[发明专利]一种废杂铜水平连铸生产铜棒的添加剂组合物及其添加方法

说明书

技术领域

本发明涉及水平连铸生产铜棒添加剂组合物，具体是一种废杂铜水平连铸生产铜棒的添加剂组合物及其添加方法。

背景技术

根据废杂铜冶金原理，要想得到性能优异的铜棒合金，在控制材料成分配比的同时，应优化合金内部组织结构。大量研究表明，杂铜冶炼时，加入适量的添加剂可以有效地细化黄铜铸造组织及排除金属内部夹渣。现在市场上黄铜棒材生产厂家提高铜棒性能的方法主要有调整原材料配比、添加单一的晶粒细化剂或溶剂。但由于黄杂铜成分复杂，杂质过多，利用调整原材料配比的方法生产出来的铜棒材存在许多的缺陷，棒材加工时容易出现开裂、热脆等现象；添加单一的晶粒细化剂，如稀土、硼类合金，有利于提高铜棒性能，但单一稀土类元素的加入容易出现树枝状晶粒，且稀土成本过高，稀土添加量过多会增加添加剂的成本，硼类合金具有对黄铜合金作用过慢的缺点，单一的晶粒细化剂晶粒细化效果不佳；熔剂的加入有除气、除渣作用，但单一熔剂的加入除杂能力有限，除杂效果并不理想。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述缺陷，提供一种废杂铜水平连铸生产铜棒添加剂组合物及其添加方法，该添加剂组合物成本低，晶粒细化能力强，除杂除气效果好，所得到的黄铜棒材综合性能高。铜棒晶粒度大小维持在0.015—0.03mm，α与β相性晶粒比例为3:1,抛光镜面检测无肉眼可见气孔、裂纹，缺陷大小小于0.008mm³,抗拉强度为290Mpa，延伸率大于20%。

本发明为了实现上述目的，对添加剂组合物中的各种添加剂组分进行精心挑选，在不影响添加剂各组分性能的情况下，寻求了各组分的最佳配比，并达到了添加剂组合物整体性能的平衡统一。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种废杂铜水平连铸生产铜棒的添加剂组合物，所述添加剂组合物组成和质量百分含量为：晶粒细化剂10～17%、除杂溶剂22～28%及保温覆盖剂55～68%，各组分含量百分数之和为100%。

所述保温覆盖剂为钙镁粉。

所述晶粒细化剂为按质量比为1:1稀土和硼类合金。

所述除杂溶剂质量百分为石墨粉14～18%、冰晶石30～36%、硼砂14～18%、NaCl 14～19%、CaCO₃或MgCO₃ 9～28%，CaCO₃或MgCO₃两种化合物可以任意比例搭配。

所述添加剂组合物在熔炼炉中占总铜液量的0.3%-1%。

本发明所述的比例除非有特殊说明外，均为质量百分比。

本发明所述添加剂组合物组分作用原理为：

根据有色金属冶金学原理，废杂铜冶炼时，稀土类元素具有细化黄铜晶粒的作用，但随着稀土类元素的添加容易增加树枝状晶粒的形成，且稀土成本过高，稀土添加量过多会增加添加剂的成本；硼元素提供了铜液异质结晶的晶核，硼类合金的加入同样具有细化晶粒的作用，但硼类合金对黄铜合金作用过慢，且对部分含杂过高，如Fe 0.6～0.8，Sn 0.8～1.3黄铜系列，对黄铜溶液作用不明显，无法在铜合金晶粒细化过程中将氧化物夹渣排除。稀土元素或硼类合金的单独使用都不能达到很好的效果，本发明将硼类合金与稀土配合起来使用，将形成多核结晶有助于细化晶粒。同样，由于废杂铜成分复杂，含杂质较多，单一熔剂的除杂能力有限，针对废杂铜中各类杂质的特性，本发明添加了多类除杂溶剂：1）、石墨粉具有还原性，高温下可以与氧反应燃烧，生成二氧化碳或一氧化碳，在卤素中只有氟能与单质碳直接反应，碳还能与除铜、锌、铅以外大部分金属反应，生成金属碳化物，有助于去除金属内部氧化物,使熔体充分沸腾；2）、冰晶石能与原材料中有害杂质作用，形成低熔点渣层，将提取的金属分离开来的物质。另外可起到助熔作用，可熔解产生于氧化性熔融物氧化锌、氧化铝；3）、硼砂可部分细化晶粒作用，有利于金属内部夹杂排出，除去碱性和中性氧化物；4）、NaCl无烟、无毒，使用安全，熔炼时使炉渣含金属氧化物提高，含铜降低。兼有覆盖、除气、变质作用；5）CaCO₃、MgCO₃使浮渣松散，容易扒除。

本发明的突出优点在于：

1、采用合理配比的稀土及硼类合金作晶粒细化剂，节约了添加剂的成本，细化了黄铜棒材晶粒，提高了棒材综合性能，铜棒晶粒度大小维持在0.015—0.03mm，α与β相性晶粒比例为3:1，抗拉强度为290Mpa，延伸率大于20%。