Proses peleburan khas tembaga murni dan paduan tembaga untuk pengecoran, termasuk tembaga murni, kuningan, perunggu
1. Peleburan tembaga murni
(1) Panaskan wadah terlebih dahulu hingga berwarna merah tua, lalu tambahkan lapisan arang kering atau bahan penutup (boraks 63% + pecahan kaca 37%) dengan ketebalan sekitar 30-50cm di dasar wadah. Kemudian tambahkan bahan sisa, balok dan batangan sisa secara berurutan, dan terakhir tambahkan tembaga elektrolitik.
(2) Unsur paduan tambahan dapat ditempatkan di atas kompor untuk pemanasan awal. Dilarang keras menambahkan bahan dingin ke dalam logam cair. Muatan harus sering dipindahkan selama seluruh proses peleburan untuk mencegah terjadinya bridging.
(3) Naikkan suhu hingga paduan meleleh sepenuhnya. Setelah paduan meleleh sepenuhnya dan suhu mencapai 1200-1220 derajat, 0.3%-0.4% berat cairan paduan ditambahkan untuk mendeoksidasi tembaga fosfor. Reaksi berikut terjadi antara fosfor dan tembaga oksida: 5Cu2O+2P=P2O5+10Cu dan Cu2O+P2O5= 2CuPO3, gas fosfor pentoksida yang dihasilkan keluar dari paduan, tembaga fosfat dapat mengapung di permukaan cairan, dan terak dihilangkan, sehingga mencapai tujuan deoksidasi. Pengadukan terus menerus diperlukan selama proses deoksidasi.
(4) Terakhir, terak dikeluarkan dari tungku, dan suhu penuangan cairan paduan umumnya 1100-1200 derajat.
2. Peleburan kuningan
Paduan berbahan dasar tembaga dengan unsur paduan utama seng adalah kuningan yang terbagi menjadi dua kategori yaitu kuningan biasa dan kuningan khusus. Kuningan biasa adalah paduan biner yang terdiri dari tembaga dan seng, terutama digunakan untuk pemrosesan tekanan. Kuningan khusus dibuat dengan menambahkan unsur paduan lainnya (seperti silikon, aluminium, mangan, timbal, besi, nikel, dll.) ke kuningan biasa. Kuningan cor sebagian besar adalah kuningan khusus.
(1) Bahan paduan dan persyaratan muatan logam. Dalam komposisi kimia paduan tembaga, karena banyaknya variasi komponen utama, dalam proses perhitungan bahan, bahan yang tepat harus dipilih berdasarkan persyaratan kinerjanya. Komposisi kimia paduan harus mematuhi GB1176-87. Bahan-bahan dari beberapa bahan peleburan kuningan yang umum digunakan tercantum pada Tabel 1.
Bahan tungku harus kering dan bersih, dan segala kotoran atau karat harus dibersihkan dengan meniup pasir.
(2) Rasio muatan Menurut praktik pengecoran umum, komposisi material baru harus lebih besar dari atau sama dengan 30% dari total berat muatan, dan material daur ulang harus kurang dari atau sama dengan 70%. Namun, dalam produksi sebenarnya, kami menganggap paduan tembaga memiliki banyak bahan daur ulang. Ketika persentase massa bahan daur ulang lebih besar atau sama dengan 90% proporsi bahan tungku, kualitas peleburan masih sangat baik. Analisis spektrum kimia membuktikan komposisi coran memenuhi syarat. Jika terdapat banyak bahan daur ulang, perlu diperhatikan apakah pengotor pada paduan melebihi standar.
(3) Persiapan sebelum peleburan ① Persiapan muatan logam: Muatan daur ulang adalah pengecoran bekas, penuangan riser, dan ingot yang dilebur kembali dengan merek yang sama, yang harus memiliki komposisi kimia yang jelas. Sebelum memasuki tungku, peniupan pasir digunakan untuk menghilangkan kotoran permukaan, dan tungku dimuat setelah pemanasan awal (kumpulan pertama lelehan tungku dingin dapat dipanaskan terlebih dahulu dengan tungku); tembaga elektrolitik adalah pasir yang ditiup untuk menghilangkan kotoran, dan setelah pemanasan awal pada suhu 500-550 untuk menghilangkan kelembapan, (Batch pertama lelehan tungku dingin dapat dipanaskan terlebih dahulu dengan tungku; elemen logam murni dapat dipanaskan terlebih dahulu di tungku sebelum memasuki tungku.Ukuran maksimum muatan logam tidak boleh melebihi 1/3 diameter wadah, dan panjangnya tidak boleh melebihi 4/5 kedalaman wadah. ② Persiapan wadah dan peralatan serta peralatan peleburan: Wadah harus bebas dari retakan dan kerusakan lain yang mempengaruhi keselamatan sebelum digunakan. Wadah baru harus dipanaskan secara perlahan pada suhu rendah untuk mencegah retak; permukaan bagian dalam wadah lama Bersihkan terak; jenis paduan peleburan, wadah harus dilebur dengan rangkaian paduan yang sama sebelum peleburan dan dicuci; batang pengaduk yang terbuat dari bahan tahan api dan grafit harus dibersihkan secara menyeluruh dari sisa cat dan karat, dan dilapisi dengan lapisan bahan tahan api atau diterapkan. cat, lalu keringkan dan sisihkan untuk digunakan; cetakan ingot harus dibersihkan secara menyeluruh sebelum digunakan, dan dipanaskan terlebih dahulu hingga 100-150 derajat setelah mengaplikasikan cat untuk digunakan.
(4) Persiapan bahan penutup dan fluks ①Arang harus dimasukkan ke dalam oven pemanggang yang tertutup rapat dan dipanggang pada suhu tidak kurang dari 800 derajat selama 4 jam. Ini harus dicegah agar tidak menyerap kelembapan saat siap digunakan. ②Bahan penutup terdiri dari 63% boraks dan 37% pecahan kaca. Arang kering juga bisa digunakan sebagai bahan penutup. Bahan penutup memerlukan pengeringan dan pembuangan kotoran.
(5) Proses peleburan paduan
① Panaskan wadah terlebih dahulu hingga berwarna merah tua, dan tambahkan arang setebal 20-40cm di bagian bawah.
②Tambahkan tembaga elektrolitik, panaskan dan lelehkan dengan cepat, lalu tambahkan paduan antara dengan urutan pertama dengan titik leleh tertinggi dan kemudian dengan titik leleh terendah (jika ada yang ditambahkan), dan terakhir tambahkan kembali ke muatan tungku, dan tambahkan arang pada saat yang sama untuk memastikan bahwa tingkat cairan paduan tidak terkena udara.
③ Peleburan kuningan umumnya juga memerlukan deoksidasi. Setelah semua tembaga meleleh, tembaga fosfor (dihitung sebagai P menyumbang 0.04%-0.06% dari berat tembaga cair) ditambahkan ketika suhu mencapai 1150-1200 derajat untuk deoksidasi. Setelah perbandingan praktis antara deoksidasi dan non-deoksidasi, kualitas permukaan coran terdeoksidasi lebih baik dibandingkan tanpa deoksidasi.
④Tambahkan elemen paduan sesuai dengan persyaratan komposisi setiap tingkat paduan: tambahkan paduan utama aluminium-tembaga pada derajat 1100-1120, tambahkan seng murni dan aluminium murni secara bertahap pada suhu 1100-1150 selama pemadaman listrik dan aduk. Saat melelehkan silikon kuningan, silikon harus ditambahkan terlebih dahulu dan kemudian seng; saat melelehkan kuningan timbal, seng harus ditambahkan terlebih dahulu, baru kemudian timbal. Suhu penambahan unsur seng harus dikontrol. Jika suhu turun setelah penambahan seng, daya dapat disalurkan sebagai perantara. Ketika suhu cairan paduan lebih tinggi dari 1200 derajat, penambahan seng tidak diperbolehkan.
⑤ Keluarkan terak dari tungku, sesuaikan cairan paduan dengan suhu yang disyaratkan oleh kartu proses pengecoran, dan segera keluarkan dari tungku untuk dituang. Temperatur penuangan paduan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kinerja pengecoran. Suhu tungku umum adalah ZCuZn38: 1100-1130 derajat; ZCuZn40Pb2: 1080-1100 derajat; ZCuZn31Al2: 1120-1140 derajat; ZCuZn16Si4: 1100-1140 derajat .
⑥ Ketika dua tingkat paduan yang berbeda dilebur dan komposisi kimianya terpengaruh, tungku harus dicuci di antara keduanya. Misalnya menggunakan wadah dan peralatan yang telah digunakan untuk melebur aluminium perunggu untuk melelehkan perunggu timah, dan wadah serta peralatan tersebut harus mengandung aluminium. Meskipun aluminium merupakan komponen berkualitas dalam perunggu aluminium, ia merupakan unsur yang paling berbahaya dalam perunggu timah. .
Coran yang memenuhi syarat dapat diperoleh setelah paduan tembaga umum dideoksidasi. Namun, aluminium perunggu, aluminium kuningan, perunggu silikon, dll. mudah teroksidasi untuk membentuk oksida dengan titik leleh tinggi Al2O3 dan SiO2, menyebabkan coran membentuk inklusi terak, yang perlu dihilangkan dengan pemurnian. Bahan pemurnian yang umum digunakan meliputi: natrium klorida dengan rasio massa 60% +40% kriolit atau 20% kriolit +20% fluorit +60% natrium fluorida, dll.
3. peleburan perunggu
Perunggu cor dapat dibedakan menjadi perunggu timah dan perunggu bebas timah menurut komposisinya. Perunggu timah merupakan paduan berbahan dasar tembaga dengan timah sebagai unsur paduan utamanya. Ini memiliki ketahanan aus yang baik, ketahanan korosi, kekuatan dan plastisitas yang baik. Perunggu bebas timah termasuk perunggu aluminium, perunggu timbal, perunggu silikon, dll., yang mengandung unsur utama berbeda. Misalnya, aluminium perunggu adalah paduan berbahan dasar tembaga dengan aluminium sebagai unsur paduan utamanya.
(1) Bahan paduan dan persyaratan muatan logam. Bahan-bahan untuk peleburan beberapa paduan perunggu yang umum digunakan tercantum pada Tabel 2.
Persyaratan: Diperbolehkan menambahkan {{0}}.7% ~ 0.9% Ni dan 0.3% ~ 0.4% Mn ke dalam paduan ZCuAl10Fe3 untuk meningkatkan sifat mekanik dari paduan tersebut.
(2) Rasio muatan tungku: Proporsi material baru harus lebih besar atau sama dengan 30% dari total berat muatan tungku, dan material daur ulang harus kurang dari atau sama dengan 70%.
(3) Persiapan sebelum peleburan Persiapan sebelum peleburan perunggu sama dengan persiapan peleburan kuningan. Arang harus dimasukkan ke dalam oven pemanggang tertutup dan dipanggang pada suhu tidak kurang dari 800 derajat selama 4 jam. Ini harus dicegah agar tidak menyerap kelembapan saat siap digunakan. Abu jerami harus digiling menjadi bubuk, menghilangkan kelembapannya, dan dikeringkan secara menyeluruh. Perhatikan ketahanan lembab sebelum digunakan. Bahan penutup memerlukan pengeringan dan pembuangan kotoran.
(4) Proses peleburan paduan Ada banyak jenis perunggu cor. Hanya beberapa paduan khas yang dibahas di sini. Paduan tembaga lain dengan jenis yang sama dapat digunakan sebagai referensi.
Peleburan ZCuSn10Pb1 dan ZCuPb10Sn10: ① Panaskan wadah terlebih dahulu hingga berwarna merah tua, dan tambahkan arang setebal 20cm-40cm di bagian bawah. ②Tambahkan tembaga elektrolitik, panaskan dan lelehkan dengan cepat, lalu tambahkan bahan daur ulang, dan tambahkan arang pada saat yang sama untuk memastikan tingkat cairan paduan tidak terkena udara. ③Setelah muatan yang dikembalikan meleleh, tambahkan tembaga fosfor (umumnya 0,5% dari berat muatan, dan semua tembaga fosfor yang digunakan saat melelehkan perunggu timah fosfor dapat ditambahkan). ④Tambahkan seng, timah, dan timbal secara berurutan (sesuai bahan). Setelah muatan sebelumnya benar-benar meleleh, tambahkan muatan berikutnya dan aduk terus cairan paduan. ⑤Sesuaikan suhu cairan paduan antara 1100-1150 derajat. ⑥ Keluarkan terak dari tungku, tambahkan tembaga fosfor (umumnya 0,1% dari berat muatan), deoksidasi, aduk rata, dan taburkan lapisan abu jerami pada permukaan cairan paduan, dan sesuaikan cairan paduan ke suhu yang dibutuhkan oleh kartu proses pengecoran (biasanya 1130 -1180 derajat ), lalu segera tuangkan keluar dari tungku.
Peleburan ZCuAl10Fe3 dan ZCuAl10Fe3Mn2: ① Jangan gunakan cawan lebur yang telah melelehkan paduan lain untuk melelehkan kedua paduan tersebut. ② Panaskan wadah hingga berwarna merah tua dan tambahkan fluks yang telah disiapkan. (Komposisi fluks: kriolit 20% (persentase massa), natrium fluorida 60%, kalsium fluorida 20%). ③Tambahkan lembaran baja tipis rendah karbon yang dipanaskan hingga sekitar 200 derajat dan bahan daur ulang pada saat yang sama, aduk paduan setelah meleleh, dan naikkan suhu hingga 1150-1180 derajat . ④Tambahkan 0,3% tembaga fosfor berdasarkan berat paduan untuk deoksidasi, dan tambahkan fluks. ⑤Tambahkan aluminium murni dan mangan murni (sesuai bahan) yang dipanaskan hingga 200 derajat secara bertahap. Setelah setiap batch ditambahkan, tekan dengan batang pengaduk agar cepat meleleh, dan aduk terus agar bahannya seragam, ** Terakhir, sesuaikan suhu cairan paduan antara 1120-1220 derajat . ⑥Tutup terak dengan abu jerami, sesuaikan suhu paduan sesuai dengan kartu proses pengecoran (biasanya 1160-1200 derajat), lalu segera sesuaikan proses pengecoran.
4. Tindakan Pencegahan Keamanan
Keselamatan produksi merupakan kebutuhan dasar dalam industri pengecoran. Peleburan tembaga murni dan paduan tembaga harus:
(1) Operator harus mengenakan peralatan pelindung, menjaga kebersihan tempat kerja, dan tidak membiarkan air atau kotoran menumpuk.
(2) Sebelum menyalakan tungku, periksa apakah peralatan yang digunakan masih utuh. Jika ada faktor yang tidak aman, faktor tersebut harus dihilangkan tepat waktu.
(3) Pemanasan awal hanya dapat dilakukan setelah pemeriksaan menyeluruh dan dipastikan bahwa tidak ada bahan peledak atau bahan berbahaya di dalam muatan.
(4) Alat peleburan dan penuangan, seperti batang pengaduk, sendok besi, alat penghilang terak, dll., tidak boleh bersentuhan dengan cairan paduan tanpa pemanasan awal.
(5) Sisa cairan paduan pada saat penuangan harus dituangkan ke dalam cetakan ingot yang sudah dipanaskan sebelumnya dan tidak boleh dituangkan langsung ke tanah atau dituangkan kembali ke dalam tungku.
5． Beberapa hal yang harus diperhatikan pada saat peleburan
(1) Waktu leleh harus dikontrol. Waktu dari awal peleburan sampai akhir peleburan (paduan keluar dari tungku) disebut waktu peleburan. Lamanya waktu peleburan tidak hanya akan mempengaruhi produktivitas, tetapi juga secara signifikan mempengaruhi kualitas bagian cor. Karena waktu leleh meningkat, laju pembakaran unsur paduan meningkat dan kemungkinan penyerapan gas meningkat. Oleh karena itu, pekerjaan peleburan harus diselesaikan dalam waktu sesingkat mungkin. Jika memungkinkan, suhu pemanasan awal muatan harus ditingkatkan sebanyak mungkin, dan pengoperasiannya harus ringkas dan cepat.
(2) Batang pengaduk yang digunakan untuk peleburan harus berupa batang karbon. Unsur-unsur tertentu dalam paduan tembaga, seperti besi dan timbal, ada dalam bentuk campuran mekanis ketika dicairkan. Ada juga beberapa elemen yang cenderung menghasilkan segregasi dan stratifikasi berat jenis karena kepadatan yang berbeda. Praktek telah membuktikan bahwa unsur-unsur ini dapat dengan mudah menyebabkan komposisi kimia yang tidak memenuhi syarat dan sifat mekanik yang tidak memenuhi syarat selama proses peleburan dan penuangan. Untuk mengatasi fenomena ini, kita harus menggunakan pengadukan, yang merupakan bagian tak terpisahkan dalam peleburan dan penuangan. Namun, pengadukan umumnya tidak diperlukan selama pengukuran suhu dan pendinginan. Komposisi bahan pengaduk yang digunakan umumnya grafit. Hal ini dikarenakan jika digunakan bahan pengaduk lain seperti batang besi, maka batang besi tersebut akan meleleh selama proses pengadukan sehingga mempengaruhi komposisi kimia paduannya. Pada saat yang sama, jika batang besi dipanaskan terlebih dahulu pada suhu yang lebih tinggi di dalam tungku atau waktu pengadukan lebih lama, oksida pada batang besi akan masuk ke dalam cairan paduan dan menjadi pengotor; jika batang besi dipanaskan terlebih dahulu pada suhu yang lebih rendah, paduan akan diaduk selama pengadukan. Untuk menempel pada batang besi, hal ini dapat diamati dalam produksi.
(3) Masalah penggunaan bahan penutup selama peleburan. Untuk peleburan paduan tembaga, jumlah bahan penutup umumnya: 0.8%-1.2% dari berat muatan bila menggunakan kaca dan boraks, karena ketebalan lapisan penutup harus dipertahankan pada 10- 15cm; bila menggunakan arang, dosisnya sekitar 0,5%-0,7% dari berat muatan, dan ketebalan lapisan penutup harus dijaga pada 25-35cm. Waktu pelepasan bahan penutup umumnya dilakukan sebelum penuangan. Jika dilakukan terlalu dini akan meningkatkan oksidasi dan penyerapan udara pada paduan tembaga. Jika arang digunakan sebagai bahan penutup dan efek pemblokiran teraknya baik, maka bahan penutup tidak perlu dihilangkan, sehingga juga dapat berperan sebagai pemblokir terak selama proses penuangan, dan efeknya lebih ideal.
