銅及銅合金熔煉與鑄造

內(nèi)容概要

銅及銅合金由于具有優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電性、良好的加工成形性、耐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，在人類生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，成為除鋼鐵、鋁以外的第三大金屬。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們物質(zhì)、文化生活水平的日益提高，銅及其合金的應(yīng)用更加廣泛。
作為文明古國(guó)，我們的祖先曾對(duì)銅的冶煉和銅合金的鑄造作出過歷史性的貢獻(xiàn)一一著名的殷商青銅器文化就是世界史上燦爛輝煌的一頁。
最近20年來，我國(guó)銅加工行業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，不但銅?工材的產(chǎn)量世界第一，而且開發(fā)了許多世界上先進(jìn)的技術(shù)。同樣，我國(guó)銅及合金的熔煉與鑄造技術(shù)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，包括非真空高純無氧銅熔煉技術(shù)、無氧銅帶坯水平連鑄技術(shù)、銅合金上引連鑄技術(shù)、高溫熔體潛流轉(zhuǎn)爐技術(shù)、電磁輔助鑄造技術(shù)等均處于世界領(lǐng)先水平。
熔鑄是銅材加工的第一道工序，而銅合金鑄錠(坯)的質(zhì)量對(duì)加工材成品的最終質(zhì)量至關(guān)重要。按照現(xiàn)代質(zhì)量管理的觀點(diǎn)，熔鑄工序?qū)儆凇疤厥夤ば颉睉?yīng)特殊對(duì)待。因此，對(duì)熔煉、鑄造技術(shù)的發(fā)展和裝備的更新改造、對(duì)熔煉與鑄造產(chǎn)品質(zhì)量、工序管理以及對(duì)從事熔煉和鑄造人才的培養(yǎng)都應(yīng)當(dāng)給予高度重視。
本書以實(shí)用為宗旨，以從事銅及銅合金熔鑄加工企業(yè)的專業(yè)人員、管理人員為主要對(duì)象，以最新的實(shí)踐和成果為基礎(chǔ)，盡可能簡(jiǎn)約而系統(tǒng)地介紹銅及銅合金熔鑄的基本概念、基本原理、基本方法。本書共分8章：熔煉過程和原理；銅及銅合金熔煉技術(shù)；熔煉設(shè)備；銅及銅合金熔煉工藝；銅及銅合金鑄造原理；銅及銅及銅合金的鑄造方法；銅及銅合金鑄錠(坯)生產(chǎn)；熔鑄產(chǎn)品的質(zhì)量控制。本書既可供從事銅加工的技術(shù)人員、管理人員閱讀，也可供相關(guān)專業(yè)的師生們作為教學(xué)參考使用。

書籍目錄

?1章　熔煉過程和原理
　1.1　概述
　　1.1.1　熔煉過程
　　1.1.2　金屬的形態(tài)及其結(jié)構(gòu)
　1.2　熔煉過程的物理變化
　　1.2.1　銅的熔化
　　1.2.2　金屬液溫度的均勻性
　　1.2.3　溶解
　　1.2.4　揮發(fā)
　　1.2.5　沉降/上浮和吸附
　1.3　熔煉過程的化學(xué)變化
　　1.3.1　氧化
　　1.3.2　還原
　1.4　熔體中的氣體
　　1.4.1　氣體的形態(tài)
　　1.4.2　熔體吸氣及其影響因素
　　1.4.3　氣體的溶解度
　1.5　脫氣精煉
　　1.5.1　分壓差脫氣的熱力學(xué)分析
　　1.5.2　分壓差脫氣法的動(dòng)力學(xué)分析
　　1.5.3　脫氣精煉的方法
　1.6　合金化
　　1.6.1　合金化原理
　　1.6.2　非合金元素的積淀
第2章　銅及銅合金熔煉技術(shù)
　2.1　備料
　　2.1.1　原料的種類
　　2.1.2　原料的要求與預(yù)處理
　2.2　配料
　　2.2.1　配料的原則、任務(wù)和步驟
　　2.2.2　配料
　2.3　熔煉、熔煉損失與污染
　　2.3.1　裝料和熔化順序
　　2.3.2　熔煉損失與降損途徑
　　2.3.3　雜質(zhì)元?的積累
　2.4　熔爐準(zhǔn)備與處理
　　2.4.1　烤爐
　　2.4.2　清爐
　　2.4.3　洗爐
　2.5　成分調(diào)整與控制
　　2.5.1　補(bǔ)償
　　2.5.2　沖淡
　　2.5.3　成分控制
　2.6　精煉、熔煉氣氛及熔體保護(hù)
　　2.6.1　“氧化-還原”熔煉
　　2.6.2　還原性熔煉
　　2.6.3　敞開式熔煉
　　2.6.4　熔劑保護(hù)及精煉
　　2.6.5　真空熔煉和電渣重熔
　2.7　熔煉方法
　　2.7.1　熔煉方法分類
　　2.7.2　感應(yīng)爐熔煉
　　2.7.3　反射爐熔煉
　　2.7.4　豎爐熔煉
　　2.7.5　真空爐熔煉
第3章　熔煉設(shè)備
　3.1　有鐵芯感應(yīng)爐
　　3.1.1　工作原理
　　3.1.2　結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　3.1.3　爐襯和筑爐技術(shù)
　3.2　無芯感應(yīng)爐
　　3.2.1　工作原理
　　3.2.2　設(shè)備組成和結(jié)構(gòu)
　　3.2.3　爐襯技術(shù)
　3.3　反射爐
　　3.3.1　設(shè)備組成與結(jié)構(gòu)
　　3.3.2　砌筑與烘烤
　3.4　豎爐
　3.5　電渣爐
　3.6　真空爐
第4章　銅及銅合金熔煉工藝
　4.1　純銅熔煉
　　4.1.1　普通純銅的熔煉
　　4.1.2　磷脫氧銅的熔煉
　　4.1.3　無氧銅的熔煉
　4.2　黃銅熔煉
　　4.2.1　普通黃銅的熔煉
　　4.2.2　復(fù)雜黃銅的熔煉
　4.3　青銅熔煉
　　4.3.1　錫青銅的熔煉
　　4.3.2　鋁青銅和硅青銅的熔煉
　　4.3.3　鈹青銅的熔煉
　　4.3.4　其他青銅的熔煉
　4.4　白銅熔煉
　　4.4.1　白銅的熔煉特性
　　4.4.2　白銅的熔煉工藝
第5章　銅及銅合金鑄造原理
　5.1　金屬液體的流動(dòng)
　　5.1.1　熔體的流動(dòng)性
　　5.1.2　金屬熔體的流動(dòng)
　　5.1.3　澆注與分流
　　5.1.4　鑄造過程的熔體保護(hù)
　5.2　凝固與結(jié)晶
　　5.2.1　凝固與結(jié)晶過程
　　5.2.2　冷卻與熱的交換
　　5.2.3　結(jié)晶組織和晶粒細(xì)化
　5.3　凝固過程氣體的析出
　　5.3.1　氣體的析出過程
　　5.3.2　氣孔的形成
　　5.3.3　促進(jìn)氣體析出和減少氣孔的方法
　5.4　收縮與鑄造應(yīng)力
　　5.4.1　收縮與補(bǔ)縮
　　5.4.2　鑄造應(yīng)力
　5.5　潤(rùn)滑
　　5.5.1　連續(xù)或半連續(xù)鑄造時(shí)的潤(rùn)滑
　　5.5.2　鐵模鑄造時(shí)的脫模與潤(rùn)滑
第6章　銅及銅合金的鑄造方法
　6.1　鑄造方法分類及其特點(diǎn)
　6.2　立式半連續(xù)和連續(xù)鑄造
　　6.2.1　結(jié)晶器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與一次水冷
　　6.2.2　二次水冷
　　6.2.3　液面高度及其控制
　　6.2.4　熱頂鑄造和熱模鑄造
　　6.2.5　振動(dòng)鑄造
　　6.2.6　電磁鑄造
　　6.2.7　立式半連續(xù)鑄造工藝參數(shù)的選擇
　　6.2.8　立式半連續(xù)和連續(xù)鑄造機(jī)
　6.3　水平連續(xù)鑄造
　　6.3.1　水平連鑄的基本方法
　　6.3.2　結(jié)晶器結(jié)構(gòu)及與爐子的對(duì)接
　　6.3.3　工藝參數(shù)的選擇
　6.4　上引連續(xù)鑄造
　　6.4.1　上引連鑄的方法和原理
　　6.4.2　上引連鑄結(jié)晶器結(jié)構(gòu)
　　6.4.3　銅線桿上引鑄造的工藝控制
　6.5　輪帶式和鋼帶式連鑄
　　6.5.1　輪帶式連鑄
　　6.5.2　鋼帶式連鑄
　6.6　浸漬成形鑄造
　　6.6.1　浸漬成形鑄造方法和原理
　　6.6.2　浸漬成形鑄造裝置
第7章　銅及銅合金鑄錠(坯)生產(chǎn)
　7.1　純銅鑄錠生產(chǎn)
　　7.1.1　普通純銅鑄錠生產(chǎn)
　　7.1.2　無氧銅鑄錠生產(chǎn)
　　7.1.3　磷脫氧銅鑄錠生產(chǎn)
　7.2　黃銅鑄錠生產(chǎn)
　　7.2.1　普通黃銅鑄錠生產(chǎn)
　　7.2.2　復(fù)雜黃銅鑄錠生產(chǎn)
　7.3　青銅鑄錠生產(chǎn)
　　7.3.1　錫青銅鑄錠的生產(chǎn)
　　7.3.2　鋁青銅鑄錠的生產(chǎn)
　　7.3.3　硅青銅鑄錠的生產(chǎn)
　　7.3.4　其他青銅鑄錠的生產(chǎn)
　7.4　白銅鑄錠的生產(chǎn)
　　7.4.1　普通白銅鑄錠的生產(chǎn)
　　7.4.2　復(fù)雜白銅鑄錠的生產(chǎn)
第8章　熔鑄產(chǎn)品的質(zhì)量控制
　8.1　化學(xué)成分控制
　　8.1.1　爐前爐后化學(xué)成分取樣
　　8.1.2　化學(xué)成分控制要點(diǎn)
　8.2　冷隔、流爪及凸瘤
　　8.2.1　冷隔產(chǎn)生的原因
　　8.2.2　控制冷隔的方法
　　8.2.3　流爪與凸瘤
　8.3　夾雜(渣)
　　8.3.1　夾雜(渣)產(chǎn)生的原因
　　8.3.2　控制夾雜(渣)的方法
　8.4　疏松和氣孔
　　8.4.1　疏松產(chǎn)生的原因及控制方法
　　8.4.2　氣孔產(chǎn)生的原因及控制方法
　8.5　裂紋
　　8.5.1　熱裂紋形成的機(jī)理和影響因素
　　8.5.2　冷裂的形成及影響因素
　　8.5.3　控制裂紋的方法
　8.6　偏析
　8.7　鑄錠的全分析
　8.8　熔鑄工藝卡片
參考文獻(xiàn)
　　　　

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：1.1.1熔煉過程熔煉不同于冶煉。冶煉通常是指從礦石中提煉金屬的過程。因此根據(jù)原料（礦石）性質(zhì)的不同，需采取不同的冶金方法：物理方法、化學(xué)方法或物理化學(xué)方法；火法或濕法等。銅的冶煉過程是將銅精礦在反射爐內(nèi)通過氧化還原反應(yīng)煉制成粗銅或直接在閃速爐內(nèi)精煉成陽極銅，再經(jīng)電解提純制得陰極銅，成為可以實(shí)用的銅原料。熔煉則是特指將陰極銅、銅舊料等在熔爐內(nèi)高溫熔化、精煉和配制合金的過程。銅及銅合金熔煉與其他金屬的熔煉一樣，其目的是為鑄造準(zhǔn)備合格的金屬熔體。因此，其基本的過程也大體相同。第一步是向烘烤好的爐中按先后順序加入原料。各組分原料的加料順序依合金牌號(hào)不同而不同。各組分原料的加入量則需根據(jù)熔煉爐容量、組元在合金中的成分比例及其在原料中的含量經(jīng)計(jì)算而確定。第二步是升溫加熱使原料熔化。在此過程中有4種基本現(xiàn)象：一是被加熱的原料表面吸附的氣體、水分和某些水合物遇熱揮發(fā)、蒸發(fā)、分解；二是金屬原料熔化，由固態(tài)變成液態(tài)；三是金屬及合金元素與爐氣或爐襯材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；四是部分組元在液態(tài)金屬中溶解。第三步是精煉。精煉的作用和目的是根據(jù)熔體性質(zhì)利用物理的和化學(xué)的方法除去有害雜質(zhì)，或盡可能地減少其含量。物理方法主要有析出、飄浮或沉降、吸附等?；瘜W(xué)方法主要是氧化和還原反應(yīng)。在此過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣和熔渣。第四步是調(diào)整化學(xué)成分和靜置。在完成第三步精煉后將金屬熔體從熔煉爐中轉(zhuǎn)入保溫爐（亦稱混合爐）或在原爐中靜置一段時(shí)間后取樣作爐前快速分析。然后根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整化學(xué)成分——沖淡或補(bǔ)料：如果熔體中合金元素含量過高，用向爐內(nèi)投入銅、增加主成分銅的量來沖淡合金元素的含量；如果熔體中合金元素含量不足，則補(bǔ)加合金元素。靜置的目的是在保持一定溫度的條件下，使熔體靜止，以便熔體中的有害氣體逸出，使熔渣上浮，也使合金成分通過擴(kuò)散更加均勻。第五步是調(diào)整溫度、準(zhǔn)備放流鑄造。

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《銅及銅合金熔煉與鑄造》是“十一五”國(guó)家重點(diǎn)圖書出版規(guī)劃項(xiàng)目。銅業(yè)職工讀本。

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