本發(fā)明屬于中間合金和變形鋅合金領(lǐng)域，具體涉及一種采用自溶型紫銅鐘罩熔煉鋅銅鈦中間合金的方法。

背景技術(shù)：

變形鋅合金(deformationzincalloy)用來生產(chǎn)各種形狀鋅材的鋅合金。目前有兩種變形鋅合金：一種是含1wt.％銅和0.1wt.％鈦的變形鋅合金，另一種是含22wt.％鋁的變形鋅合金，前者具有較高的蠕變強(qiáng)度和低溫塑性，而后者在一定條件下則具有超塑性。

鋅銅鈦?zhàn)冃武\合金中的銅與鋅形成cuzn4化合物，而微量鈦與鋅形成tizn15化合物，起到提高合金的強(qiáng)度和硬度的作用；此外，鈦元素還能夠細(xì)化合金的晶粒組織，提高合金的強(qiáng)度和延伸率。目前，汽車用的熔斷器多采用含0.60wt.％銅和0.12wt.％鈦的鋅銅鈦?zhàn)冃武\合金板帶為原料，由于銅和鈦的熔點(diǎn)較高，為了使銅和鈦元素能均勻溶解到鋅合金液體中，同時(shí)也為了有效減少鈦元素的燒損率，在熔煉該合金時(shí)一般是將zn-15cu-3ti中間合金加入到純鋅液體中進(jìn)行稀釋，因此中間合金的熔煉質(zhì)量決定了最終鋅銅鈦合金的質(zhì)量。

在熔煉zn-15cu-3ti中間合金時(shí)，由于需要較高的熔煉溫度，因此如果熔煉工藝不當(dāng)(如液面覆蓋不好、銅和/或鈦進(jìn)入鋅液的深度不夠、熔體攪拌劇烈等)，必將導(dǎo)致鈦和銅元素產(chǎn)生較大的氧化和燒損。因此，尋找一種能有效減少鈦和銅元素氧化和燒損，得到成分均勻鋅銅鈦中間合金的熔煉方法具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種采用自溶型紫銅鐘罩熔煉鋅銅鈦中間合金的方法，有效減少了銅元素和鈦元素的燒損，得到成分均勻的鋅銅鈦中間合金用于變形鋅合金的生產(chǎn)：采用自溶型紫銅鐘罩將海綿鈦壓入鋅液中，使海綿鈦和紫銅鐘罩慢慢溶于鋅液中，

(1)首先將石墨坩堝置于焦炭爐中，然后將鋅錠放入坩堝內(nèi)并加熱到480℃進(jìn)行熔化，得到鋅液；

(2)將海綿鈦集中放于步驟(1)制得的鋅液表面上，采用自溶型紫銅鐘罩將海綿鈦壓入鋅液中，同時(shí)鐘罩也沉入鋅液中，

自溶型紫銅鐘罩為內(nèi)徑為30～50毫米、厚度為25毫米的半球形，鐘罩厚度要保證海綿鈦先于鐘罩完全溶解，同時(shí)還須保證中間合金中的銅含量，

在自溶型紫銅鐘罩上開設(shè)有兩排不同數(shù)量的直徑為3毫米、連通鐘罩內(nèi)外表面的通孔，以便溶解后的少部分鈦和銅能通過該通孔擴(kuò)散至鐘罩上表面的鋅液中，得到成分更為均勻的鋅銅鈦中間合金液，

此外，通孔的開設(shè)還有利于鐘罩壓入鋅液的過程中排出空氣，減少熔體阻力，便于壓入，

作為優(yōu)選：通孔在鐘罩上分布均勻，靠近鐘罩頂部的一排通孔的數(shù)量為6個(gè)，遠(yuǎn)離鐘罩頂部的一排通孔的數(shù)量為9個(gè)，

作為優(yōu)選：鐘罩上可以安裝一根直徑為10毫米的鋼桿作為操作桿，便于控制壓入過程及后續(xù)在鋅液升溫過程中使鐘罩在其中持續(xù)地輕微游動(dòng)；

(3)將步驟(2)的鋅液升溫至720℃，在升溫的同時(shí)讓鐘罩在鋅液中不停地游動(dòng)，使海綿鈦和紫銅同時(shí)慢慢溶入鋅液中，溶解充分后將所得的合金液澆注成鋅銅鈦中間合金鑄錠，

通過人工操作控制使鐘罩在鋅液中游動(dòng)，這個(gè)游動(dòng)相當(dāng)于是比較輕微的攪拌，使元素的燒損和氧化比較輕微，與普通的攪拌是不同的，普通攪拌造成的紊流層都比較大，容易造成比較大的元素?zé)龘p和氧化，

此外，銅鐘罩比重較大，因此其在游動(dòng)的過程中不會(huì)出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，從而能夠順利將海綿鈦壓在鋅液中。

本發(fā)明的有益效果在于：與傳統(tǒng)熔煉工藝相比，在熔煉溫度基本相同的前提下，本發(fā)明采用紫銅鐘罩作為銅元素的加入形式，依靠紫銅鐘罩的自重將海綿鈦輕松壓入到鋅液中，熔煉過程中可提高液體對(duì)海綿鈦的覆蓋效果、減輕對(duì)熔體的攪拌程度，從而達(dá)到減少銅和鈦元素?zé)龘p的目的。此外，可以實(shí)現(xiàn)銅和鈦的同時(shí)加入，明顯提高生產(chǎn)效率；銅鐘罩比重大，操作時(shí)不需要使很大的力氣使其下沉，減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1步驟(2)中所使用的自溶型紫銅鐘罩的剖面圖。

圖2為實(shí)施例1步驟(2)中所使用的自溶型紫銅鐘罩上的通孔分布示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

(1)首先將20#石墨坩堝置于焦炭爐中，然后將32.8公斤的鋅錠放入坩堝內(nèi)并加熱至480℃進(jìn)行熔化，得到鋅液；

(2)將1.2公斤的海綿鈦放于步驟(1)制得的鋅液表面上，采用內(nèi)徑為41毫米、厚度25毫米的自溶型紫銅鐘罩將海綿鈦全部壓入鋅液中，具體為鐘罩進(jìn)入鋅液深度的一半處；

(3)將步驟(2)的鋅液升溫至720℃，在升溫的同時(shí)鐘罩在鋅液中相應(yīng)深度處不停地來回游動(dòng)，使海綿鈦和紫銅同時(shí)慢慢溶入鋅液中，溶解充分后將所得的合金液澆注成40公斤的鋅銅鈦中間合金鑄錠。

所得鑄錠中，銅元素的燒損率為3.4％，鈦元素的燒損率為4.6％。

對(duì)比實(shí)施例1

采用與實(shí)施例1中相同質(zhì)量的紫銅、海綿鈦和鋅錠熔煉鋅銅鈦合金，且采用與實(shí)施例1中自溶型紫銅鐘罩內(nèi)徑相同、厚度為10毫米的石墨鐘罩，將海綿鈦及紫銅壓入鋅液中進(jìn)行熔煉，其余操作同實(shí)施例1：

(1)首先將20#石墨坩堝置于焦炭爐中，然后將32.8公斤的鋅錠放入坩堝內(nèi)并加熱至480℃進(jìn)行熔化，得到鋅液；

(2)將1.2公斤的海綿鈦及6公斤的紫銅放于步驟(1)制得的鋅液表面上，采用石墨鐘罩將海綿鈦和紫銅全部壓入鋅液中，同時(shí)鐘罩也進(jìn)入鋅液深度的一半處；

(3)將步驟(2)的鋅液升溫至720℃，在升溫的同時(shí)通過對(duì)體系攪拌，使海綿鈦和紫銅溶入鋅液中，當(dāng)紫銅和海綿鈦溶解充分(通過對(duì)攪拌操作的控制，使溶解充分的程度同實(shí)施例1)后將石墨鐘罩取出，將所得的合金液澆注成40公斤的鋅銅鈦中間合金鑄錠。

所得鑄錠中，銅元素的燒損率為4.1％，鈦元素的燒損率為7％。

這是因?yàn)殂~的比重比鋅大，在熔煉的時(shí)候，紫銅不需要鐘罩壓入可直接沉入鋅液中，當(dāng)鋅液熔化后直接加入紫銅就可以；而鈦的比重比鋅小，必須采用石墨鐘罩壓入。在鋅銅鈦合金的熔煉過程中，由于紫銅的比重較大而穩(wěn)定沉在鋅液最底部，而海綿鈦的比重較小有強(qiáng)烈的上浮趨勢(shì)，因此為了使合金液的成分均勻，必須采用強(qiáng)力攪拌，從而導(dǎo)致產(chǎn)生較大的元素?zé)龘p率。對(duì)比實(shí)施例2、3也同樣如此。

而本發(fā)明中采用的自溶型鐘罩本身就是紫銅做的，壓入后紫銅和海綿鈦始終處于鋅合金液的中部上下，便于紫銅和海綿鈦溶解過程中銅原子和鈦原子的擴(kuò)散，使化學(xué)成分更加均勻。

實(shí)施例2

(1)首先將20#石墨坩堝置于焦炭爐中，然后將28.7公斤的鋅錠放入坩堝內(nèi)并加熱至480℃進(jìn)行熔化，得到鋅液；

(2)將1.05公斤的海綿鈦放于步驟(1)制得的鋅液表面上，采用內(nèi)徑為37毫米、厚度25毫米的自溶型紫銅鐘罩將海綿鈦全部壓入鋅液中，具體為鐘罩進(jìn)入鋅液深度的一半處；

(3)將步驟(2)的鋅液升溫至720℃，在升溫的同時(shí)鐘罩在鋅液中相應(yīng)深度處不停地來回游動(dòng)，使海綿鈦和紫銅同時(shí)慢慢溶入鋅液中，溶解充分后將所得的合金液澆注成35公斤的鋅銅鈦中間合金鑄錠。

所得鑄錠中，銅元素的燒損率為3.6％，鈦元素的燒損率為4.9％。

對(duì)比實(shí)施例2

采用與實(shí)施例2中相同質(zhì)量的紫銅、海綿鈦和鋅錠熔煉鋅銅鈦合金，且采用與實(shí)施例2中自溶型紫銅鐘罩內(nèi)徑相同、厚度為10毫米的石墨鐘罩，將海綿鈦及紫銅壓入鋅液中進(jìn)行熔煉，其余操作同實(shí)施例2：

(1)首先將20#石墨坩堝置于焦炭爐中，然后將28.7公斤的鋅錠放入坩堝內(nèi)并加熱至480℃進(jìn)行熔化，得到鋅液；

(2)將1.05公斤的海綿鈦及5.25公斤的紫銅放于步驟(1)制得的鋅液表面上，采用石墨鐘罩將海綿鈦和紫銅全部壓入鋅液中，同時(shí)鐘罩也進(jìn)入鋅液深度的一半處；

(3)將步驟(2)的鋅液升溫至720℃，在升溫的同時(shí)通過對(duì)體系攪拌，使海綿鈦和紫銅溶入鋅液中，當(dāng)紫銅和海綿鈦溶解充分(通過對(duì)攪拌操作的控制，使溶解充分的程度同實(shí)施例2)后把石墨鐘罩取出，將所得的合金液澆注成35公斤的鋅銅鈦中間合金鑄錠。

所得鑄錠中，銅元素的燒損率為4.4％，鈦元素的燒損率為7.4％。

實(shí)施例3

(1)首先將16#石墨坩堝置于焦炭爐中，然后將24.6公斤的鋅錠放入坩堝內(nèi)并加熱至480℃進(jìn)行熔化，得到鋅液；

(2)將0.9公斤的海綿鈦放于步驟(1)制得的鋅液表面上，采用內(nèi)徑為32毫米、厚度25毫米的自溶型紫銅鐘罩將海綿鈦全部壓入鋅液中，具體為鐘罩進(jìn)入鋅液深度的一半處；

(3)將步驟(2)的鋅液升溫至720℃，在升溫的同時(shí)鐘罩在鋅液中相應(yīng)深度處不停地來回游動(dòng)，使海綿鈦和紫銅同時(shí)慢慢溶入鋅液中，溶解充分后將所得的合金液澆注成30公斤的鋅銅鈦中間合金鑄錠。

所得鑄錠中，銅元素的燒損率為3.8％，鈦元素的燒損率為5.3％。

對(duì)比實(shí)施例3

采用與實(shí)施例3中相同質(zhì)量的紫銅、海綿鈦和鋅錠熔煉鋅銅鈦合金，且采用與實(shí)施例3中自溶型紫銅鐘罩內(nèi)徑相同、厚度為10毫米的石墨鐘罩，將海綿鈦及紫銅壓入鋅液中進(jìn)行熔煉，其余操作同實(shí)施例3：

(1)首先將20#石墨坩堝置于焦炭爐中，然后將24.6公斤的鋅錠放入坩堝內(nèi)并加熱至480℃進(jìn)行熔化，得到鋅液；

(2)將0.9公斤的海綿鈦及4.5公斤的紫銅放于步驟(1)制得的鋅液表面上，采用石墨鐘罩將海綿鈦和紫銅全部壓入鋅液中，同時(shí)鐘罩也進(jìn)入鋅液深度的一半處；

(3)將步驟(2)的鋅液升溫至720℃，在升溫的同時(shí)通過對(duì)體系攪拌，使海綿鈦和紫銅溶入鋅液中，當(dāng)紫銅和海綿鈦溶解充分(通過對(duì)攪拌操作的控制，使溶解充分的程度同實(shí)施例3)后把石墨鐘罩取出，將所得的合金液澆注成30公斤的鋅銅鈦中間合金鑄錠。

所得鑄錠中，銅元素的燒損率為4.8％，鈦元素的燒損率為7.8％。