镍。待金属镍恪化结束，将炉压调整到5atm，在高温、带压条件下向恪化的铜-镍合金液中 加入质量百分比为32 %的Zn，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1080-1130°C)高出 3-90°C，快速熔化易熔、易氧化的金属锌。通过高温、常压快速熔化铜料和难熔金属镍，通过 密闭环境、保护气氛、高温、高压(控温一调压）快速熔化易熔、易氧化的金属锌。
[0026] 待合金完全熔化、合金化后，将铜液调温至铸造温度1070-1100°C，取样分析。按照 此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：65. 3%的Cu，5. 9%的镍，余量为锌。
[0027] 实施例2 HFe59-1-l 黄铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，将质量百分比为59%的Cu放入 工频炉中熔化，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1130-1180°C)高出50-150°C。待铜 料熔化，向铜液中加入质量百分比为1. 2%的铁和0. 5%的镍，在高温、大气气氛条件下快速 熔化金属铜、铁、镍合金。待金属铜-铁-镍熔化结束，将炉压调整到l〇atm，在高温、带压条 件下向熔化的铜-铁-镍合金液中加入质量百分比为〇. 8%的A1、0. 9%的Μη、0. 9%的Sn、37 %的Zn，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1020-1060°C )高出5-90°C，快速熔化易熔、 易氧化的金属铝、锰、锡、锌。
[0028] 按照此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：59. 6%的Cu，1. 1%的Fe，0. 35% 的Al，0. 69%的Mn，0. 63%的Sn，0. 45%的镍，余量为锌。
[0029] 实施例3 H59黄铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在大气、常压环境下，将质量百分比为59%的Cu放入 工频炉中熔化，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1140-1180°C)高出60-120°C。待金 属铜熔化结束，将炉压调整到15atm，在高温、带压条件下向熔化的铜 液中加入质量百分比 为43%的Zn，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1020-1050°C)高出I-KKTC。快速熔 化易熔、易氧化的金属锌。
[0030] 按照此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：59. 1%的Cu，余量为锌。
[0031] 实施例4 以60%的旧料熔炼HNi65-5黄铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，按照配料成分，将新料中铜 含量的70%的放入工频炉中熔化，熔化温度较现有的常规熔化温度（1130-1180°C)高出 190°C。待铜料熔化，按18:1的比例向铜液中加入镍，在高温、大气气氛条件下快速熔化金 属镍。待金属镍熔化结束，将炉压调整到5atm，在高温、带压条件下向熔化的铜-镍合金液 中加入回炉料旧料，熔化温度较常规熔化温度（1080-1130°C)高出3-90°C，在高温、带压条 件下熔化黄铜合金旧料。待旧料完全熔化，向合金液中，加入新料配料成分质量百分比为32 %的Zn，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1080-1130°C )高出3-90°C，快速熔化易熔、 易氧化的金属锌。
[0032] 待合金完全熔化、合金化后，将铜液调温至铸造温度1070-1100°C，取样分析。按照 此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：65. 9%的Cu，5. 4%的镍，余量为锌。
[0033] 实施例5 BZn 15-20 白铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，将质量百分比为63. 5%的Cu放 入工频炉中熔化，熔化温度较现有技术熔化温度（1130-1180°C)高出50-150°C。待铜料熔 化，向铜液中加入质量百分比为15. 5%的镍，在高温、大气气氛条件下快速熔化金属铜、镍 合金。待金属铜-镍恪化结束，将炉压调整到lOatm，在高温、带压条件下向恪化的铜-镍 合金液中加入质量百分比为23 %的Zn，熔化温度较现有技术熔化温度（1180-12KTC)高出 5-90°C，快速熔化易熔、易氧化的金属锌。
[0034] 按照此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：63%的Cu，15. 3%的镍，余量为 锌。
[0035] 实施例6 BFelO-I-I 白铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，将质量百分比为88%的Cu放入 工频炉中熔化，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1130-1180°C)高出50-150°C。待铜 料熔化，向铜液中加入质量百分比为1. 2%的铁和10. 5%的镍，在高温、大气气氛条件下快速 恪化金属铜、铁、镍合金。待金属铜-铁-镍恪化结束，将炉压调整到〇. 5atm、向炉内通入氮 气保护气氛，在高温、带压、保护气氛条件下向熔化的铜-铁-镍合金液中加入质量百分比 为0. 9%的Mn，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1280-1330°C )高出5-90°C，快速熔化 易氧化的金属锰。
[0036] 按照此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：1. 2%的Fe，0. 79%的Mn，10. 3% 的镍，余量为铜。
[0037] 实施例7 : QCdl青铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，将质量百分比为99%的Cu放入 工频炉中熔化，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1130-1180°C)高出150°C。待铜料熔 化，将炉压调整到12atm，在高温、带压条件下向熔化的铜液中加入质量百分比为1. 2 %的 Cd，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1230-1260°C )高出5-90°C，快速熔化易熔、易氧 化的金属镉。
[0038] 按照此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：1. 1%的镉，余量为铜。
[0039] 实施例8 : QZrO. 2青铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，将质量百分比为99. 8%的Cu放 入工频炉中熔化，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1130-1180°C )高出10-50°C。待铜 料熔化，将炉压调整到latm、向炉内通入氩气，形成氩气保护气氛，在高温、带压、保护气氛 条件下向熔化的铜液中加入质量百分比为〇. 28%的Zr，熔化温度较现有技术的常规熔化温 度（1180-1220°C)高出5-90°C，快速熔化易氧化的金属锆。
[0040] 按照此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：〇. 24%的锆，余量为铜。
【主权项】
1. 一种铜及铜合金控温-调压熔化方法，其特征在于，所述方法步骤包括：根据目标合 金所含组元，向熔炼炉中加入除易熔、易氧化的金属原料外的原料，调整温度至较铜的熔点 高出0-200°C;待原料熔化后，通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向熔 炼炉中加入易熔、易氧化的金属原料。2. 根据权利要求1所述的熔化方法，其特征在于，当使用纯铜作为原料时，向熔炼炉中 加入纯铜，调整温度至较铜的熔点高出0_200°C;当纯铜熔化后，向熔炼炉内加入难熔合金 组元；向熔炼炉内通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向熔炼炉中加入 易熔、易氧化合金组元。3. 根据权利要求1所述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含易熔、易氧化金属组分 的铜合金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量低于目标合金中铜含量时：向熔炼炉 中加入纯铜，升温至较铜熔点高〇°C- 200°C;当纯铜熔化后，向熔炼炉中加入难熔合金组 元；向熔炼炉中通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到〇. 5-50atm，再向金属液中加入铜 合金旧料，或向金属液中加入铜合金旧料和易熔、易氧化合金组元。4. 根据权利要求1所述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含易熔、易氧化金属组分 的铜合金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量高于目标合金中铜含量时：升温至较 铜熔点高〇°C-200°C;向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炼炉中通入氮气或者氩气，将熔 炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向金属液中加入铜合金旧料，或向金属液中加入铜合金旧料 和易熔、易氧化合金组元。5. 根据权利要求1所述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含难熔金属组分的铜合 金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量高于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入 铜合金旧料，升温至较铜熔点高〇°C-200°C;向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炉中通入 氮气或者氩气，将恪炉压力升高到〇. 5-50atm，再向金属液中加入易恪、易氧化合金组元。6. 根据权利要求1所述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含难熔金属组分的铜合 金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量低于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入 纯铜和铜合金旧料，升温至较铜熔点高〇°C-200°C;向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炼 炉中通入氮气或者氩气，将熔炉压力升高到0. 5-50atm，再向金属液中加入易熔、易氧化合 金组元。
【专利摘要】本发明涉及一种铜及铜合金控温-调压熔化方法，步骤包括：根据目标合金所含组元，向熔炼炉中加入除易熔、易氧化的金属原料外的原料，调整温度至较铜的熔点高出0-200℃；待原料熔化后，通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0.5-50atm，再向熔炼炉中加入易熔、易氧化的金属原料。使用本发明，强化铜及铜合金的熔化过程，缩短化料周期，提高熔化生产效率；降低合金熔化期氧化损失、挥发损失、消除喷火燃烧损失；取消木炭覆盖，减少木炭消耗20-25kg/t铜；可以减少环境污染，改善劳动环境，取消环保设备投资和场地占用，降低固定资产投资和收尘设备运行费用。
【IPC分类】C22C9/00, C22C1/02
【公开号】CN104894413
【申请号】CN201510178755
【发明人】贺永东, 孙郅程
【申请人】新疆大学, 陕西理工学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月16日
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金铸造技术领域，尤其涉及一种铜及铜合金控温-调压熔化方法。
【背景技术】
[0002] "王碧文，中国有色金属行业协会铜加工分会，《铜合金冷凝管市场调研报告》， 2007年6月"，文中指出在铜合金熔炼过程中，金属损耗是熔铸成本的主要构成项。与国际 先进水平相比，我国铜加工金属损耗仍存在一定差距。目前，我国平均每生产一吨铜加工材 的金属损耗水平在50kg左右，而国际先进水平的金属损耗在20kg左右，高出国际先进水平 150% 〇
[0003] 传统的铜及铜合金熔炼普遍采用大气气氛-常压工艺条件熔炼，在合金熔炼过 程中，低熔点、易挥发元素磷、铅、锡、镉、镁、锌等金属通过氧化、挥发、喷火燃烧造成大量的 金属损失。锡、铝、铍、硅、锰、锆、铬、镉、镁、磷、铅、镍、铁等易氧化元素，通过氧化和造渣等 环节造成大量的金属损失，是我国铜加工金属损耗水平居高不下的主要原因。
[0004] "江社明，第八届中国有色金属铜、铅锌产业链发展论坛，中国钢研科技集团先 进金属材料图镀国家工程实验室，《我国涂镀层钢板钢板的现状、发展及对锌的需求》，2012 年4月"，文中指出在所有的铜合金品种中，黄铜是最重要、应用最广泛、用量最大的铜合金。 金属锌是黄铜合金最主要的合金元素，以H59、H62黄铜合金为例，其名义锌含量分别在41% 和38%左右。锌是锌白铜最主要的合金元素，在多数青铜合金中，也含有大量的合金元素 锌。我国2012年锌产量在390万吨，其中，有17%的金属锌(大约66. 3万吨)用于铜合金的合 金元素。按照我国铜加工企业通行的配料工艺，配料过程考虑金属锌的氧化烧损为8%-12% (取平均值10%)计算，每年用于铜合金生产的金属锌为66. 3万吨，因氧化、挥发、烧损、造渣 造成的金属锌损耗为6. 63万吨，是我国铜加工金属损耗水平居高不下的主要原因。
[0005] 传统的黄铜合金熔炼，普遍采用大气环境下、常压工况、低温加锌熔化工艺。锌的 化学性质活泼，在常温下的空气中，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步 氧化。当温度达到225°C后，即发生激烈的氧化反应。锌的熔点仅为419.5?，沸点907°C， 而铜的熔点为1083. 5°C，沸点2595°C。两种金属的熔点相差664°C，沸点相差1488°C。所 谓低温加锌工艺，操作温度一般在1150°C左右，加锌过程中必然存在锌的剧烈氧化、迅速汽 化、产生大量的氧化和挥发损失。"钟卫佳、马可定、吴维治，铜加工技术实用手册，冶金工业 出版社，2007年2月，北京，P316"中介绍，在熔炼铅黄铜时，在采用煤气覆盖保护的条件下， 金属挥发损失为〇. 48%，考虑铅黄铜生产的综合成材率为75%，仅熔铸工序的金属挥发损耗 即达到6. 4公斤。
[0006] 专利号ZL201210076603. 0,《一种黄铜合金的熔炼方法》的中国发明专利，该发明 提出：采用低温加锌、常压免喷火熔炼、高温扒渣工艺生产黄铜合金，该发明未考虑纯铜、高 铜、青铜、白铜及中低锌黄铜熔炼过程中造成的金属损失，仅对高锌黄铜的喷火熔炼工艺进 行了改进，也未考虑氧化烧损、挥发烧损、造渣损失对熔炼金属损失的影响，只能通过低温 实现高锌黄铜的无喷火熔炼，生产效率很低。
[0007] 锌、镉、磷等易挥发元素的物理化学性质： 1、 锌、镉、磷等易挥发元素的蒸汽压随温度的升高而增大，蒸汽压和温度之间服从指数 031 关系，可以近似表示为：feF = ---+076,式中：P为锌的蒸汽压，mmHg;T为合金液绝对 Γ 温度，k。以黄铜为例，在铜合金熔化工艺条件下，锌的蒸汽压与温度之间的对应关系见表1 (引自徐采栋等著，锌冶金物理化学，上海科学技术出版社，1975年7月1日，上海，P34-39): 表1 :锌的蒸汽压与温度之间的对应关系
2、 在黄铜合金熔化工艺条件下（约Iatm (个大气压)、1150°C)，存在着锌蒸发汽化和气 态锌的液化的动态平衡： -^ Zn (液态）一Zn (气态）个------（1) 3、 在大气环境下熔化黄铜合金，存在氧和二氧化碳等氧化介质，存在气态锌的氧化反 应： 2Ζη(气态）+02 - 2ΖηΟ (固态）------（2) Zn(气态）+C02 - ZnO (固态）+CO,----(3) 由表1可知，在黄铜合金熔化工艺条件下，由于熔化温度远高于锌的沸点，液态原子的 运动非常强烈，对于锌含量达到20%的高锌黄铜而言，Cu、Zn原子之间的结合力减弱，存在 极强的锌的挥发损失。由式（1)知，升高温度，锌的汽化加强，锌的挥发损失增加；升高系统 压力，气态锌的液化加强，锌的挥发损失减少。氧化反应使锌蒸汽的浓度减低，使锌的挥发 损失加剧。传统的黄铜合金熔炼是在大气环境下熔化黄铜合金，存在氧和二氧化碳等氧化 介质与气态锌的氧化反应，由于氧化反应消耗了气态锌，使式（1)、式（2)、式（3)的平衡向 右移动，加速了锌的气化、挥发、氧化、烧损。
【发明内容】
[0008] 本发明是针对上述已有技术不足，提供一种铜及铜合金控温-调压熔化方法，该 方法能够强化熔炼过程、缩短化料周期、提高生产效率、减少铜及铜合金熔化期的氧化、挥 发、喷火燃烧损失。
[0009] 本发明是通过以下技术方案实现的： 一种铜及铜合金控温-调压熔化方法，其特征在于，所述方法步骤包括：根据目标合金 所含组元，向熔炼炉中加入除易熔、易氧化的金属原料外的原料，调整温度至较铜的熔点高 出0-200°C ;待原料熔化后，通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向熔炼 炉中加入易熔、易氧化的金属原料。
[0010] 根据上述的熔化方法，其特征在于，当使用纯铜作为原料时，向熔炼炉中加入纯 铜，调整温度至较铜的熔点高出0-200°C;当纯铜熔化后，向熔炼炉内加入难熔合金组元；向 熔炼炉内通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向熔炼炉中加入易熔、易 氧化合金组元。
[0011] 根据上述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含易熔、易氧化金属组分的铜合金 旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量低于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入纯 铜，升温至较铜熔点高〇°C - 200°C ;当纯铜熔化后，向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炼 炉中通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向金属液中加入铜合金旧料， 或向金属液中加入铜合金旧料和易熔、易氧化合金组元。
[0012] 根据上述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含易熔、易氧化金属组分的铜合金 旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量高于目标合金中铜含量时：升温至较铜熔点高 (TC一200°C ;向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炼炉中通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力 升高到0. 5-50atm，再向金属液中加入铜合金旧料，或向金属液中加入铜合金旧料和易熔、 易氧化合金组元。
[0013] 根据上述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含难熔金属组分的铜合金旧料作 为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量高于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入铜合金旧 料，升温至较铜熔点高(TC 一 200°C;向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炉中通入氮气或者 氩气，将熔炉压力升高到〇. 5-50atm，再向金属液中加入易熔、易氧化合金组元。
[0014] 根据上述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含难熔金属组分的铜合金旧料作 为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量低于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入纯铜和铜 合金旧料，升温至较铜熔点高〇°C-200°C;向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炼炉中通入 氮气或者氩气，将恪炉压力升高到〇. 5-50atm，再向金属液中加入易恪、易氧化合金组元。
[0015] 本发明的有益技术效果：本发明提供了一种铜及铜合 金控温-调压熔化方法，使 用本发明的铜及铜合金熔化方法，可以强化铜及铜合金的熔化过程，缩短化料周期，提高熔 化生产效率；可以降低合金熔化期氧化损失、挥发损失、消除喷火燃烧损失；可以取消木炭 覆盖，减少木炭消耗20-25kg/t铜。采用该技术可以减少环境污染，改善劳动环境，取消环 保设备投资和场地占用，降低固定资产投资和收尘设备运行费用。
【具体实施方式】
[0016] 一种铜及铜合金控温-调压熔化方法，步骤包括：首先将熔炼炉炉体置放在一个 炉压可调的密闭空间内（炉压调节范围为0-50atm标准大气压)，或者在普通熔炼炉的口部 加装密封炉罩，在金属熔池上部形成炉压可调的空间；根据目标合金所含组元，向熔炼炉内 加入除易熔、易氧化的金属原料之外的原料，调整温度至较铜的熔点高出0_200°C ;待原料 熔化后，通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向熔炼炉中加入易熔、易氧 化的金属原料。
[0017] 其中，"易熔、易氧化的金属原料"是指熔点比铜低或易氧化的纯金属原料(如Zn、 Mn、Zr、Sn等金属)，以及主要含易熔、易氧化金属组分的铜合金旧料。这些纯金属和合金在 高温下易氧化、易挥发。"除易熔、易氧化的金属原料外的原料"是指熔点大于等于铜且不容 易氧化的纯金属原料(如Cu、Fe、Ni等金属)，以及主要含难熔金属组分的铜合金旧料。本发 明采用控温-调压工艺熔化铜及铜合金，实现强化铜及铜合金的熔化过程，缩短合金的熔 化周期，提高铜及铜合金的熔化效率；减少铜及铜合金熔化过程的氧化损失、挥发损失、喷 火燃烧损失。采用常压、高温熔化技术熔化纯铜、高熔点纯金属原料及主要含难熔金属组分 的铜合金旧料，在熔化过程中，无需木炭等介质保护，缩短合金基体和难熔元素的熔化期； 当除易熔、易氧化的金属原料外的原料完全熔化后，向熔炉中通入氮气或氩气，将熔炉压力 升高到0. 5-50atm，再根据目标合金所含组元，向金属液中加入熔点比铜低或者易氧化的纯 金属原料，以及主要含易熔易氧化金属组分的铜合金旧料，进行主要含易熔易氧化金属组 分的铜合金旧料原料的熔化，以及低熔点、易熔、易氧化、易挥发合金组元(如锡、锌、磷、镉、 锰、铝、铅等）的快速合金化。在高温加压条件下进行主要含易熔易氧化金属组分的铜合金 旧料原料的熔化和低熔点易氧化的纯金属原料的合金化，能够减少易熔、易挥发组元的挥 发损失，防止易挥发组元(如金属锌、锡等）沸腾、喷火、燃烧，缩短低熔点、易氧化、易挥发合 金组元的熔化期，减少易氧化元素的氧化损失，减少易挥发元素的挥发损失，采用惰性介质 环境消除喷火燃烧损失。
[0018] 根据熔炼使用的铜料和目标合金的化学成分，此步骤有若干种不同情况： 当使用纯铜作为原料时：向熔炼炉中加入纯铜，调整温度至较铜的熔点高出0_200°c ; 待纯铜熔化后，向熔炼炉内加入难熔合金组元；通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到 0. 5-50atm，再向恪炼炉中加入易恪、易氧化合金组元。难恪合金组元是指在目标合金中恪 点大于等于铜且不容易氧化的金属组分(如Fe、Ni等金属组分)，易熔易氧化合金组元是指 在目标合金中恪点比铜低或易氧化的金属组分(如Zn、Mn、Zr、Sn等金属组分)。
[0019] 当使用主要含易熔、易氧化金属组分的铜合金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料 中铜含量低于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入纯铜，升温至较铜熔点高〇°C - 200°C; 当纯铜熔化后，向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炼炉中通入氮气或者氩气，将熔炼炉压 力升高到〇. 5-50atm，再向金属液中加入铜合金旧料，或向金属液中加入铜合金旧料和易 熔、易氧化合金组元。
[0020] 当使用主要含易熔、易氧化金属组分的铜合金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料 中铜含量高于目标合金中铜含量时：升温至较铜熔点高〇°C - 200°C ;向熔炼炉中加入难熔 合金组元；向熔炼炉中通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向金属液中 加入铜合金旧料，或向金属液中加入铜合金旧料和易熔、易氧化合金组元。
[0021] 当使用主要含难熔金属组分的铜合金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量 高于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入铜合金旧料，升温至较铜熔点高〇°C-200°C;向 熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炉中通入氮气或者氩气，将熔炉压力升高到0. 5-50atm， 再向金属液中加入易熔、易氧化合金组元。
[0022] 当使用主要含难熔金属组分的铜合金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量 低于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入纯铜和铜合金旧料，升温至较铜熔点高〇°C - 200°C ;向熔炉中加入难熔合金组元；向熔炼炉中通入氮气或者氩气，将熔炉压力升高到 0. 5-50atm，再向金属液中加入易熔、易氧化合金组元。
[0023] 其他情况不一一赘述，只要遵循易熔、易氧化的金属原料在升压之后加、其它金属 原料在升压之前加的原则即可。其中，根据铜原料和目标铜合金的化学成分，当不需要向熔 炉中加入难熔合金组元时（比如目标合金中不含难熔合金组元等)，只需要把向熔炉中加入 难熔合金组元的步骤省略。
[0024] 当纯铜和/或含难恪合金组元的铜合金旧料和难恪合金组元为反应所必需时，需 要先将纯铜和/或含难熔合金组元的铜合金旧料升温熔化，然后再向熔炉中加入难熔合金 组元。其原因是当纯铜和/或含难熔合金组元的铜合金旧料和难熔合金组元同时加入熔炉 中，再升温熔化，会导致难熔合金组元被氧化。
[0025] 实施例1 HNi65_5 黄铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，将质量百分比为65%的Cu放入 工频炉中熔化，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1130-1180°C)高出100-190°C。待 铜料熔化，向铜液中加入质量百分比为5. 5%的镍，在高温、大气气氛条件下快速熔化金属 镍。待金属镍恪化结束，将炉压调整到5atm，在高温、带压条件下向恪化的铜-镍合金液中 加入质量百分比为32 %的Zn，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1080-1130°C)高出 3-90°C，快速熔化易熔、易氧化的金属锌。通过高温、常压快速熔化铜料和难熔金属镍，通过 密闭环境、保护气氛、高温、高压(控温一调压）快速熔化易熔、易氧化的金属锌。
[0026] 待合金完全熔化、合金化后，将铜液调温至铸造温度1070-1100°C，取样分析。按照 此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：65. 3%的Cu，5. 9%的镍，余量为锌。
[0027] 实施例2 HFe59-1-l 黄铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，将质量百分比为59%的Cu放入 工频炉中熔化，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1130-1180°C)高出50-150°C。待铜 料熔化，向铜液中加入质量百分比为1. 2%的铁和0. 5%的镍，在高温、大气气氛条件下快速 熔化金属铜、铁、镍合金。待金属铜-铁-镍熔化结束，将炉压调整到l〇atm，在高温、带压条 件下向熔化的铜-铁-镍合金液中加入质量百分比为〇. 8%的A1、0. 9%的Μη、0. 9%的Sn、37 %的Zn，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1020-1060°C )高出5-90°C，快速熔化易熔、 易氧化的金属铝、锰、锡、锌。
[0028] 按照此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：59. 6%的Cu，1. 1%的Fe，0. 35% 的Al，0. 69%的Mn，0. 63%的Sn，0. 45%的镍，余量为锌。
[0029] 实施例3 H59黄铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在大气、常压环境下，将质量百分比为59%的Cu放入 工频炉中熔化，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1140-1180°C)高出60-120°C。待金 属铜熔化结束，将炉压调整到15atm，在高温、带压条件下向熔化的铜 液中加入质量百分比 为43%的Zn，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1020-1050°C)高出I-KKTC。快速熔 化易熔、易氧化的金属锌。
[0030] 按照此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：59. 1%的Cu，余量为锌。
[0031] 实施例4 以60%的旧料熔炼HNi65-5黄铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，按照配料成分，将新料中铜 含量的70%的放入工频炉中熔化，熔化温度较现有的常规熔化温度（1130-1180°C)高出 190°C。待铜料熔化，按18:1的比例向铜液中加入镍，在高温、大气气氛条件下快速熔化金 属镍。待金属镍熔化结束，将炉压调整到5atm，在高温、带压条件下向熔化的铜-镍合金液 中加入回炉料旧料，熔化温度较常规熔化温度（1080-1130°C)高出3-90°C，在高温、带压条 件下熔化黄铜合金旧料。待旧料完全熔化，向合金液中，加入新料配料成分质量百分比为32 %的Zn，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1080-1130°C )高出3-90°C，快速熔化易熔、 易氧化的金属锌。
[0032] 待合金完全熔化、合金化后，将铜液调温至铸造温度1070-1100°C，取样分析。按照 此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：65. 9%的Cu，5. 4%的镍，余量为锌。
[0033] 实施例5 BZn 15-20 白铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，将质量百分比为63. 5%的Cu放 入工频炉中熔化，熔化温度较现有技术熔化温度（1130-1180°C)高出50-150°C。待铜料熔 化，向铜液中加入质量百分比为15. 5%的镍，在高温、大气气氛条件下快速熔化金属铜、镍 合金。待金属铜-镍恪化结束，将炉压调整到lOatm，在高温、带压条件下向恪化的铜-镍 合金液中加入质量百分比为23 %的Zn，熔化温度较现有技术熔化温度（1180-12KTC)高出 5-90°C，快速熔化易熔、易氧化的金属锌。
[0034] 按照此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：63%的Cu，15. 3%的镍，余量为 锌。
[0035] 实施例6 BFelO-I-I 白铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，将质量百分比为88%的Cu放入 工频炉中熔化，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1130-1180°C)高出50-150°C。待铜 料熔化，向铜液中加入质量百分比为1. 2%的铁和10. 5%的镍，在高温、大气气氛条件下快速 恪化金属铜、铁、镍合金。待金属铜-铁-镍恪化结束，将炉压调整到〇. 5atm、向炉内通入氮 气保护气氛，在高温、带压、保护气氛条件下向熔化的铜-铁-镍合金液中加入质量百分比 为0. 9%的Mn，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1280-1330°C )高出5-90°C，快速熔化 易氧化的金属锰。
[0036] 按照此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：1. 2%的Fe，0. 79%的Mn，10. 3% 的镍，余量为铜。
[0037] 实施例7 : QCdl青铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，将质量百分比为99%的Cu放入 工频炉中熔化，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1130-1180°C)高出150°C。待铜料熔 化，将炉压调整到12atm，在高温、带压条件下向熔化的铜液中加入质量百分比为1. 2 %的 Cd，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1230-1260°C )高出5-90°C，快速熔化易熔、易氧 化的金属镉。
[0038] 按照此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：1. 1%的镉，余量为铜。
[0039] 实施例8 : QZrO. 2青铜 在炉压可调的工频感应熔炼炉内，在常压、大气环境下，将质量百分比为99. 8%的Cu放 入工频炉中熔化，熔化温度较现有技术的常规熔化温度（1130-1180°C )高出10-50°C。待铜 料熔化，将炉压调整到latm、向炉内通入氩气，形成氩气保护气氛，在高温、带压、保护气氛 条件下向熔化的铜液中加入质量百分比为〇. 28%的Zr，熔化温度较现有技术的常规熔化温 度（1180-1220°C)高出5-90°C，快速熔化易氧化的金属锆。
[0040] 按照此方法所制备的铜合金成分为(质量百分比）：〇. 24%的锆，余量为铜。
【主权项】
1. 一种铜及铜合金控温-调压熔化方法，其特征在于，所述方法步骤包括：根据目标合 金所含组元，向熔炼炉中加入除易熔、易氧化的金属原料外的原料，调整温度至较铜的熔点 高出0-200°C;待原料熔化后，通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向熔 炼炉中加入易熔、易氧化的金属原料。2. 根据权利要求1所述的熔化方法，其特征在于，当使用纯铜作为原料时，向熔炼炉中 加入纯铜，调整温度至较铜的熔点高出0_200°C;当纯铜熔化后，向熔炼炉内加入难熔合金 组元；向熔炼炉内通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向熔炼炉中加入 易熔、易氧化合金组元。3. 根据权利要求1所述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含易熔、易氧化金属组分 的铜合金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量低于目标合金中铜含量时：向熔炼炉 中加入纯铜，升温至较铜熔点高〇°C- 200°C;当纯铜熔化后，向熔炼炉中加入难熔合金组 元；向熔炼炉中通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到〇. 5-50atm，再向金属液中加入铜 合金旧料，或向金属液中加入铜合金旧料和易熔、易氧化合金组元。4. 根据权利要求1所述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含易熔、易氧化金属组分 的铜合金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量高于目标合金中铜含量时：升温至较 铜熔点高〇°C-200°C;向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炼炉中通入氮气或者氩气，将熔 炼炉压力升高到0. 5-50atm，再向金属液中加入铜合金旧料，或向金属液中加入铜合金旧料 和易熔、易氧化合金组元。5. 根据权利要求1所述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含难熔金属组分的铜合 金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量高于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入 铜合金旧料，升温至较铜熔点高〇°C-200°C;向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炉中通入 氮气或者氩气，将恪炉压力升高到〇. 5-50atm，再向金属液中加入易恪、易氧化合金组元。6. 根据权利要求1所述的熔化方法，其特征在于，当使用主要含难熔金属组分的铜合 金旧料作为熔炼原料，且铜合金旧料中铜含量低于目标合金中铜含量时：向熔炼炉中加入 纯铜和铜合金旧料，升温至较铜熔点高〇°C-200°C;向熔炼炉中加入难熔合金组元；向熔炼 炉中通入氮气或者氩气，将熔炉压力升高到0. 5-50atm，再向金属液中加入易熔、易氧化合 金组元。
【专利摘要】本发明涉及一种铜及铜合金控温-调压熔化方法，步骤包括：根据目标合金所含组元，向熔炼炉中加入除易熔、易氧化的金属原料外的原料，调整温度至较铜的熔点高出0-200℃；待原料熔化后，通入氮气或者氩气，将熔炼炉压力升高到0.5-50atm，再向熔炼炉中加入易熔、易氧化的金属原料。使用本发明，强化铜及铜合金的熔化过程，缩短化料周期，提高熔化生产效率；降低合金熔化期氧化损失、挥发损失、消除喷火燃烧损失；取消木炭覆盖，减少木炭消耗20-25kg/t铜；可以减少环境污染，改善劳动环境，取消环保设备投资和场地占用，降低固定资产投资和收尘设备运行费用。
【IPC分类】C22C9/00, C22C1/02
【公开号】CN104894413
【申请号】CN201510178755
【发明人】贺永东, 孙郅程
【申请人】新疆大学, 陕西理工学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月16日
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