一種黃銅熔煉裝置的製作方法
2023-09-21 08:43:05
本實用新型涉及有色金屬熔煉技術領域，具體涉及一種黃銅熔煉裝置。
背景技術：
黃銅是由銅和鋅組成的「合金」，只包含銅、鋅兩種成分的黃銅稱為普通黃銅，如果摻雜有其他元素則稱為特殊黃銅，如摻雜有鉛、錫、錳、鎳、鐵或矽等。黃銅具有較強的耐磨性能，特殊黃銅則強度高、硬度大、耐化學腐蝕性強、良好的切屑加工性能和機械性能。黃銅在很多領域都得到了廣泛的應用，例如可用於熱交換器和冷凝器、低溫管路、海底運輸管、耐壓設備等。
銅在熔煉的過程中，容易氧化和吸氣。因此，現有技術中，在熔煉銅合金時通常會設置空氣隔離、脫氧處理、除氣處理等工藝。其中，空氣隔離通常是用木炭、碎玻璃、蘇打和硼砂等熔劑覆蓋銅合金表面，使之與空氣隔離。在脫氧處理中，為了防止銅氧化生成極易降低材料塑形的Cu2O，在熔煉普通黃銅和鋁青銅以外的銅合金時，需採用含磷(8－14)％的磷銅駝羊，即用磷將Cu2O中的Cu還原。對於普通黃銅等，則由於Zn本身就是脫氧劑，不需要另加脫氧劑，這樣則導致普通黃銅熔煉時，往往忽視掉了引入黃銅中的氧。在除氣處理中，通常採用沸騰法除氣，因為Zn的沸點為907℃，在高於907℃的溫度下熔煉時，Zn蒸汽泡的逸出會將液態黃銅中的氣體帶出。
上述現有技術存在的問題在於，由於是在空氣環境進行熔煉，因此不可避免的會存在氧化的問題。尤其是對於普通黃銅，由於Zn更易吸氧，因此不但會導致黃銅成分發生變化，而且從根本上也不能解決氧化的問題。
考慮到現有技術中在熔煉黃銅中存在氧化問題，可以考慮從熔煉裝置上進行改進，以便從根本上避免黃銅在熔煉過程中所帶來的氧化等問題。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本實用新型提供一種黃銅熔煉裝置，以解決現有技術中存在黃銅熔煉過程中容易導致的氧化問題。
為了解決以上技術問題，本實用新型提供一種黃銅熔煉裝置，包括：
密閉箱體，包括箱本體和箱蓋體；
設置在所述密閉箱體內的熔煉爐，用於熔煉黃銅；
與所述密閉箱體連通的抽真空裝置，用於在所述密閉箱體內形成真空環境；
與所述熔煉爐連通的保溫爐，用於盛放從所述熔煉爐排出的黃銅。
優選的，所述抽真空裝置的入口設置在所述箱本體的上部。
優選的，所述抽真空裝置包括依次連通的冷卻裝置、過濾裝置和真空泵，所述冷卻裝置與所述密閉箱體連通。
優選的，所述黃銅熔煉裝置還包括設置在所述熔煉爐上方的機械攪拌裝置。
優選的，所述機械攪拌裝置包括攪拌槳葉、控制所述攪拌槳葉上下移動的控制單元。
優選的，所述保溫爐設置在所述密閉箱體內部。
優選的，所述保溫爐設置有接晶器。
優選的，還包括排渣管道，所述排渣管道的進料端設置在所述熔煉爐的上部。
優選的，在箱蓋體上還設置有人工攪拌裝置。
本實用新型提供一種黃銅熔煉裝置，與現有技術相比，本實用新型提供了一個密閉箱體作為整體的反應空間，然後將熔煉爐放置在所述的密閉空間中，密閉空間則連通有抽真空裝置。這樣，在熔煉黃銅的過程中，通過所述的抽真空裝置為所述的密閉空間提供真空環境，去除或降低空氣成分，有助於防止或減少黃銅氧化。與直接在大氣環境中熔煉相比，真空環境中熔煉的黃銅的含氧量和含氫量顯著降低，黃銅的密度和性能都得到了顯著的提高。
附圖說明
圖1為本實用新型提供的黃銅熔煉裝置的一種實施方式示意圖；
圖2為本實用新型提供的黃銅熔煉裝置的又一種實施方式示意圖。
具體實施方式
請參見圖1，為本實用新型提供的黃銅熔煉裝置的一種實施方式的示意圖。按照本實用新型，所述的黃銅熔煉裝置包括密閉箱體11，所述密閉箱體包括箱蓋體11a和箱本體11b。密閉箱體11採用本領域技術人員熟悉的材質如不鏽鋼製成。對於密閉箱體11的形狀本實用新型並無特別的限制；在本實施方式中，箱蓋體11a為弧面狀，在箱本體11b內設置有熔煉爐12，所述熔煉爐12用於熔煉黃銅，熔煉爐12的頂部與箱蓋體11a預留一部分空間11c。與所述密閉箱體11連通有抽真空裝置13，所述抽真空裝置13的入口設置在熔煉爐12上部靠近箱本體11b上部的位置上，也可以設置在箱蓋體11a上。這樣，當啟動抽真空裝置13後，在密閉箱體11內形成真空環境，將密閉箱體11及熔煉中產生的所有氣體排出，尤其是可以排出空氣中的氧成分，防止氧汙染黃銅合金。
本實用新型所述的黃銅熔煉裝置，可以用於冶煉普通黃銅，也可以冶煉特殊黃銅，如鉛黃銅等，對此本實用新型並無特別的限制。
所述的抽真空裝置13可以包括依次連通的冷卻裝置13a、過濾器13b、真空泵13c；冷卻裝置13a再與所述密閉箱體11連通，冷卻裝置13a可以使用本領域技術人員熟知的冷卻油進行冷卻。在熔煉的過程中，開啟抽真空裝置13後，將密閉箱體11內的高溫氣體抽送到冷卻裝置13a進行冷卻，經過冷卻後的氣體再經由過濾裝置13b進行過濾，去除其中的雜質，然後由真空泵13c將冷卻後的氣體抽走；在箱體11內形成真空環境。對於真空泵的數量，本實用新型並無特別的限制，可以根據真空度的需要進行設置，在本實施方式中，設置有三個串聯連通的真空泵；多個真空泵的連通方式也不限於串聯，也可以根據實際需要設置有並聯或者串聯和並聯混合的結構。
按照本實用新型，在所述箱蓋體上，設置有機械攪拌裝置15，所述機械攪拌裝置採用豎直的方式安裝在正對著熔煉爐頂部的位置上。在本實施方式中，機械攪拌裝置15包括一個可以豎直上下活動的攪拌槳葉15a，及控制攪拌槳葉上下移動的控制單元(未示出)，攪拌槳葉15a設置成上下活動的目的在於:可以根據工藝要求進行調整其位置，即當需要對熔融的黃銅進行攪拌時，將攪拌槳葉15a向下調整到熔融的黃銅內部；當不需要對熔融的黃銅進行攪拌時，將攪拌槳葉15a向上調整到遠離熔融的黃銅的上部位置上。按照本實用新型，在對熔煉黃銅的過程中，為了方便排渣，在箱蓋體進一步設置有伸入到密閉箱體內的人工攪拌棒14，設置人工攪拌棒14的目的在於可以通過手工的方式對熔融的黃銅進行攪拌，尤其對攪拌機械裝置15攪拌不到的位置。
按照本實用新型，在所述箱蓋體11a上，進一步設置有原料加入口11d，原料加入口通過原料加入閥進行控制開閉，從所述原料加入口11d內向熔煉爐中添加黃銅原料，如黃銅碎渣等。如果不需要添加原料，則保持原料加入閥的關閉狀態，以在內部形成或保持密閉空間。為了方便觀察熔煉爐中的情況，在所述箱蓋體11a上，進一步設置有至少一個觀察孔11e，觀察孔設置有透明或透明的耐高溫玻璃，可以觀察爐內的反應狀況。對於觀察孔的數量，本實用新型並無特別的限制，可以為一個或者多個。按照本實用新型，箱蓋體11a和箱本體11b可以設置成雙層殼體。
按照本實用新型，熔煉爐可以使用本領域技術人員熟知的用於熔煉黃銅的反應爐，如電加熱的工頻爐等，對此本實用新型並無特別的限制。在熔煉爐的上部位置，設置有出渣口16，出渣口16通過出渣管道連通到密閉箱體的外部，並且設置有渣口閥；當需要排渣的時候，打開渣口閥，從熔煉爐中排出廢渣。當不需要排渣時，關閉渣口閥，在箱體內部形成密閉空間。
按照本實用新型，所述的黃銅熔煉裝置進一步設置有保溫爐17，保溫爐17的作用在於把熔煉好的熔融黃銅排出進行保溫，保溫爐設置有接晶裝置18，用於形成銅錠。保溫爐17設置在靠近熔煉爐下面的位置上。在本實施方式中，保溫爐17和接晶器均設置在了密閉箱體11內，接晶器的出口設置在密閉箱體11外側。保溫爐17和熔煉爐通過出料管連通，在出料管上設置有出料閥門，用於控制出料。
圖2為本實用新型提供的黃銅熔煉裝置的第二種實施方式的示意圖，與圖1第一種實施方式的區別在於，在本實施方式中，保溫爐和接晶器均設置在了密閉箱體的外側，也能夠實現本實用新型。
以下描述本實用新型提供的黃銅熔煉裝置的工作方法，取含銅：鋅比例約為9:1左右的黃銅渣、黃銅碎屑從原料加入口中加入到熔煉爐中進行熔化，並在熔融黃銅表面覆蓋一層木炭，木炭的用量為每噸銅3-5kg，向熔融黃銅中加入Cu－P中間合金脫氧，加入量為銅合金液質量百分比的0.03-0.05％。待加入的中間合金融化後，將熔融黃銅溫度優選調整到1050-1220℃之間，在本例中控制在1180-1220℃之間，用高純氮氣或者氬氣作為載氣，向熔融黃銅中吹入黃銅精煉劑，精練劑組成為50％的矽砂、40％的純鹼、6％的冰晶石，精煉劑的加入量為1.5-2kg/噸黃銅，清除熔融黃銅中的氧化夾雜，氣體吹煉時間為3-5分鐘。
開啟攪拌裝置和抽真空裝置，控制密閉箱體內的真空度為0.02MPa，並攪拌時間為2小時。
排出熔融黃銅表面的渣，然後取樣分析，待合金成分符合標準要求後，將熔融黃銅升溫至優選1050-1220℃，在本例中控制在1180-1220℃之間，出爐到保溫爐，然後用接晶器進行接晶。測得黃銅中含氧量為6-10ppm，含氫量為1-3ppm，黃銅含量為99.97％以上。
當然，根據實際需要，上述過程中的具體參數可以相應調整。
與現有技術相比，本實用新型提供了一個密閉箱體作為整體的反應空間，然後將熔煉爐放置在所述的密閉空間中，密閉空間則連通抽真空裝置。這樣，在熔煉黃銅的過程中，通過所述的抽真空裝置為所述的密閉空間提供真空環境，去除或減少空氣成分，有助於防止或減少黃銅氧化。與直接在大氣環境中熔煉相比，真空環境中熔煉的黃銅的含氧量和含氫量顯著降低，黃銅的密度和性能都得到了顯著的提高。
以上僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。