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摘要：铅黄铜铸锭中非金属夹杂物的含量和分布是反映铅黄铜熔体冶金质量的一个重要标志，夹杂物的存在会破坏铅黄铜基体的连续性，降低铅黄铜材料的塑性和韧性，恶化产品表面质量和工艺性能。如何有效的去除铅黄铜炉水中非金属夹杂物的含量是水平连铸铅黄铜铸锭重点解决的问题。本文主要介绍如何有效地去除炉水中含有的夹渣。
关键词：工频感应熔炼炉；比重差作用；浮选法；造渣剂
德国OTTO-JUNKER工频无芯感应炉熔炼金属原理是：感应线圈通交变电流时产生交变磁通，此磁通交链着无芯炉坩埚中的金属炉料，于是在炉料中引起感应电动势，由于炉料是导体，呈闭合回路，在该电动势下产生很强的电流，又由于电流的趋表效应，强大的电流沿炉料表层流过，产生大量的焦耳热，从而使炉料熔化，无芯炉发热源感应线圈在热能传递时由炉壁四周向中间传递，整个炉体都受热传递，同时无芯炉通电时产生的电磁场具有搅拌作用，适合加入黄铜屑等细小废料。铅黄铜在原料配料时要求竟可能的使用黄铜屑和返回料，从而降低成本。返回料中含有大量的油污和杂质，在熔化过程中易产生气体以及大量炉渣，铜水在保温状态下温度约为950℃，此温度下铜水粘稠度很高，铜水内的炉渣与铜水混合在一起难以析出，转注前将温度升高至喷火温度（1030—1100℃）时，铜水的粘稠度降低，绝大部分炉渣将会夹杂着铜水析出表面，但剩余部分细小炉渣仍然夹杂在铜水中，细小炉渣夹杂于铜水中不易分离出来，导致后续生产铅黄铜铸锭时，铸锭中可能夹渣；同时由于铜水的粘稠性，炉渣内包裹着一定量的铜水，炉渣含铜量高，一方面造成原料很大的浪费，另一方面炉渣含铜量高、炉渣比重大，增加工人的劳动强度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如何能够有效的去除铜水中含有的细小杂质，将细小杂质与铜水分离开成为水平连铸铅黄铜铸锭重点解决的问题。
改进前铅黄铜除渣工艺采用浮选法，在炉料熔化完成后，进行升功率升温搅拌，铜水表面有一定量的炉渣浮出，继续升温达到铅黄铜喷火温度，待喷火3次后静置10分钟左右，观察铜水颜色为深红色，进行扒渣、转注。此工艺依据的原理是：铅黄铜溶液中杂渣的密度小于铅黄铜溶液，升温后上浮，固体夹杂颗粒在液体中上浮速度服从Stokes定律：v=[2（ρ—ρ0）r2/9η]·g。式中v为粒子的沉降速度，p和p0分别为球形粒子与介质的密度，r为粒子的半径，η为介质的黏度，g为重力加速度。由该定律可知炉渣上浮速度与炉水黏度有关，铅黄铜铜液温度低时，黄铜炉水黏度大，夹渣不易上浮，升温能够降低炉内铜水黏度，使炉渣容易上浮；升温到喷火温度，大量的锌蒸汽从炉水内部蒸发出来，蒸发的锌蒸同时将铜液中的Cu2O等氧化物给还原，同时，锌蒸汽既带走了炉水内的气体，也吸附炉水中的夹渣将夹渣带出；静置使炉内铜水在电磁力的作用下不停地进行搅拌，在搅拌过程中伴随着炉渣和气体上浮，起到除渣作用。
但炉内铜水仍然有一小部分细微杂渣，由于铜水的粘稠性，这部分细微杂渣溶解在铜水中难以通过上述的铅黄铜除渣工艺升温、静置法除去，这一小部分细小杂物溶解与铜水中，可能导致铸锭中含有分散的细微夹杂，从而影响铅黄铜铸锭质量。
改进后工艺在炉料熔化后加入造渣剂，用捞渣瓢对造渣剂进行搅拌，再进行升功率升温搅拌，铜水表面有一定量的炉渣浮出，继续升温达到铅黄铜喷火温度，待喷火3次后静置10分钟左右，观察铜水颜色为深红色，进行扒渣、转注。造渣剂溶剂在熔炼温度下的密度小于金属液而浮在金属液上层，造渣剂溶剂加在熔池表面时，上层的夹渣与造渣剂接触，发生吸附、溶解或化合作用而进入溶剂中。这时与造渣剂接触的薄层铜水较纯，其密度比含夹渣的铜水密度大而向下运动。与此同时，含夹渣较多的下层铜水上升与造渣剂接触，其中的夹渣不断地与溶剂发生吸附、溶解或化合作用而进入溶剂中。这一过程一直进行到整个熔池内铜水中的夹渣几乎被溶剂吸收为止。同时，造渣剂中含有的微量元素与铜水反映，促进铜水生核和改变晶体生长、细化基体相、改善其形态和分布状况，发生变质作用。造渣剂后能够有效地对黄铜液进行充分的提炼、除气、除渣、吸附以及除去Fe、Al、Sn、Ni、S等在铸锭中形成的硬脆相和夹渣物，洁净了铅黄铜铜液。造渣剂内成份能够抑制晶粒长大，晶粒细化作用明显，以便于溶液在进入保温炉后铸造铸锭时中心部分等轴晶区更可能的增大，而外部激冷晶、柱状晶区面积减小，有利于铸锭的加工变形，提高了铅黄铜铸锭的机械性能和表面质量，改善了铸锭内部的金相组织结构。
加入造渣剂的炉渣和未加入造渣剂的炉渣进行对比发现：
1、未加入造渣剂炉渣中含有有块状炉渣，捻出待冷却后，用锤将块状炉渣敲碎，发现炉渣内包裹着粗大的铜颗粒，粉末状的炉渣颗粒比较大，炉渣比重比较大，
2、加入造渣剂后，炉渣大部分成灰白色粉末状，颗粒比较细小，小部分凝结在一起的块状炉渣，用锥子敲时很容易敲碎，成粉末状，炉渣中几乎不含有未熔化的铜颗粒，炉渣比重比较小，
上述说明加入造渣剂后发现，溶液中含有的杂质明显减少，铸锭内部含有的细小夹杂基本消除，铜水表面的浮渣松散、比重轻、容易扒渣，减少炉渣中的含铜量，降低金属损耗，提高经济价值，同时也减轻了工人的劳动强度。对铜液进行分析检测，未发现带入任何铅黄铜限制的杂质。
参考文献
[1]、陈存中，有色金属熔炼与铸锭【M】.北京：冶金工业出版社，2008
论文作者:刘坤
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/7
标签：炉渣论文; 黄铜论文; 铸锭论文; 炉料论文; 细小论文; 水中论文; 温度论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;